Carrier Ethernet: Lời giải cho mạng Backhaul LTE (phần 1)

Nhiều phương pháp tiếp cận cho mạng backhaul Ethernet của LTE

Có nhiềucác cách để nhà khai thác có thểtiếp cậntriểnkhaimạng backhaul LTE. Mộtnhà mạngdiđộnglớn của châu Âuthậm chí đã tính toán rằng có tới158phương án cho một nhà cung cấpdịchvụchuyển sangLTE. Tuy nhiên theo nghiên cứu của các chuyên gia và quan điểm của các nhà mạng di động trên khắp thế giới thì có một số cách kết hợp các phương thức với nhau thường được sử dụng cho kết nối backhaul từ một trạm cell tới mạng lõi di động:

- Các dịch vụ gói với mô hình dịch vụ điểm – điểm, điểm – đa điểm, đa điểm

- Mô hình mạng: hub-spoke, ring,  mesh, và kết hợp các loại trên.

- Phương tiện truyền tải: cáp đồng (xDSL, T1, E1, T3, E3); cáp quang (Ethernet, SONET/SDH/ WDM); sóng ngắn (TDM, Ethernet)

- Các giao thức cho truyền tải gói:

Ethernet PBB/PBB-TE, EoSONET/SDH/OTN, MPLS, MPLS-TP, VPLS/VPWS

IP-VPN, IP

Các phương pháp phân phát đồng bộ như: GPS, các phương pháp lớp vật lý như PDH, SONET/SDH và đồng bộ Ethernet (Synchronous Ethernet); các phương pháp gói chủ yếu là truyền tải backhaul LTE theo chuẩn IEEE 1588v2 có thể được xây dựng sử dụng các công nghệ khác nhau với lớp 2 hoặc lớp 3.

Việc xác định hiệu quả nhất sự kết hợp giữa lớp 2 và 3 trong mạng backhaul là một vấn đề lớn trên toàn cầu. Một số sử dụng thiếtbịđịnhtuyếnlớp tạicác trạm cell trong khi một số khácphản đối mạnh mẽđiều đó vàmuốngiữtruyền dẫncàngđơn giản càng tốtbằng cách sử dụngEthernet. Nhiều nhà khai thác lại muốn giữ lạicàng nhiều cácxử lýtruyền dẫncủahọtrong lớp 2 càng tốt, trong khi thừa nhậncó những yếu tố để hình thành một lớp trung gian giữa lớp 2 và 3 mà thường gọi là lớp 2,5. Nhiều nhà khai tháctinrằngcáclớp2lợi thế hơnlớp 3 nhờthiết bị và hoạt động đơn giản hơn,do đó chi phí thiết bịvà chi phíhoạtđộng cũngthấp hơn.

Nhà cung cấp mạng backhaul xâydựngmột mạng lướiđể hỗ trợcác dịch vụ mà các nhà khai thác di động cần. Rõ ràng là hiện nay các nhà khai thác di động đang chuyển lên LTE với các giao diện Ethernet hỗ trợ IP cho S1 (giao diện thông tin giữa MME và eNodeB trong LTE) và X2 (giao diện kết nối trực tiếp giữa các eNodeB với các yêu cầu trễ chặt chẽ). Các yêu cầu cơ bản cho kết nối backhaul là khả năng hỗ trợ các kết nối khác nhau bao gồm điểm – điểm; điểm – đa điểm; lớp IP trong suốt; mạng truyền tải chất lượng cao bao gồm tính sẵn sàng cao, mạng SONET/SDH và các phương pháp cung cấp đồng bộ hóa mạng. Trongbất kỳmạng truyền tải gói nào, cácnhàkhaitháccần phân loạivàquảnlýlưu lượngtheo từng loại khác nhau.

Một cách tiếp cận mạng lướiđơn giản là cho mạng backhal hỗ trợ các dịch vụ Ethernet. Ethernetđược xem như làphương pháphiệu quả nhất đểtruyền tảicác gói tinIP. Theo diễn đàn Metro Ethernet (MEF) thì nhà cung cấp dịch vụLTEcó thểsửdụngcácgiaodiện tương thích trong eNodeB, trên S-GW và MME.Điềunàycho phépcác nhà khai thácdiđộng có thể gửi các khung thẻ VLAN tới mạng backhaul. Một nhà cung cấp mạng backhaul có thể xác định các dịch vụ sau đó ánh xạ những khung tại giao diện trên thiết bị của họ để chuyển mạch Ethernet ảo EVC (Ethernet virtual circuits) thông qua mạng backhaul và cung cấp SLA trên đó.

Giao diện LTE S1 cho phép một eNodeB thông tin với một S-GW hoặc MME. Giao diện S1 có thể được hỗ trợ trên một chuyển mạch ảo Ethernet (EVC Ethernet Virtual Circuit)  điểm – điểm (ví dụ EVPL - Ethernet Virtual Private Line). Giao diện X2 có thể kết nối một eNodeB tới tối đa 32 eNodeB gần nhất nhưng trong thực tế thường là nhỏ hơn 10. Một EVC đa điểm có thể hỗ trợ X2 trong một nhóm các eNodeB cần trao đổi giảo thức. Khi một eNodeB giao tiếp với một eNodeB khác trong một nhóm khác thì sau đó lưu lượng X2 chỉ có thể được gửi bởi eNodeB trên VLAN khác nhau được ánh xạ tới EVCs đa điểm khác.

