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