L Ự A Ch Ọ N Ph Ươ Ng Án Công Ngh Ệ Và Gi Ả I Pháp M Ạ Ng

- Kích thước cell và tải lưu lượng khi sử dụng ATM là tương đối nhỏ do đó có ưu điểm giảm được bộ nhớ đệm lưu trữ thông tin. Trong trường hợp ngược lại, khi phải nhớ đệm nhiều thông tin thì đương nhiên trễ sẽ tăng, đồng thời tải lưu lượng tĩnh ở các thiết bị nhớ đệm cũng sẽ tăng lên. Hai yếu tố này đều có ảnh hưởng xấu tới yêu cầu chất lượng dịch vụ đối với lưu lượng thời gian thực.

- Phương án khác là sử dụng IP song hiện nay IPv4 có một số các nhược điểm nghiêm trọng về giới hạn không gian địa chỉ và không đáp ứng QoS. Ngược lại thì ATM và các lớp tốc độ bit tương ứng của nó lại đáp ứng rất tốt các yêu cầu về QoS. Có một giải pháp là ATM và IP được kết hợp cho các lưu lượng gói, trong đó giao thức IP sẽ được sử dụng ở trên đỉnh của ATM. Giải pháp kết hợp này sẽ kết hợp được ưu điểm của cả hai giao thức là IP sẽ đảm bảo việc kết nối còn ATM sẽ đảm bảo chất lượng kết nối và định tuyến. Do nhược điểm của IPv4 nên giải pháp thoả hiệp là trong mạng 3G một số phần tử mạng nhất định sử dụng các địa chỉ IPv4 cố định, còn các lưu lượng thuê bao còn lại sử dụng các địa chỉ IPv6 được phân bổ động. Trong trường hợp này, để thích ứng mạng 3G với các mạng khác, mạng lõi IP 3G phải có thiết bị chuyển đổi giữa các địa chỉ IPv4 và IPv6 bởi vì các mạng khác có thể không hỗ trợ IPv6.

Các nút mạng lõi cũng cần phải được chuyển đổi về mặt kỹ thuật. Các phần tử chuyển mạch kênh cần phải xử lý được cho cả hai loại thuê bao 2,5G và 3G. Yêu cầu này đòi hỏi phải thay đổi trong MSC/VLR và HLR/AC/EIR. Ví dụ, cơ chế bảo mật trong khi thiết lập cuộc gọi là hoàn toàn khác nhau trong mạng 2,5G và 3G và như vậy các phần tử chuyên mạch kênh phải được nâng cấp để xử lý cho cả hai trường hợp này. Các phần tử chuyển mạch gói thực chất sẽ được nâng

cấp từ GPRS. Trong trường hợp này, về tên vẫn giữ nguyên như trong mạng 2,5G song chức năng sẽ có những khác biệt. Thay đổi lớn nhất đối với các SGSN là chức năng của nó gần như hoàn toàn khác với trong mạng 2,5G. Trong mạng 2,5G, chức năng chính của các SGSN là quản lý di động cho các kết nối gói. Sang mạng 3G, chức năng quản lý di động được phân chia giữa RNC và SGSN. Điều này có nghĩa là khi thuê bao trong mạng 3G chuyển cell thì các phần tử chuyển mạch gói không nhất thiết can thiệp, song RNC thì phải quản lý quá trình này.

Mạng 3G triển khai theo 3GPP R99 cung cấp các loại dịch vụ giống với mạng 2,5G. Trong giai đoạn này hầu hết các dịch vụ được chuyển đổi sang dạng gói khi ứng dụng có yêu cầu. WAP là một trong các ứng cử viên thuộc loại này, bởi vì về bản chất thông tin truyền đi thì WAP là loại chuyển mạch gói. Các dịch vụ chuyển mạch gói chia làm các nhánh dịch vụ, trong đó mỗi nhánh sẽ gồm nhiều loại dịch vụ khác nhau và là các dịch vụ trên cơ sở cơ chế định vị vị trí thuê bao đã sẵn có trong mạng 3G.

