Nghiên cứu, thiết kế và tối ưu giải pháp femtocell hỗ trợ kết nối dữ liệu tốc độ cao trong mạng di động 3g

HSDPA High Speed Downlink Packet Access HSPA High-Speed Packet Access Hệ thống truy nhập gói tốc độ cao HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao nhà IP Internet Protocol Giao thức Int

LỜI CAM ĐOAN

-Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của bản thân với

sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Hoàng Hải

- Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

chỉ rõ nguồn gốc Những số liệu thu thập và tổng hợp của cá nhân đảm bảo tính

tử -Viễn thông - Viện sau đại học- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Tác giả

Ong Khắc Quế

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập, nghiên cứu, hoàn thành luận văn tốt nghiệp tôi tự nhận thấy đã được nâng cao một bước về nhận thức Với một thời gian gắn bó cuộc đời với Viễn thông Hà Nội, qua bản luận văn này tôi hy vọng rằng sẽ đóng góp một phần nhỏ bé vào sự nghiệp phát triển bền vững của Viễn thông Hà Nội trong giai đoạn cạnh tranh gay gắt của ngành viễn thông

Tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, Viện Đào tạo sau Đại học, Viện Điện tử Viễn thông cùng thầy cô giáo Trường Đại học

Đặc biệt tôi vô cùng biết ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hoàng Hải đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình xây dựng đề cương, thu thập số liệu và phương pháp nghiên cứu để hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo, các phòng chức năng Viễn thông

Hà Nội đã cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm việc, thu thập số liệu tại Viễn thông Hà Nội để tôi có thể hoàn thành luận văn

Do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian nghiên cứu có hạn nên nội dung ý nghĩa, tác dụng thực tế của bản luận văn này chắc chắn còn nhiều thiếu sót, hạn chế Tôi rất mong được sự tham gia góp ý kiến của các Thầy Cô giáo và được sự cộng tác của các đồng nghiệp để bản luận văn hoàn thiện hơn nữa /

Xin trân trọng cảm ơn !

Hà Nội, ngày 16 tháng 6 năm 2015

Người thực hiện

Ong Khắc Quế

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC HÌNH VẼ v

DANH MỤC BẢNG vi

KÝ HIỆU vii

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Sự cần thiết nghiên cứu đề tài 1

2 Phương pháp khoa học 1

3 Mục đích nghiên cứu đề tài 1

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

5 Những đóng góp thực tiễn 2

6 Dự kiến bố cục của luận văn 2

CHƯƠNG 1 3

HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ FEMTOCELL 3

1.1 Hệ thống thông tin di động 3

1.1.1 Mạng thông tin di động GSM thứ nhất và thứ hai(1G&2G) 3

1.1.2 Mạng thông tin di động thế hệ thứ 3-3G 4

1.1.3 Mạng thông tin di động thế hệ thứ 4 LTE 5

1.1.4 Tiến hóa từ công nghệ GSM lên W-CDMA 7

1.2 Hệ thống Femtocell 13

1.2.1 Mô hình quản lý: 15

1.2.2 Nguyên lý họat động 16

1.3 Các phương án triển khai 17

1.3.1 Tại gia đình 17

1.3.2 Tại công sở 18

1.3.3 Ở khu vực công cộng 18

Kết luận chương 1 19

CHƯƠNG 2 20

MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE VÀ METRONET VNPTHÀ NỘI 20

2.1 Mạng Metronet VNPT Hà Nội 20

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển 20

2.1.2 Chức năng, nhiệm vụ và cơ cấu tổ chức bộ máy của Vnpt Hà Nội 20

2.1.2.1 Cơ cấu tổ chức bộ máy của Viễn thông Hà Nội 20

2.1.2.2 Chức năng, nhiệm vụ của Viễn thông Hà Nội 21

2.1.3 Hệ thống Metronet 22

2.1.3.1 Sơ đồ hệ thống Metronet 22

2.1.3.2 Giới thiệu mạng MAN-E VNPT Hà Nội 24

2.1.3.2 Các công nghệ mạng truy nhập quang 24

2.1.3.3 Các dịch vụ cung cấp trên nền Metronet L2 SW 30

a MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới điểm: 30

b MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới đa điểm: 31

2.1.4 Truyền tải dịch vụ của mạng di động trên Man-E 32

2.1.4.1 Giới thiệu chung 32

2.1.4.2 Mô hình truyền tải dịch vụ mạng di dộng VNP qua mạng MAN-E 32

2.1.4.3 Mô hình truyền tải dịch vụ mạng di động VMS qua mạng MAN-E 34

2.2 Mạng Vinaphone 35

2.2.1 Cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống GSM: 35

2.2.1.1 Cấu trúc hệ thống chuyển mạch (SS) 36

2.2.1.2 Hệ thống trạm gốc 38

2.2.1.3 Hệ thống hỗ trợ giám sát OSS 39

2.2.2 Cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống GPRS/EDGE 41

2.2.3 Cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống 3G 43

Kết luận chương 2 48

CHƯƠNG 3 49

GIẢI PHÁP SỬ DỤNG FEMTOCEL HỖ TRỢ MẠNG 3G 49

3.1 Mô hình mạng Femtocell 49

3.1.1 Cấu trúc chung của một mạng femtocell 49

3.1.2 Kết nối hệ thống femtocell 52

3.1.3 Các tiêu chuẩn hệ thống femtocell 52

3.1.4 Xác định vùng phủ cho Femtocell 54

3.1.4.1 Vị trí của tòa nhà trong mạng macro: 54

3.1.4.2 Hiệu suất vùng phủ: 56

3.1.4.3 Xác định vùng phủ sóng 57

3.1.4.4 Các vấn đề lập kế hoạch mã PSC: 59

3.1.5 Nhiễu của femtocell 59

3.1.5.1 Các vấn đề do nhiễu đồng lớp Femtocell gây ra 60

3.1.5.2 Các giải pháp khắc phục nhiễu đồng lớp femtocell 63

3.1.5.3 Nhiễu vô tuyến và phối hợp tần tần số: 67

3.1.6 Đồng bộ phổ và độ chính xác 69

3.2 Bảo mật 70

3.3 Handover 73

3.4 Chất lượng dịch vụ 74

3.5 Quản lý FAPs 74

3.6 Cấu hình triển khai femtocell hỗ trợ mạng 3G 75

3.6.1 Các giải pháp cho phép kết nối từ femtocell đến mạng lõi di động 75

3.6.1.1 Kiến trúc dựa trên UMTS 76

3.6.1.2 Kiến trúc dựa trên giải pháp UMA/GAN 81

3.6.1.3 Kiến trúc dựa trên IMS 82

3.6.2 Triển khai Femtocell trên hệ thống Vinaphone 84

3.6.2.1 Kết quả nghiên cứu thử nghiệm Femtocell tại Vinaphone 84

3.6.2.2 Tại Hà Nội 85

3.6.2.3 Đánh giá khả thi: 88

3.6.2.4 Đề xuất triển khai: 90

KẾT LUẬN 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Quá trình phát triển lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính 5

