Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng lõi 2g 3g

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG






Đàm Vũ Dần

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU
QUẢ SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN MẠNG LÕI 2G-3G


Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ


HÀ NỘI -2012


Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


Người hướng dẫn khoa học : PGS. TS. LÊ HỮU LẬP

Phản biện 1: …………………………………………………

Phản biện 2: …………………………………………………




Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc
sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc :…. giờ …. ngày …. tháng …. năm 2012



Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

24
KIẾN NGHỊ CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Qua việc phân tích và tính toán cũng như đánh giá kết quả sơ
bộ ban đầu về giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng
lõi bằng MIP, nhận thấy những ưu điểm của giải pháp này, các hướng
nghiên cứu tiếp theo có thể được kiến nghị như sau:
1. Mở rộng nghiên cứu tính toán không chỉ nâng cao hiệu
quả sử dụng tài nguyên mạng lõi phần chuyển mạch kênh
CS mà còn cả cho phần chuyển mạch gói PS.
2. Triển khai và tính toán giải pháp MIP cho toàn bộ mạng
Vietnamobile thay vì đề xuất 3 vùng Pool như trong luận
văn.
3. Tính toán chi tiết thêm một số KPI được cải thiện với
giải pháp MIP như số lượng HO, tỷ lệ rớt cuộc gọi do
HO không thành công, …
1

MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ,
thông tin di động đã trở thành một phần không thể thiếu của cuộc
sống. Sự thay đổi nhanh chóng từ mạng di động 2G lên 3G và 4G-
LTE đi kèm với sự bùng nổ về số lượng các thuê bao sử dụng dịch vụ
di động trong các năm gần đây. Trước những thay đổi đột biến như
vậy, vấn đề sử dụng tài nguyên hiện tại của mạng lõi một cách tối ưu
nhằm giảm chi phí đầu tư, tăng doanh thu đã và đang là một bài toán
đặt ra cho các nhà điều hành mạng trên thế giới nói chung và ở Việt
Nam nói riêng.
Trên cơ sở đó cùng với sự hướng dẫn của thầy Lê Hữu Lập,
tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề
tài “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên
mạng lõi 2G-3G”. Nội dung của luận văn được tổ chức thành 3
chương chính, bao gồm:
Chương 1 giới thiệu về mạng lõi 2G, 3G và vấn đề sử dụng tài
nguyên trong mạng lõi di động. Chương này đưa ra kiến trúc mạng
lõi với các node, phân lớp mạng lõi và các giao thức miền chuyển
mạch kênh cùng vấn đề tài nguyên trong mạng lõi.
Chương 2 tập trung vào cơ sở lý thuyết của giải pháp nâng cao
hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng lõi trên cơ sở nghiên cứu về lý
thuyết lưu lượng, mô hình lưu lượng và giải pháp nâng cao hiệu quả
sử dụng tài nguyên mạng lõi trong 3GPP TS 23.236.
Chương 3 đề xuất giải pháp và tính toán nâng cao hiệu quả sử
dụng tài nguyên mạng lõi chuyển mạch kênh 2G-3G cho mạng
Vietnmobile và đánh giá kết quả đạt được với hiện trạng sử dụng tài
nguyên trong mạng.
2
Chương 1
MẠNG LÕI 2G, 3G VÀ VẤN ĐỀ SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN

Chương này tập trung giới thiệu về kiến trúc mạng lõi di
động của mạng 2G-3G, mô hình phân lớp và đặc biệt là phần mạng
lõi chuyển mạch kênh và các giao thức sử dụng trong nó. Vấn đề tài
nguyên và vấn đề hiệu quả sử dụng tài nguyên trong mạng lõi CS
cũng được giới thiệu và đề cập.
Trong kiến trúc mạng hiện đại, việc triển khai mạng có thể
được phân loại một cách tương đối là tích hợp theo chiều dọc hoặc
theo chiều ngang.
Trong tồn tại ngày nay có nhiều mạng cũ có thể được mô tả
là "tích hợp theo chiều dọc". Mạng tích hợp theo chiều dọc được tối
ưu hóa cho một loại dịch vụ cụ thể và thường cung cấp một dịch vụ
duy nhất, hoặc thiết lập một loạt các dịch vụ liên quan nhau. PSTN
và PLMN là những ví dụ của các mạng tích hợp theo chiều dọc.
Sự hội tụ nhanh chóng của công nghệ viễn thông và Datacom
đã dẫn đến sự tích hợp của các mạng dọc vào các mạng đa dịch vụ
cung cấp truyền thông thời gian thực và các loại dịch vụ khác một
cách đáng tin cậy.
Để đơn giản hóa thiết kế mạng lõi và cho phép nâng cấp dễ
dàng khi các công nghệ mới được thương mại hóa, mạng chuyển
mạch mềm - softswitch mở ra một cách tiếp cận phân lớp. Theo thiết
kế của mạng phân lớp và cung cấp các giao diện chuẩn mở, mỗi phần
của mạng có thể tiến triển theo tốc độ riêng của mình độc lập với
những thay đổi trong các phần khác của mạng.
Các mạng được thiết kế trên nguyên tắc phân lớp như trên
được mô tả như là "mạng tích hợp theo chiều ngang ". Tất cả các
23
KẾT LUẬN
Với mục tiêu nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử
dụng tài nguyên mạng lõi 2G-3G và ứng dụng vào triển khai trên
mạng Vietnamobile. Luận văn đã hoàn thành các nội dung sau:

