Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
Raadio- ja sidetehnika instituut
Kood: IRT70LT
MOBIILSIDEOPERAATORI ÜLEKANDE- JA
ANDMESIDEVÕRGU KOOSKASUTUS
Mobile Operator Transmission and Data Networks in Common Usage
Margus Krupp
Töö on tehtud telekommunikatsiooni õppetooli juures
Juhendaja: Avo Ots
Kaitsmine toimub raadio- ja sidetehnika instituudi kaitsmiskomisjonis
Autor taotleb tehnikateaduse magistri nimetust
Esitatud: 30.05.2011
Kaitsmine:
Tallinn 2011
2 REFERAAT
Magistritöö „Mobiilsideoperaatori ülekande- ja andmesidevõrgu kooskasutus“ käsitleb
ülekande- ja andmesidevõrgu migreerimist, kasutades selleks aegmultipleksimist üle IP
võrkude ning Etherneti üle sünkroonse digitaalse hierarhia võrkude transportimise
tehnoloogiaid TDMoIP ja EoSDH.
Käesoleva magistritöö eesmärk on pakkuda eraldiseisva ülekande- ning andmesidevõrguga
täissideoperaatoritele (quadruple play) välja lahendus nende võrkude ühendamiseks ning
selle läbi kulude kokkuhoiuks.
Töö on kirjutatud eesti keeles 68 leheküljel ning sisaldab 23 joonist, 4 tabelit ja 3 lisa
Võtmesõnadeks on andmesidevõrgud, ülekandevõrgud, SDH, IP, DSL, MPLS, EoSDH,
TDMoIP
3 ABSTRACT
The master’s thesis titled „Mobile Operator Transmission and Data Networks in Common
Usage“ is dedicated to migrating transmission and data communication networks using
Time-Division Multiplexing over IP and Ethernet over Synchronous Digital Hierarchy
technologies.
The goal of this thesis is to offer quadruple play operators, who are managing their
transmission and data communication networks separately, a solution for migrating those
networks and therefore cutting network costs.
The thesis is written in Estonian and consists of 68 pages, 23 figures, 4 tables ja 3
appendixes.
Keywords: Data Communication Networks, Transmission Networks, SDH, IP, DSL,
MPLS, EoSDH, TDMoIP
4 EESSÕNA
Telekommunikatsiooni sektor on pidevas arengus ning kasutusele tulevad aina uued
tehnoloogiad. Võrguressursi kasutamine jätkab suurenemist ning sellega seoses kulud
investeeringutele ning võrgu ülalpidamisele kasvamist. Seega peavad
mobiilsideoperaatorid kriitilise pilguga üle vaatama oma kasutusel olevad ülekande- ning
tuumikvõrgud – kas olemasolevad lahendused on parimad, töökindlaimad, turvalisimad
ning väikseimate ülalpidamiskuludega.
Käesolev magistritöö käsitleb võimalusi siduda SDH võrgu ning IP võrgu üheks, kasutades
selleks kahte erinevat tehnoloogiat: TDMoIP ja EoSDH. Töö käigus luuakse näidislinna
mudel, kus algselt on sideoperaatoril eraldiseisvad IP ja TDM võrgud. Nende võrkude
põhjal planeeritakse kaks lahendust, millest üks oleks IP põhine ning teine SDH põhine.
Neid lahendusi võrreldakse algsega. Oluliseks saab kapitali- ning jooksevkulude
vähendamine.
Töös on kasutatud teemaga reaalselt seotud projektide materjale ning andmeid, mille sisu
nende konfidentsiaalsuse pärast pole avaldatud, kuid mis avalduvad autori hinnangutes.
Töö on teostatud huvist teada saada, millised on ülekandevõrgu ning IP võrkude tulevik
ning leidmaks kuluefektiivseim töötav lahendus.
Autor soovib tänada oma magistritöö juhendajat Avo Otsa ning kolleege väärtuslike
nõuannete eest.
Tallinn, 30. Mai 2011
Margus Krupp
5
SISUKORD
1. SISSEJUHATUS ......................................................................................................... 13
1.1 Ülesande püstitus .................................................................................................. 15
1.2 Töö metoodika ...................................................................................................... 15
1.3 Töö struktuur ......................................................................................................... 16
2. ÜLEVAADE ANDMESIDE- JA AEGMULTIPLEKSITUD VÕRKUDEST NING
TEENUSTEST ..................................................................................................................... 18
2.1 Andmeside võrgud ................................................................................................ 18
2.1.1 MPLS ............................................................................................................. 18
2.1.2 DSL ................................................................................................................ 20
2.1.3 Ethernet .......................................................................................................... 22
2.2 TDM võrgud.......................................................................................................... 23
2.2.1 SDH ............................................................................................................... 23
2.3 Mobiilne juurdepääsuvõrk .................................................................................... 25
2.3.1 GSM võrk ...................................................................................................... 26
2.3.2 UMTS võrk .................................................................................................... 29
2.4 TDMoIP tutvustus ................................................................................................. 32
2.5 EoSDH tutvustus ................................................................................................... 34
3. NÄIDISLINN KOOS KASUTUSEL OLEVA VÕRGUGA ....................................... 37
3.1 Olemasoleva võrgu teenused ja tehnoloogiad ....................................................... 37
3.1.1 Mobiilside võrk .............................................................................................. 38
3.1.2 SDH võrk ....................................................................................................... 40
3.1.3 Andmeside võrk ............................................................................................. 45
3.2 Tegelik mahu kasutamine näidislinna andmeside ja SDH võrgus ........................ 47
3.3 Lahendused SDH ning andmesidevõrgu välja vahetamiseks ................................ 48
3.3.1 Lahendus 1 – teenuste edastamine toimub maksimaalselt üle SDH võrgu ... 48
6
3.3.2 Lahendus 2 – teenuste edastamine toimub maksimaalselt üle andmeside
võrgu 51
3.4 LAHENDUSTE 1 ja 2 JOOKSEV- JA KAPITALIKULUDE ANALÜÜS ......... 55
3.4.1 Lahenduste 1 ja 2 CAPEX ............................................................................. 56
3.4.2 Võrgu OPEX enne ja peale lahenduste 1 ning 2 jõustumist .......................... 56
3.4.3 Tugijaamadesaitideni transmissiooniühenduse ehitamise CAPEX enne ja
peale lahenduste 1 ning 2 jõustumist ........................................................................... 58
3.4.4 CAPEX/OPEX analüüside kokkuvõte ........................................................... 58
3.5 Lahenduste kokkuvõte .......................................................................................... 59
KOKKUVÕTE .................................................................................................................... 61
KASUTATUD KIRJANDUS .............................................................................................. 62
LISA 1: Ericssoni lahendus andmeside teenuste edastamiseks üle SDH võrgu [31] .......... 65
LISA 2: RAD data communicationsi poolt Tele2-le tehtud täis-IP lahendus [32] .............. 66
LISA 3: CAPEX/OPEX analüüsid ...................................................................................... 67
7 TEKSTIJOONISTE LOETELU
Joonis 1.1 Euroopa Liidu liikmesriikide mobiilsideoperaatorite ARPU (keskmine tulu
kasutaja kohta) 2007-2010 aastatel [28] .............................................................................. 13
Joonis 1.2 Mobiilsideoperaatorite tulud ning kulutused võrgule 2000-2015 [29] ............... 14
Joonis 1.3 Magistritöö struktuur .......................................................................................... 17
Joonis 2.1 MPLS-i paiknemine OSI mudelis [8] ................................................................. 19
Joonis 2.2 MPLS võrgus paketi liikumise näide [9] ............................................................ 19
Joonis 2.3 GSM võrgu struktuur [18] .................................................................................. 27
Joonis 2.4 GSM võrgu liidesed[19] ..................................................................................... 28
Joonis 2.5 UMTS võrgu struktuur [18] ................................................................................ 29
Joonis 2.6 Kaksikpinu lahenduse arhitektuur[3] .................................................................. 30
Joonis 2.7 Mobiilvõrgu struktuur [1] ................................................................................... 32
Joonis 2.8 TDMoIP pseudojuhtme põhimõtte skeem [23] .................................................. 32
Joonis 2.9 Etherneti teenused üle SDH võrgu [25] .............................................................. 35
Joonis 3.1 NIP tugijaamade võrk ......................................................................................... 40
Joonis 3.2 SDH võrgu struktuur .......................................................................................... 43
Joonis 3.3 DSL võrgu struktuur ........................................................................................... 46
Joonis 3.4 Lahendus 1 lihtsustatud põhimõtteskeem ........................................................... 48
Joonis 3.5. GSM ja UMTS tugijaamadeni transmissiooni ehitamine peale lahenduse 1
elluviimist ............................................................................................................................ 50
Joonis 3.6 Lahendus 2 lihtsustatud põhimõtteskeem ........................................................... 51
Joonis 3.7. GSM ja UMTS tugijaamadeni transmissiooni ehitamine peale lahenduse 2
elluviimist ............................................................................................................................ 53
Joonis 3.8 Lahendustele 1 ja 2 ülemineku kapitalikulud ..................................................... 56
Joonis 3.9 Võrgu aastane OPEX enne ja pärast lahenduste jõustumist ............................... 57
Joonis 3.10 Tugijaamadeni transmissiooni ehitamise kapitalikulud peale lahenduste käiku
võtmist ................................................................................................................................. 58
Joonis 3.11 Lahenduste tasuvusajad .................................................................................... 59
8 TABELITE LOETELU
Tabel 2.1 Etherneti versioonid koos kaablitüüpidega [7] .................................................... 22
Tabel 2.2 SDH/PDH hierarhiad[16] .................................................................................... 24
Tabel 2.3 TDMoIP paketi struktuur [22] ............................................................................. 33
Tabel 2.4 Pideva ja virtuaalse liitmise ribalaiuse kasutamise efektiivsus [26], [27] ........... 36
9 LÜHENDITE LOETELU
10GbE 10Gigabit Ethernet Kohtvõrgu standard, mis toetab
10Gigabit/s ribalaiust
2G Second Generation Teise põlvkonna mobiilsidetehnoloogia
3G Third Generation Kolmanda põlvkonna
mobiilsidetehnoloogia
ADM Add and Drop Multiplexer SDH võrgu multiplekser, mis võimaldab
ahelaid suunata ning termineerida
ADSL Asymmetric Digital Subscriber
Line
Asümmeetriline digitaalne abonendiliin
ANSI American National Standards
Institute
Ameerika rahvuslik standardite instituut
ARPU Average Revenue Per User Keskmine tulu kasutaja kohta
ATM Asynchronous Transfer Mode Asünkroonülekande tehnoloogia
BSC Base Station Controller Teise põlvkonna mobiilsidevõrgu
kontroller
BSS Base Station Subsystem Tugijaamade allsüsteem
BTS Base Transceiver Station GSM tugijaam
CAPEX Capital Expenditure Kapitalikulu
CDMA Code Division Multiple Access Koodjaotusega hulgipöördus
CPE Customer premises equipment Kliendiseade
CRC Cyclic Redundancy Check Tsükkelkoodkontroll
CTTE The Conference of
Telecommunication, Media and
Internet Techno-Economics
Telekommunikatsiooni, meedia ja interneti
tehnoökonoomika konverents
DCC Data Communication Channel Andmevahetuse kanal
DS Dual Stack Kaksikpinu
DSL Digital Subscriber Line Digitaalne abonentliin
DSLAM DSL Access Multiplexer DSLi pöördusmultiplekser
DXC Digital Cross-connect Digitaalne ristiühendus
E1 E1 Carrier E1 kandja, edastab andmeid 2,048
Mbit/s
10 EoSDH Ethernet over SDH Ethernet üle SDH tehnoloogia
FE Fast Ethernet Kohtvõrgu standard, mis toetab 100Mbit/s
ribalaiust
FOK Fiber Optic Cable Fiiberoptiline kaabel
FR Frame Relay Kaadriretranslaator
GbE Gigabit Ethernet Kohtvõrgu standard, mis toetab 1Gbit/s
ribalaiust
Gbit/s Gigabits per second Gigabitti sekundis
GPRS General Packet Radio Service Pakettandmeside edastamise tehnoloogia
GSM võrgus
GSM Global System for Mobile
communication
Teise põlvkonna mobiilside tehnoloogia
HDSL High Bitrate DSL Suure bitikiirusega DSL
IDSL Integrated Services Digital
Network DSL
Integreeritud teenustega digitaalvõrgu DSL
IETF Internet Engineering Task Force Internetistandardeid arendav
organisatsioon
IP Internet Protocol Interneti protokoll
IPv4 Internet Protocol version 4 Interneti protokolli neljas versioon
IPv6 Internet Protocol version 6 Interneti protokolli kuues versioon
ITU International
Telecommunications Union
Rahvusvaheline telekommunikatsiooni liit
ITU-T ITU Telecommunication
Standardization Sector
Rahvusvahelise telekommunikatsiooni
liidu standardisektor
Iub Interface between NodeB and
RNC
UMTS tugijaama ja RNC-i vaheline liides
Iu-CS Interface between RNC and MSS RNC ja MSS-i vaheline liides
Iu-PS Interface between RNC and
SGSN
RNC ja SGSN-i vaheline liides
Kbit/s Kilobits per second Kilobitti sekundis
LAN Local Area Network Kohtvõrk
LCT Local Craft Terminal Lokaalne kasutajaliides
LDP Label Distribution Protocol Sildijaotus protokoll
11 LED Light-emitting Diode Valgusdiood
LER Label Edge Router MPLS võrgu ääres asuv marsruuter
LSP Label Switched Path Virtuaalne tee andmeedastuseks MPLS
võrgus
LSR Label Switching Router MPLS võrgus asuv marsruuter
LTU Line Termination Unit Liini termineerimise ühik
Mbit/s Megabits per second Megabitti sekundis
MGW Media Gateway Meedialüüs
MPLS Multi-Protocol Label Switching Multiprotokolli siltkommutatsioon
MPLS-TP MPLS Transport Profile MPLSi transpordi profiil
MSC Mobile Switching Centre Mobiilvõrgu keskjaam
MSP Multiplex Section Protection Multipleks-sektsiooni kaitsmine
NIP Native IP 3G tugijaama lahendus, kus andme- ja
kõneside toimub üle Etherneti
NodeB UMTS base station UMTS tugijaam
OAM Operation, administration,
maintenance
Haldus- ja hooldusliides
OPEX Operating Expenditure Jooksevkulu
OSI Open Systems Interconnect Avatud süsteemide sidumise arhitektuur
PBX Private Branch Exchange Kodukeskjaam
PDH Plesiochronous Digital
Hierarchy
Osaliselt sünkroonne digitaalhierarhia
POTS Plain Old Telephone Service Analoogtelefoniteenus
PRC Primary Reference Clock Etalonkell
QoS Quality of Service Teenuse kvaliteet
RAN Radio Access Network Mobiilne juurdepääsuvõrk
RANAP Radio Access Network
Application Part
RAN rakenduste osa signaliseeringus
RNC Radio Network Controller UMTS raadiovõrgu kontroller
RSVP-TE Resource Reservation Protocol –
Traffic Engineering
Ressursside reserveerimisprotokoll
SDH Synchronous Digital Hierarchy Sünkroonne digitaalne hierarhia
SDSL Symmetric DSL Sümmeetriline DSL
12 SGSN Serving GPRS Support Node 2G ja 3G pakettandmeside eest vastutav
tuumikvõrgu element
SHDSL Single-pair High-speed DSL Sümmeetriline digitaalne abonentliin
SMS Short Message Service lühisõnumiteenus mobiilivõrgus
SMSS Switching and Management
Subsystem
Kommutatsiooni ja halduse allsüsteem
SNCP Sub-Network Connection
Protection
Ahelate kaitsmismehhanism SDH võrgus
SONET Synchronous Optical Networking Optiline sünkroonvõrk
STM Synchronous Transport Module Sünkroonne transportmoodul
STP Shielded Twisted Pair Varjestatud keerupaar
TDM Time Division Multiplexing Aegmultipleksimine
TDMA Time Division Multiple Access Ajajaotusega hulgipöördus
TDMoIP TDM over IP TDM üle IP tehnoloogia
TCSM Transcoder Submultiplexer Transkooder alammultiplekser
TOS Type of service Teenuse tüüp
TTL Time to live IP paketi eluiga tähistav parameeter
protokollipäises
UDP User Datagram Protocol Kasutajadatagrammi protokoll
UDPoIP UDP over IP UDP üle IP
UMTS Universal Mobile
Telecommunication System
Kolmanda põlvkonna mobiilside
tehnoloogia
UTRAN UMTS Terrestrial RAN UMTS maapealne mobiilne
juurdepääsuvõrk
UTP Unshielded Twisted Pair Varjestamata keerupaar
VC Virtual Container Virtuaalne konteiner
VDSL Very High Bitrate DSL Väga kiire digitaalne abonentliin
WAN Wide Area Network Laivõrk
WDM Wave-length division
multiplexing
Lainepikkusjaotusega multipleksimine
13
1. SISSEJUHATUS
Telekommunikatsiooni sektor on tänapäeval üks kiiremini arenevaid majandusharusid.
