Luận văn Tính toán, định cỡ mạng thông tin di động nâng cao

inaphone 3G 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] 27 Chương 3- PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 3.1 Các bước xác định kích cỡ mạng lưới 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 28 3.1.1 Đối tượng 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. + Topology mạng lưới: Có 4 kiểu topo mạng lưới 29 Hình 3.2: Các kiểu topo cơ bản trong mạng 3G Hình 3.3: Topo thực tế 30 + 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 thước 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. 31 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…) 32 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. 33 s Hình 3.5: Tổng quan về các thủ tục xác định kích thước mạng Bước 1: Kiểm tra dữ liệu đầu vào Phân tích lưu lượng Kiểm tra cấu hình mạng Kiểm tra QoS để đảm bảo yêu cầu Bước 2: Chọn một quá trình định kích thước thích hợp (Mô phỏng hoặc phân tích kiểu mẫu) Bước 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 34 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 35 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 Softswitch 36 - Topo mạng chuyển mạch mềm trong mạng 3G của huawei như sau: Hình 3.8: Topo mạng của chuyển mạch mềm[3]-[70] - Mô hình mẫu của hệ thống chuyển mạch mềm trong mạng 3G Huawei: 37 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 lưới 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. Một thuê bao có thể truy cập 2G nhưng bị chặn 3G, có thể truy nhập 3G mà lại bị chặn 2G hoặc thuê bao có thể roaming giữa 2G và 3G tùy theo nhu cầu, trên một vùng phủ của nhà mạng tồn tại song song sóng 3G và 2G. Từ những giả thuyết trên ta tính được số lượng thuê bao cho phù hợp với mạng. Tính toán này thể hiện ở phần sau. 38 3.3.2 BHCA và tính toán đương lượng BHCA BHCA (busy hour call attempts) là đơn vị đo lưu lượng trong viễn thông sử dụng để ước lượng và dự đoán dung lượng cho mạng viễn thông. BHCA là số cuộc gọi thất bại trong giờ bận nhất của ngày (giờ cao điểm) và cao hơn BHCA sẽ làm cho bộ vi xử lý của mạng quá tải ngược với BHCA là BHCC là số cuộc gọi không bị từ chối còn gọi là dung lượng của mạng. Nếu mạng nghẽn cổ trai thì dung lượng sẽ nhỏ hơn BHCA hoặc nghẽn mạng cũng gây tình trạng tương tự. Tính toán đương lượng BHCA: Với cuộc gọi PSTN-2G trường hợp MS gọi tham chiếu xử lý cuộc gọi, tỉ lệ biến đổi của xử lý cuộc gọi thay đổi thông qua (Bao trùm cuộc gọi IN được biến đổi sang cuộc gọi thông thường. Được cập nhật xác định bao gồm quá trình xác thực và quá trình chấp nhận giá trị trung bình từ HLR): Bảng 3.1 Bảng đương lượng vi xử lý/ CAPS[5] CPU use ratio/CAPS Process Convet ratio 2G 3G Original Ratio 1 N1% Call-ordinary(2G-2G) Ratio 2 N2% Call-ordinary(3G-3G) Ratio 