Trình bày về vấn đề sử dụng tài nguyên mạng lõi 2G-3G,
nghiên cứu cơ sở lý thuyết của giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng
tài nguyên mạng lõi: lý thuyết về lưu lượng, mô hình lưu lượng, giải
pháp MSC in Pool (MIP) theo mô tả của 3GPP TS 23.236.
Từ việc phân tích tìm hiểu trên, đề tài tập trung vào ứng dụng
và tính toán cho mạng Vietnamobile nhằm nâng cao hiệu quả sử
dụng tài nguyên mạng lõi phần chuyển mạch kênh CS. Dựa trên hiện
trạng tài nguyên của mạng Vietnamobile và kết quả của tính toán, với
giải pháp MIP đã đạt được hai mục tiêu trong việc cải thiện hiệu quả
sử dụng tài nguyên mạng lõi:
 Tải xử lý CPU của các MSC-S trong một vùng Pool
được chia đều, sử dụng một cách hợp lý, tránh được
tình trạng nghẽn cục bộ ở một số MSC-S trong giờ
cao điểm
 Lượng báo hiệu MAP tới HLR giảm do bản tin LU
của các thuê bao trong vùng Pool giảm rõ rệt. Tài
nguyên mạng lõi sử dụng cho truyền tải và xử lý báo
hiệu này cũng được tiết kiệm một cách đáng kể

22

Hình 3-16: Tải CPU trong giờ cao điểm trước khi triển khai MIP

Hình 3-17: Tải CPU giờ cao điểm theo tính toán sau triển khai MIP
Tải báo hiệu MAP tới HLR giảm

Hình 3-18: Lưu lượng báo hiệu MAP trước và sau khi triển khai MIP
CP Load of MSC in Peak Hour
0
10

20
30
40
50
60
70
80
HNMS1 HNMS2 HNMS3 DNMS1 HCMS1 HCMS2 HCMS3 HCMS4 HCMS5
Week23
Week24
Week25
Week26
3
chức năng mạng được phân chia giữa các lớp kết nối, lớp điều khiển
và lớp ứng dụng.

Hình 1-2: Các node logic trong mô hình kiến trúc mạng phân lớp
Trong mạng tích hợp theo chiều ngang, các giao thức miền
chuyển mạch kênh được chia thành lớp giao thức điều khiển: điều
khiển cuộc gọi, điều khiển kênh mang, điều khiển truy nhập và lớp
giao thức mặt bằng người dùng.
Việc phân bổ, sử dụng tài nguyên hữu hạn cả về phần cứng
và phần mềm của mạng cần đảm bảo hiệu quả, hợp lý, đúng thời
điểm, thỏa mãn lưu lượng và giảm chi phí.
Trong mạng lõi di động, do đặc tính di động của người dùng
sẽ gây ra tình trạng một số node phục vụ bị quá tải, thiếu tài nguyên
khi lượng yêu cầu tài nguyên từ mạng truy nhập tăng cao đột biến, ví
dụ hiện tượng thuê bao tập trung tại một vị trí trong dịp lễ tết hoặc có
sự kiện đặc biệt. Đồng thời lúc đó một số node khác thì ngược lại, tải
rỗi và tài nguyên lại thừa thãi. Vì vậy luận văn tập trung nghiên cứu

vấn đề nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên trong mạng lõi theo
phương thức chia công bằng tài nguyên tài nguyên mạng lõi theo yêu
cầu từ mạng truy nhập.