Kasutusele tulevad üha uued ja uued tehnoloogiad ning kasutajatele tekib aina uusi
teenuseid, millega oma elu mugavamaks muuta. Samas kasutajate ootused teenuste
valikule, kvaliteedile, töökindlusele ja hinna vähenemisele aina tõusevad. Tihedas
konkurentsis peavad sideoperaatorid olema suutelised pakkuma odavaimaid teenuseid
parima kvaliteediga. Kuna kõikjal maailmas on sidehinnad juba väga madalale langenud,
siis peavad sideoperaatorid leidma uusi kokkuhoiukohti, mille rakendamisel ei väheneks
oluliselt ei kvaliteet ega töökindlus.
Telekommunikatsiooni sektoris on heaks kulude ja tulude muutumise indikaatoriks ARPU
(Average Revenue Per User) [28] ehk keskmine tulu kasutaja kohta. GSM Media/Wireless
Intelligence 2011 aasta märtsi kuu raporti järgi on Euroopa Liidu liikmesriikide
mobiilsideoperaatorite ARPU viimase kolme aasta jooksul vähenenud 20%, langedes 25€
pealt 20€ peale (Joonis 1.1). Peamine languse põhjus on seotud just kõnehindade
odavnemisega. Küll on tõusnud tulud andmesidelt ning mittekõnesidelt (näiteks SMS),
kuid seda nii marginaalselt, et kogutulusid mõjutavad vähe.
Joonis 1.1 Euroopa Liidu liikmesriikide mobiilsideoperaatorite ARPU (keskmine tulu kasutaja kohta)
2007-2010 aastatel [28]
14 Jooniselt 1.2 võime aga näha CTTE (The Conference of Telecommunication, Media and
Internet Techno-Economics) [29] konverentsil analüüsitut, kus täheldati, et lähiaastatel
suureneb oluliselt andmeside kasutamine ning sellega koos ka üldine võrgu maksumus,
samal ajal, kui tulud tõusevad palju aeglasemalt ning väiksemas mahus. Seega ei saa edasi
minna kasutusel olevate ärimudelitega, vaid tuleb neid muutes leida olulisi
kokkuhoiukohti.
Joonis 1.2 Mobiilsideoperaatorite tulud ning kulutused võrgule 2000-2015 [29]
Mobiilsidevõrgud vajavad toimimiseks ülekandevõrku (raadiolinkide võrk, SDH võrk jne).
See võrk võib olla nii mobiilsideoperaatori enda oma kui ka täielikult renditud
koostööpartneritelt. Antud magistritöös käsitletakse sideoperaatorit, kes rendib küll
füüsilist võrku (fiiberoptilised ja vaskkaablid, seadme majutuspind), kuid omab ja haldab
võrguseadmeid. Kui tavaline mobiilsideoperaator ei pruugi kasutada väga palju IP
tehnoloogiaid, siis täissideoperaatori staatuses ettevõttelt eeldab autor, et olemas on enda
SDH ning MPLS/IP/DSL võrk.
Antud töö keskendub IP ja TDM põhiste lahenduste võrdlemisele ning püüdlustele
migreerida andmeside- ja ülekandevõrku, kasutades TDMoIP ja EoSDH tehnoloogiaid,
sest just neid pakuti ühe põhilise kulude kokkuhoiu kohana välja CTIA Wireless
konverentsil [5]. Eesmärgiks on jõuda järelduseni, et kumb võrk on majanduslikult
tasuvam ning kumb alustab teise võrgu teenindamist/asendamist.
15 Selleks, et jõuda täissideoperaatori staatusesse ehk pakkuda nii mobiilvõrgu kui fiksvõrgu
teenust, on pidanud mobiiliettevõtted panustama nii TDM kui IP võrkude arendamisesse.
Seega on paljudel ettevõtetel need täiesti eraldiseisvate võrkudena katmas samu piirkondi.
IP võrgu puhul, Eesti suurusel maa-alal, koosneb näiteks DSL võrk kümnetest
tuumikmarsruuteritest, sadadest DSLAM-idest (Digital Subscriber Line Access
Multiplexer) ning kümnetest tuhandetest klienditerminalidest. Antud töös on TDM võrgu
kandjaks SDH võrk, kus on samuti sadu erinevate tasemete multipleksereid. Nii
andmeside- kui ka ülekandevõrgul on olemas haldussüsteem, mis üldjuhul omavahel ei
kattu. Seega võime loetleda nende võrkude käigus hoidmiseks püsikuludena nende
seadmete uuendused, remondi, laiendused, halduse, haldussüsteemi käigus hoidmise ning
uuendamise rääkimata topeltkoormusest fiiberoptilise võrgu kasutamisele ning topelt
elektri- ja rendikulust.
1.1 Ülesande püstitus
Töö eesmärgiks on hoida kulusid kokku, ühendades sideoperaatori IP ja TDM võrgud.
Antud töös analüüsitaksegi erinevaid tehnoloogiaid nende võrkude ühendamiseks
näidislinnas, kus tegutseb täissideoperaator.
Hetkel arendab näidisoperaator nii IP kui ka TDM võrku eraldi, mis ei pruugi olla parim
lahendus, seega tuleb teha valik, kas jätkata vanaviisi või panustada ühele neist. Kuna
kumbki tehnoloogia tegelikult kuhugi ei kao, vaid on plaanis need liita, siis tuleb otsustada,
kumb neist võrkudest jätta tuumikvõrguks ning kummast saab juurdepääsuvõrk.
Et saaks teha kindlaid järeldusi, et milline valik oleks õige, planeerib autor näidislinna
operaatori võrgu selliselt, et algses variandis on kasutusel eraldi nii IP kui TDM võrk.
Seejärel analüüsitakse, milliseid muudatusi tooks kapitali- ja jooksevkuludesse TDMoIP
ning EoSDH tehnoloogiate abil võrgu muutumine IP või TDM põhiseks.
1.2 Töö metoodika
Töö on üles ehitatud telekommunikatsiooni alaste artiklite, teoreetiliste allikate, isikliku
ning kaastöötajate töökogemuse ja õppematerjalide abil.
16 Töös käsitletud teemadel eesti keelne materjal praktiliselt puudub, seega on kõik
teoreetiline osa tõlgitud inglise keelest, mistõttu võib esineda mõnel puhul kehva eesti
keelse terminoloogia valikut, otsetõlget või lausa inglise keelseid termineid.
1.3 Töö struktuur
Töö struktuuri tutvustatakse joonisel 1.3. Sissejuhatavas osas annab autor ülevaate töö
eesmärgist, ülesande püstitusest ning struktuurist. Samuti saab aimdust magistritöös
uuritavatest tehnoloogiatest.
Töö kirjeldavas osas käsitletakse IP ja SDH võrke ning nendel võrkudel töötavaid
teenuseid. Vaadeldakse võrkude tööpõhimõtteid ning tutvustatakse TDMoIP ning EoSDH
tehnoloogiaid.
Kolmandas peatükis koostab autor, oma teadmiste põhjal, ühe lihtsustatud lahenduse
toimivast täissideoperaatori võrgust, mis tegutseb näidislinnas ning mis koosneb nii IP kui
TDM tehnoloogial põhinevatest teenustest. Järgnevalt uuritakse, kuidas muutuksid selle
operaatori jooksevkulud ülekandevõrgu vahetamisel SDH ning IP põhiseks ning kui suured
oleksid vahetuste kapitalikulud. Lisaks võrreldakse tugijaamadeni transmissiooni ehitamise
maksumust enne ja peale uute lahenduste käikuvõtmist
Viimases peatükis võtab autor kokku eelnevalt saadud info ning selle põhjal otsustab, et
kas näidislinna näite puhul on otstarbekas viia SDH ja IP võrgud kokku ning kui, siis
millise tehnoloogia abil.
17
Joonis 1.3 Magistritöö struktuur
Sissejuhatus, ülesande püstitus
Ülevaade andmeside ja aegmultipleksitud võrkudest ja
teenustest
Ülevaade EoSDH ning TDMoIP tehnoloogiatest
Näidislinna planeering
EoSDH ning TDMoIP tehnoloogiate CAPEX/ OPEX analüüside võrdlus
olemasoleva tehnoloogiaga
Kokkuvõte
18
2. ÜLEVAADE ANDMESIDE- JA AEGMULTIPLEKSITUD
VÕRKUDEST NING TEENUSTEST
Käesolevas peatükis antakse ülevaade MPLS, DSL ning SDH võrkudest ja tehnoloogiatest,
et aidata lugejal mõista järgnevates peatükkides käsitletud teemasid. Kuna nendele
võrkudele on üles ehitatud nii EoSDH kui TDMoIP lahendused, siis on enne lahenduste
käsitlemist hea omada arusaama nendest alusvõrkudest.
2.1 Andmeside võrgud
Andmeside võrkudeks peab teose autor võrke, mida kasutatakse digitaalselt andmete,
informatsiooni ning ressursside edastamiseks. OSI mudeli järgi keskendub autor antud
teoses põhiliselt esimesele kolmele kihile. Kuigi andmeside võrke ja tehnoloogiaid on
kasutusel väga palju, siis on autor võtnud vaatluse alla mõned kõige põhilisemad võrgud ja
tehnoloogiad, mida üks täissideoperaator võiks kasutada. Nendeks on MPLS/IP, Ethernet
ning DSL. Järgnevalt viimastest lähemalt.
2.1.1 MPLS
MPLS (Multi-protocol Label Switching) – multiprotokoll siltkommutatsioon. Selles
punktis esitatu tugineb allikatele [10], [11] ja [12]. Multiprotokoll-siltkommutatsioon
IETF-i standard pakettide marsruutimiseks Internetis. MPLSi võib pidada
ahelkommutatsiooni edasiarenguks üle pakettkommutatsiooni (joonis 2.1). Samal joonisel
on ära toodud MPLS-i paiknemine OSI mudelis. Kuna ta jääb mudeli järgi kolmanda ja
teise kihi vahele, siis võibki piltlikult nimetada ta kihil 2,5 asuvaks.
19
Joonis 2.1 MPLS-i paiknemine OSI mudelis [8]
MPLS on kommutatsiooniliik, mis võimaldab andmete edastamist siltide abil –
marsruutimine võrgus ei toimu enam sihtkoha aadresside alusel vaid siltide alusel. Tänu
sellele on MPLS võrgus võimalik võrguelementide vahele teha virtuaalseid linke ning
tekitada andmevoog, mis läbib kindlat ahelat. Sellega on võimalik IP võrgus tagada
teenuse kvaliteet. Samuti ei pea iga paketi teekonnale jääv marsruuter hindama iga kaadri
päist ning marsruutimistabeli järgi otsustama, kuhu pakett edasi saata, vaid saab paketi
koheselt vastavalt sildi ja tabeli järgi õigesse suunda edastada. Tänu sellele suureneb
oluliselt jõudlus ning edastamise kiirus.
Sildi lisamisel paketile võib ta paiknema hakata eraldi päisena OSI teise ja kolmanda kihi
päiste vahel, osana OSI teise kihi päisest, kui on selleks olemas koht (näiteks ATMi puhul)
või IPv6 puhul OSI kolmanda kihi päises. Tänu sellele ongi MPLS-i võimalik rakendada
toimimaks üle erinevate võrgumeediumide.