3 N3% Call-ordinary(2G-3G) Ratio 4 N4% Call-ordinary(3G-2G) Ratio 5 N5% Call-ordinary(2G-PSTN) Ratio 6 N6% Call-ordinary(3G-PSTN) Ratio 7 N7% Call-ordinary(PSTN-2G) Ratio 8 N7% Call-ordinary(PSTN-3G) Ratio 9 N9% 39 Nguyên lý tính toán BHCA - Công thức tính BHCA như sau: o VMSC BHCA = BHCA quá trình xử lý cuộc gọi + BHCA của quá trình khác. o BHCA của quá trình cuộc gọi = Tổng(Thời gian bận trong quá trình xử lý * Tỉ lệ chuyển đổi của quá trình xử lý đơn so với quy trình chuẩn) = Tổng (Thời gian giờ bận trong quy trình xử lý thuê bao thường * Tỉ lệ chuyển đổi của quá trình xử lý đơn so với quy trình chuẩn) + Tổng ((Thời gian giờ bận trong quy trình xử lý thuê bao IN * Tỉ lệ chuyển đổi của quá trình xử lý đơn so với quy trình chuẩn) = Tổng(Số lượng thuê bao thường * Trung bình lưu lượng giờ bận của mỗi thuê bao di động * (3600/ Trung bình thời gian cuộc gọi của thuê bao di động) * Tổng (Tỉ lệ phần trăm sử lý đơn * Tỉ lệ chuyển đổi quá trình xử lý đơn so với quá trình xử lý quy chuẩn)) + Số lượng thuê bao IN * Trung bình lưu lượng giờ bận của mỗi thuê bao di động * (3600/ Trung bình thời gian cuộc gọi của thuê bao di động) * Tỉ lệ phần trăm sử lý đơn * Tỉ lệ chuyển đổi quá trình xử lý đơn so với quá trình xử lý quy chuẩn) o BHCA của quá trình không phải cuộc gọi = Tổng(Giờ bận trong quá trình xử lý đơn * Tỉ lệ chuyển đổi quá trình xử lý đơn so với quá trình xử lý quy chuẩn) - Ví dụ: Tính BHCA + Tổng số thuê bao của một 2G VMSC: 400.000 + Lưu lượng thuê bao: 0.02 ERL + Tỉ lệ thuê bao IN: 50% + Lưu lượng thuê bao IN: 0.018 ERL + Thời gian gọi: 60 s + Tỉ lệ của cuộc gọi PSTN-MS: 20% + Tỉ lệ của cuộc gọi MS- PSTN: 30% + Tỉ lệ của cuộc gọi MS- MS: 50% + Số lần cập nhật vị trí trong giờ bận: 2 lần trên một thuê bao + Tin nhắn ngắn (SMS) trong giờ bận: 1 tin nhắn trên 1 thuê bao + Số lần Handover trên cuộc gọi: 0.2 40 - Giải: + BHCA của xử lý cuộc gọi (đợn vị K) = [200*0.02*3600/60*(0.2(PSTN- >MS)+ 0.3(MS->PSTN)*0.58+0.5(MS->MS)*1.16)] + [200*0.018*3600/ 60 * (0.2 (PSTN -> MS*1.45+0.3(MS->PSTN)*0.94+0.5(MS->MS)*1.92)] + BHCA của không xử lý cuộc gọi(đơn vị K) = 400*2*0.38 (cập nhật vị trí) + 400 * 1 * 0.33(SM)+200*0.02*3600/60*0.2*0.22(handover bình thường) +200 * 0.018 * 3600/ 60 * 0.2 * 0.22 (handover thông minh) + BHCA tổng = BHCA của xử lý cuộc gọi + BHCA của không xử lý cuộc gọi 3.3.3 Tổng Erlang Erlang (Erl): là đơn vị đo của lưu lượng (Traffic), được tính như sau: A = (n x t)/ T Trong đó: A là lưu lượng đo bằng Erl, n là số cuộc gọi, t là độ dài trung bình của mỗi cuộc gọi, T là thời gian đo (thường T=1h = 3600s) Từ Erl ta có thể biết được số phút gọi: số phút gọi = lưu lượng (Erl)*60 (phút) Để tính tổng Erl của toàn bộ mạng là rất phức tạp, ta tạm ví dụ tính lưu lượng trên một giao diện