Giới thiệu

Các nhà khai thác phải đối mặt với nhiều vấn đề: làm thế nào để quá trình chuyển đổi có hiệu quả từ các hạ tầng truyền dẫn tín hiệu thoại hiện thời sang kiểu trung tâm gói dữ liệu hoàn chỉnh. Mỗi nhà khai thác có điểm xuất phát khác nhau. Rất nhiều mạng của các nhà khai thác di động được xây dựng theo kiểu Adhoc hoặc phát triển từ những kết quả đạt được, dẫn đến chi phí hoạt động OPEX cao, độ tin cậy thấp và trễ quay vòng tăng( round-trip delay). Ví dụ trong mạng lõi, nhiều nhà khai thác có sẵn cơ sở hạ tầng đã triển khai để cung cấp lưu lượng GPRS, nhưng chưa được cập nhật hiệu quả. Cơ sở hạ tầng này đang còn sử dụng công nghệ cũ đã gây cản trở cho các nhà khai thác trong việc đạt tới lợi nhuận đầy đủ từ các đầu tư IP của họ

Các nhà khai thác được khuyến cáo nên lựa chọn phương pháp toàn trình. Điều này đem lại một cái nhìn tổng thể của cả các yêu cầu dịch vụ và ảnh hưởng của các yêu cầu này tới cấu trúc, công nghệ và các thiết bị mạng của giải pháp tối ưu đối với mỗi phần của mạng khai thác. Khi có điều kiện, các nhà khai thác nên chọn một nhà cung cấp hiểu về toàn bộ mạng, có triển vọng viễn thông và có thể đưa ra các mục tiêu viễn thông cụ thể: như là dung lượng cao, an ninh, chất lượng dịch vụ (QoS), năng lực quản lý, khả năng phục hồi nhanh và định hướng trong tương lai. Xây dựng một mạng toàn IP là đơn giản hơn nhiều so với kết nối một số các bộ định tuyến, các bộ chuyển mạch và các bức tường lửa (firewalls).

Hình 1: Phân khúc chức năng mạng di động

Trước khi phân tích lý do sử dụng giải pháp tổng thể, cần xác định các thành phần của mạng di động và tương tác của chúng. Toàn bộ cơ sở hạ tầng của một nhà khai thác di động điển hình có thể được phân chia thành nhiều phần riêng biệt.

Miền Mạng truy nhập vô tuyến (RAN - Radio Access Network): Phần truy nhập /kết hợp, từ các trạm vô tuyến cơ sở RBS (Radio Base Station) tới các bộ điều khiển mạng radio - RNC (đối với lưu lượng WCDMA ) hoặc bộ điều khiển trạm cơ sở - BSC (đối với lưu lượng GSM). Lưu lượng tiếng nói được định hướng tới mạng lõi qua các cổng phương tiện (MGw- Media Gateway) trong khi lưu lượng gói dữ liệu hướng tới SGSNs và GGSNs

Miền lõi di động: Nằm giữa các mạng truy nhập radio và các mạng ngoài như là internet, PSTNs và các nhà khai thác di động khác. Nó chứa các nút dịch vụ (SGSN và GGSN) điều khiển phiên dữ liệu và hướng lưu lương như chức năng MSC và MGw để cung cấp chuyển mạch gọi và các dịch vụ kết hợp

Mobile backhaul: Bên trong miền RAN, Mobile backhaul thực hiện truyền tải lưu lượng truyền dẫn giữa RBS và BSC và /hoặc các vị trí RNC. Có nhiều cách để nhà khai thác có thể làm được điều này và giải pháp RAN phải là độc lập với phương pháp truyền đã chọn Các mạng truyền dẫn có thể bao gồm các mạng L2 (Carrier Ethernet), các mạng L3 (BGP/MPLS L3 VPN) và IP vượt qua E1/T1 sử dụng MLPPP.