Hình 1.2 Định hướng phát triển công nghệ 4G 6

Hình 1.3 Tiến hóa từ GSM lên W-CDMA 8

Hình 1.5 Sơ đồ mô hình ứng dụng Femtocell 15

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống Metronet 23

Hình 2.2 Sơ đồ mạng truy nhập quang chủ động 25

Hình 2.3 Sơ đồ kiến trúc của mạng PON 27

Hình 2.4 Sơ đồ tổng quát của GPON 28

Hình 2.5 Mô hình mạng điển hình của một hệ thống GPON 28

Hình 2.6 Truyền dữ liệu đường xuống theo phương thức quảng bá 29

Hình 2.7 Nguyên lý ghép kênh phân chia theo thời gian(TDMA) 30

Hình 2.8 Kết nối tổng thể mạng G-PON-Giải pháp Triple – Play 30

Hình 2.9 MetroNet Ethernet P2P thiết bị đầu cuối khách hàngL2 31

Hình 2.11 MetroNet cung cấp KTR Ethernet điểm tới đa điểm 32

Hình 2.12 Mô hình truyền tải dịch vụ mạng di dộng VNP 33

Hình 2.13 Cấu hình dịch vụ 2G/3G VNP trên MAN-E 33

Hình 2.14 Mô hình mạng di động VMS qua mạng VNPT Hà Nội 34

Hình 2.15Mô hình truyền tải dịch vụ mạng di động VMS 35

Hình 2.16 các thành phần chức năng hệ thống GSM 36

Hình 2.17 các thành phần chức năng hệ thống OSS 40

Hình 2.18 Sơ đồ các khối hệ thống GPRS kết hợp GSM 42

Hình 3.1 Mô hình tham chiếu Femtocell 49

Hình 3.2 Mô hình tham chiếu Femtocell 50

Hình 3.3 Các kết nối trong kiến trúc mạng Femtocell 52

Hình 3.4 Giao diện vô tuyến Femto/macrocell 55

Hình 3.5 Qui trình tính toán bán kính vùng phủ sóng 55

Hình 3.6 Mối quan hệ công suất phát Femtocell và cuờng độ tín hiệu Macrocell 58

Hình 3.7 Mô hình mạng hai lớp macrocell và femtocell điển hình 60

Hình 3.8 Các vấn đề chính gây ra bởi nhiễn đồng lớp femtocell 61

Hình 3.9 Các vùng phủ đường xuống nếu CINR>10dB cho mỗi kênh con 61

Hình 3.10 Các giải pháp chống nhiễu đồng lớp 63

Hình 3.11 Can nhiễu đường lên đồng lớp trong một mạng femtocell OFDMA 65

Hình 3.12 Can nhiễu đồng lớp đường xuống trong một mạng femtocell 66

Hình 3.13 Điểm truy nhập Femtocell 68

Hình 3.14 Nhiễu kênh lân cận của Femtocell 69

Hình 3.15 Bảo mật điểm truy nhập Femtocell 70

Hình 3.16.a Kiến trúc Femtocell với mạng 3G(UMTS/UTRAN) 76

Hình 3.16.b K i ế n t r ú c F e mt o c e l l ; (a)Iu-over-IP.(b)Iub-over-IP 77

Hình 3.17 Kiến trúc giải pháp Iub-trên-IP 77

Hình 3.18 Bộ giao thức của giải pháp Iub trên IP 78

Hình 3.19 Kiến trúc giải pháp Iu trên IP 79

Hình 3.20 Bộ giao thức của giải pháp Iu trên IP 80

Hình 3.21 Bộ giao thức của giải pháp dựa trên UMA/GAN 81

Hình 3.22 Kiến trúc giải pháp dựa trên IMS/SIP 82

Hình 3.23 Bộ giao thức của giải pháp dựa trên IMS/SIP 83

Hình 3.24 Mô hình tổng quan hệ thống Femtocell 85

Hình 3.25.1 Mô hình họat động của hệ thống Femtocell 86

Hình 3.25.2 Mô hình của hệ thống Femtocell tại các điểm 86

DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 các tiêu chuẩn kỹ thuật chuẩn 3GPP 53

Bảng 3.2 Bảng tổn hao truyền sóng theo tần số 56

Bảng 3.3 Bảng tổn hao truyền sóng theo số tầng và số phòng 56

Bảng 3.4 Vị trí vật lý và bảo vệ của các điểm điểm truy nhập Femto 71

3GPP 3rd Generation Partnership Project Dự án hợp tác thế hệ 3

3GPP2 3th Generation Partnership Project 2 Dự án hợp tác 2 thế hệ 3

AGC Automatic Gain Control Điều khiển độ lợi tự động

AICH Acquisition Indication Channel Kênh chỉ thị bắt

AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên

tiến AON Active Optical Network Mạng truy nhập quang chủ động

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn bất AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực

BAM Back Administration Module Modul quản lý phía sau

BBU Baseband Processing Unit Khối xử lý băng tần gốc

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

BLU Black Cascading Unit Khối xếp tầng sau

BMC Broadcast/Multicast Control Điều khiển quảng bá/đa phương BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

CC Connection Management Quản lý kết nối

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung

CD/CA-

ICH

CPCH Collision Detection/ Channel

Assignment Indicator Channel

Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ấn định kênh

theo mã CLK Network Clock Unit Khối đồng hồ mạng

CLSU Clock System Unit Khối đồng hồ hệ thống

CM Connection Management quản lý kết nối

CMU Connection Maintenance Unit Khối bảo dưỡng kết nối

CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung

CRC Cyclical Redundancy Check Một loại mã phát hiện lỗi tuyến

tính tạo ra bit chẵn lẻ bằng cách tìm phần dư của chia đa thức

CSCF Connection State Control Function Chức năng điều khiển trạng thái

kết nối CSICH CPCH Status Indicator Channel Kênh chỉ thị trạng thái CPCH CTCH Common Traffic Channel Kênh lưu lượng chung

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng

DCDU Direct Current Distribution Unit Khối phân bố dòng điện chính xác

DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý dành riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý dành riêng

DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh vật lý dữ liệu dành riêng DRFU Double Radio Filter Unit Khối lọc vô tuyến kép

DSCH Dowlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống

DSSS Direct Sequence Spectrum Chuỗi trải phổ trực tiếp

DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng riêng

ECU Echo Canceller Unit Khối thoát tiếng vang

EDGE Enhanced Data Rates for GSM

Evolution

Hệ thống tốc độ cao hỗ trợ GSM

FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống FAP Femtocell access point Điểm truy nhập Femtocell

FAP-MS FAP management systems Hệ thống quản lý FAP

FDD Frequency-division duplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần

số FGW Femtocell gateway Côngr truy nhập Femtocell FGW-

MS

FGW management systems

Hệ thống quản lý FGW FLU Front Cascading Unit Khối xếp tầng trước

FMS Femtocell management systems Hệ thống quản lý femto

FTTH Fiber to Home Mạng quang đến hộ gia đình GATM GSM Antena and TMA Control

GPON Gigabit Passive Optical Network Mạng cáp quang gigabit thụ động GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System for Mobile Hệ thống di động toàn cầu

HLR Home Location Register Khối đăng kí thuê bao nhà

HRU High-speed Route Forward Unit Khối đẩy định tuyến tốc độ cao HSCSD High-Speed Circuit-Switched Data Hệ thống chuyển mạch kênh dữ

liệu tốc độ cao

HSDPA High Speed Downlink Packet Access

HSPA High-Speed Packet Access Hệ thống truy nhập gói tốc độ cao HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao nhà