A cho BSC (từ BSC->MSC): Tổng lưu lượng (Erl) qua giao diện A = Tổng số thuê bao của MSC(k) * Trung bình lưu lượng thuê bao trên giờ bận (Erl). Nếu mà lưu lượng BSC không được biết nhưng tỉ lệ lưu lượng của BSC được biết ta sử dụng công thức sau: BSC traffic(Erl) = Tổng lưu lượng trên giao diện A(Erl)*Tỉ lệ của lưu lượng BSC [4] 3.3.4 Tính toán một số giao diện truyền dẫn + Tính toán giao diện Iu–CS Xác định kích thước của giao diện Iu-CS Chồng giao thức giao diện Iu-CS RNC MGW 41 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 2. Tỉ số mở rộng = 1 / Nhân tố sử dụng 42 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_cs data T_voice 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 Kết thúc 43 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 44 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) Đường kết nối của giao diện Mc MSC Server MGW 45 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 46 Đường kết nối của giao diện Nc Hình 3.16: Sơ đồ kết nối giao diện Nc MSC Server MGW Server 47 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 48 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 lưu lượng 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 lưu lượng 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 MGW MGW 49 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 50 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 Bảng 3.5: Các tham số đầu vào căn bản 51 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. 52 - 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. 53 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 giao diện G 54 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 MSC server HLR + 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 = (1.89+0.03)*50%=0.96bps Số bít cho cuộc gọi 55 Mô hình giao thức C/D Hình 3.24: Chồng giao thức kết nối giữa HLR và MSC server[4]-[48] Mô tả giao diện C/D Hình 3.25: Mô tả giao diện C/D +25mErl (Thoại truyền thống) +2mErl (Thoại video) +Tỉ lệ thoại video=20% +Thời gian giữ cuộc gọi=60s +BHCA xác thực=0.40 +BHCA cập nhật=0.40 +Tỉ lệ cuộc gọi MT=55% Lưu lượng giao diện C Lưu lượng giao diện D Bit xác thực=259 bytes Bit cập nhật vị trí=296.5 Bit trên cuộc gọi MT Lưu lượng MT =(0.025+0.002*20%)/60*261*8* 55%=0.49bps Lưu lượng xác thực =0.4*259/3600*8= 0.23 Lưu lượng cập nhật vị trí 0.4*296.8/3600*8=0.26bps Thông lượng C/D/ thuê bao =0.49+0.23+0.26=0.98 bps 56 Nguyên lý tính toán: + Giao tiếp thiết bị MSOFTX3000 của Huawei và HLR luôn được cung cấp bởi VMSC hoặc GMSC. Nên xác địch cả hai phương pháp. Cách tính băng thông VMSC(Băng thông của báo hiệu từ VMSC tới HLR) + Tính toán sử dụng số đơn vị byte gói tin của giao thức mang (M2UA, M3UA và TDM). Công thức được tính bên dưới: + VMSC tới HLR