Trong trường hợp mà mạng truyền tải chưa có sẵn điểm RBS, việc truy nhập chặng cuối cũng phải được tính đến, có thể sử dụng vi ba, cáp đồng và cáp quang (FTTx)

Mobile backhaul có thể phân thành các RAN “thấp” và “cao”(LRAN, HRAN) phản ánh bản chất không đối xứng của các mạng backhaul, ở đó một nhà khai thác diện rộng phải có một lượng rất lớn các vị trí RBS tập trung hướng tới một số nhỏ hơn các vi trí chuyển mạch (RNC/BSC)

Lý do 1: Giảm chi phí hoạt động (opex), chi phí đầu tư (capex) và giá toàn bộ của chủ sở hữu (TCO )

Một mạng toàn IP sẽ tiết kiệm đáng kể cho nhà khai thác. Việc truyền tải dựa trên IP không chỉ rẻ hơn trên cơ sở một bit/s mà còn dễ phân cấp, cho phép các nhà khai thác điều tiết tốt hơn nhu cầu băng rộng tăng. Sự đơn giản của giải pháp Ethernet về cơ bản cũng làm giảm chi phí triển khai và quản lý.

Có tiềm năng để giảm chi phí đáng kể nhưng làm thế nào để nhà khai thác có thể làm tốt điều này? Với một sự tiếp cận tổng thể, các nhà khai thác và tích hợp hệ thống đánh giá mọi yếu tố của mạng cũng như hệ thống quản lý để tạo nên toàn bộ chuỗi truyền thông. Giải pháp tối ưu phải được thiết kế để phân chia và thích ứng một cách dễ dàng. Nhà khai thác sẽ cần nhận được toàn bộ các thành phần.

Lý do 2: Rút ngắn thời gian đưa ra thị trường và sử dụng hiệu quả hơn cơ sở hạ tầng hiện có

Cung cấp các sản phẩm và dịch vụ ra thị trường là mục tiêu của bất kỳ tổ chức kinh doanh có hiệu quả. Tuy nhiên, nhiều nhà khai thác có các hệ thống quản lý và mạng không mềm dẻo gây nhiều trở ngại đến việc hỗ trợ triển khai các dịch vụ mới. Việc mất một phần thị trường do triển khai chậm hoặc do thiếu khả năng có thể gây hậu quả nghiêm trọng đối với dòng lợi nhuận của một nhà khai thác.

Các nhà khai thác cần có một giải pháp mạng đã qua thử nghiệm tích hợp với mạng lõi, thiết bị mạng truy nhập vô tuyến, và các dịch vụ thích hợp khác. Sự tiếp cận này cũng phải xem xét tới mạng hiện tại và cho phép khai thác tới mức tối đa việc đầu tư ở các hệ thống hiện có. Không có hai nhà khai thác giống hệt nhau, nhưng có một điều chung cho tất cả là: cần duy trì công việc kinh doanh đang diễn ra suốt toàn bộ thời gian chuyển đổi mạng và giảm giá bằng cách tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có chừng nào có thể được. Giải pháp tổng thể này phải được thực hiện từng bước với các yêu cầu thay đổi của nhà khai thác và kế hoạch kinh doanh, việc đầu tư phải được tiến hành khi có cơ hội.

Tiếp cận tổng thể sẽ:

- Sử dụng mạng và hệ thống quản lý dịch vụ sao cho có thể đơn giản việc triển khai các dịch vụ mới bằng tối giản việc cung cấp dịch vụ, giao tiếp khách hàng và quản lý nguồn nhân lực

- Cho phép mạng Backhaul phát triển thành Mạng truy nhập vô tuyến IP (IP RAN) khi dung lượng đòi hỏi

- Cho phép các nhà khai thác sử dụng các mạng truyền tải hiện có mà trước đây đã sử dụng TDM để truyền các gói IP

Lý do 3: Tăng cường an ninh mạng

An ninh là một vấn đề luôn đặt ra cho các nhà khai thác mạng và cung cấp đường trục. Khi các mạng di động tiếp tục phát triển hướng tới toàn IP, thì an ninh toàn mạng phải được chú ý ngay từ giai đoạn qui hoạch. Sự liên kết tăng lên nhờ việc sử dụng hợp lý mạng công cộng làm Backhaul và cả sự chấp nhận các thiết bị IP gia tăng, đã làm cho mạng dễ bị tổn thương. Một chính sách an ninh toàn diện - phát triển đi đôi với đảm bảo an toàn khai thác - phải là trụ cột của sự tiếp cận tổng thể. Trong hệ thống mạng, sự phân tích khả năng rủi ro sẽ được áp dụng cho từng kiểu nút và lưu lượng. Việc phân chia ra các vùng an toàn sẽ được tạo ra ở bên trong và giữa các vị trí và sau đó được tách ra tương ứng với các mức nguy hiểm được đánh giá. Trong mạng truy nhập vô tuyến, sự liên kết Trạm gốc vô tuyến RBS tăng lên cũng như việc không an toàn trong mạng truyền dẫn tăng lên (đôi khi sử dụng mạng công cộng và bán công cộng) là hai nguyên nhân chính cần quan tâm. Sẽ là khó khăn hơn khi thêm hệ thống an toàn sau khi mạng đưa vào vận hành, và điều này có thể đòi hỏi phải thiết kế lại mạng chính