Bước phát triển tiếp sau 3GPP R99 hiện nay còn chưa đạt mức cụ thể mà chỉ được xác định các xu hướng chung. Các xu hướng chính đó là việc tách biệt phần kết nối cuộc gọi, phần điều khiển và phần dịch vụ, đồng thời yêu cầu chuyển đổi mạng theo hướng hoàn toàn trên cơ sở IP. Trên quan điểm phát triển dịch vụ, các bước phát triển này phải làm cho mạng 3G có thể cung cấp tốt các dịch vụ đa phương tiện, ví dụ các dịch vụ kết hợp đồng thời thoại và hình ảnh.

4.3.1.2. Phương án 3G theo chuẩn 3GPP R4

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 105 trang tài liệu này.

C A M E

W A P

M E X E

U S A T

Quản lý mạng (NMS)

CN CS Domain

MSC Server

BTS

GERAN

BSC

ISDN

MGW

CSPDN

PSTN

UTRAN

RNC

SGSN GGSN

IMS

IP, Multimedia

Ghi chú:

IMS = IP Multimedia Subsystem

CN PS Domain

HSS

A S

Hình 4.3 Mạng 3G theo chuẩn 3GPP R4

Trong giai đoạn 3GPP R4 mới chỉ triển khai việc tách biệt phần kết nối cuộc gọi, phần điều khiển và phần dịch vụ cho phần mạng lõi chuyển mạch kênh. Trong mạng lõi này, lưu lượng dữ liệu thuê bao sẽ đi qua MGW (Media Gateways) là phần đảm bảo kết nối và các chức năng chuyển mạch khi có yêu cầu. Toàn bộ quá trình này được quản lý bởi một MSC Server được nâng cấp từ MSC/VLR. Một MSC server có thể điều khiển nhiều MGW và do vậy mạng lõi chuyển mạch kênh có thể mở rộng dễ dàng. Khi nhà khai thác muốn tăng thêm phần dung lượng cho điều khiển thì có thể thiết lập thêm một MSC server, ngược lại khi muốn tăng dung lưọng chuyển mạch thì thiết lập thêm các MGW.

Khi đã thiết lập một mạng như trên thì các bước phát triển về công nghệ và yêu

cầu chỉ tiêu kỹ thuật sẽ xác định giới hạn tiếp theo của mạng này. Khi IPv6 càng được triển khai nhiều trên mạng 3G thì số kết nối của mạng 3G có thể chuyển đổi sang IPv6 càng tăng và do vậy sẽ làm giảm yêu cầu chuyển đổi giữa IPv4 và IPv6. Trong giai đoạn này, tỷ trọng lưu lượng giữa dữ liệu chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói sẽ thay đổi đáng kể. Hầu hết lưu lượng sẽ là chuyển mạch gói, và một số dịch vụ chuyển mạch kênh truyền thống ví dụ như thoại ít nhất sẽ một phần trở thành gói (VoIP, Voice over IP). Ví dụ một cuộc gọi GSM truyền thống được thay bằng một cuộc gọi VoIP qua MGW mà BSS kết nối tới. Trên thực tế có nhiều cách để triển khai các cuộc gọi VoIP song người ta sẽ thêm vào một phân hệ mạng lõi mới có tên là IMS (IP Multimedia Subsystem) bởi vì nó sẽ cung cấp các phương pháp thống nhất để xử lý cuộc gọi VoIP. Ngoài ra, IMS còn đồng thời được sử dụng cho các dịch vụ đa phương tiện trên cơ sở IP. Đương nhiên phân hệ BSS cũng phải được triển khai nâng cấp để sử dụng IP song thời điểm còn chưa xác định. Trong trường hợp này, vai trò của CAMEL cũng sẽ thay đổi. Bởi vì rất nhiều dịch vụ sử dụng CAMEL được chuyển từ phần mạng chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói nên ở giai đoạn này, CAMEL phải được thiết lập kết nối với phần mạng chuyển mạch gói, đồng thời là phần tử kết nối giữa phần dịch vụ và mạng.