băng thông báo hiệu (Mbps) = tổng số thuê bao MSC(k) * [(1- tỉ lệ của thuê bao IN) * số lần cập nhật vị trí gửi tới HLR trên mỗi thuê bao trong giờ bận + số lần routing yêu cầu gửi tới HLR của thuê bao trong giờ bận * số byte yêu cầu routing bởi thuê bao IN + Số lần yêu cầu xác thực trên mỗi thuê bao trong giờ bận* số byte của tin nhắn xác thực + Số thông tin xóa xác thực vị trí trên mỗi thuê bao trong giờ bận * số lượng byte xác địch vị trí đã được xóa] * 8/ 3600/ 1000 Băng thông của PPS từ VMSC đến HLR + Tham số này được tính chỉ cho vận chuyển IP (M2UA và M3UA). Được tính như sau: + Số lượng gói tin (PPS) từ VMSC tới HLR = tổng số thuê bao MSC(k) * [(1- tỉ lệ của thuê bao IN) * số lần cập nhật vị trí gửi tới HLR trên mỗi thuê bao trong giờ bận(BH/SUB) * số gói MSU yêu cầu cập nhật vị trí tới HLR+ số lần routing yêu cầu gửi tới HLR của thuê bao trong giờ bận * số gói yêu cầu routing) + Tỉ lệ thuê bao IN * (số lần yêu cầu cập nhật vị trí yêu cầu gửi tới HLR trong giờ bận * số gói của yêu cầu cập nhật vị trí gửi bới thuê bao IN trong giờ bận tới HLR + Số gói yêu cầu routing được gửi bởi thuê bao IN trong giờ bận) + số yêu cầu cho xác thực thuê bao trong giờ bận * số gói xác thực + số lượng cập nhật vị trí được xóa của mỗi thuê bao trong giờ bận * số gói được xóa cập nhật vị trí]/ 3600 * 1000 Phân tích lưu lượng trên GSMC + Chỉ xử lý yêu cầu định tuyến tồn tại giữa GSMC và HLR, và xử lý công việc khi thuê bao PSTN/PLMN gọi tới thuê bao trong mạng nội bộ. Chỉ cần tính tổng GMSC BHCA bởi số lượng số lượng GMSC E1 và khoảng giữa trong thời gian gọi. Tính bởi công thức sau: + GMSC BHCA(k) = số E1 của GMSC * 31 * 0.8 * 3600/ khoảng giữa trong thời gian gọi/ 1000 Băng thông của báo hiệu từ GMSC tới HLR 57 + Băng thông báo hiệu từ GMSC tới HLR (Mbps) = GMSC BHCA (k) * tỉ số của PSTN/PLMN tới cuộc gọi mạng nội bộ * [(1- tỉ lệ thuê bao IN) * số lượng byte yêu cầu định tuyến + tỉ lệ thuê bao IN * số lượng byte yêu cầu định tuyến cho thuê bao IN] * 8/ 3600/ 1000 Báo hiệu PPS từ GMSC tới HLR + Gói tin GMSC tới HLR (PPS) = GMSC BHCA (k) * tỉ lệ PSTN/PLMN tới cuộc gọi mạng nội bộ(3G đang xét) * [(1 – tỉ lệ thuê bao IN) * số gói yêu cầu định tuyến (MSU packages) + tỉ lệ thuê bao IN * số lượng đóng gói yêu cầu định tuyến cho thuê bao IN]/ 3600 * 1000 Tổng quan về giao diện Lg Hình 3.26: Mô tả giao diện Lg MSC server GMLC BHCA của MT-LSC=0.1 BHCA của MO-LCS-0.2 Số bit trên MT-LCS=204bit Số bit trên MO-LCS=196bit Lưu lượng MT-LCS = 0.1*204/3600*8 = 0.045 bps Lưu lượng MO-LCS = 0.2*196/3600*8 = 0.087 bps Thông lượng Lg =0.045 + 0.087=0.132 bps 58 Tổng quan giao diện Gs Phân tích thông tin trên GS Hình 3.27: Mô tả thông tin trên giao diện Gs Bảng 3.6: Thông tin gói tin giao diện Gs Thủ tục báo hiệu GS Dạng lưu lượng (Trans per ATT. SUB/BH) Độ dài bản tin (Bytes) Bytes/BH/Sub. Gắn sẵn GPRS 0.525 62 32.55 Bên trong SGSN gắn sẵn cập nhật vùng định tuyến 0.07 62 4.34 Trang CS 0.32 128 40.96 Thông tin MM 0.075 90 6.75 Thông tin MS 0.075 90 6.67 Cảnh báo Non-GPRS 0.075 80 6 Tổng (Byte) 97.35 Thông lượng qua giao diện GS (kbps) 169.01 3.3.7 Tính toán số lượng kết nối Cần thảo luận ba vấn đề: Tính số link IP, TDM, ATM Tính toán số link IP: + Link IP bao gồm H248, M2UA, M3UA, và BICC. Các link này không được chỉ rõ phwong thức tính toán giống nhau. + Số lượng link IP báo hiệu = Roundup (số lượng gói báo hiệu (pps)/ số gói MCU xử lý bởi link băng rộng trên giây,0) MSC server SGSN Thông lượng giao diện Gs Hệ thống được tích hợp GPRS Trong SGSN gồm RAU Thông tin MN Thông tin MS Cảnh báo Non- GPRS Mặt CS 59 + Link H248, M2UA, và BICC/SCTP có 2n vấn đề và tính toán số link được giới thiệu số link. M3UA link cũng có 2n vấn đề và được giới thiệu số lượng link của M3UA là: + Giới thiệu số lượng M3AU link = POWER {2, ROUNDUP [LOG (số lượng link báo hiệu IP, 2), 0)]} Tính toán số lượng link TDM + Số lượng link TDM được tính toán cho phép nếu sử dung TDM để mang thông tin + Số link TDM 64K = ROUNDUP(băng thông tín hiệu TDM(Mbps) * 1000/64/ nhân tố tín hiệu dư thừa TDM) + Số lượng link TDM cũng có 2n vấn đề. Giới thiệu link TDM 64K: + Giới thiệu số link TDM 64K = POWER{2, ROUNDUP[LOG (số lượng TDM 64 link, 2), 0)]} + Số lượng link TDM 2M = ROUNDUP(băng thông TDM (Mbps)* 1000/64/31/nhân tố dư thừa tín hiệu TDM) + Giới thiệu số lượng link TDM 2M = POWER {2, ROUNDUP [LOG(số lượng link TDM 2M, 2), 0)]} Tính toán số lượng link ATM + Số lượng link ATM được tính toán cho phép sử dụng ATM để truyền dẫn + Số link ATM = ROUNDUP(băng thông ATM(Mbps)/Nhân tố sư thừa trong báo hiệu ATM/băng thông PVC) + Số lượng link ATM có 2n vấn đề. Giới thiệu về số lượng link ATM: + Giới thiệu về số link ATM = POWER{2, ROUNDUP[LOG(số lượng link tín hiệu ATM, 2), 0)]} + Số lượng link tín hiệu PVC được bằng với số lượng link ATM. 60 Chương 4- BÀI TOÁN CỤ THỂ Tính toán số luồng, số card cần có trong mạng core. 4.1 Ví dụ: Đánh giá thiết bị MSOFT3000 VMSC WCCU/WCSU không có dịch vụ sử dụng CPU là: x% Mỗi WBSG PPS xử lý tối đa: 2500 PPS Cuộc gọi PSTN->MS chiếm CPU/CAPS giá trị: y% Bảng 4.1: Chuyển đổi tỉ lệ BHCA xử lý VMSC CCU/CSU Loại Tỉ lệ chuyển CPU/CAPS MS-MS 1.4 A1% MS-PSTN 0.73 A2% Gốc PSTN-MS 1 A3% PPS-PPS 2 A4% PPS-PSTN 1.1 A5% IN PSTN-PPS 1.37 A6% LOC 0.33 A7% MS 0.26 A8% Khác HO 0.4 A9% WBSG POST Bảng 4.2: Thông tin gói tin trong giao diện IP Bản tin IP Tối đa PPS/BSG Tỉ lệ chuyển đổi M3UA 2500 C M2UA 2000 1.25 H248 1250 2.00 BICC 2500 1.00 MTP3B 2500 1.00 61 Cho ví dụ số thuê bao là 500000 Hình dạng mạng: Hình 4.1: Topo mạng Giao diện sử dụng M2UA, MAP và