Giải pháp tổng thể sẽ:

- Đưa vào một bộ các đặc trưng an ninh cơ bản và các sản phẩm an ninh để hỗ trợ các nhà khai thác có capex thấp hơn bằng cách thêm các nút an ninh chuyên dụng và opex thấp hơn bằng việc giảm các thủ tục quản trị

- Cho phép các mức bảo vệ tiên tiến và cơ bản theo các kiểu dịch vụ đã được cung cấp và các chính sách an ninh của các nhà khai thác

- Phải đảm bảo mỗi thành phần trong mạng có thể tồn tại được khi không có dịch vụ

Lý do 4: Chất lượng dịch vụ được bảo đảm (QoS)

Hình 2: Backhaul di động đối với mạng truy nhập vô tuyến

Chất lượng dịch vụ (QoS ) là năng lực để đảm bảo mức hiệu năng đối với lưu lượng qua mạng bao gồm thông lượng, trễ, sự biến đổi trễ và độ tin cậy. Các kiểu lưu lượng khác nhau, đòi hỏi các mức (QoS ) khác nhau. Ví dụ, điều khiển mạng và quản lý lưu lượng sẽ được đặt ở yêu cầu cao, trong khi lưu lượng dữ liệu hiệu quả tối đa như là trình duyệt web có mức ưu tiên giảm. Không có chính sách QoS được xác định, mạng của các nhà khai thác sẽ thực hiện kém hiệu quả, tạo trễ trong các dịch vụ nhạy cảm với thời gian dẫn tới việc các khách hàng không hài lòng. Ngược lại, QoS có thể tạo ra lợi nhuận vì các khách hàng sẵn sàng trả tiền cho QoS tốt hơn với các dịch vụ được phân tầng và các mức thông lượng đảm bảo. Tiếp cận tổng thể sẽ đảm bảo các yêu cầu QoS là luôn thoả mãn như kế hoạch ban đầu. Giải pháp bao gồm các cơ chế của QoS ở các đầu cuối di động, các mạng truy nhập vô tuyến, mạng lõi, mạng dịch vụ và đường trục IP. Chức năng QoS trong các nút cổng mạng cho phép phối hợp hoạt động với các mạng bên ngoài khác. Giải pháp sẽ bao gồm toàn bộ các lớp mạng từ trên xuống dưới, cũng như mọi phần tử mạng một cách tổng thể.

Tiếp cận tổng thể đảm bảo QoS các lớp viễn thông bằng việc sử dụng :

- Kich thước mạng – bao gồm một ma trận lưu lượng liên vị trí chi tiết đối với các kiểu lớp lưu lượng khác nhau. Kích thước mạng xử lý ở băng rộng trong mạng đang được cung cấp tương ứng với các nhu cầu truyền tải.

- Phân biệt lưu lượng – là bước đầu tiên của các dạng lưu lượng truyền qua mạng. Các kiểu lưu lượng này sau đó có thể được tạo nhóm dựa trên độ nhạy về trễ của lưu lượng.

- Hàng đợi và lập lịch – xác định trật tự của các gói cần truyền tải qua các lớp tới các giao diện đầu ra. Mỗi tuyến và mỗi chuyển mạch sẽ thực hiện các thuật toán về lập lịch và hàng đợi bên trong để đảm bảo QoS của lưu lượng khác nhau.

- Điều khiển chấp nhận - yêu cầu đảm bảo dung lượng cơ sở hạ tầng là không bị quá tải. Các nút di động như MGw sẽ hạn chế lưu lượng thêm vào mạng đường trục, do đó duy trì chất lượng thoại khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng đường trục. Bởi vậy mạng sẽ xử lý giống như cách ở các mạng cơ sở TDM truyền thống khi có tắc nghẽn xảy ra.