PSTN/ISDN
Internet
Intranets
User data
Control
MGW
MSC
Server
SGSN
Service Plane
Control Plane
Application
Servers
User Plane
IP routers
UTRAN
RBS RNC
TSC/GMSC
Server
MGW
GGSN
Service
Capability
Servers
HLR
PSTN/ISDN

Internet
Intranets
User data
Control
MGW
MSC
Server
SGSN
Service Plane
Control Plane
Application
Servers
User Plane
IP routers
UTRAN
RBS RNC
TSC/GMSC
Server
MGW
GGSN
Service
Capability
Servers
HLR
4
Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU
QUẢ SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN MẠNG LÕI 2G-3G
Chương này trình bày về cơ sở lý thuyết khi tiến hành việc
tính toán, thiết kế lên một mạng lõi của một mạng thông tin di động.

Những lý thuyết này bao gồm lý thuyết về lưu lượng (Traffic theory),
giới thiệu về hệ thống tổn hao (Loss system), hệ thống trễ (Delay
system), công thức Erlang thứ nhất (Erlang B), công thức Erlang thứ
hai (Erlang C), các tham số đầu vào cần thiết cho việc tính toán một
mạng Core. Đồng thời chương cũng giới thiệu sơ bộ về giải pháp
nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên trong 3GPP TS 23.236 hay là
giải pháp MSC in Pool, mô tả kỹ thuật, ưu điểm và yêu cầu của MSC
in Pool.
2.1. Lý thuyết về lưu lượng
Mục đích của quy hoạch phần cứng là để chọn ra muộn
lượng chính xác các phần cứng nhắm đáp ứng đuợc yêu cầu về cấp
độ dịch vụ. Quy hoạch quá sẽ dẫn đến dùng chi phí ko hiệu quả cho
khách hàng và sẽ dẫn đến sử dụng không hiệu quả các thiết bị. Quy
hoạch không đủ sẽ dẫn đến nghẽn, trễ và làm giảm chất lượng của
dịch vụ.
Đầu vào cho việc quy hoạch chính là dự liệu về thuê bao, dữ
liệu về mạng, yêu cầu về cấp độ dịch vụ (GoS) và những giới hạn của
thiết bị. Với dữ liệu này, ta có thể tính toán được lượng phần cứng
cần thiết.
Trong các hệ thống tổng đài bao gồm hai loại hệ thống: Hệ
thống tổn hao (Loss systems) và hệ thống trễ (Delay systems).
21
 Lưu lượng tới MSC-S/MSC-S ở các site khác: 2%
3.2.2. Kết quả đầu ra
Dựa trên những thông tin đầu vào và hiện trạng tài nguyên
mạng lõi của VNM đã trình bày ở trên, việc tính toán cho giải pháp
mở rộng mạng lõi và MIP được thực hiện nhờ công cụ của
ERICSSON là CANDI.
CANDI đưa ra kết quả chi tiết cho dung lượng node cho từng
MSC-S (dung lượng bộ xử lý, bộ nhớ), MGW (dung lượng chuyển

mạch – dung lượng SCC); dung lượng các link bao gồm: link lưu
lượng giữa các site, link báo hiệu trên từng giao diện (CAP-IN,
MAP-HLR, MAP-SMSC, GCP, BSSAP, RANAP).
3.2.3. Đánh giá kết quả
Giải pháp MSC in Pool đạt được hai ưu điểm chính trong
việc nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng lõi đó là làm cho tải
của bộ xử lý CPU ở MSC-S sẽ được chia đều và lượng báo hiệu
MAP tới HLR giảm (do bản tin LU của thuê bao sẽ giảm thiểu khi
thuê bao ở trong vùng Pool). Dưới đây là minh họa đánh giá kết quả
của giải pháp MIP áp dụng trong mạng VNM:
Tải CPU chia đều giữa các MSC-S trong một vùng (1 site):
20
báo hiệu MAP tới HLR bị từ chối gây ra LU lỗi và rớt cuộc gọi khi
chuyển giao.
Trước hiện trạng và hiệu quả sử dụng như vậy, yêu cầu đặt ra
ngoài việc mở rộng mạng lưới để đáp ứng nhu cầu mới, việc nâng
cao, tối ưu hiệu quả tài nguyên sẵn có là hết sức cấp thiết. Vì vậy
ngoài phần nâng cấp thêm thiết bị mới theo yêu cầu của lượng thuê
bao gia tăng thực tế, áp dụng giải pháp MIP sẽ đạt hiệu quả cao trong
việc cân đối tài nguyên, sử dụng hợp lý, chia đều tải trong mạng lõi
của mạng VNM.
3.2. Nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng lõi theo 3GPP
TS 23.236
3.2.1. Các yêu cầu đầu vào
Thiết kế mở rộng mạng và nâng cao hiệu quả sử dụng tài
nguyên mạng Core cho Vietnamobile, phần mở rộng này dùng công
nghệ MSS (Mobile Softswich Solution) và giải pháp MSC in Pool,
đảm bảo phục vụ được thêm cho 5,500,000 thuê bao (5M thuê bao
2G và 0.5M thuê bao 3G), và đảm bảo cân bằng tải CPU giữa các
MSC cũ và đáp ứng được những yêu cầu về lý lịch lưu lượng hiện tại

