Carrier Ethernet: Lời giải cho mạng Backhaul LTE (phần 2)

Carrier Ethernet cho mô hình mạng bất kỳ

Hầu hết các mạng backhaul truyền thống trên thế giới có kiến trúc truy nhập hub-spoke hoặc ring và một số đang tận dụng lợi thế nhờ khả năng linh động của IP/Ethernet để bắt đầu lập kế hoạch các cấu hình mạng mesh từng phần. Đó là thực tế phổ biến trong các tôpô hub-spoke liên kết lại với nhau thành một chuỗi giữa các trạm cell, đặc biệt khi sử dụng sóng ngắn.  Trong mạng truy nhập, các nhà cung cấp giải pháp Ethernet sử dụng các dịch vụ được định nghĩa bởi MEF có thể chạy trên nhiều tô pô, bao gồm các liên kết song song hoặc mesh từng phần cho phép tính đa dạng. Bất cứ tô pô hub-spoke, ring hay mesh nào có thể được sử dụng trong mạng backhaul di động. Một lợi thế quan trọng của Ethernet là nó đủ linh động để có thể xây dựng bất cứ mô hình nào trong các mô hình trên.

Các cấu hình vật lý có thể hỗ trợ tất cả các dạng kết nối: cấu hình dịch vụ có thể đặt trên bất cứ loại nào từ hub-spoke tới ring hay mesh. Ví dụ như một cấu hình điểm – điểm có thể được xây dựng trên một cấu hình vật lý hub-spoke, ring hay mesh. Trong một ring, dịch vụ điểm  - điểm là giữa hai node mạng trong ring. Một dịch vụ đa điểm là giữa 2 hay nhiều node trong ring. Trong một dịch vụ điểm – đa điểm, một node trong ring được ấn định như node gốc và các node khác được ấn định là các node ngọn.

Dung lượng cần tại một cell trên cấu hình hub-spoke, chuỗi, ring hay mesh phụ thuộc vào vị trí của trạm, trạm cuối cùng trước hub trong một chuỗi các trạm phải mang lưu lượng tích lũy của các site trước đó và của bản thân nó. Tương tự như vậy, đối với một ring phải có đủ băng thông để cung cấp cho tất cả các trạm trên ring.

Một thiết kế quan trọng ảnh hưởng tới sự lựa chọn topo mạng là việc lựa chọn kế hoạch bảo mật có khả năng sẵn sàng cao. Các kế hoạch như IEEE Link Aggregation hoặc 1 1/1:1 với các liên kết song song hay bảo vệ ring có thể được sử dụng thêm vào các đường dẫn hoặc các node và liên kết đa dạng. Các cơ chế bổ sung cho bảo vệ xung quanh một phiên thất bại của mạng thay thế cho việc bảo vệ toàn tuyến có thể được triển khai. Khi nhà khai thác muốn khả năng phục hồi trong mạng backhaul họ sẽ thiết lập các router kết cuối từ các trạm cell và từ các hub tập trung tới mạng lõi di động và tới mạng Internet. Thất bại tại bản thân các cell thường không thể được hỗ trợ và một số thất bại không làm ảnh hưởng do khả năng của các cell liền kề trong việc nhập các phiên. Nếu được yêu cầu, các ring là một lựa chọn cung cấp phục hồi tại các trạm cell. Các nhà cung cấp truyền dẫn phục vụ một số nhà khai thác di động tạ một trạm cell sẽ có mạng lõi metro và tập trung phục hồi.     

Trong mạng tập trung/metro, topo thường đơn giản gồm một số vòng ring hoặc trong một số trường hợp là mạng mesh và chủ yếu là dùng cáp. Trong một số trường hợp liên kết viba có thể được sử dụng (Hình 4) trên tất cả các tuyến từ MSO nhưng thông thường các liên kết cáp được sử dụng thông qua mạng của nhà khai thác hữu tuyến (Hình 5).

Khả năng phục hồi là rất quan trọng tại các trạm tập trung, nơi mà lưu lượng từ hàng trăm trạm được tập hợp. Nhà cung cấp Ethernet cho phép một mặt phẳng dữ liệu chung thông qua các mạng truy nhập và mạng metro/mạng tập trung.