IP Internet Protocol Giao thức Internet

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng tích hợp dịch vụ số

LAI Local Area Identify Số nhận dạng khu vực phục vụ LNA Low Noise Amplifies Bộ khuyếch đại tạp âm thấp

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MAP Mobile Application Part Giao thức phần ứng dụng di động

MCHU Marker and charging Unit Khối đánh dấu và nạp

MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng các

phương tiện MRF Multimedia Resource Function Chức năng tài nguyên đa phương

tiện

MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động

MTTR Mean time to repair Thời gian trung bình để sửa chữa NBAP NodeB Application Part Phần ứng dụng NodeB

NMT Nordic Mobile Telephone Hệ thống điện thoại di động cầm

tay NSS Network and Switching Subsystem Phân hệ mạng và chuyển mạch ODN Optical Distribution Network hệ thống phân phối mạng quang

OMM Operation & Maintenance Moudule Khối vận hành và bảo dưỡng OMU Operation and Maintenance Unit Khối vận hành và bảo dưỡng ONT Optical Network Terminal thiết bị kết cuối mạng quang ONU Optical Network Unit thiết bị mạng cáp quang

PAPU Packet Processing Unit Khối xử lý gói

PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi

PDCP Packet Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói

PON Passive Optical Network Mạng truy nhập quang thụ động PPU Protocol Processing Unit Khối xử lý giao thức

PRACH Physical Random Access Channel: Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên

PSTN Public switched telephone network Mạng điện thoại chuyển mạch

công cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RANAP Radio Access Network Application

Part

Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến

RLC Radio link Control điều khiển liên kết

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNSAP Radio Network Subsystem

R-SGW Roaming-Signalling Gateway Cổng báo hiệu chuyển mạng

SAPP Service Area Broadcast Protocol Giao thức quảng bá khu vực dịch

vụ

SGSN Serving GPRS Support Node Nốt hỗ trợ GPRS phục vụ

SMMU Signaling and Mobility Management

Unit

Khối quản lý di động và báo hiệu SPA Self Provided Application ứng dụng tự cấp

SPA Self Provided Application ứng dụng tự cấp

SPF Front Signaling Processing Unit Khối xử lý báo hiệu phía trước SPM Service Processing Module Khối xử lý dịch vụ

SSM System Support Module Khối Hỗ trợ hệ thống

TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời

gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời

gian TFCI Transport Format Combination

Indicator

Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải

TFI Transport Format Indicator Chỉ thị khuôn dạng truyền tải TNU TDM Switching NET Unit Khối NET chuyển mạch ATM TPC Transmit Power Control Điều khiển công suất phát

TrCH Transport Channel Kênh truyền tải

T-SGW Transport-Signalling Gateway Cổng báo hiệu truyền tải

UMTS Universal Mobile

Telecommunications System

Hệ thống viễn thông di động mặt đất

USIM User Subscriber Identity Module Mô-đun nhận dạng thuê bao

người sử dụng UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

VLR Visitor Location Register Khối đăng kí thuê bao khách

VPU Voice Processing Unit Khối xử lý thoại

WBBP WCDMA Baseband Processing

WMPT WCDMA Main Processing

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết nghiên cứu đề tài

Sự xuất hiện ngày một nhiều điện thoại thông minh, laptop và các thiết bị

"truyền dữ liệu tốc độ cao" đã khiến cho việc nghẽn mạng và giải pháp giảm nghẽn của các nhà mạng càng trở nên cấp thiết trong thời gian gần đây Phần lớn của thực trạng này xuất hiện tại các hộ gia đình, văn phòng và một điều căn bản nữa đó là các thiết bị ngoài trời khó có thể đáp ứng yêu cầu về băng thông như ở khu vực trong nhà Thực tế triển khai femtocell giải quyết được vấn đề này một cách rất hiệu quả và tiết kiệm chi phí Thêm một lợi ích khác, các femtocell sẽ giúp nâng cao hiệu năng của sóng vô tuyến, giúp nâng cao chất lượng và đáp ứng nhu cầu người dùng các dịch vụ mới Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, tôi đã mạnh dạn chọn đề tài:

“ Nghiên cứu, thiết kế và tối ưu giải pháp Femtocell hỗ trợ kết nối dữ liệu tốc độ cao trong mạng di động 3G” làm đề tài luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ kỹ thuật truyền

thông

2 Phương pháp khoa học

Sử dụng phương pháp tổng hợp để nghiên cứu như duy vật biện chứng và trên cơ sở tính năng của hệ thống và thiết bị, tiếp cận hệ thống; phương pháp mô hình hoá kết hợp nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn

3 Mục đích nghiên cứu đề tài

Vận dụng các vấn đề lý luận và phương pháp luận về giải pháp trên cơ sở

một số giải pháp đưa ra các hệ thống phục vụ sản xuất kinh doanh của VNPT nói chung và của VNPT Hà Nội nói riêng

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu:

Luận văn tập trung nghiên cứu hoạt động của hệ thống và tính năng của các thiết bị và các giải pháp phục vụ sự phát triển của VNPT - doanh nghiệp kinh doanh trong lĩnh vực viễn thông

6 Dự kiến bố cục của luận văn

Ngoài lời mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Hệ thống thông tin di động và Femtocell

Chương 2: Mạng di động và Metronet của VNPT Hà Nội

Chương 3: Một số giải pháp dùng hệ thống Femtocell hỗ trợ mạng 3G

CHƯƠNG 1

HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ FEMTOCELL

1.1 Hệ thống thông tin di động

1.1.1 Mạng thông tin di động GSM thứ nhất và thứ hai(1G&2G)

Hệ thống thông tin di động theo lộ trình phát triển đến nay có các thế hệ sau:

truy nhập theo tần số (FDMA) là hệ thống tế bào tương tự dung lượng thấp và chỉ

có dịch vụ thoại, tồn tại là các hệ thống NMT(Bắc Âu), TACS(Anh), AMPS(Mỹ)

Đến những năm 1980 đã trở nên quá tải khi nhu cầu về số người sử dụng ngày càng tăng lên Lúc này, các nhà phát triển công nghệ di động trên thế giới nhận định cần phải xây dựng một hệ thống tế bào thế hệ 2 mà hoàn toàn sử dụng công nghệ số Đó phải là các hệ thống xử lý tín hiệu số cung cấp được dung dượng lớn, chất lượng thoại được cải thiện, có thể đáp ứng các dịch truyền số liệu tốc độ thấp

nhập phân chia theo thời gian TDMA, IS-95 ở Mỹ và Hàn Quốc sử dụng công nghệ

đa truy nhập phân chia theo mã CDMA băng hẹp Do tính chuẩn hóa và tương thích qui mô vùng Nhiều mạng 2G đã gặt hái được thành công đáng kể về cả giải pháp

kỹ thuật cũng như hiệu quả kinh doanh Một trong số này là sự thành công của hệ thống GSM và đây chính là một thành công lớn hơn mong đợi

Đến năm năm 1999, để tăng thông lượng truyền để phục vụ nhu cầu truyền thông tin trên mạng di động 2G, GPRS đã ra đời GPRS đôi khi được xem như là 2,5G Tốc độ truyền data rate của GPRS đã cải tiến tốc độ truyền tăng lên gấp 3 lần

so với GSM, tức là 20-30Kbps GPRS cho phép phát triển dịch vụ WAP và

năng cung ứng tốc độ lên được 250 Kbps (trên lý thuyết) EDGE còn được biết đến như là 2,75G(trên đường tiến tới 3G) Mặc dù hệ thống thông tin di động 2G được coi là những tiến bộ đáng kể nhưng vẫn gặp phải các hạn chế sau: Tốc độ thấp và tài

nguyên hạn hẹp Và thế cần thiết phải chuyển đổi lên mạng thông tin di động thế hệ tiếp theo để cải thiện dịch vụ truyền số liệu, nâng cao tốc độ bit và tài nguyên được chia sẻ…