Joonis 2.2 illustreerib paketi liikumist MPLS võrgus.
Joonis 2.2 MPLS võrgus paketi liikumise näide [9]
20
Joonisel kujutatud võrk koosneb paketi alguspunktist „Station A“, sihtkohast „Station B“
ning vahele jäävatest LSR-dest (Label Switching Router). MPLS võrgu ääre (edge) LSR-id
ehk LER-id (Label Edge Router) on marsruuterid, mille kaudu pakett siseneb ja väljub
MPLS võrgust.
Joonisel toodud näites genereeritakse kaader võrguelemendi „Station A“ poolt ning
edastatakse tavalises Ethernet formaadis. LER (R1) otsustab oma sisemise
kommutatsioonitabeli järgi teekonna sihtpunktini ning lisab paketile sildi. Järgnevad
marsruuterid vaatavad tabelist sildi järgi, kuhu pakett edasi saata ning asendavad sildi
uuega. LER (R4) eemaldab paketilt sildi ning edastab selle tavalises Ethernet formaadis
elemendile Station B.
Siltide lisamiseks on olemas mitu erinevat skeemi, millest populaarseimad on RSVP-TE
ning LDP.
2.1.2 DSL
DSL (Digital Subscriber Line) – digitaalne abonentliin. Selles punktis esitatu põhineb
allikatele [7 lk 133], [9] ja [13]. DSL on tänapäeval üks kasutatavamaid lahendusi kliendi
ühendumiseks internetiteenusepakkujaga. DSL on tehnoloogiate perekond, mis võimaldab
digitaalset andmesidet üle vaskkaablite. DSL-i väljatöötamisel oli üheks ajendiks ära
kasutada POTSi (Plain Old Telephone Service) ehk tavatelefoni poolt kasutamata jääv
sagedusriba.
DSL võrgu elementideks on DSLAM (DSL Access Multiplexer) ning kliendiseade CPE
(Customer Premises Equipment). DSLAM on multiplekser, mis kogub kokku erinevatelt
portidel tulevad andme- ja kõnesideühendused CPE-dega ning multipleksib need üheks
signaaliks, mis sõltuvalt võrguarhitektuurist edastatakse, kasutades IP, ATM, FR vms
tehnoloogiat. Kuna DSLAM-i funktsionaalsus jääb OSI mudeli kanalikihti, siis käitub ta
võrgus kommutaatorina (switch). CPE-ks võib olla nii sild (bridge), marsruuter või mõni
muu seade, mis muundab liinilt tuleva DSL signaali lõppkasutajale sobivaks (näiteks
Ethernetiks). Liiniks on vaskkaabel, mis jääb DSLAM-i ja CPE vahele. Liinipikkus on
erinevatel DSL tehnoloogiatel piiratud.
21 DSL-i puhul saab rääkida kahest erinevast andmeedastusest – allavool (downstream) ehk
edastus DSLAM-ist CPE-ni ning ülesvool (upstream) ehk edastus CPE-st DSLAM-ini.
DSL tehnoloogiad jaotatakse sümmeetrilisteks (üles- ja allavoolu ribalaiused on samad) ja
asümmeetrilisteks (üles- ja allavoolu ribalaiused on erinevad). Sümmeetrilisteks
tehnoloogiateks on SHDSL, IDSL, SDSL ning VDSL-i vastav variant. Asümmeetrilisteks
on ADSL, HDSL ja VDSLi vastav variant. Kuna autor käsitleb töös edaspidi ADSL-i,
SHDSL-i ja VDSL-i variante, siis selgitab ta järgnevalt neid tehnoloogiaid lugejale.
ADSL (Asymmetric DSL) on kodukasutajate seas populaarseim DSL tehnoloogia. Selle
põhjuseks tema võimalus edastada nii kõne- kui andmeside, asümmeetrilisus ning pikk
liinipikkus. Värskeim ADSL-i edasiarendus on ADSL2+ AnnexM ehk ITU G.992.5
AnnexM. Maksimaalseks ribalaiuseks allavoolu on 24Mbit/s ning ülesvoolu 3.3Mbit/s
ning liinipikkuseks kuni 7km. ADSL2+ sagedusriba on 2,2MHz.
SHDSL-i (Single-pair High-speed DSL) ITU-T standardiks on G.991.2. Selle puhul
kasutatakse andmesideks ka muidu POTS-ile kuulunud sagedusriba. Sellega saavutatakse
võrdne ribalaius nii alla- kui ülesvoolus, kuid puudub võimalust sama vasepaari peal
kõneside edastuseks. SHDSL leiab kasutust põhiliselt äriettevõtete seas. SHDSL-i kasulik
info (payload) võib olla struktureerimata või struktureeritud E1, ATM kärgedesse ning
Ethernet pakettideks.
SHDSL-i värskeim edasiarendus on G.SHDSL.bis, mis võimaldab ühe vasepaari peal
edastada sümmeetriliselt 5696 Kbit/s ribalaiust ning vajadusel siduda omavahel kuni 4
vasepaari saavutamaks sümmeetriliseks ribalaiuseks 22,8Mbit/s
VDSL (Very High Bit-rate DSL) – DSL-i tehnoloogia edasiarendus saavutamaks suuremat
ribalaiust nii üles- kui allavoolus. VDSL-i värskeim edasiarendus on VDSL2 ITU G.993.2.
VDSL2 sagedusriba võib ulatuda kuni 30MHz ning teoreetilised edastuskiirused ühe
vasepaari peal on kuni 250Mbit/s. Sellise kõrge sageduse juures on sumbuvuse sõltuvus
vasepaari pikkusest eksponentsiaalne – teoreetilisi maksimaalseid bitikiiruseid on võimalik
saavutada vaid DSLAM-i vahetus läheduses ning juba 1,5 kilomeetrist alates on
bitikiirused võrreldavad ADSL2+ bitikiirustega. 100Mbit/s bitikiirust on võimalik kätte
saada veel ca 400m pikkuse vasepaari puhul, seega sobib VDSL2 tehnoloogia äri- ning
kortermajade jaoks. Sellisel juhul asuks FOK-ga (fiiberoptiline kaabel) ühendatud DSLAM
22 näiteks äri- või kortermaja keldris ja sealt läheksid vaskkaabli ühendused edasi
majasiseselt kliendini. VDSL2 omab nii sümmeetrilisi kui asümmeetrilisi profiile.
2.1.3 Ethernet
Peatükis esitatu põhineb allikal [7]. Ethernet on tänapäeval kohtvõrgus kõige
kasutatavamaid tehnoloogiate perekondi, mis algselt oli mõeldud kontoriseadmete
ühendamiseks.
Etherneti ribalaiused on 10, 100, 1000 ja 10000Mbit/s. Seadmete ühendamine Ethernetiga
toimub kas üle vaskkaabli või FOK-i. Vaskkaabli puhul kasutatakse selleks UTP
(Unshielded Twisted Pair) või STP (Shielded Twisted Pair) kaableid. UTP kaablitest on
telekommunikatsiooni ettevõtete seas enim kasutatavad CAT5 ja CAT5e kaablid, üle mille
võib edastada vastavalt kuni 100Mbit/s ja kuni 1Gbit/s Ethernetti. Fiiberoptilise kaabli
puhul kasutatakse ainumood (single mode) ja multimood (multi mode) kaableid.
Vastavalt Ethernet andmeedastuseks kasutatavale kaablile ning Etherneti ribalaiusele
moodustuvad ka erinevad Etherneti versioonid. Tabelis 2.1 toob autor
telekommunikatsiooni ettevõtete seas enim kasutatavad versioonid koos kaablipikkuste ja
bitikiirustega.
Tabel 2.1 Etherneti versioonid koos kaablitüüpidega [7]
Etherneti tüüp Ribalaius Kaabli tüüp Maksimaalne
pikkus
10BaseT 10Mbit/s Cat3 või parem 100m
100BaseTX 100Mbit/s Cat5 või parem 100m
1000BaseT 1Gbit/s Cat5e või parem 100m
100BaseFX 100Mbit/s Multimood fiiber 2km
100BaseLX10 100Mbit/s Ainumood fiiber 10km
1000BaseLX 1Gbit/s Ainumood/multimood fiiber 5km/550m
10GBase 10Gbit/s Ainumood/multimood fiiber 10km/300m
23 2010 aastal töötati välja ka standard 100Gbit/s Etherneti edastamiseks, kus kasutatakse
fiiberoptilises kaablis erinevate lainepikkustega signaalide multipleksimist WDM (Wave-
Length Division Multiplexing) tehnoloogia abil.
2.2 TDM võrgud
2.2.1 SDH
SDH (Synchronous Digital Hierarchy) – sünkroonne digitaalne hierarhia. Selles punktis
esitatu tugineb allikatele [15] ja [16]. SDH on ITU-T poolt standardiseeritud
multipleksimise protokoll, millega on võimalik edastada digitaalseid andmeid üle
fiiberoptilise kaabli, kasutades selleks lasereid või LED-e (Light-Emitting Diode).
Madalamate andmesidekiiruste edastamiseks kasutatakse samuti ka elektrilisi liideseid.
SDH eelkäijaks ning praegugi Ameerika Ühendriikides ning Kanadas kasutusel olevaks
standardiks on SONET (Synchronous Optical Networking). SDH mis on kasutusel
ülejäänud maailmas erineb SONET-ist peamiselt vaid terminoloogias.
SONET/SDH peamiseks väljatöötamise põhjuseks oli asendada PDH (Plesiochronous
Digital Hierarchy), kus tekkis probleeme suuremas mahus reaalajalise ahelkommuteeritud
ühenduste transpordiga kuna nende ahelate sünkronisatsiooniallikad olid erinevad ning
tekkisid kiiruse ja faasi erinevused. SONET/SDH võimaldab korraga transportida paljusid
erinevaid ahelaid erinevatest allikatest ning paigutada need ainsa kaadriprotokolli alla.
SDH protokolli võib peamiselt pidada transpordi protokolliks, mis koosneb transpordi
konteineritest. Viimastes saab üle kanda erinevatel viisidel nii kõne kui andmeid, seal
hulgas PDH, ATM, TDM, Ethernet ja IP ühendusi.
Tabelis 2.2 on autor välja toonud SDH ja PDH hierarhiate peamised signaalid ning nende
bitikiirused.
24 Tabel 2.2 SDH/PDH hierarhiad[16]
Hierarhia Kaadri formaat Liini bitikiirus
PDH E0 64Kbit/s
PDH E1 2048Kbit/s
PDH E2 8448Kbit/s
PDH E3 34.368Mbit/s
SDH STM-1 155.52Mbit/s
SDH STM-4 622.08Mbit/s
SDH STM-16 2488.32Mbit/s
SDH STM-64 9953.28Mbit/s
SDH hierarhia alustasemesignaaliks on STM-1. Neid grupi kaupa kokku multipleksides
saab hierarhia järgmise taseme signaali: STM-4=4XSTM-1. Järgmiste tasemete signaale
saamiseks võib jätkata sama moodi: STM-16=4XSTM-4, STM-64=4XSTM-16 jne, kuid ei
pea. Näiteks STM-16 signaal võib endas sisaldada ka 1XSTM4 ning 12XSTM-1. Olemas
on ka STM-256 ning teoreetiliselt STM-1024, kuid maailmas need praktilist kasutust seni
leidnud pole.
SDH võrgus transporditakse andmeid virtuaalsete konteineritena. Kaks kasutatavamat
konteinerit (ühtlasi ka suurim ning väikseim) on VC-4 ning VC-12 (VC – Virtual
Container). VC-4 mahutab endasse STM-1 signaali kasuliku info ning VC-12 mahutab E1
signaali kasuliku info. STM-1 signaali võib struktureerida vastavalt vajadusele kas üheks
VC-4-ks või 63xVC-12.
SÜNKRONISATSIOON [6]
Selleks, et SDH võrk suudaks edastada erineva sünkroonallikaga signaale peavad kõik
SDH võrgu elemendid töötama samas taktis ehk olema omavahel sünkroonis.
Võrguelementide sünkroniseerimissignaal edastatakse üle optilise STM liidese, vasepordi
või üle spetsiaalse elektrilise sünkroonliidese. Sünkronisatsiooni signaal saadakse alati kas
teisest SDH võrgu elemendist või allikast. Allikaks on üldjuhul PRC (Primary Reference
Clock) – kell, millelt saadud signaali kvaliteet on vastab ITU standardile G.811.
25 KAITSMISSKEEMID
SDH võrgus on töökindluse suurendamiseks võimalik kasutada mitmeid kaitsmisskeeme.
Viimased jagunevad seadmete (võrguelementide) ning ahelate kaitseks. Seadmete
katsmisskeemi puhul on võimalik täielikult dubleerida mõne seadme/liidese tööd (näiteks
MSP (Multiplex Section Protection)). Ahelate kaitsmisskeemide puhul on ahelatele
võrgusiseselt konfigureeritud varuteed, kuhu liiklus ahela katkemisel ümber lülitatakse.
Liikluse ümberlülitus toimub standardi kohaselt vähema aja jooksul kui 50ms ning ahelat
kasutavate teenuste jaoks pole ümberlülitus üldjuhul märgatav. Selleks, et saaks kasutada
varuteid peab SDH võrk olema planeeritud selliselt, et oleks võimalik ühest seadmest teise
jõuda mitut erinevat varianti pidi (näiteks ring-võrk ja silmusvõrk (MESH))
HALDUSSÜSTEEM JA ALARMID
Võrguhaldussüsteem asub multiplekseritest eraldi haldusserveris ning tal on ühendus
kõikide võrguelementidega. Haldusinfo võrguelementide ning haldusserveri vahel liigub
mööda SDH kaadri DCC (Data Communication Channel) kanaleid. Haldussüsteemi
peamisteks ülesanneteks on graafilise kasutajaliidesega virtuaalse võrgupildi näitamine,
võrguelementide omavaheline virtuaalne sidumine, ahelate ehitamine, seadmetesse sisse
logimine otse võrgupildilt ning alarmide jälgimine. Alarmid on teavitused erinevatest
võrgus ning võrguelementides esinevatest probleemidest, mida saadavad võrguelemendid
võrguhalduse serverile. Näiteks saab haldussüsteem alarme juhtudel, kui mõne
võrguelemendiga ei saada ühendust, mõni seadmetevaheline fiiberoptilist kaablit pidi
kulgev STM link on katki, sünkroonsignaal on kehv või mõne võrguelemendi mingi osa on
vigane.