4.3.1.3. Phương án 3G theo chuẩn: 3GPP R5

Quản lý mạng (NMS)

V A S

C A M E

W A P

M E X E

U S A T

ISDN

CSPDN

PSTN

GERAN

BTS

BSC

SGSN GGSN

IMS

IP, Multimedia

P/ATM

IP/ATM

CN PS Domain

UTRAN

RNC

/AT

HSS

Ghi chú: IMS = IP Multimedia Subsystem

Hình 4.4 Mạng 3G theo chuẩn 3GPP R5 (toàn IP)

Trong 3GPP R5, công nghệ sẽ tiếp tục chuyển đổi và toàn bộ các lưu lượng trong mạng 3G sẽ là lưu lượng IP. Lấy ví dụ một cuộc gọi từ thiết bị đầu cuối của mạng tới mạng PSTN thì nó phải chuyển qua mạng 3G theo dạng gói và từ GGSN cuộc gọi VoIP sẽ được định tuyến qua IMS có các chức năng chuyển đổi để tới PSTN.

Trên quan điểm của đầu cuối di động thì mạng luôn luôn giống nhau trong các giai đoạn phát triển. Tuy nhiên, trong nội bộ mạng thì hầu như mọi thứ thay đổi. Thay đổi chính trước hết là công nghệ truyền tải mà trong triển khai 3GPP R99 là ATM và sau này 3GPP R4 và R5 chuyển sang IP. Bởi vì hệ thống cần phải tương thích ngược nên nhà khai thác luôn có một lựa chọn là sử dụng công nghệ truyền tải ATM hoặc IP, hoặc là có giải pháp cho cả hai công nghệ này. Như đã giải thích trước đây, ATM có thế mạnh là hỗ trợ QoS ngay từ đầu, sau đó công nghệ IP sẽ có cơ chế bảo đảm QoS triển khai cho không chỉ cho ATM mà còn cho nhiều loại phân hệ mạng khác nhau.

Sang giai đoạn này, dịch vụ và mạng trở nên quan trọng hơn là bản thân công nghệ, và do vậy loại công nghệ truy nhập vô tuyến được sử dụng sẽ giảm ý nghĩa quan trọng của mình. Tiêu chuẩn để lựa chọn loại công nghệ truy nhập vô tuyến sử dụng là khả năng cung cấp đủ băng thông cho các dịch vụ yêu cầu. Trong tương lai, các mạng lõi 3G sẽ có các giao diện cho một vài công nghệ truy nhập vô tuyến, ví dụ như GSM, EDGE, cdma-2000, W-CDMA và WLAN. Đương nhiên nó sẽ đặt ra nhiều yêu cầu cho các nhà chế tạo thiết bị đầu cuối và yêu cầu thị trường sẽ phải có các đầu cuối xử lý được nhiều loại công nghệ truy nhập vô tuyến. Đầu cuối 3G dần dần sẽ trở thành vật bất ly thân với nhiều chức năng như một điện thoại, ví, card ID và hộ chiếu, .v.v.

4.3.2 Lựa chọn phương án công nghệ và giải pháp mạng

Viettel sẽ lựa chọn công nghệ WCDMA (hay là UMTS) vì một số các tiêu chí trong:

UMTS là sự phát triển lên 3G của họ công nghệ GSM (GSM, GPRS & EDGE), là công nghệ duy nhất được các nước châu Âu công nhận cho mạng 3G. GSM và UMTS cũng là dòng công nghệ chiếm thị phần lớn nhất trên thị trường thông tin di động ngày nay (chiếm tới 85,4% theo GSA 8-2007).

UMTS hoàn toàn tương thích ngược với GSM. Các máy handset UMTS thường hỗ trợ cả hai chế độ GSM và UMTS do vậy chúng có thể sử dụng với các mạng GSM hiện có. Nếu một thuê bao UMTS ra khỏi vùng phủ sóng của mạng UMTS và đi vào vùng phủ sóng GSM thì cuộc gọi của thuê bao đó được tự động chuyển giao cho mạng GSM.

Như vậy: WCDMA là công nghệ duy nhất hiện nay đã có thiết bị sẵn sàng, được nhiều nhà cung cấp thiết bị sản xuất và có thể cung cấp ngay khi có đơn đặt hàng. Mặt khác, do quy mô thị trường lớn và là công nghệ đã “trưởng

thành” nên WCDMA cũng là một trong những công nghệ có chi phí đầu tư thấp nhất, đem lại hiệu quả cao nhất.

Mạng di động hiện tại Viettel hiện tại là GSM và đã được triển khai GPRS. Để tận dụng được mạng lõi 2,5 G cũng như cơ sở hạ tầng vốn có thì công nghệ lựa chọn là WCDMA. Ngoài ra, WCDMA có mạng báo hiệu phát triển từ giao thức GSM –MAP nên sẽ thuận tiện cho việc tương thích ngược với mạng GSM.