và phân bố lưu lượng trong mạng VNM như sau:
 Lưu lượng tại cùng một MSC: 10%
 Lưu lượng giữa MSC-S/MSC-S trong cùng site: 8%
 Lưu lượng tới POI/PLMN/VAS/quốc tế: 80%
5
2.1.1. Lưu lượng
Một đơn vị chuẩn của lưu lượng thoại là Erlang.
Định nghĩa: Erlang tương ứng với cấp độ sử dụng trung bình
của một số lượng các kênh trong một tập hợp các kênh.
Một định nghĩa khác, lưu lượng: Trong hệ thống viễn thông,
lưu lượng là tin tức được truyền dẫn qua các kênh thông tin.
2.1.2. Hệ thống tổn hao
Hệ thống tổn hao là hệ thống mà thuê bao bị ngắt kết nối nếu
một kênh rỗi không tìm thấy.
Đối với hầu hết các hệ thống tổn hao trong tổng đài công
thức Erlang đầu tiên hay công thức tổn hao Erlang có thể được sử
dụng.
Các yêu cầu mà có thể đáp ứng được việc sử dụng công thức
Erlang đầu tiên này là:
 Hệ thống tổn hao thuần
 Nhóm chuyển mạch hoàn toàn sẵn có: bất kì kênh
nào cũng có thể sử dụng bởi bất kì cuộc gọi nào
 Xác suất cuộc gọi phân bố theo luật ngẫu nhiên
Poisson. Ví dụ số lượng các cuộc gọi là lớn và các
cuộc gọi thì độc lập với nhau.
Công thức Erlang đầu tiên



n

k
k
n
n
kA
nA
AE
0
,1
!/
!/
)(

)(
,1
AE
n
: Xác suất bị nghẽn (B)
6
n : số lượng các kênh
A : lưu lượng tổng.
2.1.2. Hệ thống tổn hao
Hệ thống trễ là một hệ thống mà các cuộc gọi được đặt vào
các hàng đợi/bộ đệm nếu không có các kênh rảnh. Các cuộc gọi đến
khi đang có các cuộc gọi được đặt trong hàng đợi khác gọi là gặp
nghẽn và chúng bị buộc phải đợi. Trái ngược với hệ thống tổn hao,
những cuộc gọi không thành công này không bị bỏ đi mà chỉ bị làm
trễ đi. Khoảng thời gian trôi qua giữa thời điểm một cuộc gọi đến và
thời điểm mà một cuộc gọi được cấp phát cho một kênh (ví dụ thời
gian đợi trong một hàng đợi) thì được gọi là thời gian đợi. Sự hình

thành hàng đợi là một tính năng cơ bản mà phân biệt giữa hệ thống
tổn hao và hệ thống trễ.
Các giả định bao gồm:
 Nhóm chuyển mạch hoàn toàn sẵn có: bất kì kênh
nào cũng có thể sử dụng bởi bất kì cuộc gọi nào.
 Xác suất cuộc gọi phân bố theo luật ngẫu nhiên
Poisson, ví dụ số lượng cuộc gọi lớn và không độc
lập với nhau.
 Các cuộc gọi đến khi tất cả các kênh đang bận, sẽ
hình thành một hàng đợi và đợi cho đến khi có kênh
rảnh.
19
Các báo hiệu MAP/CAP khác ví dụ như tới các nút WSMS,
MMSC và ADC sẽ được chuyển tiếp qua các MSC-S Gate
(HNMS1/HNMS2 hoặc HNMS).
Kết nối tải trọng
Tất cà M-MGw trong mạng (giao diện Nb) được kết nối IP
hoàn toàn “mesh”. Giao diện Nb chỉ dựa trên IP, không có dự phòng
TDM/ATM.
Nguyên lý định tuyến lưu lượng trong nội mạng: tất cả lưu
lượng giữa các nút MSS sẽ được định tuyến qua các kết nối trực tiếp.
Nguyên lý định tuyến lưu lượng ra mạng ngoài (POI): tất cả
lưu lượng POI được định tuyến qua các MSS đóng vai trong các nút
cổng (HNMS1&2, DNMS1 và HCMS1&2).
Hiệu quả hiện trạng tài nguyên trong mạng VNM
Tải CP của MSC-S tương đối cao ở một số MSC như
HNMS1, HNMS2, HCMS1, HCMS2, HCMS3, DNMS1. Tới giờ cao
điểm một số tải CP đã vượt qua 75%-80% - đạt ngưỡng giới hạn trên.
Ngược lại tải CP của một số MSC còn lại thì vẫn thấp ngay cả trong
giờ cao điểm (dưới 60%).