2.3 Mobiilne juurdepääsuvõrk
Mobiilsidevõrku võiks samuti pidada laivõrguks (WAN – Wide Area Network), kuid antud
töö raames vaatab autor seda võrku üle laivõrgu edastatava teenusena. Selle töö raames
pole oluline, kui hea on mobiilside võrgu kvaliteet, kui tihedalt on võrk planeeritud või
mõni muu tugijaama ning kliendi vahele jääv teema. Töö uurimisobjektiks on see osa, mis
jääb tugijaama ning raadiovõrgukontrolleri vahele. Seda osa saab nimetada
transmissiooniks või ülekandevõrguks. Levinumateks ülekandemeediumideks
mobiilsideoperaatorite ülekandevõrgus on:
26
• SDH (E1 traktid),
• Raadiolingid (E1 traktid, Ethernet),
• IP/MPLS võrgud (Ethernet)
või nende kombinatsioonid.
2.3.1 GSM võrk
GSM (Global System for Mobile Communications) – globaalne mobiilsidesüsteem. Antud
punkti sisu tugineb allikatele [17] ja [18]. GSM on hetkel veel maailma populaarseim
mobiilside standard, mis ühendab mobiilsidekliente kärgvõrku, kus nad saavad omavahel
kõne- ja andmesidet luua. Mobiilsideklientideks on mistahes seade, mis ühendub GSM
võrku, kasutades selleks SIM (Subscriber Identity Module) kaarti. GSM võrku nimetatakse
kärgvõrguks kuna erinevalt oma eelkäijatest jagatakse võrgu poolt teenindatav maa-ala
väiksemateks piirkondadeks, mida nimetatakse kärjerakkudeks. Igale kärjerakule ja tema
juurde kuuluvale tugijaamale on eraldatud vaid väikene osa kõigist olemasolevatest
sagedustest ja samu sagedusi kasutatakse uuesti mujal vaid juhul, kui need rakud asuvad
üksteisest piisavalt kaugel. Kliendi ühest rakust teise liikudes lülitub kliendiseade
automaatselt ümber naaberkärje sagedusele, tagades sellega liikumisel katkematu side.
GSM võrgu struktuuri põhimõtteline skeem on toodud joonisel 2.3. GSM võrk sisaldab
järgmisi põhielemente:
• BSS (Basic Station Subsystem) – tugijaamade allsüsteem on see osa võrgust, mis
koosneb klientidest, tugijaamadest ning kontrollerist;
• SMSS (Switching and Management Subsystem) – mobiilvõrgu kommutatsiooni
allsüsteem ning võrgu tööd juhtiv operatsioonikeskus.
Järgnevalt toob autor ära joonisel olevad SMSS-i elemendid. MSC (Mobile Services
Switching Center) – mobiilside kommutatsioonikeskus, HLR (Home Location Register) –
koduvõrgu asukoharegister, VLR (Visitor Location Register) – külalisvõrgu register, AUC
(Authentication Register) – autentimise register, GMSC (Gateway Mobile Services
Switching Center) – mobiilse kommutatsioonikeskuse lüüs.
27
Joonis 2.3 GSM võrgu struktuur [18]
Kuna antud magistritöökontekstis vaadeldakse vaid GSM-i BSS osa, siis piirdub autor
tugijaamade ja kontrollerite tutvustamisega.
2.3.1.1 BTS
BTS (Base Transceiver Station) ehk tugijaam on GSM võrgu element, mis koosneb
raadioantennist (antennidest) ning selle juurde kuuluvast elektroonikaplokist (saatjast).
Tema peaülesanne on luua mobiilijaamaga (kliendiga) raadioühendus, moduleerida
digitaalandmed kõrgsageduslikule kandelainele ja moodustada TDMA (Time Division
Multiple Access) ajaraamistik. Antenni ja elektroonikaploki vahele jääb, sõltuvalt
tehnilisest lahendusest, kas koaksiaal- või fiiberoptiline kaabel ning muundurid. Samuti on
olemas ka nn lekkivaid kaableid, kus antennikaabel käitub ise antennina, „lekkides“ välja
raadiolaineid. Tugijaam on ülekandevõrgu abil ühendatud kontrolleriga.
GSM võrgus on kaks kasutatavamat tugijaama lahendust. Esimese puhul asuvad tugijaama
antennid kõrge sideobjekti, nagu näiteks raadiosidemast, korsten, valgustusmast, külge
kinnitatuna ning tugijaama elektroonika osa masti all eraldi ruumis või samuti masti küljes.
Sellist lahendust kasutatakse tihedamini hajaasustusega aladel. Teise puhul asuvad
antennid mõne hoone katusel või seintel ning elektroonikaosa hoones sees. Selline
lahendus põhiliselt tiheasustusega aladel.
28
2.3.1.2 BSC
BSC (Base Station Controller) on GSM võrgu üks olulisemaid elemente. Ta täidab
kärjerakkude jaoks andmepanga ülesandeid, juhtides andmevahetust rakkude ning
kommutatsioonisüsteemi vahel. BSC teisteks ülesanneteks on raadiokanalite haldus,
sagedushüplemise kontroll, tugijaama ning terminali võimsuste kontroll, aktiivsete kanalite
kvaliteedi mõõtmine, tugijaamade vahelise rändluse (handover) kontroll ning veel palju
muud.
Joonisel 2.4 on kujutatud GSM võrgu elemente ning nende liideseid. Sellelt on näha, et
ühelt poolt on BSC ühendatud Abis liideste kaudu GSM tugijaamadega ning teisalt GbE
liidese kaudu SGSN-ga GPRS liikluse jaoks ja Ater liidese kaudu transkoodri TCSM-ga ja
MSC-ga.
Joonis 2.4 GSM võrgu liidesed[19]
29
2.3.2 UMTS võrk
UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) – universaalne mobiilsidesüsteem.
Antud punkt tugineb allikatele [2], [3], [4] ja [18]. Erinevalt GSM-ist kasutatakse UMTS
võrgus CDMA (Code-Division Multiple-Access) koodjaotusega hulgipöördust.
Koodjaotusega süsteemis määratakse igale kasutajale saatmise ajal talle ainuomane
koodsõna, mida vastuvõtupoolel kasutatakse vajaliku abonendi eristamiseks.
UMTS-i raadiovõrgu osa nimetatakse UTRAN-iks (UMTS Terrestrial Radio Access
Network), mis koosneb kahest põhiosast NodeB (UMTS võrgu tugijaam) ja RNC (Radio
Network Controller). Alljärgneval UMTS-võrgu arhitektuuri skeemil, joonisel 2.5, on näha
võrgu osad ning milliste liideste kaudu nad üksteisega seotud on. RNC ja NodeB on
ühenduses Iub liidesega. Tugijaama ja terminalide UE (User Equipment) ühendus toimub
Uu liidese abil ning RNC side tuumikvõrguga Iur liidese abil.
UMTS võrgu tuumik koosneb kahest põhiosast, millest üks teenindab
ahelkommutatsiooniga CS (Circuit Switched) ja teine pakettkommutatsiooniga PS (Packet
Switched) võrku ning vastavalt sellele ka liidesed Iu-CS ning Iu-PS.
UTRAN-i ülesanne on tagada raadiovõrgu töö kuna tuumikvõrk peab üksikuid
andmevooge töötlema, vahendama ja välisvõrkudele edasi saatma. Aheledastusega
andmeid töötleb MSC ja teabega liikuvate abonentide kohta varustavad teda VLR ja HLR.
Pakettedastusandmete töötlemisega on seotud GGSN.
Joonis 2.5 UMTS võrgu struktuur [18]
30 Vastavalt Iub ehk NodeB ning RNC ühendamise tehnoloogiale jagab autor UMTS
tugijaamad kolmeks ning nimetab neid järgmiselt: Full ATM, Dual Stack ning Native IP.
Täis ATM-i (full ATM) autor antud töö kontekstis lähemalt ei tutvusta kuna tegemist on
iganenud tehnoloogiaga, mis on piiratud transmissiooni mahuga ning raiskab füüsilise
võrgu (eriti just vasevõrgu) ressurssi.
2.3.2.1 UMTS võrgu tugijaamad KAKSIKPINU[2],[3]
Kaksikpinu ehk DS (Dual Stack) on Ericssoni poolt kasutusele võetud termin UMTS
tugijaama transmissiooni jaoks, kus kasutatakse paralleelselt nii IP-d kui ka ATM-i. Nagu
ka jooniselt 2.6 on näha kasutatakse nii Iub, Iu kui ka Iur liideste puhul ATM/IP transporti.
Joonis 2.6 Kaksikpinu lahenduse arhitektuur[3]
DS peab olema aktiveeritud RBS-i poolt ning konfigureeritud RNC poolt. Nagu näha
jooniselt 2.6, siis Iu liideste ühendusel kasutatakse AAL2 transporti. AAL2 (ATM layer 2)
on Ericssoni poolt 1995 aastal kasutusele võetud protokoll. Ta opereerib tavalisel ATM-i
võrguelementide (nagu RBS ja RNC) vahelise ühenduse virtuaalsel kanalil, võimaldades
multipleksida mitmeid ühendusi efektiivselt.
31 NIP[2],[4]
NIP (Native IP) lahenduse puhul on UMTS tugijaamade transmissioon üles ehitatud ainult
paketipõhisele võrgule. Nii kontrolleri kui tugijaama puhul kasutatakse Iub liidest.
Sisuliselt on tegemist kandja Ethernet lahendusega – kasutatakse IP üle Etherneti (IP over
Ethernet) tehnoloogiat.
2.3.2.2 Radio Network Controller (RNC) [1]
RNC on UTRAN võrgu kõige olulisem element. Tema koordineerib ja juhib kõiki UMTS
tugijaamu. RNC ülesandeks on hallata RAN-i võrgu raadio ressursside optimaalset
kasutust, mõningaid mobiilsuse halduse funktsioone ning on koht, kus andmed enne
kasutaja seadmele (UE) saatmist krüpteeritakse. Ta kontrollib RAN võrgusisest
tugijaamade vahelist rändlust ning rändlust GSM võrguga, kärgede vahetust UMTS ja
GSM võrgu vahel ning palju muid olulisi funktsioone.
RNC-ga on ühendatud kõik UMTS tugijaamad. Selleks kasutatakse Iub liidest. Sõltuvalt
tugijaama tüübist ja konfiguratsioonist kasutatakse tugijaama signaliseerimiseks ATM-i
või IP-d.
Lisaks on RNC-l veel sellised olulised liidesed nagu Iur, mis on teise RNC-ga
ühendamiseks, Iu-CS, mis on MGW-ga (Media Gateway) ühendamiseks ning Iu-PS, mis
on SGSN-iga (Serving GPRS Support Node) ühendamiseks.
32
Joonis 2.7 Mobiilvõrgu struktuur [1]
2.4 TDMoIP tutvustus
TDMoIP (Time Division Multiplexing over Internet Protocol) – aegmultipleksimine üle
interneti protokolli. Antud punktis esitatu põhineb allikatele [20], [21], [22] ja [23]. See
standard tähistab TDM liikluse (E1, T1, E3, T3) emuleerimist üle pakettkommutatsiooniga
võrgu (PSN). Viimaseks võib olla nii IP, MPLS kui ka puhas Ethernet. TDMoIP on üks
pseudojuhtme (pseudowire) liikidest.
Joonisel 2.8 on toodud pseudojuhtmete tööskeem.
Joonis 2.8 TDMoIP pseudojuhtme põhimõtte skeem [23]
33 TDMoIP tehnoloogia puhul konverteeritakse TDM andmevoog pakettideks ning
transporditakse üle IP/MPLS/Ethernet võrkude. Sihtkohas taastatakse algne bitivoog
eemaldades päised, sidudes kasuliku info ning regenereerides sünkronisatsiooni kella.
Andmevoog, mida üle PSN-i edastatakse, koosneb ajapiludest (timeslot), mis on saadud E1
(või T1) kaadri struktuurist. Iga iseseisvat ajapilude kogumit tähistatakse kui kimpu
(bundle). TDMoIP paketid on kapseldatud UDP (User Datagram Protocol) pakettideks
ning transporditud kasutades IP-d (UDP üle IP). Lisaks andmevoole peab TDMoIP
edastama ka ajastuse (timing)
Tabelis 2.3 toob teose autor ära TDMoIP paketi struktuuri. RAD Data Communicationsi
seadmete puhul toimub TDMoIP ühenduste seadistamine sarnase tabeli täitmisena nii
ühenduse alg- kui lõpppunktis.
Tabel 2.3 TDMoIP paketi struktuur [22]
IP versioon IP päise pikkus IP teenuse tüüp
(TOS)
Kogu IP paketi
pikkus
Fragmendi tunnus Lipud (flags) Fragmendi nihe
TTL (Time to live) Ülemise kihi
protokoll
IP päise kontrollsumma
Allika IP aadress
Sihtkoha IP aadress
TDMoIP versioon TDMoIP kimbu
number
Sihtkoha UDP port
UDP paketi pikkus UDP kontrollsumma
TDMoIP kasulik info (andmed)
SÜNKRONISATSIOON
Pakettühendusel baseeruva transpordi kõige suuremaks probleemiks on sünkroniseerimiste
realiseerimine. Kui puhtas TDM võrgus kantakse ülitäpne sünkroniseerimise informatsioon
34 füüsilisel kihil koos TDM andmetega, siis TDM informatsiooni üle PSN-i emuleerimise
puhul see puudub.
Axerra näitel [33] kasutatakse selleks HPCR (High Precision Clock Recovery) protokolli,
mis kasutab 3 põhilist elementi pakkumaks standarditele vastavat ülitäpset kella taastamist.
Need 3 elementi on:
• spetsiaalne riistvarasaidi poolses juurdepääsuseadmes;
• sõnumineerimisprotokoll, mis jookseb RNC TDMoIP lüüsi ning saidi poolse
TDMoIP lüüsi vahel;
• kõrgetasemeline algoritm analüüsimaks ning taastamaks kella sünkronisatsiooni.