Nhà cung cấp Ethernet với các dịch vụ MEF6 và MEF8 (các dịch vụ được định nghĩa bởi MEF) có thể hỗ trợ LTE và LTE Advanced tốt như đối với các mạng 2G và 3G truyền thống. Gần như tất cả các nhà khai thác đang triển khai LTE đều hướng tới các nhà cung cấp dịch vụ Ethernet cho mạng truyền tải backhaul của họ bởi vì nó giúp cải thiện năng lực hiện tạo cũng như giảm chi phí vận hành và khai thác.

Các vấn đề Ethernet Backhaul của năm 2010 đã được giải quyết trong năm 2011

Tháng 3/2010, Infonetic đã thực hiện một khảo sát đối với các nhà khai thác với tên gọi "IP/Ethernet Mobile Backhaul Strategies: Global Service Provider Survey", trong đó câu hỏi đặt ra là các nhà khai thác chỉ ra những rào cản đối với việc triển khai backhaul IP/Ethernet. Những người tham gia khảo sát đều là những người đại diện cho thị trường backhaul di động, chiếm 42% chi phí đầu tư viễn thông năm 2009 đến từ khắp các khu vực Bắc Mỹ, châu Âu và châu Á. Hình 1 chỉ ra dữ liệu từ cuộc khảo sát. Trong đó mỗi rào cản có tầm quan trọng từ 35% hoặc thấp hơn. Hiện nay dựa vào công nghệ IP/Ethernet mà những rào cản này đã được giải quyết phần lớn và không còn ảnh hưởng đến lộ trình triển khai của các nhà khai thác nữa.

Với LTE cần một mạng backhaul dung lượng cao hơn và do đó vấn đề thiếu cáp nhanh chóng được giải quyết; các nhà khai thác Bắc Mỹ đã thoát khỏi tình trạng thiếu cáp trong vòng 2 năm khi mà thực hiện thay thế cáp đồng bằng cáp quang. Các sản phẩm sóng siêu ngắn đang làm tăng dung lượng hơn nhiều lần so với các sản phẩm vô tuyến cố định sẵn có từ 400Mbps lên 1Gbps.

Một phần ba số người được hỏi một năm trước đây đã không tin vào khả năng định thời và đồng bộ của IP/Ethernet. Tại thời điểm cuối 2009, 25 nhà cung cấp dịch vụ toàn cầu đã tin vào chuẩn 1588V2 để triển khai một mạng backhaul gói IP/Ethernet duy nhất cho thoại và dữ liệu. Hiện nay thì có hơn 100 nhà khai thác đã triển khai mạng backhaul IP/Ethernet và đang ngày càng có nhiều hơn các cam kết triển khai.

Sử dụng Ethernet trong kiến trúc truy nhập và tập trung

Mạng backhaul di động thường kết nối giữa một cell và một trung tâm chuyển mạch di động MSO (Mobile Switching Offices) (Hình 2). Với LTE, dịch vụ backhaul di động dùng cho cả kết nối từ trạm cell tới MSO và cả kết nối giữa các cell với nhau. Một MSO trong LTE có thể quản lý một vùng hoặc có thể là một khu đô thị và do đó phạm vi của backhaul có thể khác nhau đối với các mô hình 2G/3G khác nhau.

Điển hình thì một mạng backhaul bao gồm phần truy nhập và phần mạng đô thị. Phần mạng đô thị có thể có một hoặc hai lớp tập trung. Các nhà khai thác đánh giá mạng tập trung và mạng truy nhập là những thành phần riêng rẽ; mỗi thành phần có các yêu cầu riêng. Mỗi nhà khai thác di động sẽ có một hoặc hai trung tâm chuyển mạch di động (MSO - mobile Switching Offices) tronng một khu đô thị, tương đương 100 – 1000 sites.

Lý do chính mà nhiều nhà cung cấp lựa chọn chỉ sử dụng lớp 2 trong mạng truy nhập và tập trung trong mạng backhaul di động là tránh việc thêm và làm phức tạp mặt phẳng điều khiển IP/MPLS. Các nhà khác cho rằng việc chỉ sử dụng lớp 2 giữ cho các hoạt động hiệu quả và tiết kiệm hơn, tối thiểu hóa thời gian lãng phí, giảm chi phí đào tạo, hạ thấp số lượng các bộ định tuyến đắt tiền và giảm lỗi.

Một nhà khai thác mạng Ethernet truy nhập và tập trung có thể không cần một mặt phẳng điều khiển phức tạp, từ cấu hình vật lý không quá phức tạp trong hầu hết trường hợp và hầu hết các mạng backhaul di động là các hub-spoke đơn giản. Nhiều nhà khai thác sử dụng một mô hình cung cấp dựa trên quản lý cho hầu hết các nhiệm vụ MPLS-TP hoặc PBB-TE (Provider Backbone Bridging-Traffic Engineering).

(còn nữa)