Khả năng truyền tải báo hiệu trên các cạc báo hiệu SLI đạt
mức tương đối cao (hiệu quả sử dụng trên 60%) ở một số MSC như
HNMS1, HNMS2, HCMS1, HCMS2, HCMS3. Tại giờ cao điểm, ở
một số MSC đã có một số cạc bị hiện tượng nghẽn dẫn tới một lượng
18
Kết nối hiện tại trong mạng VNM
Kết nối RAN
BSC của các vendor (Huawei, Ericsson) được kết nối tới M-
MGw thông qua giao diện STM-1 (quang) trên cạc ET-C41 ở M-
MGw. RNC của các vendor (Huawei, Ericsson) được kết nối tới M-
MGw thông qua giao diện IP (điện) trên cạc ET-MFG ở M-MGw.
Báo hiệu BSSAP giữa MSC-S và BSC sử dụng M-MGw làm
cổng báo hiệu trung gian. Báo hiệu RANAP giữa MSC-S và RNC đi
trực tiếp từ RNC qua giao diện IP trên cạc GARP/SLI.
Mỗi BSC/RNC được kết nối tới 2 M-MGw đảm bảo mục
đích dự phòng.
Kết nối báo hiệu và điều khiển
Tất cả báo hiệu và điều khiển từ MSC-S sẽ dựa trên giao diện
IP qua cạc GARP/SLI, không có dự phòng bằng TDM hay ATM.
Các kết nối BICC giữa các MSC-S dựa trên multi-homed
SCTP association và là hoàn toàn “mesh”.
Chuyển giao Inter-MSC, bản tin MAP được gửi trực tiếp
giữa MSC-S.
Báo hiệu MAP/CAP giữa MSC-S và HLR/FNR/AuC, Anam
SMSC, Comverse SGU (IN) cũng được gửi trực tiếp giữa các nút.
7
Với những yêu cầu này, công thức Erlang thứ 2 (công thức
Erlang C / Công thức trễ) có thể được sử dụng.
Công thức Erlang thứ hai:
)](1[*

)(*
)(
,1
,1
,2
AEAn
AEn
AE
n
n
n



htAn
n
eAEtwP
/)(
,2
)()(



Các tham số:

P(w>t): Xác suất mà thời gian đợi vượt quá t giây
)(
,1
AE
n

: Xác suất bị nghẽn
)(
,2
AE
n
: Xác suất đợi
n : Số lượng các kênh
A: Tổng lưu lượng muốn truyền
h : thời gian trung bình cho một cuộc gọi tính bằng giây
2.1.4. Tải bình thường và cao tải
Trong việc tính toán lưu lượng, các thuật ngữ cao tải và tải
bình thường sẽ được sử dụng. Trong khuyến nghị E.500 của ITU-T,
những định nghĩa sau được dùng cho các nhóm kênh.
Tải bình thường: là cường độ lưu lượng thông tin được
truyền đi trong vòng 30 ngày cao điểm nhất tính trong quãng thời
gian 12 tháng (lưu lượng giờ bận)
8
Tải cao: là cường độ lưu lượng thông tin được truyền đi
trong 5 ngày cao điểm nhất trong cùng khỏang thời gian của tải bình
thường.
Sẽ có một số lượng các yêu cầu về cấp độ dịch vụ phải được
đáp ứng. Cho mục đích tính toán có hai yêu cầu đặc biệt đó là:
 Xác suất bị nghẽn
 Xác suất của việc trễ vượt quá một thời gian nhất
định
2.2. Mô hình lưu lượng
2.2.1 Giới thiệu
Việc tính toán của một tổng đài phụ thuộc rất nhiều vào các
đặc điểm của từng đặc tính cụ thể của lưu lượng thông tin di động nó
mang. Nó cũng phụ thuộc vào đặc điểm cụ thể của tổng đài/chuyển