See on võimeline hakkama saama paketikadudega, märkimisväärsete
võrguhäiretega, uuesti marsruutimisega ning reaal-ajas latentsuse muutumisega.
HPCR jõudlus on kooskõlas ITU-T G.8231 ning G.8242-ga ning võimaldab kõrget
sagedustäpsust. Axerra lahenduse puhul saab määrata sünkroniseerimistrakti, kasutades
selleks eraldi sünkronisatsiooni tarvis loodud pseudojuhtme ühendust. See võimaldab kella
taastuse topoloogia defineerimist segamatult liiklusvoogudest.
2.5 EoSDH tutvustus
EoSDH või EoS (Ethernet over SDH) – Ethernet üle sünkroonse digitaalse hierarhia.
Antud peatükk tugineb allikatel [24], [25] ja [26]. EoSDH on protokollide kogum, mis
võimaldab Etherneti liiklust transportida üle SDH võrgu. Joonisel 2.9 on ära toodud
erinevad Etherneti teenused, mida üle SDH võrgu EoSDH tehnoloogia abil edastatakse.
35
Joonis 2.9 Etherneti teenused üle SDH võrgu [25]
00
Nagu autor varem kirjeldas, siis SDH võrgus käib andmete ülekandmine STM-n moodulite
abil, mille mahuks on nx155Mbit/s (n=1,4,16,64). STM moodulite sees kantakse andmeid
virtuaalsetes konteinerites VC-4 mahuga 150Mbit/s. Pideva liitmise puhul säilitab
konteiner pidevalt kogu füüsilise lingi ribalaiuse. Ehk näiteks GbE 1Gbit/s andmevoo
ülekandmisel üle STM-n-i, kasutataks ära nxVC-4 mahtu. Kuna STM-1 (155Mbit/s) ja
STM-4 (622Mbit/s) ei suudaks mahutada 1Gbit/s ühendust, samal ajal kui STM-16
(2,4Gbit/s) oleks selgelt raiskamine, siis on välja töötatud erimahuliste signaalide
edastamiseks virtuaalse liitmise VCAT (Virtual Concatenation) standard ITU-T G.707,
mille abil on võimalik vajaliku arvu VC-4, VC-3 või VC-12 konteinereid kokku liita üheks
kanaliks. Seega näiteks GbE puhul liites kokku 7xVC-4 saame 1050Mbit/s ribalaiusega
kanali, millesse 1000Mbit/s GbE ka ära mahub. Veelgi efektiivsemaks mahu kasutamiseks
GbE edastamisel oleks see üle kanda virtuaalselt liidetud VC-3-dena ehk 21xVC-3, mis on
ligikaudu 1016 Mbit/s.
36 Tabelis 2.4 on toodud ribalaiuste kasutamise efektiivsus Etherneti edastamisel üle SDH
võrgu, kasutades nii tavalist ehk pidevat liitmist kui ka virtuaalset liitmist. Näha on, et
VCAT aitab ära kasutada 90-100% ribalaiusest ning hoiab sellega kokku kohati üle 70%
võrreldes pideva liitmisega.
Tabel 2.4 Pideva ja virtuaalse liitmise ribalaiuse kasutamise efektiivsus [26], [27]
Etherneti tüüp SDH andmekaardistus viis ja
efektiivsus pideva liitmise
puhul
SDH andmekaardistus viis ja
efektiivsus virtuaalse liitmise
puhul
10 Mbit/s
Ethernet
VC-3: 21% VT-12-5v: 92%
100 Mbit/s FE VC-4: 67% VC-3-2v: 100%
1000 Mbit/s GbE VC-4-16c:42% VC-3-21v: 98%
Tabelis on kirjas, et kasutades FE ülekandmisel 2xVC-3 andmekaardistust on ribalaiuse
kasutamise efektiivsus 100%. Tegelikkuses tähendab see seda, et kui 2xVC-3 ribalaius=
~96,8Mbit/s, siis on ka 100Mbit/s ribalaiusega FE lingi tegelik läbilaskevõime 96,8Mbit/s.
SDH mõttes kasutatakse aga ära 100% valitud ressursist. Samal põhimõttel võib teha ka
GbE lingi, mille reaalne läbilaskevõime on 2Mbit/s, kasutades selleks vaid ühte VC-12.
VCAT tehnoloogiaga käib käsikäes LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme)
tehnoloogia, mis on defineeritud ITU-T poolt G.7042/Y standardina. LCAS on VCAT-i
laiendus, mis võimaldab ilma liiklust katkestamata suurendada või vähendada
dünaamiliselt kasutusel olevate SDH kanalite arvu.
37
3. NÄIDISLINN KOOS KASUTUSEL OLEVA VÕRGUGA
Et jõuda otsusele, milline lahendus on tänapäeva täissideoperaatori jaoks kuluefektiivseim
- kas arendada samaaegselt nii SDH kui IP võrkusid või migreerida need TDMoIP või
EoSDH tehnoloogiate abil, siis selle näitamiseks kasutab autor näidislinna planeeringut.
Näidislinn koos olemasolevate tehnoloogiate, võrkude ning seadmetega on puhtalt
teoreetiline ning ei ole ühegi konkreetse operaatori võrgu osa. Teose autor planeeris selle
linna enda teadmiste põhjal, mis on saadud töökogemusega, õpingutega magistratuuris,
kirjandusest ning erinevatelt telekommunikatsiooni sektoriga seotud inimestelt. Kuna autor
on selliseid lahendusi ise reaalselt näinud toimimas, siis kasutas ta neid ka antud
magistritöö näidislinna kujundamisel.
EoSDH ja TDMoIP lahenduste planeerimisel kasutas autor põhiliselt Ericssoni, Axerra ja
RAD Data Communications-i ettepanekuid ja kasutusnõuandeid. CAPEX/OPEX analüüsis
kasutati Elioni, Ericssoni, RAD Data Communicationsi, Eesti Energia ning teiste
hinnakirju.
3.1 Olemasoleva võrgu teenused ja tehnoloogiad
Näidislinnaks on valitud ca 100000 inimesega asum, mis on kaetud 30 GSM ja 30 UMTS
tugijaamaga. Tugijaamade paigutus pole antud kontekstis tähtis, kuid oluline on teada, et
iga tugijaamani peab jõudma transmissioon. Viimase all mõtleb teose autor
ülekandemeediumi, mille abil kõne- ja andmeside tugijaamadest kontrolleriteni kantakse.
2G tugijaam vajab kõnesideks ühte E1 trakti. 3G DS tugijaam lisaks kõneside E1-le veel
ka andmesideks Ethernet-i ning 3G NIP ainult Ethernet-i. Lisaks tugijaamadele on
näidislinna operaatoril veel 450 DSL võrgu klienti ning 80 üle SDH võrgu kantavat E1
teenust.
Kuna tegemist on just nimelt linna mitte maakonnaga, siis kasutatakse raadiolinke
ülekandevõrguna niivõrd minimaalselt, et need jätab autor arvestamata.
Seadmete ühendamiseks ning teenuste kohale toimetamiseks vajalikud FOK kiud ning
vaskkaabli paarid rendib operaator koostööpartneritelt. Tugijaamadeni kaabli rentimisel on
arvestus tehtud selliselt, et 50% juhtudel saab sinna rentida vaid vaskkaablit ning 50%
38 juhtudel fiiberoptilist kaablit. Seadmete võrku ühendamisel kasutatakse ainumood
fiiberoptilist kaablit.
Autor on planeerinud näidislinna selliselt, et kaabli pikkus tugijaamadesaidi ja lähima
fikssidesõlme vahel ei ületaks 1km ning DSL/SDH kliendi ja lähima fikssidesõlme vahel
1,5km.
Antud operaatori infrastruktuur näidislinnas on üles ehitatud selliselt, et kasutusel on
paralleelselt ja omavahel sõltumatult nii SDH võrk kui ka DSL võrk ning
transmissiooniühendusi üle nende kandev mobiilsidevõrk. Alljärgnevalt kirjeldabki autor
nende võrkude struktuuri, seadmeid ning teenuseid planeeritud näidislinnas.
3.1.1 Mobiilside võrk
Näidislinna mobiilsidevõrk koosneb 30-st GSM ja 30-st UMTS tugijaamast. Tugijaamad
asuvad saitidel paarikaupa – igal saidil 1 GSM ja 1 UMTS tugijaam. GSM tugijaamade
transmissioon on täielikult ehitatud üles SDH võrgul aga UMTS tugijaamade
transmissioon nii SDH kui DSL võrgul. Tulenevalt sellest, kas tugijaamadesaidi ja lähima
fikssidesõlme vahele jääb fiiberoptiline kaabel või vaskkaabel, on tugijaamade
konfiguratsioon erinev.
Antud magistritöö skoobis kuuluvad mobiilsidevõrku veel ka kontrollerid, mille külge kõik
tugijaamad ühendatud on.
3.1.1.1 GSM tugijaamad
Näidislinnas asuvad 30 GSM tugijaama on kõik ühe BSC külge ühendatud kasutades E1
trakte. Kuna näidislinna GSM võrk on planeeritud nii, et tugijaamad paiknevad tihedalt
ning samuti on praeguseks ajaks suur osa kõneliiklusest üle kolinud UMTS võrku, siis
piisab GSM tugijaamale ühest E1 traktist.
39
3.1.1.2 UMTS tugijaamad
Näidislinna on autor planeerinud kaht tüüpi UMTS tugijaamu: kaksikpinu ehk DS ja NIP
(Native IP).
NIP tugijaam on oma olemuselt ja konfiguratsioonilt sama, mis DS tugijaam ning erineb
vaid teda kontrolleriga ühendava transmissiooni poolest. Kuna DS tugijaama lahendust
kasutatakse juhtudel, kus Ethernet ühendus on kas liiga aeglane või ebatöökindel, et
edastada sellel kõneliiklust, siis näidislinnas kehtib see juhtudel, kus transmissiooni
viimane miil kulgeb mööda vaskkaablit. Kuna näidislinn on üles ehitatud selliselt, et 50%
transmissiooni viimasest miilist on vaskkaabel ning 50% on fiiberoptiline kaabel (FOK),
siis on ka kasutusel olevatest 30-st UMTS tugijaamast 15 tugijaama DS lahendusega ning
15 tugijaama NIP lahendusega.
Eeskuju võttes 2010 aastal Analysys Masoni poolt tehtud Rootsi mobiilituru analüüsist
[30], siis kuna on tegemist tiheasustusega, on kõik tugijaamad on planeeritud kolme
sektoriga.
DUAL STACK tugijaamad
15 DS tugijaama on näidislinnas ehitatud nii, et kõneliiklus kulgeb mööda ühte E1 trakti
ning andmeside jaoks on ADSL2+ annex.M lahendus.
NATIVE IP tugijaamad
Näidislinna 15 NIP tugijaama on IP võrku ühendatud Gigabit Ethernet liidestega. GbE link
kulgeb DSLAMist otse tugijaama mööda FOK-i ning on ühendatud kummaski otsas
1000BaseLX porti
40
Joonis 3.1 NIP tugijaamade võrk
3.1.1.3 Kontrollerid
Näidislinnas on kasutusel GSM tugijaamade jaoks üks BSC ning UMTS tugijaamade jaoks
üks RNC. Mõlemad on ühendatud otse SDH võrguga, kasutades selleks fiiberoptilist STM-
1 liidest.
3.1.2 SDH võrk
3.1.2.1 Seadmed, konfiguratsioon ning topoloogia
SDH võrk näidislinnas koosneb kolme erineva tasemega seadmetest, milleks on ADM-id
(Add and Drop Multiplexer) või lihtsustatult multiplekserid. Kuna näidislinna võrk on
väike, siis ei kasutata seal DXC-sid (Digital Cross-Connect), mis ei suuda alla STM-1
taseme midagi termineerida. Tasemeid liigitab autor E1 ühenduste läbiühendamise ning
termineerimise jõudluse põhjal kõrgeks, keskmiseks ning madalaks. Viimast võib nimetada
41 ka klienditasemeks. Näidislinna SDH võrgu skeemil on need kolm taset märgitud
numbritega: kõrgtase-16, kesktase-4 ja klienditase-1.
Need nimetused ja klassifitseerimised ei ole ametlikud ega kuidagi standarditega
reguleeritud, vaid autori poolt valitud ning siinkohal välja toodud, et lugejal oleks parem
ülevaade SDH võrgu seadmetest.
Näidislinnas on kokku 20 SDH multiplekserit. Nende hulgas 1 kõrgtaseme seade, 4
kesktaseme seadet ning 15 klienditaseme multiplekserit. Seadmete konfiguratsioonid
jäävad tasemete kaupa suhteliselt samaks.
Lisaks seadme tööks vajalikele liidestele on kõrgtaseme multiplekserisse on lisatud:
• 2x erinevatel kaartidel paiknevat STM-4 porti, ühendamaks näidislinna STM-4
ringi kumbagi õlga,
• STM-1 port klienditaseme multiplekseri jaoks,
• Kontrollerite jaoks 2x2 erinevatel kaartidel paiknevat MSP (Multiplex Section
Protection) skeemiga kaitstud STM-1 porti,
• 126xE1 LTU (Line Termination Unit) E1-de termineerimiseks vaskkaabliga.
Lisaks seadme tööks vajalikele liidestele on kesktaseme multiplekserisse on lisatud:
• 2x erinevatel kaartidel paiknevat STM-4 porti, ühendamaks näidislinna STM-4
ringi kumbagi õlga,
• 6-8x STM-1 porti klienditaseme multiplekseri jaoks,
• 32xE1 LTU E1-de termineerimiseks vaskkaabliga.
Lisaks seadme tööks vajalikele liidestele on klienditaseme multiplekserisse on lisatud:
• 1xSTM-1 port,
• 4xE1 port.
Kõiki multipleksereid on võimalik töötamise ajal ilma liiklust katkestamata oluliselt
laiendada lisades juurde või vahetades välja kaarte ja porte. Näiteks võib kõrgtaseme
multiplekseritesse ühendada kuni STM-64 linke, kesktaseme ning klienditaseme
seadmetesse kuni STM-16 linke ning kõik seadmed on Etherneti valmidusega, lisades vaid
kaarte ja porte.
