Management of node protection in packet-based mobile backhaul

Abstract

The purpose of this master's thesis is to examine protection methods used in packet based mobile backhauls, and the management of them. In addition, this master's thesis provides requirements for a management system that manages protection groups on the network level. The presented requirements are based on typical use cases in 3G and 4G mobile networks. Based on the presented requirements and the use cases, a prototype was designed and implemented.

The implemented prototype was presented as a solution for a network management system that implements the presented requirements. With the help of the prototype and use cases, the suitability of the solution for managing protection groups in mobile networks was evaluated. The prototype was used to test the suitability of the solution but it is not used in managing actual networks. By using the prototype, it was found that a network level management system can offer features that are difficult or impossible to implement into CLI or a node level management system.

Protection methods are important methods that allow operators to offer highly available and reliable services for customers. When using protection methods, network customers experience less and shorter blackouts. The methods also decrease operating expenditures of network operators due to their predictability, thus easing troubleshooting. The current development in mobile backhaul networks drives towards packet switched networks, and more specifically towards all-IP networks. This is why mobile networks also need to use protection methods on the IP layer.

Managing these protection methods requires that a network management system is able to create, edit and delete protection groups, as well as show their status and prevent user errors. Network management systems that can manage protection methods allow operators to control the most critical points of their networks, enabling them to offer highly available and reliable services cost-efficiently.

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on tutustua pakettipohjaisten matkapuhelinverkkojen varmennuskeinoihin, sekä niiden hallintaan. Lisäksi opinnäytetyössä laaditaan vaatimukset hallintajärjestelmälle, joka hallitsee varmennusryhmiä verkkotasolla. Hallintajärjestelmälle esitetyt vaatimukset pohjautuvat tyypillisiin käyttötapauksiin 30-ja 40-matkapuhelinverkoissa. Esitettyjen vaatimusten ja käyttötapausten perusteella suunniteltiin ja toteutettiin prototyyppi, joka esitetään ratkaisuna vaatimusten mukaiselle hallintajärjestelmälle.

Prototyypin ja käyttötapauksien avulla arvioitiin ratkaisun soveltuvuutta varmennusryhmien hallintaan matkapuhelinverkoissa, sekä vaatimusten täyttymistä. Prototyypillä testattiin esitellyn ratkaisun toimivuutta, mutta sitä ei käytetä sellaisenaan verkonhallintajärjestelmässä. Prototyypin avulla huomattiin, että verkkotason hallintajärjestelmä voi tarjota ominaisuuksia, joita on hankala toteuttaa CLI:llä tai solmutason hallintajärjestelmällä.

Varmennusmenetelmät ovat tärkeitä keinoja, joiden avulla operaattorit voivat tarjota korkeasti saavutettavia ja luotettavia palveluita. Varmennusten ansiosta verkkojen asiakkaat kokevat vähemmän ja lyhyempiä liikennekatkoksia. Tämä vähentää myös verkko-operaattoreiden hallinnointikuluja, sillä varmennus tuo ennustettavuutta, jolloin virhetapauksien ratkaiseminen on helpompaa. Tämän hetkinen kehitys suuntautuu kuitenkin kohti IP-verkkoja, minkä seurauksena myös IP-tasolle vaaditaan varmennuskeinoja.

Näiden varmennuskeinojen hallinta edellyttää, että verkonhallintajärjestelmän on pystyttävä lisäämään, muokkaamaan ja poistamaan varmennusryhmiä, sekä näyttämään niiden tilatiedot ja ehkäisemään virheitä. Verkonhallintajärjestelmien avulla voidaan hallita tietoliikenneverkkojen kriittisimpiä kohtia niin, että verkko-operaattorit voivat tarjota korkeasti saavutettavia ja luotettavia palveluita kustannustehokkaasti.