CAP sử dụng đường truyền TDM. BICC sử dung đường truyền IP Bảng 4.3: Cấu hình VMSC Bản mạch Số lượng(đôi) WCCU 36 WVDB 6 WBSG 6 WIFM 1 Bảng 4.4:Thông tin lưu lượng Tên Giá trị Tham số cơ bản Tần số với người dùng thường 50% BHCA trung binh của thuê bao bình thường 1.2 Số lượng SMS/BH/SUB(MO) 0.4 Số lượng SMS/BH/SUB(MT) 0.6 Số lượng Handover/BH/SUB(intra MSC) 1.2 Số lượng Handover/BH/SUB(inter MSC) 0.08 Cập nhật vị trí/BH/SUB 1.7 Cập nhật vị trí/BH/SUB(To HLR) 0.3 62 IMSI (BH/SUB) 0.15 PSTN/PLMN/Other MSC -> tỉ lệ MS 20% PSTN/PLMN/tỉ lệ Other MSC 30% MS MS tỉ lệ (intra MSC) 40% Tham số IN user Tỉ lệ của IN users 50% BHCA trung bình của user thông minh 1.08 Tính toán, ước lượng các tham số: + Tính BHCA cho mỗi thuê bao: - Mỗi thuê bao bình thường xử dụng BHCA xử lý cuộc gọi cơ bản = 1.2 (Ordinary sub BHCA) * 0.5 (Ordinary sub Proportion) * [0.25 (PSTN- >MS) * 1.0 + 0.35 (MS->PSTN) * 0.73(Convert ratio to PSTN->MS) + 0.4(MSMS) = 1.2 * 0.5 * [0.25 + 0.255 + 0.56] = 0.639 - Mỗi thuê bao IN xử dụng BHCA xử lý cuộc gọi cơ bản = 1.08 (IN sub BHCA) * 0.5 (IN sub proportion) * [(0.25(PSTN->MS) * 1.37 + 0.35 (MS->PSTN) * 1.1 + 0.4 (MSMS) *2] = 1,08 * 0.5 * [0.3425 + 0.385 + 0.8] = 0.825 - BHCA cơ bản cho mỗi thuê bao = 0.639 (Each Ordinary sub standard call process BHCA) + 0.825 (Each IN sub standard call process BHCA) + (1.7 + 0.3) * 0.33 (Location Update) + (0.4 + 0.6) * 0.26 (Short Message) + (0.12 + 0.08) * 0.4(Handover) = 0.639 + 0.825 + 0.66 + 0.26 + 0.096 = 2.48 + Đương lượng PPS cho mỗi thuê bao (Giao diện A chỉ ra giao diện báo hiệu trên M2UA; Mc (UMGServer) là BICC/IP). - Lưu lượng PPS trên giao diện A cần thiết cho mỗi thuê bao = Σ(time ò single process BH * Number of Message need in process)/3600 = [2 (Iu) * 4 + 0.15 (IMSI Detach) * 3 + (1.2 (Ordinary sub BHCA) * 0.5 + 1.08 (IN sub BHCA) * 0.5) * 9 + 0.2 (handover) * 3 + 1 (sms) * 5]/3600 63 = 24.025/ 3600 = 0.00667 - Lưu lượng PPS trên giao diện BICC (Nc) cần thiết cho mỗi thuê bao = [(1.2 * 0.5 + 1.08 * 0.5) * 60% *6 + (0.08 (inter MSC handover) * 6)]/3600 = 1.164/ 3600 = 0.00127 - Lưu lượng PPS trên giao diện Mc cần thiết cho mỗi thuê bao = [(1.2 * 0.5 + 1.08 * 0.5) * 12 + 0.2 * 12] / 3600 = [13.68 + 2.4]/ 3600 = 16.08/ 3600 = 0.00447 - Tổng lưu lượng PPS cần thiết trên mỗi thuê bao = (0.00667 * 1.25(M2UA convert Ratio) + 0.00127 * 1 (BICC) + 0.00447 * 2 (H.238)) = 0.0185475 + Tải của môi module WCCU/WCSU = x% (giả xử = 0) + 2.48 (pps for each) * 500000 (subs) * y% / 36(module No) / 3600 = 33.7% Chú ý: X% = 0 là tải khi không có dịch vụ. 4.2 Vẽ biểu đồ tải của mối Module WCCU/WCSU khi số thuê bao thay đổi: Quá tải khí WCCU/WCSU>0.65 Bảng 4.5: Số thuê bao trên modul tả WCCU/WCSU Thuê bao WCCU/WCSU 100000 0.0674 200000 0.1348 300000 0.2022 400000 0.2696 500000 0.337 600000 0.4044 700000 0.4718 800000 0.5392 900000 0.6066 1000000 0.674 1100000 0.7414 1200000 0.8088 1300000 0.8762 1400000 0.9436 1500000 1 64 Hình 4.2: Biểu đồ Từ biểu đồ trên khi số thuê bao vượt qua giá trị 500000 ta phải cắm thêm card module xử lý WCCU/WCSU. 4.3 WBSG Số lượng card WBSG = Roundup(0.0185475*500000/2500) +1 =5 Vậy số card WBSG ít nhất là 5. 