42 Kõrg- ja kesktaseme multiplekserites on kasutusel ka riistvara kaitse (Equipment
Protection) kaitsmisskeem. See tähendab seda, et kõik multiplekseri tööks vajalikud osad,
nagu näiteks protsessori kaart ja maatrikskaart, on dubleeritud. Seega, kui parasjagu töötav
protsessor peaks rikki minema, siis võtab tema töö, ilma liiklust katkestamata, üle
paralleelselt töötav protsessor.
43
3.1.2.2 Võrgu struktuur
Joonis 3.2 SDH võrgu struktuur
Näidislinna SDH võrgu struktuur on toodud joonisel 3.2. SDH võrk on üles ehitatud
ringstruktuuriga. See tähendab seda, et erineva taseme seadmed on ühendatud üksteise
järgi ringi. Näidislinna põhiringi moodustab ühest kõrgtaseme seadmest ja neljast
44 kesktaseme seadmest koosnev ringühendus. Need seadmed on omavahel ühendatud STM-4
linkidega. Klienditasemel ringe pole vaid seadmed on päiksekiirtena ühendatud keskmise
taseme seadmete külge. Ringstruktuurid on kasutusel selleks, et saaks SDH võrgus
kulgevate E1 või STM-1 ühendustele ehitada ka varuteid (SNCP).
Klienditaseme seadmete ringiühendamisel puudub näidislinnas otstarbekus, sest
kliendiseadmeteni kulgeb vaid üks fiiberoptiline kaabel. Kuna kliendiseadmetes lõppeb
vähe E1 ühendusi, siis kuna sinna teist teed pidi ühtegi fiiberoptilist kaablit ei kulge, siis
pole mõtet hakata ka seda lõiku enam kaitsma suuri kulutusi nõudva fiiberoptilise kaabli
paigaldamisega.
3.1.2.3 E1 ühenduste toimetamine SDH võrgust kliendini
Kuna klientide ja SDH multiplekserite vahele jääb kuni 1500m vaskkaablit ning ITU
G.703 standardi järgi jääb see vahemaa E1 signaalide edastamiseks liiga pikaks, siis tuleb
neid võimendada, kasutades konvertereid ehk nn liinivõimendust. Liinivõimenditeks on
seadmed, mis ühel poolt võtavad vastu E1 signaali, muundavad selle DSL signaaliks ning
saadavad selle vaskpaare mööda liinile. Liini teises otsas on terminal, mis DSL andmevoo
tagasi algseks konverteerib. Nn võimendus seisneb selles, et erinevalt E1 signaalist saab
DSL signaali üle vasepaaride transportida kilomeetrite kaugusele. Kuna E1 standard on
täielikult sümmeetriline (2Mbit/s mõlemas suunas), siis saabki kasutada vaid sümmeetrilisi
täisdupleks DSL standardeid (SHDSL, VDSL).
Autori poolt planeeritud näidislinnas kasutatakse nn liinivõimendit, mis kasutab E1
signaalide ülekandmiseks SHDSL tehnoloogiat.
3.1.2.4 SDH võrgu abil edastatavad teenused
TUGIJAAMAD
Näidislinnas ühendatakse kõik GSM tugijaamad kontrolleriga ühe E1 trakti abil ning
kasutades selleks SDH võrku (seega kuna on 30 tugijaama, siis kogu võrgus on
tugijaamade jaoks kokku 30xE1 trakti).
Nagu varem juba mainitud sai, siis UMTS tugijaamad jaotuvad näidislinna planeeringus
vastavalt viimasel miili kasutatava kaabli järgi 15xDS ning 15xNIP tugijaamadeks. Kuna
45 DS lahenduse puhul kasutati kõneside jaoks 1xE1 ning andmeside jaoks DSLi, siis
lisandub SDH võrku veel 15xE1 DS tugijaamade transmissiooni jaoks. NIP tugijaama
puhul aga SDH võrku ei kasutata, vaid kogu kõne- ning andmeside edastatakse üle IP
võrgu.
TEISED TEENUSED
Teisteks teenusteks, mida üle SDH võrgu edastatakse, on erinevad sideoperaatorite
omavahelised sidumised, kõneside keskjaamad (PBX), E1 renditraktid jne.
Näidislinnas ei käsitle autor neid teenuseid eraldi vaid ühise kogumina, millel nimetuseks
„E1 traktid teiste teenuste jaoks“. Need algavad kõik võrgukeskusest (80tk), kus asub ka
SDH võrgu kõrgtaseme multiplekser ning jaotuvad ühtlaselt teiste võrgu kandepunktide
ehk nelja kesktaseme multiplekserite vahel. Seega termineerub iga kesktaseme
multiplekseri juures 20*E1 trakti. Teose autor on planeerinud need 20 trakti selliselt, et
pooled neist edastatakse kliendini paarikaupa. Seega on 20 E1 trakti peale kokku 15 klienti
–10 klienti, kelleni edastatakse 1*E1 ning 5 klienti, kelleni edastatakse 2*E1.
3.1.3 Andmeside võrk
3.1.3.1 Seadmed ja võrgu struktuur
Andmeside võrk näidislinnas on pisut lihtsama struktuuriga kui SDH võrk. Näidislinna
andmesidevõrgu struktuur on esitatud joonisel 3.3. Peamagistraali moodustavad 2 MPLS
võrgu LSR-i (Label Switching Router), mis on omavahel ühendatud fiiberoptika abil
dubleeritud 10GbE lingiga. 10GbE võib tunduda üledimensioneerimisena, kuid on
arvestatud sellega, et seoses erinevate sisuteenuste arendamisega toimub lähitulevikus
eksponentsiaalne andmesidevõrgu kasutamise kasv. GbE link jääks mahu poolest väga piiri
peale ning mingit vahepealset standardit GbE ja 10GbE vahel kahjuks ei ole.
LSR-id on ühendatud ühe LER-iga (Label Edge Router), mille kaudu käib suhtlus
Internetiga. Kummagi LSR-i külge on ühendatud üle FOK-i GbE liidestega DSLAM-id,
moodustades „päiksekiirtena“ DSL võrgu. DSL võrgu multiplekseritena kasutatakse IP
DSLAM-e. See tähendab seda, et DSLAM-id ei ole võrgukeskusega ühendatud kasutades
ATM-i vaid IP/MPLS standardeid. Näidislinna DSL võrk koosneb 15-st DSLAM-ist.
46
Joonis 3.3 DSL võrgu struktuur
3.1.3.2 Teenused ja nende toimetamine kliendini
Näidislinna DSL võrgus edastatakse teenuseid nii operaatori enda tarbeks kui ka klientide
jaoks. Operaatori enda tarbeks on UMTS tugijaamade andmeside ühendus. NIP tugijaama
puhul ka kõneside.
47 Klientidele pakub näidislinna operaator ADSL2+, SHDSL ning VDSL2 teenuseid. Autori
planeeringu kohaselt on klientidele tagatud ADSL2+ ühenduse puhul 15/2Mbit/s
allalüli/üleslüli (Downlink - DL/ Uplink – UL), SHDSL-i puhul 5Mbit/s DL/UL ning
VDSL2 puhul 20/10Mbit/s DL/UL.
Ühendused jaotas autor DSLAMide vahel lihtsuse mõttes ühtlaselt ära jättes igale
DSLAMile 1xDS tugijaam, 1xNIP tugijaam, 20xADSL2+ klient, 5xSHDSL klient ning
5xVDSL klient.
3.2 Tegelik mahu kasutamine näidislinna andmeside ja
SDH võrgus
Näidislinna andmeside võrk koosneb 15st DSLAM-ist ja kahest MPLS marsruuterist. Kuna
IP võrgus võib tegelik andmesidekasutuse maht suhteliselt palju varieeruda olenevalt
klientide mahukasutusharjumustest, siis teeb autor siinkohal lihtsa arvutuse leidmaks
maksimaalse näidislinnas liigutatava andmeside hulga.
Kui iga DSLAM-i küljes on 20 ADSL2+, 5 SHDSL ning 5 VDSL2 klienti, kellele on
tagatud eelmises peatükis mainitud kiirused, siis on maksimaalne DSLAM-i ja MPLS
vahelise GbE lingi kasutamine ca 425Mbit/s DSLAM-i suunas (DL) ning 115Mbit/s MPLS
võrgu (UL) suunas. Arvestades näidislinna tugijaamade planeeringut (3 sektorit tugijaama
kohta) lisab NIP tugijaam sellele lingile koormust veel iga sektori kohta maksimaalselt
21Mbit/s ehk 63Mbit/s DL ning 34,5Mbit/s UL. DS tugijaam lisaks kuni 20Mbit/s DL ning
2Mbit/s UL.
Seega kokku teeks see näidislinnas edastatavaks maksimaalseks andmeside mahuks
7620Mbit/s DL ning 2273Mbit/s UL. Kogemuste põhjal eeldab autor, et reaalselt on
kasutuses ca 20% sellest ehk ligikaudu 1,5Gbit/s. Selle mahuga arvestatakse ka edaspidiste
lahenduste planeerimisel.
Erinevalt IP võrgust on SDH võrgus mahu kasutamine väga konkreetne. Näiteks, kui klient
on tellinud endale E1 mahuga vahendusjaama ühenduse, siis on STM lingist ära kasutatud,
mõlemas suunas, täis E1 maht – 2Mbit/s – olenemata sellest, kas see E1 on reaalselt
hõivatud või mitte. Kõik näidislinna E1 ühendused on VC-12 tasandil varuteega kaitstud,
seega kasutatakse E1 ära ka mõne fiiberoptika võrgus füüsiliselt teist teed pidi kulgeva
STM-i seest. Ehk ühe E1 ehitus tähendab 2x2Mbit/s koormust võrgule.
48 Kuna SDH seadmed on üldjuhul suhteliselt kallid aga samas lihtsasti laiendatavad, siis on
teose autor dimensioneerinud näidislinna SDH võrgu selliselt, et peamagistraali (STM-4
ring, mis koosneb kesktaseme multiplekseritest) täituvus on 99%. See tähendab seda, et 30
GSM tugijaama, 15 DS tugijaama ning 80 muud teenust ehk kokku 125xE1 trakti koos
varuteedega moodustavad 250 ajapilu 252-st võimalikust. Kui peaks ilmnema vajadus uute
ajapilude hõivamiseks, siis on võimalik ressursi vabastamiseks ajutiselt eemaldada varuteid
ning vahetada STM-4 link STM-16 vastu või fiiberoptika olemasolu korral lisada juurde
STM linke.
3.3 Lahendused SDH ning andmesidevõrgu välja
vahetamiseks
3.3.1 Lahendus 1 – teenuste edastamine toimub
maksimaalselt üle SDH võrgu
Joonis 3.4 Lahendus 1 lihtsustatud põhimõtteskeem
3.3.1.1 Lahenduse põhipunktid
• SDH võrgu kõrgtaseme multiplekseri külge on ühendatud EoSDH lüüs-
multiplekser.
• Kõik SDH võrgus olemas olevad kliendiseadmed on võimelised edastama GbE,
lisades neisse GbE pordi (näiteks 1000BaseLX).
• Kliendiseadmetesse viivad STM-1 lingid on vahetatud STM-4 linkide vastu.
• Kõik näidislinna SDH võrgu STM-4 liidesed on laiendatud STM-16 liidesteks ning
lisatud on paralleelselt veel ühed STM-16 lingid viies peamagistraali mahu
2xSTM-16-ni.
49
3.3.1.2 Lahenduse kirjeldus
Esimese lahenduse eeskujuks on autor võtnud Ericssoni poolt pakutava variandi (lisa 1),
kus kogu täissideoperaatori kõne- ja andmeside toimub üle SDH võrgu.
Autori idee on kaotada näidislinnast ära MPLS LSR-id ning siduda SDH võrk ühelt poolt
LER-ga ja teisalt DSLAM-idega. Andmesideliiklus DSLAM-ide ja LER-i vahel toimuks
üle SDH võrgu. Sellega kaoks ära kahe MPLS marsruuteri haldamine (OPEX), väheneksid
elektri- ja rendikulud (OPEX) ning kulud fiiberoptika rendile väheneksid oluliselt (OPEX).
Kasutusele on võetud uue seadmena EoSDH lüüs-multiplekser, mis oma võimekuselt
suudab teha pea kõike, mida üks keskmine MPLS LSR, kuid samas olles siiski SDH võrgu
element. Paketid DSLAM-ist EoSDH lüüsini transporditakse virtuaalsetes konteinerites
liites vajaliku arvu konteinereid kokku, tekitades sellega „toru“ DSLAM-i ja lüüsi vahel.
SDH võrgus pakette ei töödelda vaid edastatakse nagu tavalisi virtuaalseid konteinereid.
Küll aga tegeleb lüüsi seade MPLS protokollide kohaselt pakettide sildistamisega.
3.3.1.3 Lahenduse jaoks tehtud investeeringud
EoSDH kasutamise kõige olulisemaks eelduseks on funktsioneeriv ning suure jõudlusega
SDH võrk. See tähendab seda, et SDH võrk peab ulatama kõikidesse nendesse kohtadesse,
kus on hetkel DSL võrk ning peab suutma mahutada endasse andmesideliikluse.
Eelmisest peatükist tuli välja, et kogu näidislinna MPLS võrgus liigub ligikaudu
1500Mbit/s andmesidet. Et sellist mahtu SDH võrgus üle kanda ning kaitsmisskeemiga
kaitsta, peaks ühest STM-4 ringist koosneva peamagistraali välja vahetama 2xSTM-16
vastu. Lisaks tuleb võrku lisada uut sorti SDH seade, mis oleks nii Etherneti kui MPLS
võimeline ning mis hakkaks suhtlema MPLS võrgu LER-ga.
Samuti tuleb välja vahetada kliendiseadmeteni viivad STM-1 lingid, sest liites virtuaalseid
konteinereid Etherneti üle SDH edastamiseks, kasutatakse STM-1 kaupa liitmisel ära pea
100% STM-1 mahust (155Mbit/s), samal ajal kui VC-12 tasemel liites saab kasutada vaid
63x2Mbit/s (126Mbit/s). Viimase variandi puhul võib DSLAM-ini viiva GbE lingi
ribalaiusest puudu tulla. Antud lahenduse puhul jääks aga DSLAM-ile 2xSTM-1 laiune
riba.