Mặt khác, khi các hệ thống thông tin di động ngày càng phát triển, không chỉ

số lượng người sử dụng điện thoại di động tăng lên, mở rộng thị trường mà người

sử dụng còn đòi hỏi các dịch vụ tiên tiến hơn không chỉ là các dịch vụ cuộc gọi thoại truyền thống và dịch vụ số liệu tốc độ thấp hiện có trong mạng hiện tại Nhu cầu của thị trường có thể phân loại thành các lĩnh vực như: Dịch vụ dữ liệu máy tính, dịch vụ viễn thông, dịch vụ nội dung số như âm thanh hình ảnh

Những lý do trên thúc đẩy các tổ chức nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động trên thế giới tiến hành nghiên cứu và được áp dụng trong thực tế chuẩn mới cho hệ thống thông tin di động: Thông tin di động 3G

1.1.2 Mạng thông tin di động thế hệ thứ 3-3G

Định hướng thiết lập một hệ thống thông tin di động toàn cầu Từ nhu cầu thực tiễn cần phải phát triển lên 3G, các nhà cung cấp dịch vụ mạng đã đưa ra các tiêu chí chung để phát triển lên mạng di động 3G như sau:

* Hệ thống phải được chuẩn hóa hoàn toàn; các giao diện chính phải đượcchuẩn hóa và mở

* Hệ thống phải bổ sung cho hệ thống hiện tại trên mọi khía cạnh

* Multimedia và tất cả các thành phần của multimedia phải được hệ thống hỗ trợ

* Truy nhập radio của 3G phải cung cấp khả năng băng rộng;

* Các dịch vụ đối với người dùng đầu cuối độc lập với chi tiết công nghệ, và

hạ tầng mạng không giới hạn đưa ra dịch vụ Vậy nên phải tách biệt platform công nghệ với dịch vụ sử dụng platform đó

Ý tưởng chính yếu ẩn chứa sau 3G là chuẩn bị một hạ tầng vạn năng có khả năng tải các dịch vụ hiện tại và tương lai Hạ tầng phải được thiết kế sao cho những đổi thay và tiến triển công nghệ có thể được mạng hỗ trợ không gây ra một bất ổn nào đối với các dịch vụ sử dụng cấu trúc mạng hiện tại Để làm được vậy, 3G tách

biệt công nghệ truy cập, công nghệ truyền tải, công nghệ dịch vụ(điều khiển đấu nối) và những ứng dụng người dùng

1.1.3 Mạng thông tin di động thế hệ thứ 4 LTE

Các nhà cung cấp dịch vụ và người dùng đều luôn mong muốn và hướng tới các công nghệ không dây có thể cung cấp được nhiều loại hình dịch vụ hơn với tính năng và chất lượng dịch vụ cao hơn Với cách nh.n nhận này, Liên minh Viễn thông quốc tế(ITU) đã và đang làm việc để hướng tới một chuẩn cho mạng di động tế bào mới thế hệ thứ tư 4G ITU đã lên kế hoạch để có thể cho ra đời chuẩn này một vài năm tới Công nghệ này sẽ cho phép thoại dựa trên IP, truyền số liệu và đa phương tiện với tốc độ cao hơn rất nhiều so với các công nghệ của mạng di động hiện nay

Về lý thuyết, theo tính toán dự kiến tốc độ truyền dữ liệucó thể lên tới 288 Mb/s Cho đến hiện nay, chưa có một chuẩn nào rõ ràng cho 4G được thông qua Tuy nhiên, những công nghệ phát triển cho 3G hiện nay sẽ làm tiền đề cho ITU xem xét

Hình 1.1 Quá trình phát triển lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính

IS-95 (J-STD-008) (1900)

IS-136 (1900) GSM(1900)

TACS

để phát triển cho chuẩn 4G Các sở cứ quan trọng để ITU thông qua cho chuẩn 4G

đó chính là từ hỗ trợ của các công ty di động toàn cầu; các tổ chức chuẩn hóa và đặc biệt là sự xuất hiện của ba công nghệ cho việc phát triển mạng di động tế bào LTE(Long-Term Evolution), UMB(Ultramobile Broadband) và WiMAX II (IEEE 802.16m) Ba công nghệ này có thể được xem là các công nghệ tiền 4G Chúng sẽ làcác công nghệ quan trọng giúp ITU xây dựng các phát hành cho chuẩn 4G trong thời gian tới

Hình 1.2 Định hướng phát triển công nghệ 4G

Sau đây xem xét ba công nghệ được xem là các công nghệ tiền 4G, đó là cáccông nghệ làm sở cứ để xây dựng nên chuẩn 4G trong tương lai, gồm:

di động 3G UMTS 3GPP baogồm các tổ chức chuẩn hóa của các nước châu Á, châu

Âu và Bắc Mỹ đã bắt đầuchuẩn hóa thế hệ tiếp theo của mạng di động 3G là LTE

LTE được xây dựng trên nền công nghệ GSM, vì thế nó dễ dàng thay thế vàtriển khai cho nhiều nhà cung cấp dịch vụ Nhưng khác với GSM, LTE sử dụngphương thức ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) LTE sử dụng phổtần một cách thích hợp và mềm dẻo, nó có thể hoạt động ở băng tần có độ rộng từ1,25MHz cho tới 20MHz Tốc độ truyền dữ liệu lớn nhất về lý thuyết của LTE có thểđạt tới 250Mb/s khi độ rộng băng tần là 20MHz LTE khác với các công nghệ tiền 4G khác như WiMAX II ở chỗ nó chỉ sử dụng đa truy nhập phân chia theo tần

số trực giao ở hướng lên, còn ở hướng xuống nó sử dụng đa truy nhập phân chia

theo tần số đơn sóng mang để nâng cao hiệu quả trong việc điều khiển công suất và

- UMB(Ultra Mobile Broadband): Tổ chức chuẩn hóa công nghệ thông tin

thông của Nhật, Trung Quốc, Bắc Mỹ và Hàn Quốcđã đề xuất phát triển UMB Thành viên của 3GPP2, Qualcom là người đi đầu trong nỗ lực phát triển UMB, mặc

dù công ty này cũng chú tâm cả vào việc phát triển LTE

UMB dựa trên CDMA có thể hoạt động ở băng tần có độ rộng từ 1,25MHz đến 20MHz và làm việc ở nhiều dải tần số UMB được đề xuất với tốc độ truyền dữ liệu lên tới 288Mb/s cho luồng xuống và 75Mb/s cho luồng trên với độ rộng băng tần sử dụng là 20MHz Công nghệ này sẽ cung cấp kết nối thông qua các sóng mang dựa trên đa truy nhập phân chia theo mã CDMA