4.4 WVDB Subs(k)/ (WVDB(Cặp card 1 cho backup, 1 online)*200k) < 80% là thỏa mãn. Bảng 4.6: Số thuê bao và tải WVDB Số thuê bao(k) Tải WVDB (%) 200 6.25 400 12.5 600 18.75 800 25 1000 31.25 1200 37.5 1400 43.75 1600 50 1800 56.25 2000 62.5 2200 68.75 2400 75 2600 81.25 2800 87.5 3000 93.75 3200 100 Vậy số thuê bao tăng lên 2500 phải nâng cấp WVDB. WVDB=16 mỗi module có 16 cặp card. 65 4.5 MSRN HON Số lượng MSRN = Roundup ((50% * 1.2 + 50%(IN proportion) * 1.08) * Subs * 65%(Called proportion)/ 3600*7) Với Subs = 500000 thuê bao =721 Số lượng Handover = Roundup (Subs * 0.08(time of handover BH)/ 3600*7 mean time)) Với Subs = 500000 thuê bao = 78 => MH number = 721+78 = 799 chưa cần mở rộng thêm. 4.6 Ước lượng số link kết nối Bảng 4.7: Tổng băng thông xử lý của thiết bị MSOFTXR003 Loại kết nối Loại dịch vụ Miêu tả Sự vận hành bộ đếm (PPS) Dung lượng xử lý cho một liên kết đơn (PPS) (reference for 8 link) M3UA SCTP\M3UA \ISUP M3UA with ISUP, BSG process M3UA capability 1450 (receive) + 1450 (send) 200 (receive) + 200 (send) M2UA SCTP\M2UA \MTP3\SCCP \BSSAP M2UA with MTP3, BSG process M2UA\MTP3 capability 1300 (Receive) + 1300 (send) 150 (receive) + 150 (send) H248 SCTP\H248 BSG with H248 process capability 800 (receive) + 800 (send) 100 (receive) + 100 (send) BICC SCTP\BICC BICC over SCTP process capability 2250 (receive) + 2250 (send) 300 (receive) + 300 (send) 66 Giao tiếp BH với PPS - PPS với giao diện A Bảng 4.8: Bảng giao diện PPS BH Tất cả dịch vụ Thời gian dịch vụ BH Số lượng gửi bản tin Số lượng nhận bản tin Gửi PPS Nhận PPS Quá trình cập nhật vị trí 1.5 2 2 1.5*2*100000/ 3600=84 1.5*2*100000/ 3600=84 Quá trình gỡ A IMSI 0.15 2 2 0.15*2*1000 00/3600=8.4 0.15*2*1000 00/3600=8.4 Quá trình xử lý cuộc gọi đi 0.75 8 7 0.75*8*1000 00/3600=167 0.75*7*1000 00/3600=146 Quá trình nhận cuộc gọi 0.75 8 6 0.75*8*1000 00/3600=167 0.75*6*1000 00/3600=125 Một xuất phát chuyển vùng 0.16 2 2 0.16*2*100 000/3600=9 0.16*2*100 000/3600=9 Một kết thúc chuyển vùng 0.16 1 3 0.16*1*100 000/3600=5 0.16*3*100 000/3600=14 Một xuất phát gủi bản tin 0.2 4 4 0.2*5*100000 /3600=23 0.2*5*100000 /3600=23 Một nhân được bản tin 0.36 4 4 0.36*5*100000 /3600=40 0.36*5*100000 /3600=40 Tổng PPS 504 450 67 - Giao diện MC Bảng 4.9 Bảng giao diện Mc Tất cả quá trình xử lý Thời gian của dịch vụ BH Số lượng bản tin được gửi Số lượng bản tin nhận được Gủi PPS Nhận