50
3.3.1.4 GSM ja UMTS tugijaamadeni transmissiooni ehitamine
peale lahenduse 1 elluviimist
Joonis 3.5. GSM ja UMTS tugijaamadeni transmissiooni ehitamine peale lahenduse 1 elluviimist
Jooniselt 3.5 on näha, et käigus oleva lahendusega võrreldes jääksid lahenduse 1 puhul
samaks GSM ning DS tugijaamade kõneside transmissiooni ehitus. Muutuks aga
andmesideülekanne.
Uue tugijaamapaari lisandudes (GSM+UMTS) toimub ühenduse ehitus vastavalt viimase
miili variandile:
• FOK puhul paigaldatakse SDH võrgu klienditaseme multiplekser tugijaamasaidile,
ühendatakse STM-1 liideste abil üle FOK-i SDH võrguga ning saidil ühendatakse
andmeside jaoks GbE liideste abil üle FOK-i NIP tugijaamaga ning kõneside jaoks
E1 trakt vaskkaabli abil GSM tugijaamaga
51
• Vaskkaabli puhul asuvad SDH multiplekser ning DSLAM samal saidil, milleks on
tugijaamadele lähim fikssidesait. Kõneside E1 traktid ehitatakse multiplekserist
tugijaamadeni üle vaskkaabli, kasutades E1->SHDSL ja SHDSL->E1 konvertereid.
Andmeside edastatakse üle DSL võrgu ADSL2+ standardiga, mille puhul
tugijaamasaidil DSL signaal muundatakse Ethernet signaaliks.
3.3.2 Lahendus 2 – teenuste edastamine toimub
maksimaalselt üle andmeside võrgu
Joonis 3.6 Lahendus 2 lihtsustatud põhimõtteskeem
3.3.2.1 Lahenduse põhipunktid
• Lahenduses kasutatakse ainult andmesidevõrke (DSL/IP/MPLS).
• SDH võrk on asendatud täielikult.
• Vajalik on investeerida TDMoIP lüüsi ning iga E1 transportimiseks ka E1
kliendiseadmesse.
52
3.3.2.2 Lahenduse kirjeldus
Teise lahenduse eesmärgiks oli viia SDH võrgu kasutamine näidislinnas miinimumini.
Ülesande püstitust analüüsides leidis autor, et tegelikkuses on võimalik SDH võrk täielikult
elimineerida (OPEX), transportides TDM liiklust üle IP võrkude TDMoIP tehnoloogia abil
(lisa 2).
Lahendus 2 seisneks selles, et andmeside võrgu lülitataks uued seadmed: TDMoIP lüüs
ning iga E1 trakte vajava sideobjekti jaoks TDMoIP kliendiseade. TDM liiklus suunatakse
UDPoIP protokolliga üle MPLS ja DSL võrgu ning termineeritakse TDMoIP
kliendiseadmes. Viimane on DSLAMiga ühendatud vastavalt nende vahele jäävale
kaablile: FOK puhul GbE lingiga ning vaskkaabli puhul SHDSL tehnoloogiaga. Seega,
erinevalt SDH võrgust E1 traktide kliendini toimetamisest, ei tule signaali võimendamiseks
kasutada vahepeal E1-SHDSL konvertereid (CAPEX).
TDMoIP lüüsiseade on ühendatud GbE lingiga LSRi külge ning STM-1 linkidega
raadiovõrgu kontrollerite külge. Samuti on muude kliendiühenduste termineerimiseks
olemas vasepordid.
3.3.2.3 Lahenduse jaoks tehtavad investeeringud
Kuna SDH võrgus kasutatava ressursi maht näidislinnas on 125*E1 ehk
125*2Mbit/s=250Mbit/s, siis selle mahu toimetamine üle IP/MPLS võrgu ei vaja
võrgulaiendusi.
Küll aga on vajalik investeerida TDMoIP lüüsiseadmesse ning iga erineva kliendi juures
(kaasa arvatud tugijaamad) lõppeva E1 ühenduse jaoks TDMoIP kliendiseadmesse. Kui
aga ühe kliendi juures lõppeb 2xE1 (näiteks tugijaamadesait GSM BTS+NodeB DS), siis
saab kasutada selleks ühte seadet. Kui kliendiseade on DSLAMi külge ühendatud GbE
liidestega, siis tähendab see ka DSLAM-i 1000BaseLX portidesse investeerimist, kuid
kuna näidislinnas on nende portide abil juba ühendus DSLAM-i ja NIP tugijaama vahel,
siis seda ei arvesta. GbE porti läheb vaja aga lüüsiseadme LSR-i külge ühendamisel.
53
3.3.2.4 GSM ja UMTS tugijaamadeni transmissiooni ehitamine
peale lahenduse 2 elluviimist
Joonis 3.7. GSM ja UMTS tugijaamadeni transmissiooni ehitamine peale lahenduse 2 elluviimist
Jooniselt 3.7 on näha, et transmissiooni ehitamiseks kontrollerite ja tugijaamade vahele
enam SDH võrku ei kasutata vaid kõik suunatakse üle DSL/IP/MPLS võrkude. TDM
signaalide üle andmesidevõrkude saatmiseks sai lahenduse 2 käigus võrku ühendatud
TDMoIP lüüs. Tugijaamadeni transmissiooniühenduse ehitamine käib edaspidi vastavalt
fikssidesõlme ja tugijaamadesaidi vahele jääva kaabli tüübi järgi:
• FOK kaabli puhul paigaldatakse DSLAM-i GbE port ning tekitatakse ühendus
tugijaamadesaidini sinna paigaldatud TDMoIP kliendiseadmega. TDMoIP CPE-st
tekitatakse omakorda vaskkaabliga E1 ühendus GSM tugijaamani ning FOK-ga
GbE ühendus UMTS tugijaamani.
54
• Vaskkaabli puhul paigaldatakse TDMoIP CPE samuti tugijaamadesaidini ning
tekitatakse üle vaskkaabli SHDSL ühendus TDMoIP CPE ja DSLAM-i vahele.
Vaskkaabliga ühendatakse E1 transmissioontraktid GSM ja UMTS tugijaamade
kõneside jaoks TDMoIP CPE külge. UMTS tugijaama andmeside tekitatakse eraldi
ADSL2+ ühendusega otse DSLAM-ist.
55
3.4 LAHENDUSTE 1 ja 2 JOOKSEV- JA KAPITALIKULUDE ANALÜÜS
Käesolevas peatükis esitatakse kapitalikulud (Capital Expenditure, CAPEX), mida tuleks
teha nii lahenduse 1 kui 2 käikuvõtmiseks ning võrkude jooksevkulud (Operating
Expenditure, OPEX) enne ja peale lahenduste ellu viimist. Samuti näidatakse ära kahe
tugijaamasaidini, millest ühel asub BTS ja DS ning teisel BTS ja NIP, transmissiooni
ehitamise kapitalikulud.
Kuna palju kasutatavast informatsioonist on reaalsete pakkumiste ning seadmehindade
põhjal ning see info on konfidentsiaalne, siis autor neid kulutusi ei avalda numbriliselt vaid
suurusjärkudena. Jooniste 3.8, 3.9, 3.10 ja 3.11 tulpdiagrammide telgedel olevad väärtused
on esitatud normeeritud kujul. Töö eesmärgiks on võrrelda pakutud lahendusi ja anda
ülevaade kokkuhoiu kohtadest ning seda ka antud peatükk võimaldab.
Kapitalikuludena on autor arvestanud ühekordseid kulusid riistvarale (sisaldab nii seadme
maksumust, konfigureerimist kui paigaldamist), liitumistasusid (nii fiiberoptilise kaabli kiu
kui vasepaari rendi puhul) ning seadmete laiendamisi. Nagu varem mainitud sai põhinevad
need kulud kommertskasutusel oleva võrgu seadmehindadel. Liitumistasud on võetud
Elion AS hinnakirjast.
Jooksevkuludena on arvestatud kulud seadmete elektrile ja rendipinnale, fiiberoptilise kiu
ja vasepaari rendile ning seadmete haldamisele (sh litsentsid). Seadmete elektritarbimine
on saadud erinevate seadmete spetsifikatsioonist, elektrihind Eesti Energia AS
hinnapakettide keskmisest hinnast, fiiberoptilise kiu ja vasepaari rendihind ning
seadmemajutuse hind Elion AS hinnakirjast. Seadmete halduskulutused on autor saanud
kasutusel olevate sarnaste seadmete ning hinnapakkumiste põhjal.
Jooksevkuludesse ei arvestatud erinevate mobiilsidevõrgu seadmete ning muude tööskoopi
mittekuuluvate seadmete kulud. Kulude arvutamisest jättis autor välja ka erinevad tööjõu
ning materjalikulud eeldades, et need on kõikide lahenduste puhul samas suurusjärgus ning
ei mõjuta lõpptulemust.
56
3.4.1 Lahenduste 1 ja 2 CAPEX
Joonisel 3.8 on kujutatud näidislinna andmeside ja ülekandevõrgu lahendustele 1 ja 2
üleviimiseks minevad kapitalikulud.
Joonis 3.8 Lahendustele 1 ja 2 ülemineku kapitalikulud
Siit on selgesti näha, et lahendusele 2 üleminekuks kuluks üle kahe korra rohkem kui
lahenduse 1 jaoks. See suur vahe tuleb sellest, et lahenduse 1 elluviimisel tehakse kulutusi
vaid EoSDH lüüsi seadme ostmiseks ning võrgu laiendamiseks. Kuna SDH võrk oli juba
varem Etherneti valmidusega, lisades vaid CPE multiplekseritesse vastavad GbE pordid,
polnud vaja investeerida uutesse EoSDH CPE seadmetesse. Lahenduse 2 puhul puudus
küll vajadus võrgulaiendusteks aga see-eest tuli lisaks TDMoIP lüüsi seadmele
investeerida 90sse TDMoIP CPE-sse.
3.4.2 Võrgu OPEX enne ja peale lahenduste 1 ning 2
jõustumist
Joonisel 3.9 on kujutatud näidislinna aastase perioodi jooksevkulud olemasoleva
lahendusega ning jooksevkulud pärast lahenduste 1 ja 2 elluviimist.
57
Joonis 3.9 Võrgu aastane OPEX enne ja pärast lahenduste jõustumist
Autorile ootuspäraselt olid lahenduste 1 ja 2 aastased jooksevkulud väiksemad algsest
lahendusest.
Lahenduse 1 puhul vähenes OPEX suures osas fiiberoptiliste kiudude koguarvu ja tänu
sellele ka rendisumma vähenemisest. Kuna selle lahendusega kadusid näidislinnast 2
MPLS LSR-i, siis kadusid ka kulud nii MPLS seadmete pinnarendile, elektrile kui ka FOK
kiurendile. Erinevalt algsest lahendusest ei toimetatud enam NIP tugijaamasaidile eraldi
FOK kiupaariga GbE vaid see võeti kohapealt, otse SDH multiplekserist, vähendades
sellega FOK kiurenti veelgi. Jooksevkuludena lisandusid EoSDH seadme pinna rent,
elekter ning lisa STM-16 peamagistraali jaoks kuluv FOK kiurent.
Lahenduse 2 puhul vähenesid jooksevkulud märksa rohkem – pea 30%. Põhilist rolli
mängis selles SDH võrgu kadumine ja sellega seoses SDH võrgu jaoks FOK kiurendi,
elektritarbimise, pinnarendi ning halduskulude lõppemine. Sarnaselt eelmisele lahendusele
muutus optimaalsemaks ka NIP tugijaamani GbE toimetamine, sest nii GbE NIPi jaoks kui
ka kõneside E1 kantakse üle ühe FOK kiupaari ning saadakse kätte samast seadmest.
Vähenes ka vasepaari rent E1 jaoks seal, kus tuli samale objektile 2 E1 trakti toimetada,
sest TDMoIP seadmed võimaldavad DSLAM-ist tugijaamasaidini 2*E1 toimetada
SHDSL-i abil ühe vasepaari peal.
58
3.4.3 Tugijaamadesaitideni transmissiooniühenduse ehitamise
CAPEX enne ja peale lahenduste 1 ning 2 jõustumist
Järgnevalt analüüsis teose autor, kuidas on muutunud peale lahenduste 1 ja 2 käiku võtmist
tugijaamadeni kõne- ja andmesidetransmissiooni ehitamise kapitalikulud. Joonisel 3.10
põhjal saab järeldada, et peale lahenduse 1 jõustumist olid transmissiooni ehitamise
kuludes muutused minimaalsed, samas kui lahenduse 2 puhul olid muutused drastilised.
Joonis 3.10 Tugijaamadeni transmissiooni ehitamise kapitalikulud peale lahenduste käiku võtmist
Peale lahenduse 1 kasutuselevõttu muutus transmissiooni ehitamisel vaid NIP tugijaamani
GbE transportimine – seda tehti optimaalsemalt, kasutades renditavast FOK-ist poole
vähem kiude. Seeläbi vähenesid kulud FOK kiurendi liitumistasudele.
Lahenduse 2 puhul on tehnoloogia transmissiooni ehituseks, võrreldes algsega, erinev.
Suurim võit tuleb kulukatest E1 üle SHDSL „liinivõimenditest“ loobumisest, kuid samuti
ka väiksema arvu FOK kiudude ja vasepaaride liitumiste pealt.
3.4.4 CAPEX/OPEX analüüside kokkuvõte
Selles paragrahvis võtab autor kokku tehtud CAPEX/OPEX analüüsid. Seda on kõige
lihtsam teha jooniselt 3.11 põhjal, kus on võimalik näha tulpdiagrammi sellest, millised on
lahenduste tasuvusajad arvestades lahenduste rakendamise kapitalikulusid ning näidislinna
võrgu jooksevkulusid peale lahenduste ellu viimist.
59
Joonis 3.11 Lahenduste tasuvusajad
Kuigi lahenduse 1 kapitalikulud on oluliselt väiksemad lahenduse 2 kapitalikuludest, on
siiski viimase tasuvusaeg lühem. Seda sellepärast, et lahenduse 2 puhul on näidislinna
optimeeritud selliselt, et jooksevkulud on algsest lahendusest palju väiksemad. Lisaks on
ka uute transmissioonitraktide ehitamine poole soodsam kui algse lahenduse puhul.