Khi các nhà khai thác chuyển lên mạng backhaul gói, họ cần đơn giản hóa và tự động hóa các công cụ của họ. Một metro có thể có tới 1000 trạm cell để mở dịch vụ tới nhiều khách hàng nhất có thể.

Phương tiện truyền tải Ethernet: Backhaul LTE trên cáp và và sóng ngắn

Hầu hết trên thế giới trừ Bắc Mỹ, các kết nối Backhaul là trên sóng ngắn. Những hãng sử dụng sóng ngắn thường là sở hữu các thiết bị và không mất chi phí hàng tháng phải trả cho nhà cung cấp truyền dẫn. Mặc dù nhiều nhà khai thác di động cũng sở hữu các mạng hữu tuyến (như AT&T, Verizon, DT, Orange;  thậm chí Vodafone còn khai thác mạng DSL tại Đức và Bồ Đào Nha), song trong hầu hết các trường hợp thì bộ phận vô tuyến và hữu tuyến thường hoạt động riêng rẽ.  Như vậy gần như các nhà khai thác di động sử dụng và trả phí cho nhà cung cấp dịch vụ truyền tải cho mạng backhaul hữu tuyến. Hầu như các nhà khai thác di động khai thác các thiết bị sóng ngắn mà họ sở hữu. Một giải pháp CE sử dụng các dịch vụ MEF cũng cần cơ chế OAM  chắc chắn cho quản lý lỗi thông qua một topo sóng ngắn hoặc pha trộn giữ sóng ngắn và cáp. Điều này rất quan trọng bởi các liên kết sóng ngắn rất nhạy cảm với điều kiện thời tiết. Một mạng viba metro điển hình được thể hiện trong Hình 4.

Khi hai nhà khai thác tham gia trong mạng backhaul (một nhà khai thác di động và một nhà cung cấp dịch vụ truyền tải backhaul), sự tương tác của 158 lựa chọn mà các nhà khai thác phải đối mặt khi xây dựng mạng của họ có thể là nguyên nhân gây phức tạp. Nhà mạng có thể gặp khó khi phải lựa chọn router hay Ethernet, hub-spoke hay ring, lớp 2 hay lớp 3…

Do sự phức tạp của một nhà khai thác di động đang sở hữu và khai thác sóng ngắn và đang làm việc với nhà cung cấp mạng truyền tải vô tuyến, cộng với mong muốn chung đơn giản hóa khi quản lý hàng nghìn trạm cell, các nhà khai thác di động đang tìm kiếm các thiết bị backhaul Ethernet có thể sử dụng cho cả sóng ngắn, cáp đồng và cáp quang.

Kết luận:

Có thể nói LTE đang cung cấp một thay đổi quan trọng trong lĩnh vực di động trong kỷ nguyên 4G. LTE được thiết kế cho thế giới IP, nói tới LTE là nói tới toàn IP và không còn khái niệm TDM, vì vậy nó có sự khác biệt với các mạng 2G/3G hiện nay. LTE cũng có kiến trúc hữu dụng linh động cho phép các eNodeB tự “nói chuyện” với nhau và mạng backhaul linh động với hub-spoke, mesh hay ring.

Hiện nay, các mạng backhaul di động đang chịu áp lực lớn bởi sự phát triển bùng nổ của thị trường smartphone, đặc biệt sự ra đời của 3G đang tạo ra lưu lượng lớn trên mạng backhaul. Thực tế này đang buộc các nhà mạng phải nâng cấp mạng backhaul của mình. Với dung lượng lớn, trễ thấp, cấu hình linh hoạt, thích ứng với hữu tuyến và vô tuyến, khả năng khôi phục cao, xem ra Ethernet là lời giải tốt cho mạng backhaul di động của LTE.

Tài liệu tham khảo:

[1]. Michael Howard, “Using Carrier Ethernet to Backhaul LTE”, 2/2012

[2]. http://www.metroethernetforum.org/