Lý do 5: Tính sẵn sàng cao

Trước đây, các mạng dựa trên IP không có được độ tin cậy cao so với các mạng ATM và TDM. Tuy nhiên các cải tiến trong phần mềm nút mạng IP và phần cứng đã đạt kết quả là 99,999 % thời gian hoạt động tin cậy, cũng như nhanh chóng hỗ trợ khả năng chịu lỗi với các đường mạng dư thừa trong trường hợp có sự cố đơn lẻ trong mạng. Chìa khoá để xây dựng các mạng mau phục hồi được hiểu như là độ tin cậy phải được hỗ trợ bởi tất cả các phần tử mạng, từ các ứng dụng và dịch vụ hoàn toàn trên nền mạng hoạt động. Toàn bộ các nút (các nút di động cũng như các nút mạng IP) được cài cơ cấu hồi phục nhanh khi truyền tải gói, hoặc sử dụng các giao thức định tuyến chuẩn, hoặc sử dụng các cơ cấu phục hồi nhanh trên cơ sở ứng dụng, hoặc là sử dụng các cơ cấu phục hồi nhanh dựa trên tổng đài mẹ. Không dễ dàng chọn được cơ chế thích hợp trong một mạng lớn với rất nhiều các nút lưu lượng và các kiểu lưu lượng. Để thành công, quan trọng là tiếp cận tổng thể phải bắt đầu ngay từ lúc khởi đầu. Phải hiểu các yêu cầu mạng chính xác là gì - ví dụ phát hiện lỗi giữa hai đường dẫn nhanh như thế nào đó, và thực hiện để đảm bảo là các nhà sử dụng không bị ảnh hưởng,

Tiếp cận tổng thể sẽ đảm bảo :

- Sự sẵn sàng cao của các nút mạng riêng lẻ - đạt được thông qua bởi dư thừa phần cứng và hệ thống khai thác được thiết kế để có độ tin cậy cao.

- Sự dư thừa của các nút và các đường kết nối – một mạng được thiết kế sao cho không một sự cố đường kết nối hoặc nút mạng có thể cản trở lưu lượng từ nơi gửi tới.

- Các cơ chế để nhanh chóng phát hiện lỗi đường dẫn,và các cơ chế cho lưu lượng di chuyển nhanh vào trong các đường dẫn thay thế như các giao thức định tuyến, cơ chế phục hồi nhanh tổng đài mẹ và các giao thức bảo vệ trong mạng trục.

- An ninh – vì có nhiều sự cố mạng đã gây ra bởi do thiếu an toàn không đủ khả năng, nếu thiếu chúng dễ bị nguy hiểm đối với các tác động DoS và đây giống như một lời cảnh báo trước.

Hình 3: An ninh toàn trình QoS thông qua các miền đa mạng

Lý do 6: Bảo đảm con đường di trú

Trong một vài năm tới, các nhà khai thác GSM/UMTS và cả CDMA sẽ tiến tới các tiêu chuẩn di động mới như LTE (Long Term Evolution) và SAE (System Architecture Evolution). LTE sẽ mang lại nhiều lợi ích hơn các mạng ngày nay, bao gồm việc sử dụng hiệu quả mạng vô tuyến, tốc độ truyền nhanh hơn, khả năng di động cao hơn, độ trễ của tín hiệu trên đường truyền thấp hơn

Bằng việc chấp nhận phương pháp tổng thể, khi tiến tới mạng toàn IP, các nhà khai thác có thể có sự chuẩn bị tốt hơn cho từng bước trong tương lai khi tiến tới LTE/SAE. Các nhà khai thác hiện nay có thể thực hiện từng bước hướng tới các tiêu chuẩn 3GPP đối với SAE và EPC (Evolved Packet Core) - đặc tả cho những thay đổi đối với kiến trúc mạng lõi –gói . Điều này có thể mở rộng qui mô mạng, làm cho các mở rộng cho tương lai với chi phí hiệu quả và giảm chi phí truyền tải.

Phương pháp tổng thể:

- Tối giản được capex và opex trong tương lai do xác định rõ nơi các đầu tư phải được thực hiện tốt nhất nhằm đáp ứng yêu cầu tương lai của LTE/SAE

- Đảm bảo cơ sở hạ tầng có khả năng hỗ trợ các yêu cầu kết nối và dung lượng trong tương lai (Ethernet gigabit mật độ cao, qui mô, hiệu năng chuyển tiếp, các dịch vụ tiên tiến, giám sát gói sâu, chính sách, quản lý thuê bao v v..)