3.5 Lahenduste kokkuvõte
Järgnevalt toob autor välja kummagi lahenduse plussid ja miinused.
Lahendus 1 plussid:
+ Kapitalikulud olemasolevalt lahenduselt üleminekuks väiksed;
+ Jooksevkuludest kaovad DSLAM-ide, MPLS LSR-de ning NIP tugijaamade FOK
kiurent;
+ Jooksevkuludest kaob MPLS LSR-de elektri-, rendi- ning halduskulu;
+ SDH võrgus on kõik ühendused kaitsmisskeemidega dubleeritud tõstmaks
töökindlust;
+ Lahendusele ülemineku tasuvusaeg on 2,6 aastat.
Lahendus 1 miinused:
− Jooksevkuludesse lisandub SDH seadmete FOK kiurent, elektrikulu ning pinnarent;
60
− MPLS seadmete kaotamisel kaovad ka mitmed MPLS võrgule omased võimekused
(näiteks võrguressursi jagamine ning kasutamine ainult vajadusel);
− Andmesidemahtude kasvamisel on SDH võrgu edasine laiendamine kallis kuna ei
piisa enam kaartide lisamisest vaid tuleb välja vahetada seadmed;
− Tugijaamadeni transmissiooni ehitamine kallis;
− SDH tehnoloogiate areng on aeglustunud, samas kui IP/MPLS tehnoloogiate areng
kiirenenud.
Lahendus 2 plussid:
+ Ei vaja lisainvesteeringuid olemasolevasse MPLS/DSL võrku;
+ Jooksevkuludest väheneb vaserent E1 jaoks ning kaob SDH seadmete, NIP
tugijaamade FOK kiurent, SDH seadmete ja E1/SHDSL konverterite elektri-, rendi-
ning halduskulu;
+ Jooksevkulud on 40% väiksemad kui algsel lahendusel;
+ Tugijaamade jaoks transmissiooni ehitamise kulud peale lahenduse ellu viimist on
pea 50% väiksemad kui algse lahenduse puhul;
+ IP võrk on valmis lähiaastatel suureneva andmesidemahtude nõudluseks;
+ Andmeside ressurssi kasutatakse võrgus vastavalt nõudlusele;
+ Lahendusele ülemineku tasuvusaeg on 2 aastat;
+ Kogu tehnoloogia liigub IP kasutamise suunas.
Lahendus 2 miinused:
− Üleminek algselt lahenduselt pea 2 korda kallim, kui esimese lahenduse puhul kuna
sisaldab 91 uue seadme soetamist;
− Jooksevkuludesse lisandub TDMoIP seadmete elektri-, rendi-, haldus- ning FOK
kiu rendikulu.
Eelneva põhjal peab autor parimaks lahenduseks viia olemasolev SDH võrgu abil üle
kantav TDM liiklus MPLS/DSL võrkudesse kasutades TDMoIP tehnoloogiat.
61
KOKKUVÕTE
Käesolevas töös analüüsiti mobiilsidevõrgu tuumikvõrgu paketi- ning SDH põhiseid
lahendusi, eesmärgiga leida olemasoleva operaatori jaoks kokkuhoiukohti. Vaadeldi
operaatorit, kes arendas paralleelselt nii IP kui TDM võrke ning mis autori arvates oli
kulukas ning ebaefektiivne tegutsemine. Kuna operaator oli mõlemasse võrku palju
investeerinud, siis oli vaja teha keeruline otsus, kas on mõtet arendada edasi mõlemat
võrku või valida vaid üks.
Peatükk 2 tutvustas lugejale andmeside- ning ülekandevõrke ning EoSDH ja TDMoIP
tehnoloogiad. Peatükis 3 planeeriti näidislinn koos eelmises peatükis tutvustatud
teenustega selliselt, et operaatoril olid eraldiseisvalt nii andmeside- kui ülekandevõrk.
Näidislinna planeeringu eesmärgiks oli olemasoleva lahenduse kulude jälgimine ning
kulude muutuste jälgimine võrkude migreerimisel nii IP kui TDM põhiseks. Linna
planeerimisel kasutas autor enda ja kaastöötajate kogemusi ning kirjanduses loetut.
Näidislinna operaatori olemasoleva võrgu efektiivsemaks muutmiseks pakkus autor välja
kaks lahendust, millest üks hõlmas MPLS seadmete kadumist ning DSLAM-ide Internetiga
ühendamist üle SDH võrgu kasutades EoSDH tehnoloogiat. Teiseks lahenduseks oli SDH
võrgu täielik kadumine läbi TDM ühenduste edastamise üle MPLS/DSL võrkude kasutades
TDMoIP tehnoloogiaid.
Lahendusi analüüsides leiti, et nii üks kui teine väljapakutud lahendus olid väiksema
jooksevkuluga kui algne (SDH põhine 16%, IP põhine 40%) ning investeeringute
tasuvusaeg ei ületanud kummalgi juhul kolme aastat. Samuti arvestati, tulevikule mõeldes,
tugijaamadele transmissiooni ühenduste ehitamise maksumust, mis IP lahenduse korral oli
oluliselt soodsam.
Arvestades tehtud analüüse, lahenduste tulevikukindlust, efektiivsust ning lahenduse
elluviimise lihtsust otsustati, et täissideoperaatoril, kes hetkel arendab eraldi nii IP kui ka
SDH võrke, oleks mõistlik loobuda SDH võrkude edasisest arendamisest ning kolida
võrgus edastatavad TDM teenused üle MPLS/DSL võrkudesse, kasutades TDMoIP
tehnoloogiaid ning seadmeid.
62
KASUTATUD KIRJANDUS
[1]Radio Network Controller. Wikipedia. [WWW]
http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_Network_Controller (11.05.2011)
[2]Mobile broadband backhaul: Addressing the challenge. Rajesh Chundury. [WWW]
http://www1.ericsson.com/ericsson/corpinfo/publications/review/2008_03/files/Backhaul
.pdf (24.04.2011)
[3]Comparison of parameters and listing of major differences between Ericsson WRAN
P6.1 and WRAN P7 systems. (2008). /Mikko Laine
[4]IP for 3G. Networking technologies for mobile communications. (2002). /Dave Wisely,
Philip Eardley, Louise Burness
[5]All-IP Business Cases and Timeframes. CTIA Wireless Conference. [WWW]
http://www.docstoc.com/docs/43076586/All-IP-Mobile-Business-Cases-and-Timeframes
(01.04.2011)
[6]The Synchronization of Telecommunications Networks. (2004). /Oscilloquartz
[7]Sissejuhatus võrgutehnoloogiasse. (2008). /Erkki Laaneoks
[8]Kommunikatsiooniteenuste arendus. Avo Ots [WWW]
www.lr.ttu.ee/teenused/2006kevad/loengud/Teenus_7.ppt (13.01.2011)
[9]Digital Subscriber Line. Cisco. [WWW]
http://docwiki.cisco.com/wiki/Digital_Subscriber_Line (13.01.2011)
[10]MPLS/Tag Switching. Cisco. [WWW]
http://docwiki.cisco.com/wiki/MPLS/Tag_Switching (13.01.2011)
[11]Computer Networks. (2003). /Andrew Tanenbaum
[12]Introduction to Multi-Protocol Label Switching (MPLS). (2006). /Matthew Bocci
[13]Performance Analysis and Evaluation of VDSL2 Systems: Band-Plan Study. (2007)/
Hernán Córdova, Teun van der Veen, Leo Van Biesen
63 [14]Second Generation VDSL. Network Dictionary. [WWW]
http://wiki.networkdictionary.com/index.php/VDSL2:_Second_Generation_VDSL
(23.01.2011)
[15]SONET/SDH Demystified. (2001). /Steven Shepard
[16]Understanding SONET/SDH Standards and Applications. (1996). /Ming-Chwan Chow
[17]Mobile Radio Networks. (1999). /Bernhard H. Walke
[18]Teejuht traadita ühiskonda – mobiil. (2007). /Jaak Pihlau
[19]GSM network planning – transmission overview/planning. (2002). /Ericsson Radio
Systems AB [Koolitusmaterjal]
[20]Making the Packet Connection with TDM-over-IP: A Technology Primer. Bruce
Ernhofer [WWW]
http://www.analogzone.com/nett0809.pdf (27.05.2011)
[21]Wikipedia. TDMoIP [WWW]
http://en.wikipedia.org/wiki/TDMoIP (05.02.2011)
[22]Technology Backgrounder. TDMoIP Environment. RAD Data Communications
[WWW]
http://www.rad.com/static-files/Static%20Files/MediaItems/6976_TDMoIPBackgroun
der.pdf (05.02.2011)
[23]Technology Backgrounder. TDM Pseudowire. RAD Data Communications [WWW]
http://www.pseudowire.com/static-
files/Static%20Files/MediaItems/6974_TDM_Pseudowire.pdf (07.02.2011)
[24] Triple play over SDH unites the traditional with the modern. Volker Bendzuweit
[WWW]
http://www.rad.com/21/Triple-Play-over-SDH/4460/ (24.05.2011)
[25]Ethernet over SDH Whitepaper: An introduction to Ethernet services transported over
a SDH network [WWW]
http://www.scribd.com/doc/9230100/Ethernet-Over-SDH-Whitepaper (24.05.2011)
64 [26]Using GFP, Virtual Concatenation, LCAS and GMPLS for Ethernet Transport over
SONET/SDH Networks. James D. Jones. [WWW]
http://lyle.smu.edu/ee/8391/termpapers/JimJones.pdf (01.06.2011)
[27]Ethernet over SONET Technology White Paper. Mimi Dannhardt. [WWW]
www.pmc-sierra.com/cgi-bin/document.pl?docnum=2020296 (01.06.2011)
[28]European mobile ARPU falls 20%. Wireless Intelligence. [WWW]
https://www.wirelessintelligence.com/analysis/2011/03/european-mobile-arpu-falls-20/
(01.06.2011)
[29]Decoupling of revenues and traffic – Is there a revenue gap for mobile broadband?
(9.06.2010). / Bengt G Mölleryd, Jan Markendahl, Jan Werding, Östen Mäkitalo
[30] Draft LRIC model of mobile termination in Sweden. Ian Streule, Matthew Starling,
Loïc Tchoukriel-Thebaud. [WWW]
http://www.pts.se/upload/Ovrigt/Tele/Prisreglering/Draft-LRIC-model-of-mobile-
110210.pdf (01.06.2011)
[31]Ericsson SPO 1400: System Description 1/1550-CSA 113 007/30 Uen PA3. (2011).
Ericsson [Koolitusmaterjal]
[32]Mobile Backhaul Solutions. (2009)/RAD Data communications [Presentatsioon]
[33]A Managed Pseudo-Wire Backhaul Service for Mobile Network Operators. Axerra
Networks. [WWW]
http://www.axerra.com/_Uploads/dbsAttachedFiles/Axerra_Managed_PW_Backhaul_Whi
te_Paper.pdf (01.06.2011)
65
LISA 1: Ericssoni lahendus andmeside teenuste
edastamiseks üle SDH võrgu [31]
66
LISA 2: RAD data communicationsi poolt Tele2-le tehtud
täis-IP lahendus [32]
67
LISA 3: CAPEX/OPEX analüüsid LAHENDUSTELE 1 JA 2 ÜLEMINEKU CAPEX
Muutuja Lahendus
1 (TK) Lahendus
2 (TK) Kommentaar
EoSDH lüüs 1 Kõikide võimalike kaitsmisskeemidega
STM-16 SFP 10 Peamagistraali laiendus
STM-16 SFP 10 Peamagistraali laiendus
1000Base-LX 15 DSLAMide SDH multiplekserite külge ühendamiseks
1000Base-LX 15 NIP tugijaamade SDH multiplekserite külge ühendamiseks
STM-4 SFP 30 STM-1 linkide laiendamine
2*STM-16 kaardid 10 Peamagistraali laiendus
FOK kiudude
liitumistasu 10 Peamagistraali laiendus
TDMoIP lüüs 1 Kõikide võimalike kaitsmisskeemidega
TDMoIP CPE 40 Igasse punkti, kus lõpeb 1 E1 trakt
TDMoIP CPE 35 Igasse punkti, kus lõpeb 2 E1 trakti (k.a. tugijaamad)
TDMoIP CPE 15 FOK tugijaamadesaidid
NÄIDISLINNA OPEX PEALE LAHENDUSTE ELLU VIIMIST
Muutuja Algne lahendus (TK)
Lahendus 1 (TK)
Lahendus 2 (TK)
vaserent E1 110 110 75
vaserent DSL 450 450 450
FOK kiu rent SDH 70 80 0
FOK kiu rent DSL 30 0 30
FOK kiu rent MPLS 4 0 4
FOK kiu rent NIP GbE 30 0 0
FOK kiu rent TDMoIP 0 0 30
elekter DSL 15 15 15
elekter SDH multiplekser 5 6 0
elekter SDH CPE 30 30 0
elekter MPLS 2 0 2
elekter E1->SHDSL seadmed 220 220 0
elekter TDMoIP 0 0 76
pinna rent SDH 35 36 0
pinna rent DSL 15 15 15
pinna rent MPLS 2 0 2
pinna rent E1->SHDSL seadmed 110 110 0
pinna rent TDMoIP 0 0 1
halduskulu SDH 35 36 0
halduskulu DSL 15 15 15
halduskulu MPLS 2 0 2
halduskulu TDMoIP 0 0 91
68 TRANSMISSIOONI EHITAMINE TUGIJAAMASAITIDENI (BTS+DS ja BTS+NIP) CAPEX
Muutuja Algne lahendus (TK) Lahendus 1 (TK) Lahendus 2 (TK)
SDH CPE 2 2 0
E1->SHDSL seadmed (paar) 2 2 0
1000Base-LX 1 1 2
STM-1 port 4 4 0
ADSL2+ bridge 1 1 1
TDMoIP CPE 0 0 1
Liitumine vasepaariga 3 3 2
Liitumine FOK kiud 4 2 2