802.16 ban đầu được xây dựng cho mục đích chính là cung cấp các dịch vụ mạng cố định Chuẩn IEEE 802.16e được phát triển thêm tính năng di động từ các chuẩn WiMAX trước đó IEEE 802.16 là một chuỗi các chuẩn do IEEE phát triển, chúng

hỗ trợ cả cố định và di động, là công nghệ truyền thông, truy nhập diện rộng, nó cũng được gọi với một tên khác là WiMAX WiMAX hoạt động trong dải tần từ

nhất trong các công nghệ tiền 4G được xây dựng hoàn toàn dựa trên công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA WiMAX II được phát triển lên

từ chuẩn IEEE.11 802.16e Công nghệ WiMAX II sẽ hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên tới 100Mb/s cho các ứng dụng di động và có thể lên tới 1Gb/s cho các người dùng tĩnh Khoảng cách truyền cho WiMAX II sẽ khoảng 2 km ở môi trường thành thị và là khoảng 10 km cho các khu vực nông thôn

1.1.4 Tiến hóa từ công nghệ GSM lên W-CDMA

liệu trên cơ sở chuyển mạch kênh, băng thông hẹp Tốc độ truyền thoại là 13kbps

liệu giai đoạn trước

Để đáp ứng và phát triển các dịch vụ mới đồng thời tiết kiệm được chi phí đầu tư, mà vẫn đáp ứng được nhu cầu sử dụng các dịch vụ băng thông rộng thì

3G là việc không khả thi vì vậy họ phải trọn giải pháp là nâng cấp mạng, các hệ

đi qua các thế hệ trung gian 2,5G đó là HSCSD, GPRS và EDGE tạm thời đáp ứng nhu cầu của người sử dụng cũng như chuẩn bị cơ sở hạ tầng kĩ thuật tiến lên

được tóm tắt trong sơ đồ sau đây:

Hình 1.3 Tiến hóa từ GSM lên W-CDMA

Sự tiến triển về kĩ thuật là con đường phát triển chỉ rõ phương thức để

phần tử mạng là yếu tố tạo nên mạng

1.1.4.1 HSCSD-Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao

đưa HSCSD vào khai thác, HSCSD là phương pháp đơn giản nhất để nâng cao tốc

độ, phương pháp này cho phép sử dụng nhiều khe thời gian để kết nối giữ liệu thay vì chỉ dùng một khe thời gian như trước đây Công nghệ HSCSD cho

chuẩn GSM đã được sửa đổi chẳng hạn như mã hoá kênh 14,4kbps thay thế cho

được hết hợp thành một kênh 57,6kbps Với việc sử dụng công nghệ HSCSD

kiện lý tưởng thì tôc độ tối đa là 64kbps đạt được với 4 khe thời gian Dữ liệu

chúng sẽ được kết hợp lại tại đầu cuối.Tất cả các khe thời gian sử dụng trong

Dịch vụ HSCSD có thể triển khai dựa trên cơ sở hạ tầng có sẵn của GSM,

diện vô tuyến Tuy nhiên do vẫn sử dụng chuyển mạch kênh nên hiệu suất sử

các khe thời gian một cách liên tục, thậm chí ngay cả khi không có tín hiệu trên đường truyền dẫn đến lãng phí nguồn tài nguyên trên mạng

1.1.4.2 GPRS- Dịch vụ vô tuyến gói chung

Giải pháp GPRS được nhiều nhà khai thác mạng thông tin di động lựa

Dịch vụ vô tuyến gói chung là sự lựa chọn của các nhà khai thác GSM như

đưa chuyển mạch gói vào mạng Mạng W-CDMA sử dụng lại rất nhiều phần tử

dụng tài nguyên vô tuyến rất cao Một MS ở chế độ GPRS chỉ giành được tài

phần dung lượng cho việc hiệu chỉnh lỗi trên đường truyền vô tuyến nên tốc

độ cực đại chỉ cao hơn 100 kbps so với tốc độ thực tế vào khoảng 40 đến 50kbps

Giao diện vô tuyến của GPRS được xây dựng trên cùng một nền tảng như

mạch gói đều có thể sử dụng cùng sóng mang Tuy nhiên mạng đường trục của

định nghĩa một số sơ đồ mã hóa kênh khác nhau

GSM hiện tại, cộng thêm một số phần tử mới Vì lúc đầu GSM được thiết kế

GPRS là một bước phát triển kịp thời đáp ứng nhu cầu trao đổi dữ liệu

1.1.4.3 EDGE-Tốc độ dữ liệu tăng cường để phát triển GSM

của mạng GSM/GPRS Nói một cách khác mục tiêu này là nén nhiều bít hơn

đến 384Kbps EDGE tiến bộ hơn nhiều so với GPRS, tuy nhiên nó vẫn chưa đạt đến yêu cầu dung lượng của thế hệ 3 thực sự(tốc độ 2Mbps) Như vậy có thể

phụ thuộc nhiều yếu tố thời gian, nhu cầu về các dịch vụ số liệu cao của người

một khung thời gian, thực chất các tiêu chuẩn của EDGE được thực hiện trong

đối tác thế hệ 3) và là một bộ phận của tập tiêu chuẩn 3GPP 1999 Triển khai

W-CDMA, tuy nhiên việc đầu tư EDGE không giúp chúng ta trên con đường tiến lên

đáp ứng các nhu cầu hiện tại để tiến lên 3G Hoặc có thể bỏ qua giai đoạn EDGE

để tiến thẳng lên 3G hoặc có thể phát triển EDGE như là một hệ thống giả thế

1.1.4.4 W-CDMA-Đa truy nhập phân chia theo mã băng thông rộng

như MSC, HLR, SGSN, GGSN có thể được nâng cấp từ mạng hiện có để hỗ trợ đồng thời cho W-CDMA và GSM

chia theo tần số FDD(Frequency Division Duplex) và ghép song công phân chia

chuỗi trải phổ trực tiếp(DSSS- Direct Sequence Spectrum) sử dụng tốc độ chip

Pico)

đường lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz, đường

thác khác

25 MHz cho sử dụng TDD ở 1900-1920 và 2020-2025 MHz Băng tần cho các ứng dụng TDD không cần xin phép (SPA= Self Provided Application: ứng dụng

Băng I 2100 2x60MHz 1920-1980 2110-2170 Băng ITM2000

Băng II 1900 2x60MHz 1850-1910 1930-1990 Băng PCS tại châu

Mỹ và Mỹ La Tinh

Băng III 1800 2x75MHz 1710-1785 1805-1880 Châu Âu, châu Á và

Băng VII 2600 2x70MHz 2500-2570 2620-2690 Băng 3G mới

Băng VIII 900 2x35MHz 880-915 925-960 Châu Âu& châu Á

Băng IX 1700 2x35MHz 1750-1785 1845-1880 Nhật

Hình 1.4 Phân b ố tần số cho WCDMA

ITM-2000: International Mobile Telecommunication 200

W-CDMA hay còn gọi là UMTS(Universal Mobile Telecommunications

đến 1920 Kbps, tuy nhiên trong thực tế hiệu suất đạt được chỉ vào khoảng

384 Kbps Mạng có thể nâng cấp lên High Speed Downlink Packet Access

1.2 Hệ thống Femtocell

Femtocell là một trạm phát sóng nhỏ của mạng thông tin di động tế bào được dùng để nâng cao chất lượng dịch vụ và cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng ở phạm vi gia đình hay văn phòng, công sở Femtocell được xem như trạm phát sóng