mạch đó.
Một node MSC có khả năng hoạt động như một
MSC/VLR/GMSC/TSC/SSF/SMS-GMSC/SMS-IWMSC. Việc tính
toán của MSC cũng phụ thuộc vào việc MSC đó có chứa tính năng
của một MGW hay không, vì nó có ảnh hưởng lớn đến kết quả tính
toán. Một node MSC bao gồm việc xử lý lưu lượng từ các node khác
như MSC, RNC, BSC, SSP, mạng cố định …Thêm vào đó, lưu lượng
báo hiệu tới HLR, EIR, FNR, và M-MGW cũng sẽ được xử lý. Đặc
biệt là đối với tính năng GMSC trong MSC là sự tìm hỏi HLR và phụ
thuộc vào thông tin truy suất được từ HLR, định tuyến của cuộc gọi
tới MSC hoặc hướng cuộc gọi tới dịch vụ hộp thư thoại (voice mail,
17
Chương 3 NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN
MẠNG LÕI CHUYỂN MẠCH KÊNH 2G-3G CHO MẠNG
VIETNAMOBILE
Chương này trước hết mô tả về hiện trạng tài nguyên mạng
lõi của mạng Vietnamobile: hiện trạng về thiết bị Ericsson, topo
mạng lưới, hiệu quả sử dụng tài nguyên hiện tại. Tiếp theo, dựa trên
cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu ở chương 2, việc tính toán thiết kế,
nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng lõi của mạng
Vietnamobile được tiến hành và đánh giá kết quả.
3.1. Hiện trạng và tài nguyên mạng lõi VietNamobile
Mạng VietNamobile được chia làm 3 site lớn: Hà Nội, Hồ
Chí Minh và Đà Nẵng, vùng phục vụ tương ứng cho 3 miền: Bắc,
Nam và Trung.
Các phần cứng của MSS (gồm MSC-S và MGW) được triển
khai trong mạng Vietnamobile bao gồm toàn bộ thiết bị của Ericsson.

Hình 3-1: Sơ đồ tổng quát mạng VNM
16

 Định hướng chính để đưa ra mạng GSM/WCDMA pool là
để cải thiện khả năng mở rộng, chi phí của nhà đầu tư. Việc thêm
MSC hay bỏ MSC được tiến hành dễ dàng với ảnh hưởng lưu lượng
là nhỏ nhất. Trong cả hai trường hợp, tính năng tái phân phối của
MSC pool cho phép phân phối tải công bằng và chia đều cho các
MSC trong pool.
 Gia tăng khả năng dịch vụ. Nếu một MSC lỗi, tất cả thuê
bao được phục vụ bởi MSC đó sẽ được chuyển sang các MSC khác
trong pool bằng chức năng định tuyến dự phòng trên BSC/RNC.
 Tính năng tái phân phối MSC pool có thể dễ dàng sử dụng
để giảm bớt tải của các MSC cao tải và tránh được tình trạng quá tải.
 Giảm thiểu lưu lượng báo hiện trong mạng lõi. Báo hiệu ở
cập nhật vị trí và chuyển giao/tái cấp phát SRNS giữa các MSC trong
cùng một pool có thể được giảm thiểu đáng kể.
 Đơn giản hóa các thủ tục vận hành và bảo dưỡng vì tất cả
các node mạng lõi đều có cùng một dữ liệu vùng RAN. Hơn nữa, các
thủ tục kế hoạch duy trì bảo dưỡng với ảnh hưởng tối thiểu tới dịch
vụ và lưu lượng sẽ được đảm bảo hơn trong tính năng tái phân phối
MSC pool.
 Cho phép cân bằng tải từ yêu cầu mạng truy nhập vô
tuyến.

9
C-number…) Báo hiệu GCP giữa MSC server và MGW chỉ thích
hợp nếu một MGW bên ngoài được sử dụng. Hoạt động của MSC và
VLR bên trong node thường được đề cập tới như là tính năng của
MSC. Đặc biệt đối với hoạt động của MSC là thiết lập cuộc gọi tới
hoặc từ các RNC/BSC, và hướng của nó đã có kết quả rồi, ví dụ, thuê
bao không trả lời hoặc thuê bao đang bận. Do đó luồng lưu lượng tới,
từ, hoặc bên trong MSC vì thế là một vấn đề rất phức tạp.

2.2.2 Các tham số đầu vào được dùng cho việc tính toán
Một vấn đề quan trọng cho việc tính toán lưu lượng là sự sẵn
có của dữ liệu đầu vào cho người dùng. Các công thức rõ ràng nhất,
chính xác nhất cho việc tính toán thiết bị sẽ vô dụng nếu nguời dùng
không có quyền truy cập đúng đắn tới dữ liệu đầu vào.
Việc tính toán hợp lý cần một lượng rất lớn dữ liệu đầu vào
và cũng có thể hiểu rằng khách hàng có thể không có đủ tất cả những
thông tin ấy. Để tránh điều này, các giá trị hướng dẫn đã được cung
cấp cho các tham số bất kì chỗ nào có thể. Những giá trị này cơ bản
đuợc lấy từ dữ liệu thực tế mà được ghi lại từ rất nhiều tổng đài ở
Tây Âu. Tuy nhiên, luôn luôn khuyến khích rằng các giá trị cụ thể mà
khảo sát được nên được dùng thay vì dùng nhứng giá trị hướng dẫn
bất kì chỗ nào có thể, vì bản lý lịch lưu lượng ảnh hưởng lớn đến việc
tính toán cho tổng đài.
10
2.2.3 Phân bố lưu lượng
Hình 2-3 chỉ ra một biểu đồ giản lược của luồng lưu lượng
bên trong một MSC. Nó đại diện cho lưu lượng ở những giao diện
khác nhau. Phần đường nét đứt đại diện cho MSC. HLR được đặt ở
góc của đường nét đứt, bởi vì nó có thể được tích hợp bên trong MSC
hoặc là một node độc lập. Điều này cũng đúng cho cả SSF và SCF và
MGW cũng vậy. Lưu lượng trên các giao diện chủ yếu ở
),,,(
11
IEXOEXTEORG
MSC