Lý do 7: Quản lý mạng hiệu quả và mạnh mẽ hơn

Rõ ràng là bất kỳ sự chuyển đổi mạng nào phải phù hợp với chuyển đổi quản lý mạng tương ứng. Chuyển đổi quản lý có thể giúp giảm giá thành, đảm bảo dịch vụ chất lượng cao phân phối tới các khách hàng, doanh thu đạt cực đại và thiết lập một nền tảng lành mạnh khi tiến tới các dịch vụ và các mạng thế hệ tiếp sau

Phương pháp tổng thể sẽ hỗ trợ tạo nên các hệ thống quản lý hiệu quả và các qui trình chéo toàn bộ mạng, có thể cho phép các nhà khai thác thu hút và giữ được các khách hàng. Nó cũng sẽ nâng cao tính sẵn sàng hoạt động, cho phép thời gian ngắn hơn để tiếp thị các sản phẩm và công nghệ mới

Phương pháp tổng thể sẽ:

- Giám sát các bộ chỉ thị hiệu năng khóa (KPIs ) để đảm bảo trạng thái hoạt động tốt của mạng và tiêu chuẩn khoá dò đường như là nạp dữ liệu vào mạng. Điều này đảm bảo qui hoạch dung lượng có hiệu quả, các đảm bảo mức dịch vụ đáp ứng cho cả các điều khoản hợp đồng và sự hài lòng người sử dụng đầu cuối

- Tự động một vài chức năng triển khai mạng với cấu hình tự động, các khuôn mẫu cấu hình chung và đơn giản hoá các nhiệm vụ phức tạp như cấu hình MPLS LSP

- Các hệ thống quản lý đơn giản bằng việc kết hợp khả năng bên trong mỗi miền mạng bởi việc tận dụng người quản lý miền mạng, để tạo ra năng lực và các nét đặc trưng của mỗi miền mạng sẵn có đối với tất cả các miền quản lý khác

- Giảm sự phụ thuộc vào các hệ thống theo chiều dọc độc lập

- Giảm các phí tổn vận hành đi đến chi phí hiệu quả, quản lý tích hợp dựa trên một cấu trúc với các vai trò rõ ràng các đáp ứng và các giao diện giữấ các miền quản lý

Kết luận

Quá trình quá độ là không bao giờ dễ dàng. Ngày nay, các nhà khai thác dịch vụ chuyển đổi không chỉ trong các mạng và các hệ thống quản lý, mà còn ở qui trình và tổ chức. Tuy nhiên, quá trình quá độ có thể thực hiện dễ hơn nếu nhà khai thác biết cái đích họ muốn tới và có thể có một cái nhìn toàn diện của toàn bộ công việc kinh doanh và bức tranh về mạng

Điều này yêu cầu một giải pháp cơ sở hạ tầng IP tương quan, đáng tin cậy và hiệu quả chi phí. Mạng mới phải có khả năng thích hợp với sự phát triển của dữ liệu gói băng rộng được điều khiển bởi truyền thông video và truyền thông đa phương tiện, và có khả năng tiếp tục sự phát triển toàn IP và hệ gói tiên tiến (Evolved Packet System) (LTE/SAE) mà không cần mở rộng việc đánh giá lại và đầu tư.

Việc lựa chọn nhà cung cấp độc lập có kinh nghiệm với tất cả các phần tử của mạng di động có thể mang lại lợi nhuận khổng lồ. Nhà cung cấp độc lập có thể đề xuất cho toàn mạng, và đội ngũ người giúp việc chuyên nghiệp có thể hỗ trợ phân tích, nhận biết và khuyến nghị khi nào tăng dung lượng Backhaul, khi nào kết hợp lưu lượng và các thành phần ATM nào hoặc TDM nào phải được thay thế với các thành phần Ethernet sang IP và vào thời điểm nào.

Chất lương viễn thông là sự phân biệt cơ bản, không chỉ về độ tin cậy mà còn là sự tuân theo các chuẩn và một cam kết hỗ trợ các giải pháp thực tế. Các giải pháp phải có lộ trình rõ ràng, có các nhóm triển khai và hỗ trợ đắc lực. Do vậy, nó là một phần tất yếu của nền công nghiệp viễn thông, giúp chia sẻ các tiêu chuẩn công nghiệp di động, hướng các nhà khai thác vượt qua các thách thức phía trước.

Nguồn tin: tapchibcvt.gov.vn