Tần phổ cho ITM-2000 Tần phổ cho MSS

1885

MHz

trong nhà(home base station) hay điểm truy nhập mạng tế bào giống điểm truy nhập WiFi Femtocell là cổng kết nối của mạng thông tin di động tế bào đặt tại nhà khách hàng Sự khác biệt lớn của femtocell so với các macrocell hay microcell truyền thống là femtocell kết nối với mạng của nhà cung cấp dịch vụ thông qua mạng cố định băng rộng như DSL hay cáp, thay vì thông qua mạng riêng của nhà cung cấp dịch vụ di động

Trong mạng thông tin di động tế bào, sóng rađio được phủ nhờ vào các trạm phát sóng BTS Mỗi một BTS sẽ phủ một vùng gọi là cell(tế bào) Nhiều cell được thiết kế cận kề nhau để phủ sóng trên diện rộng Chính vì cấu trúc này mà mạng thông tin di động còn được gọi là mạng tế bào hay mạng tổ ong Trong mạng thông tin di động tế bào truyền thống, chúng ta thường nghe nhắc đến macrocell(tế bào vĩ

mô, có bán kính phủ lớn tầm km), microcell(tế bào vi mô, có bán kính phủ giới hạn vài trăm mét) Với sự phát triển của mạng thông tin đi động tế bào, người ta còn thiết kế các picocell(vùng phủ tương tự như một AP Wi-Fi) để tăng khả năng của hệ thống và tăng tốc độ truyền thông

Gần đây, khái niệm femtocell mới được ra đời Một cách dễ hiểu femtocell chính là một dạng picocell trong đó nó được tích hợp nhiều chức năng của BSC và vài chức năng của MSC(BSC và MSC là hai thành phần trong hạ tầng mạng tế bào nằm về phía mạng lõi) Mục đích của các femtocell là dùng để phủ sóng bên trong các tòa nhà, bên trong các công ty Do vậy, femtocell là như một cổng kết nối của mạng thông tin di động tế bào đặt tại nhà khách hàng.Điểm nổi bật của femtocell là

nó sẽ được kết nối trực tiếp vào mạng chuyển mạch gói công cộng xDSL Các dịch

vụ lúc đó sẽ truyền tải trên nền mạng cố định chứ không phải trên mạng lõi riêng của mạng thông tin di động truyền thống Giải pháp này cung cấp kết nối di động tốc độ cao bên trong các tòa nhà, và đặc biệt là giảm chi phí lắp đặt và triển khai mạng di động

Hình 1.5 Sơ đồ mô hình ứng dụng Femtocell

Chính sự hội tụ cố định – di động(FMC) cũng như những tiềm năng về những dịch vụ đa phương tiện multimedia trong tương lai chính là đòn bẩy cho việc triển khai femtocell Femtocell là một giải pháp thay thế cho giải pháp điện thoại Twin/Unik dùng công nghệ UMA mà có vẻ gặp không ít khó khăn để xâm nhập thị trường tính đến thời điểm này

1.2.1 Mô hình quản lý:

Quản lý giao diện vô tuyến của các Femtocell gần giống với quản lý macrocell thông thường, tuy nhiên với một số lượng lớn Femtocell nên các vấn đề gặp phải cũng tăng lên

Điểm truy nhập Femto sẽ được triển khai tại nhà khách hàng và một số môi trường không kiểm soát Bởi thế các khách hàng có thể thực hiện một số hoạt động

có thể ảnh hưởng tới hiệu năng hoạt động của lớp Femtocell mà không thông báo cho nhà khai thác Những hành động như vậy bao gồm:

Femto

- Một số hành động khác gồm cả tác động va đập với điểm truy nhập

*Các yêu cầu quản lý Femtocell

Các nhà cung cấp sẽ yêu cầu các điều khoản về khả năng quản lý các Femtocell, không mâu thuẫn với các hệ thống quản lý được sử dụng cho các

macrocell thông thường Danh sách những yêu cầu được liệt kê dưới đây có thể hữu dụng trong việc lập hợp đồng:

- Quản lý bản kiểm kê(đặc biệt là phân phối lẻ tới khách hàng)

hàng

dẫn vô tuyến Femtocell, khống chế được bất kỳ điều khiển nào do khách hàng tạo

ra

là năng lượng truyền, tần số…Chú ý rằng cũng có thể cấu hình tự động những thông

số này, tuy nhiên các nhà cung cấp sẽ có các tùy chỉnh để có thể khống chế các tình huống

- Kiểm soát dịch vụ, quản lý hiệu năng hoạt động và dung lượng

phải có khả năng cấu hình, thay đổi, và khống chế được những thay đổi của khách hàng

1.2.2 Nguyên lý họat động

Femtocell là một giải pháp cho hội tụ cố định – di động, cung cấp kết nối tốc

độ cao cho người dùng trong nhà Những tiềm năng về dịch vụ đa phương tiện trong tương lai chính là đòn bẩy cho việc triển khai femtocell Đây là một giải pháp thay thế cho giải pháp hội tụ cố định-di động UMA hiện gặp không ít khó khăn trong việc thu hút người dùng Sự khác biệt lớn nhất giữa UMA và femtocell là femtocell

sử dụng cùng giao diện vô tuyến như mạng thông tin di động thay vì dùng WiFi Do vậy, người dùng femtocell không nhất thiết phải trang bị điện thoại dual-mode (có thể kết nối với WiFi và GSM/UMTS)

Điểm nổi bật của femtocell là nó sẽ được kết nối trực tiếp vào mạng chuyển mạch gói công cộng xDSL Các dịch vụ lúc đó sẽ truyền tải trên nền mạng cố định chứ không phải trên mạng lõi riêng của mạng thông tin di động truyền thống Giải pháp này cung cấp kết nối di động tốc độ cao bên trong các tòa nhà, và đặc biệt là giảm chi phí lắp đặt và triển khai mạng di động Chính sự hội tụ cố định – di động cũng như những tiềm năng về những dịch vụ đa phương tiện multimedia trong tương lai chính là đòn bẩy cho việc triển khai femtocell Femtocell là một giải pháp thay thế cho giải pháp điện thoại Twin/Unik dùng công nghệ UMA mà có vẻ gặp không ít khó khăn để xâm nhập thị trường tính đến thời điểm này

1.3 Các phương án triển khai

Các LTE femtocell là giải pháp với chi phí thấp chủ yếu dành cho nhóm khách hàng là các hộ gia đình và các doanh nghiệp cũng như là một số điểm hotspot ngoài trời Điểm khác biệt lớn nhất giữa 3 nhóm ưu tiên này là công suất truyền, số lượng khách hàng, kiểu kết nối, và chế độ truy nhập Femtocell cũng được sử dụng cho các mạng riêng của doanh nghiệp và các khách hàng của doanh nghiệp

1.3.1 Tại gia đình

Các femtocell ở các hộ gia đình có thể bao phủ với bán kính tới 25m Các nhà cung cấp dịch vụ hoặc các khách hàng có thể sử dụng nhiều thiết bị plug andplay trong phạm vi này Đường truyền xDSL và xPON đã được cài đặt trong nhà

sẽ kết nối các thiết bị với mạng lõi Nó hoạt động chủ yếu ở chế độ truy cập đóng và hybrid Chỉ có các thiết bị người dùng trong nhóm người dùng hữu hạn mới được quyền truy cập femtocell ở chế độ đóng