được thể hiện bằng “Erlang” cho mỗi
thuê bao. Vì những giá trị này có thể khác nhau đáng kể cho phần đi
tới và đi vào tổng đài, chúng sẽ được chỉ ra một cách riêng biệt. Đối

với luồng lưu lượng bên trong tổng đài nó cũng được mô phỏng bằng
các đại lượng: α
INT
, đại diện cho traffic từ thuê bao di động này đến
một thuê bao di động khác trong cùng một MSC, α
TRA
là lưu lượng
chuyển tiếp từ bên ngoài đi vào trong node (incoming external - IEX)
và đi ra bên ngoài (OEX)…
Các cuộc gọi có thể được gửi đến từ các GMSC, ví dụ
Chuyển tiếp cuộc gọi - call forwarding vô điều kiện, call forwarding
khi thuê bao tắt máy. Một phần của lưu lượng này có thể được kết
thúc ở bên trong tổng đài (đối với thuê bao tắt máy) kèm theo một
thông báo. Trong luận văn này, lưu lượng được gửi đến từ GMSC,
α
RE1
sẽ được dùng là phần trăm của lưu lượng ban đầu - originating
traffic α
ORG
, và lưu lượng đầu vào bên trong - incoming external
traffic α
IEX
.
15
(cấu hình phân tán). Khi quyết định về vị trí vật lý của các nút (tập
trung/phân tán) cần phải xem xét các khía cạnh ISP, khía cạnh dự
phòng về mặt địa lý, khía cạnh chi phí truyền dẫn và khía cạnh điều
hành. Ví dụ, một pool khi mà tất cả MSC/BSC/RNC nằm cùng một
site sẽ có chi phí truyền dẫn thấp và thuận lợi trong quá trình vận
hành nhưng lại có rủi ro về mặt lỗi cụm ở site (hỏa hoạn, vấn đề

nguồn,…) Nếu MSC trong pool được phân tán trong các site khác
nhau, độ khả dụng của mạng sẽ vẫn được đảm bảo thậm chí khi 1 site
bị lỗi hoàn toàn.
 Giao diện E (MSC<->MSC): Sẽ không cần giao diện E
giữa các MSC trong pool vì không có chuyển giao giữa MSC/ tái cấp
phát SRNS trong pool.
 Giao diện D (MSC<->HLR): Dung lượng báo hiệu trên
giao diện D sẽ giảm thiểu vì không còn yêu cầu cập nhật vị trí gửi tới
HLR vì thuê bao chỉ chuyển vùng bên trong pool.
Ưu điểm của MSC in Pool
Các ưu điểm chính của tính năng MSC pool bao gồm:
 Cải thiện khả năng mở rộng về mặt dung lượng vì một
MSC có thể được gia nhập pool và sẵn sang chia tải với các MSC cũ
trong pool
 Gia tăng dung lượng thuê bao trong mạng phục vụ bằng
việc đưa thêm một MSC mà không làm ảnh hưởng tới việc tái cấu
hình BSC/RNC (dễ dàng triển khai, vận hành và bảo dưỡng).
14
của các nút RAN tới nhiều nút CN giới thiệu một cơ chế định tuyến
mới (và chức năng khác có liên quan), cho phép các nút RAN định
tuyến thông tin đến nhiều nút CN khác nhau
Kết nối nội miền của BSCs / RNCs tới nhiều MSC giới thiệu
thêm khái niệm "các vùng pool" mà được cho phép bởi cơ chế định
tuyến trong BSCs / RNCs. Một khu vực “pool” có thể so sánh với
khu vực dịch vụ MSC hoặc SGSN như là một nhóm của một hoặc
nhiều vùng phục vụ nút RAN. Sự khác biệt giữa một vùng dịch vụ
của MSC hoặc SGSN với vùng pool là được phục vụ bởi nhiều nút
CN (MSC hoặc SGSN), nói cách khác, lưu lượng truy cập của mỗi
khu vực khác nhau sẽ được chia sẻ. Hơn nữa, khu vực pool có thể
được chồng lên nhau mà trong khi điều này không thể cho các vùng