PPS Quá trình 1.5 6 6 1.5*6*1000 00/3600=250 1.5*6*1000 00/3600=250 Quá trình chuyển vùng 0.16 6 6 0.16*6*1000 00/3600=27 1.5*6*1000 00/3600=27 Tổng PPS 277 277 Tất cả quá trình xử lý Thời gian của dịch vụ BH Số lượng bản tin được gửi Số lượng bản tin nhận được Gủi PPS Nhận PPS Quá trình xử lý cuộc gọi 1.5 2 4 1.5*2*1000 00/3600=84 1.5*4*1000 00/3600=167 Tổng PPS 84 167 Tính bản mạch WBSG: Cần bao nhiêu đường link Số link M2U -> kiểm tra số link MTP3, cho nó là 64; Cấp phát tới 2BSG, nó có nghĩa là 32 -> mỗi BSG board nhận/gửi PPS=int(504/2 +1)=252PPS;->M2UA link cho mỗi board cần là =INT(252/150+1)=3 (giá trị này phải là 2n)=4 Số link H248: mỗi BSG cần H248 link=INT(277/100+1)=3 Số link BICC trên mỗi BSG = INT(167/300+1)=1; tối thiểu phải bằng 2 vì cấu hình chạy Balance->=2. 68 KẾT LUẬN Như đã nêu trong luận văn, hiện nay một trong thể loại thông tin di động đang phát triển nhanh nhất là thông tin di động tế bào. Nhu cầu sử dụng hệ thống này không chỉ tăng về số lượng mà cả về thể loại thông tin. Nhiều giải pháp kỹ thuật và công nghệ đã được nghiên cứu và áp dụng vào mạng. Các thế hệ mạng di động tế bào nối tiếp nhau ra đời. Mạng thông tin di động thế hệ ba và các thế hệ sau trong đó có hệ thống 3GPP WCDMA sẽ giải quyết được những mâu thuẫn giữa việc tăng dung lượng và chất lượng dịch vụ cũng như giá thành. Thế hệ 3 đòi hỏi rất nhiều dịch vụ như thoại và dữ liệu, video nên chúng ta cần phải tính toán kỹ các giao diện để tránh tắc nghẽn mạng core. Đề tài nêu bật lên được cách phân tích tính toán định kích thức cho mạng di động thê hệ 3. Phân tích định kích thước mạng sao cho phù hợp với từng giai đoạn. Nêu một số cách tính một số giao diện cơ bản trong mạng core. Thế hệ tiếp theo 4G (LTE, WIMAX) dự đoán sẽ có tốc độ cao hơn nhiều để có thể truyền video HD. Vậy mạng core sẽ cần tính toán phức tạp và chuẩn hơn nữa. Vì lúc đó tốc độ trong mạng core sẽ lên rất cao. Do thời gian có hạn, trình độ bản thân còn hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo. Một lần nữa tác giả xin được cảm ơn sự quan tâm gúp đỡ của các thầy, các bạn đã giúp đỡ tận tình trong quá trình thực hiện luận văn. Hà nội 05/2010 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Nguyễn Phạm Anh Dũng (2003), Giáo trình thông tin di động, Nhà xuất bản Bưu Điện, Hà Nội. 2. Nguyễn Thành Phúc (2003), Công nghệ IP đối với thương mại di động, Nhà xuất bản Bưu Điện, Hà Nội. Tiếng Anh 3. Avandced networks planning and dimensioning trainning slide of Huawei technologes 2007 4. Training catalogue of Siemens, 2007-2007 5. Training catalogue of Acatel-Lucent, 2009 6. Dimensioning of LTE Network Description of Models and Tool, Coverage and Capacity Estimation of 3GPP Long Term Evolution radio interface, Au: Paolo Zanier, February, 2009