Với những hộ gia đình có 4 hoặc 8 người sử dụng máy tính (khi ở chế độ kết nối có thể đạt tới 20 máy), các famtocell được quản lý bởi một hệ thống dựa trên giao thức TR069, được kết nối với hệ thống quản lý mạng truy cập vô tuyến

1.3.2 Tại công sở

Các femtocell ở doanh nghiệp cần phải kết nối để đảm bảo dịch vụ được thông suốt và liên tục, có thể cần đến giao diện X2 Nó cũng sẽ có thể cần lập ra những mạng quy mô nhỏ để triển khai các thiết bị plug andplay

Các công ty muốn những dịch vụ đơn giản và bảo mật ngay tại đơn vị mình Trong khi đó, các nhà cung cấp dịch vụ muốn tránh lưu lượng tải dữ liệu lớn của các doanh nghiệp làm nghẽn hệ thống mạng trung tâm Việc phá phỡ tắc nghẽn ở mức cục bộ sẽ thỏa mãn cả hai yêu cầu trên Trong một doanh nghiệp có từ 32 đến

64 người dùng đồng thời, các femtocell được quản lý bởi hệ thống quản lý mạng, có thể là TR069

1.3.3 Ở khu vực công cộng

sân bay, nhà ga xe lửa, các trung tâm mua sắm, các nhà máy lớn hay các điểm hotspot công cộng Nó cần những đường truyền riêng từ phía nhà cung cấp dịch vụ,

để thỏa mãn nhu cầu của hàng trăm người dùng đồng thời Hệ thống quản lý mạng

vĩ mô như vậy thường được gọi là picocell

Kết luận chương 1

động và hệ thống Femtocell

truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) được thiết kế để truyền thoại với tốc độ

thấp

các thông tin về khả năng cung cấp dịch vụ của hệ thống Femtocell

CHƯƠNG 2 MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE VÀ METRONET VNPTHÀ NỘI

2.1 Mạng Metronet VNPT Hà Nội

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Kể từ ngày 1/1/2008, Viễn thông Hà Nội chính thức được thành lập và bắt đầu đi vào hoạt động độc lập Tuy nhiên, mạng lưới của VNPT Hà Nội đã là một mạng lưới rộng khắp, được khởi nguồn xây dựng từ rất lâu Ngày 6/12/2007, Hội đồng Quản trị Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam đã có quyết định số 625/QĐ-TCCB/HĐQT về việc chính thức thành lập Viễn thông Hà Nội

Theo đó, Viễn thông Hà Nội là doanh nghiệp được chia tách từ Bưu điện TP

Hà Nội(cũ) Sau hơn nửa thế kỷ thành lập và phát triển, kể từ ngày 1/1/2008 Bưu điện TP Hà Nội(cũ) đã chính thức được chia tách thành 2 pháp nhân mới, đó là Bưu điện TP Hà Nội(mới) và Viễn thông Hà Nội Đến ngày 1/8/2008 tiếp nhận thêm toàn bộ địa bàn tỉnh Hà Tây, huyện Mê Linh và một số xã thuộc tỉnh Hòa Bình vào

tổ chức

Viễn thông Hà Nội là đơn vị kinh tế trực thuộc hạch toán phụ thuộc Tập đoàn, có chức năng hoạt động sản xuất kinh doanh và phục vụ chuyên ngành viễn thông - công nghệ thông tin: đó là tổ chức xây dựng, quản lý vận hành, lắp đặt, khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa mạng viễn thông công nghệ thông tin; cung cấp dịch vụ viễn thông hệ 1; tổ chức phục vụ thông tin đột xuất theo yêu cầu của cấp ủy Đảng và chính quyền địa phương; tư vấn khảo sát, thiết kế các công trình viễn thông công nghệ thông tin; kinh doanh vật tư, thiết bị viễn thông - CNTT; kinh doanh các ngành nghề khác trong phạm vi được Tập đoàn Bưu chính - Viễn thông Việt Nam cho phép và phù hợp với quy định của Pháp luật Bộ máy tổ chức của Viễn thông

Hà Nội bao gồm 11 đơn vị sản xuất trực thuộcvà các phòng ban chức năng

2.1.2 Chức năng, nhiệm vụ và cơ cấu tổ chức bộ máy của Vnpt Hà Nội

2.1.2.1 Cơ cấu tổ chức bộ máy của Viễn thông Hà Nội

Trụ sở: 75 Đinh Tiên Hoàng - Hoàn Kiếm - Hà Nội

Văn phòng: 84-4 36686868 - Fax: 84-4 36686888

Viễn thông Hà Nội là một doanh nghiệp Nhà nước hạch toán phụ thuộc nằm trong Tập đoàn Bưu chính - Viễn thông Việt Nam, là một đơn vị có quy mô tương đối lớn gần 4.348 lao động

Bộ phận lao động gián tiếp: gồm có các phòng làm chức năng tham mưu cho Giám đốc về các mặt: Đầu tư, Kế hoạch, Tài chính, Tổ chức, Kiểm toán, Viễn thông chịu sự chỉ đạo trực tiếp của Giám đốc Viễn thông Hà nội

Bộ phận sản xuất trực tiếp gồm có các Trung tâm Viễn thông hệ 1: thực hiện các chức năng giao dịch, cung ứng dịch vụ trực tiếp với khách hàng chịu sự chỉ đạo của Giám đốc Viễn thông Hà Nội

Ngoài Viễn thông Hà Nội còn có các Ban quản lý dự án: Ban QLDA hợp đồng hợp tác với NTTV (BCC), Ban QLDA Kiến trúc, Ban QLDA thông tin trực thuộc Viễn thông Hà Nội thực hiện chức năng theo dõi các phần việc cụ thể trong từng thời kỳ nhất định

2.1.2.2 Chức năng, nhiệm vụ của Viễn thông Hà Nội

Viễn thông Hà Nội là một đơn vị trực thuộc Tập đoàn Bưu chính - Viễn thông Việt Nam có chức năng tổ chức, xây dựng, quản lý và khai thác mạng lưới viễn thông để kinh doanh các sản phẩm viễn thông trên địa bàn Hà Nội theo quy hoạch, kế hoạch và phương hướng phát triển của Tập đoàn, đảm bảo thông tin liên lạc phục vụ các cơ quan Đảng và chính quyền các cấp, phục vụ thông tin trong đời sống kinh tế - xã hội của các ngành và nhân dân trên địa bàn Thủ đô Hà Nội và các nơi khác; tư vấn, khảo sát thiết kế xây lắp chuyên ngành thông tin, liên lạc, sản xuất, xuất khẩu, nhập khẩu vật tư thiết bị chuyên ngành viễn thông, kinh doanh đúng danh mục ngành nghề Tập đoàn giao cho; chịu trách nhiệm trước Tập đoàn về kết quả hoạt động, chịu trách nhiệm trước khách hành và pháp luật về sản phẩm dịch vụ do đơn vị thực hiện, xây dựng quy hoạch phát triển đơn vị trên cơ sở chiến lược, quy hoạch của ngành và phạm vi chức năng, nhiệm vụ của đơn vị trên địa bàn

và trong lĩnh vực Viễn thông; xây dựng kế hoạch dài hạn và ngắn hạn phù hợp với mục tiêu, phương hướng, chỉ tiêu hướng dẫn kế hoạch phát triển toàn Tập đoàn, đổi mới, hiện đại hoá thiết bị mạng lưới, công nghệ và phương thức quản lý trong quá

trình xây dựng và phát triển đơn vị

2.1.3 Hệ thống Metronet

2.1.3.1 Sơ đồ hệ thống Metronet

Cấu trúc tổng thể hạ tầng MAN-E VNPT Hà Nội: được tổ chức theo nguyên tắc sau:

- Cấu trúc Ring ở lớp core

các thiết bị truy cập như IP-DSLAM, FTTx, Wimax hay Ethernet Switches…

trung chuyển lên các thiết bị lớp Core

và lên các thiết bị BRAS, PE…

lượng giữa mạng MAN-E VNPT Hà Nội và các mạng VN2 (VTN), VDC, VASC…

- Biên khách hàng (Subscriber Edge/ Switch, Router, Modem…): đóng vai trò biên mạng phía khách hàng, cung cấp kết nối tới lớp truy cập của nhà cung cấp dịch vụ

và cung cấp dịch vụ cho các người sử dụng bên trong mạng

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống Metronet

2.1.3.2 Giới thiệu mạng MAN-E VNPT Hà Nội

VASC

- Mạng HNPT Metro Ethernet sẽ được xây dựng theo giải pháp Cisco Metro Ethernet 4.1 Với Cisco ME 4.1, công nghệ IP/MPLS được mở rộng ra tận biên của nhà cung cấp dịch vụ Với ưu điểm của công nghệ IP/MPLS, nhà cung cấp dịch vụ

có thể sử dụng các tính năng nâng cao như MPLS FRR, MPLS TE cho phép đạt độ hồi phục mạng < 50ms và khả năng phân tải, node protection, link protection, sử dụng tối ưu tài nguyên mạng (traffic engineering)…

switch, core switch và các aggregation switch, aggregation switch và các access switch (7606) được chia thành 4 area như sau:

Cầu Giấy và Thượng Đình, 05 Agg-SW thuộc Điện thoại Hà Nội 3(HDG-Hà Đông, STY-Sơn Tây, XMI-Xuân Mai, HLC-Hòa Lạc, UHA-Ứng Hòa)

2.1.3.2 Các công nghệ mạng truy nhập quang

a Mạng truy nhập quang chủ động (Active Optical Network - AON)

Sử dụng các thiết bị quang tích cực (Sw) và cung cấp các kết nối P2P thông quađôi sợi quang kết nối thẳng từ thiết bị Switch đặt tại nhà trạm tới thiết bị IP-DSLAMhoặc qua thiết bị Switch đặt trung gian (cấu trúc mạng MAN-E)

AON và xDSL là các công nghệ sử dụng các thiết bị truyền tải chủ động, có các

cơ chế định tuyến, chuyển mạch gói tin…, dùng nguồn điện mạng lưới để duy trì hoạtđộng Mô hình mạng điển hình của hệ thống như sau:

tại nhà khách hàng Các thiết bị này kết cuối kênh quang đặt tại điểm chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ

Hình 2.2 Sơ đồ mạng truy nhập quang chủ động

+Chức năng: ME 3400 là một Switch trong mạng truy nhập của mạng MEN

mới, đóng vai trò tập trung lưu lượng của các khách hàng mạng MEN

+Nhiệm vụ: Cung cấp các kết nối tới khách hàng và tới Switch Agg7609 +Các kết nối chính:

*Switch SW4924

SW4924 thuộc dòng thiết bị chuyển mạch Catalyst 4924 Series của Cisco, có cấu trúc mô đun, chỉ có 1 rack unit.Năng lực chuyển mạch: 48GBPS

Model number: ME-4924G-24-10GE:

24 cổng GigaEthernet đánh số từ 1 đến 24 dùng cho downlink

4 cổng GigaEthernet đánh số từ 25 đến 28 dùng cho Uplink hoặc downlink, 2 cổng uplink 10GigaEthernet sử dụng giao diện X2

+Ch ức năng: SW4924 là một Switch trong mạng truy nhập của mạng MEN

mới, đóng vai trò tập trung lưu lượng của các khách hàng mạng MEN

+Nhi ệm vụ: Cung cấp các kết nối tới khách hàng và tới Switch Agg7609

c.Mạng truy nhập quang thụ động (Passive Optical Network -PON)

Một nhược điểm rất lớn của mạng quang tích cực chính là ở thiết bị chuyển mạch Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyển ngược lại để truyền đi Điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTH Ngoài ra do đây là những chuyển mạch có tốc độ cao nên các thiết bị này rất đắt, không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập

Các mạng viễn thông ngày nay đều dựa trên các thiết bị chủ động, tại thiết bị

các trạm lặp, các thiết bị chuyển tiếp và một số các thiết bị khác trên đường truyền Các thiết bị chủ động là các thiết bị này cần phải cung cấp nguồn cho một số thành phần, thường là bộ xử lý, các chíp nhớ…

Với mạng PON, tất cả các thành phần chủ động giữa tổng đài CO và người

sử dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động, điều khiển lưu lượng trên mạng dựa trên việc phân tách năng lượng của các bước sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đường truyền Việc thay thế các thiết bị chủ động sẽ tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ vì họ không còn cần đến năng lượng và các thiết bị chủ động trên đường truyền nữa Các bộ ghép / tách thụ động chỉ làm các công việc đơn thuần như cho đi qua hoặc ngăn chặn ánh sáng…

Vì thế, không cần năng lượng hay các động tác xử lý tín hiệu nào và từ đó, gần như kéo dài vô hạn khoảng thời gian trung bình giữa các lần lỗi truy cập MTBF (Mean

Mạng quang thụ động được xây dựng nhằm giảm số lượng các thiết bị thu, phát và sợi quang trong mạng thông tin quang FTTH PON là một mạng điểm tới đa

điểm, một kiến trúc PON bao gồm một thiết bị đầu cuối kênh quang được đặt tại trạm trung tâm của nhà khai thác dịch vụ và các bộ kết cuối mạng cáp quang ONU/ONT (Optical Network Unit/Optical Network Terminal) đặt tại gần hoặc tại nhà thuê bao.Giữa chúng là hệ thống phân phối mạng quang ODN bao gồm cáp quang, các thiết bị tách ghép thụ động

Hình 2.3 Sơ đồ kiến trúc của mạng PON

Với việc sử dụng các thiết bị chia ghép thụ động (splitter) tại các điểm chia ghép tín hiệu quang gần với thuê bao, mạng PON cho phép giảm dung lượng sợi quang phải triển khai trên mạng, đảm bảo tiết kiệm chi phí đầu tư thiết bị lắp đặt tại nhà trạm và chi phí đầu tư, khai thác, bảo dưỡng trên toàn mạng lưới Do vậy, hiện tại PON được xem là giải pháp tốt cho việc triển khai rộng rãi mạng cáp quang truy nhập Công nghệ PON bao gồm:

TPON (Telephony PONs) đuợc triển khai vào nhưng năm 90s;

BPON (Broadband PON) được chuẩn hóa dựa trên nền ATM năm 1998 EPON (Ethernet PON), GPON (Gigabit PON) ra đời 2003, và 2004

WPON (Wavelength Division PON)

Công nghệ GPON

GPON (Gigabit Passive Optical Network) là công nghệ mạng quang thụ động sử dụng cổng FE/GE hoặc VDSL (veryhigh Speed…), triển khai tại lớp truy nhập với tốc độ chiều Download đến 2,5 Gbps, tốc độ Upload đến 1,2 Gbps trong