Đối với một số quốc gia trên thế giới họ có thể lựa chọn giải pháp triển khai trước hoặc triển khai bổ sung vùng phủ sóng bằng EDGE. Về bản chất, EDGE với kỹ thuật điều chế 8-PSK cho phép tốc độ truyền lên tới 384 kbps thoả mãn tiêu chuẩn 3G của ITU ở một số vùng nhu cầu tốc độ dữ liệu cao. EDGE thay thế các máy phát GSM bằng máy thu phát vô tuyến EDGE đơn giản, không làm ảnh hưởng tới quy hoạch mạng nói chung. Nhưng đối với Việt Nam nếu triển khai EDGE sẽ làm phức tạp công tác quy hoạch và tối ưu vùng phủ. Ngoài ra, nếu lựa chọn triển khai EDGE thì sẽ xuất hiện các đầu cuối quá nhiều mode điều này là không thuận tiện với người sử dụng. Như vậy, xu hướng đầu cuối ở Việt Nam sẽ là GSM/GPRS/ WCDMA.

Lựa chọn mạng ban đầu 3GPP R99 và tương lai sẽ là R4 và R5

Mạng 3G WCDMA được đề xuất triển khai cho Viettel dựa trên cơ sở phiên bản 3GPP R99. Như vậy, mạng 3G này có cả phần chuyển mạch gói và phần chuyển mạch kênh nên việc quản lý còn nhiều phức tạp. Tuy nhiên, hiện nay đã có nhiều nước tiên tiến trên thế giới triển khai 3G, nhưng lưu lượng thoại vẫn chiếm phần chính do đó phương án này sẽ tận dụng tối đa hạ tầng cũ cho thị trường số động vẫn là thoại và dịch vụ dữ liệu trung bình.

Nhưng trong tương lai, mục tiêu được đưa ra sẽ là 3G WCDMA sẽ là mạng toàn IP từng bức thực hiện theo tiêu chuẩn R4 và R5.

Khi triển khai mạng 3G theo chuẩn R5 thì sẽ không còn trung tâm chuyển mạch kênh mà toàn bộ đều sử dụng chuyển mạch gói IP. Có như vậy mới tận dụng được hết ưu điểm, hiệu quả công nghệ chuyển mạch gói trong việc sử dụng hiệu quả đường truyền dẫn và quản lý, tính cước…

Nhưng ngoài yếu tố về mặt kỹ thuật còn yếu tố về hiệu quả kinh tế, chúng ta cần tính đến điều kiện triển khai là khi lưu lượng dữ liệu đã vượt trội so với lưu lượng thoại. Và việc chuyển đổi phiên bản từ IPv4 sang IPv6 còn nhiều vấn đề.

4.4. Tính toán các thông số và xây dựng cấu trúc mạng

Việc xây dựng mạng vô tuyến WCDMA là một vấn đề hết sức phức tạp. Khi thiết kế mạng cho một khu vực dân cư, người thiết kế phải sớm quan tâm tới nhiều yếu tố như: Phải ước tính cẩn thận khả năng mở rộng phủ sóng vô tuyến cho các khu vực nội đô, chất lượng dịch vụ ở các môi trường khác nhau, hiệu quả sử dụng phổ tần và khả năng phát triển của mạng. Còn trong quá trình lập kế hoạch hoạt động cho mạng, phải chú ý tới các vấn đề về phân phối lưu lượng, triển khai các cell lớn nhỏ, dự phòng cho phủ sóng khu vực nội đô và các tốc độ bít cao, xác định vị trí thiết lập cell, chi phí cho các site và các yếu tố môi trường khác liên quan như sự xuất hiện của các vật cản, các tòa nhà trong cell..

4.4.1. Một số giả định đầu vào tính toán thiết kế mạng vô tuyến:

4.4.1.1 Dự báo nhu cầu phát triển lưu lượng mạng 3G

Mạng Viettel hiện tại có trên 25 triệu thuê bao. Theo dự báo từ nay đến năm 2010 mạng sẽ tăng lên khoảng 35 triệu thuê bao và đến năm 2012 có khoảng 50 triệu thuê bao, trong đó số thuê bao 3G khoảng 10 triệu thuê bao.