dịch vụ MSC hoặc SGSN. Từ quan điểm RAN, một vùng pool bao
gồm tất cả LA của một hoặc nhiều BSC / RNC mà được phục vụ bởi
một nhóm các nút CN. Nhóm các nút CN này cũng được gọi là pool
MSC hoặc pool SGSN tương ứng.
Trong một vùng pool, một số vấn đề sau được xem xét:
 Vấn đề hiệu quả trung kế giao diện A (sử dụng truyền dẫn
TDM). BSC sẽ được kết nối tới nhiều nút MSC trong pool. Mỗi kết
nối truyền dẫn giao diện A sẽ chỉ mang một phần của tổng lưu lượng
BSC. Kết quả là hiệu quả trung kế bị suy giảm, vì vậy vấn đề này cần
được xem xét khi định cỡ giao diện A
 Vị trí vật lý: MSC và BSC/RNC trong pool có thể nằm
cùng 1 vị trí site (cấu hình tập trung) hoặc chúng có thể nằm khác site
11
Trong tổng đài, khi thuê bao bị gọi đang tắt máy, bận hoặc
không có phản ứng gì lại với tìm gọi, lưu lượng α
RE2
sẽ được gửi đến
bộ phận đưa ra thông báo trong tổng đài, hoặc trong trường hợp của
chuyển tiếp tới thuê bao nằm ngay trong tổng đài đang xem xét.
Trong luận văn này, α
RE2
chỉ đề cập đến lưu lượng kết thúc ngay
trong tổng đài, tại các bộ phận kết cuối đưa ra thông báo.

Hình 2-3: Traffic flow giản lược đi qua một MSC/VLR/TSC
(SSF/SCP/HLR/MGW).
(Giao diện PSTN&E/T1 là một giao diện nối tới PSTN, các
MSC khác và Voice Mail - hộp thư thoại)
12
2.3. Nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên trong 3GPP TS 23.236

2.3.1. Một số tiêu chí KPI cần nâng cao trong mạng lõi CS
Các tiêu chí KPI (Key Performance Indicator) được phân
thành các nhóm: độ khả dụng, khả năng truy cập, khả năng duy trì và
tính toàn vẹn của mạng.
Việc giám sát các KPI nhằm tác dụng báo cáo tình trạng
dung lượng, tài nguyên hiện tại của mạng và khuyến nghị việc mở
rộng cũng như tái cấu hình để sử dụng chúng một cách hiệu quả cao.
Độ khả dụng - Availability
Độ khả dụng, theo ITU nêu trong các khuyến nghị M.60
(1988) và G.911 (3/1993), được định nghĩa là khả năng thực hiện các
chức năng yêu cầu tại thời điểm quy định hoặc tại thời điểm bất kỳ
trong khoảng thời gian quy định với giả thiết là các điều kiện hoạt
động được đáp ứng theo yêu cầu.
Khả năng truy cập - Accessibility
Khả năng truy cập là khả năng thực hiện được dịch vụ trong
các dung sai đặc biệt và các điều kiện cho trước khi được yêu cầu bởi
người dùng cuối.
Khả năng duy trì - Retainability
Khả năng duy trì là khả năng dịch vụ khi đã được thực hiện
tiếp tục được cung cấp dưới những điều kiện cho trước trong một
khoản thời gian được yêu cầu.
13
Một số KPI sẽ được cải thiện trong 3GPP TS 23.236
Nhóm KPI KPI Chu kỳ giám sát
Khả năng truy cập
ACCESSIBILITY

Cập nhật vị trí thành công Giờ cao điểm
Tải xử lý CP Giờ cao điểm
Cập nhật vị trí Giờ cao điểm

Khả năng duy trì
RETAINABILITY
Chuyển giao Inter MSC thành công Giờ cao điểm
Rớt cuộc gọi vì chuyển giao lỗi Giờ cao điểm
Bảng 2-7: KPI được cải thiện trong MSC in Pool
2.3.2. Giải pháp MSC in Pool
Mô tả kỹ thuật

Hình 2-4: Mô hình MSC in Pool đơn giản
Các kết nối bên trong miền của các nút RAN tới nhiều nút
mạng lõi - CN vượt qua hệ thống cấp bậc cứng ngắt - giới hạn kết nối
của một nút RAN tới chỉ một nút mạng lõi. Kết nối trong nội bộ miền