BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HUỲNH VĂN THÀNH TRUYỀN DẪN QUANG TRỌNG MẠNG NGN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hà Nội, 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HUỲNH VĂN THÀNH TRUYỀN DẪN QUANG TRỌNG MẠNG NGN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM CÔNG HÙNG Hà Nội, 2006 MỤC LỤC Mở đầu Danh mục hình vẽ Danh mục từ viết tắt CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN MẠNG NGN 1.1 Sơ lược mạng viễn thông 1.2 Những hạn chế mạng Viễn thông 1.3 Tổng quan mạng viễn thông hệ 1.4 Cấu trúc vật lý mạng NGN 1.5 Hướng phát triển mạng NGN nhà cung cấp dịch vụ CHƯƠNG : TỔNG QUAN MẠNG WDM 2.1 Sơ lược truyền thông quang học 2.1.1 Sự suy hao truyền dẫn quang 2.1.2 Sự tán sắc 2.1.3 Những hiệu ứng phi tuyến 2.1.4 Sự xuyên âm 2.2 Giới thiệu mạng WDM 2.2.1 Định nghĩa 2.2.2 Mục đích 2.2.3 Hệ thống WDM 2.2.4 Chức hệ thống WDM 2.2.5 Ưu nhược điểm công nghệ WDM 2.3 Các thành phần mạng quang 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Bộ đầu cuối đường quang- OTL 2.3.3 Bộ khuếch đại đường quang OLA 2.3.4 Bộ ghép xen/rớt quang OADM 2.3.5 Bộ kết nối chéo quang OXC 2.3.6 Bộ chuyển đổi bước sóng CHƯƠNG : ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG WDM 3.1 Giới thiệu 3.2 Định tuyến mạng quang 3.2.1 Phân biệt định tuyến mạng IP mạng quang i ii iv 9 10 10 11 11 11 11 12 14 14 14 15 15 16 18 19 22 22 22 3.2.2 Các khái niệm thuật tốn tìm đường 3.2.3 Thuật toán Bellman-Ford 3.2.4 Thuật toán Dijikstra 3.3 Định tuyến gán bước sóng tĩnh 3.3.1 Sơ lược định tuyến gán bước sóng tĩnh 3.3.2 Định tuyến 3.3.3 Gán bước sóng 3.3.4 Các thuật tốn tơ màu đồ thị 3.3.5 Giải thuật thực 3.4 Định tuyến gán bước sóng động 3.4.1 Sơ lược định tuyến gán bước sóng động 3.4.2 Định tuyến 3.4.3 Gán bước sóng 3.4.4 Giải thuật thực CHƯƠNG : CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM 4.1 Giới thiệu 4.2 Phân tích hệ thống chuyển đổi bước sóng phần 4.2.1 Các giả thiết thích mạng 4.2.2 Tính tốn xác suất nghẽn tồn cục 4.2.3 Phân tích lưu lượng bypass node 4.2.4 Gán bước sóng 4.3 Hệ thống chuyển đổi bước sóng phần - phân bố 4.3.1 Hệ thống chuyển đổi bước sóng phần – phân bố 4.3.2 Mơ hình phân tích 4.3.3 Vấn đề bố trí chuyển đổi bước sóng CHƯƠNG : IP TRÊN MẠNG WDM 5.1Cấu trúc mạng IP WDM 5.1.1 Chuyển mạch chùm quang (OBS) 5.1.2 Chuyển mạch gói quang (OPS) 5.1.3 IP cho truyền tải điểm-điểm mạng WDM 5.1.4 IP mạng WDM cấu hình lại 5.1.5 IP WDM chuyển mạch 24 27 28 29 29 32 33 34 37 41 41 42 46 51 54 57 58 58 61 63 64 64 65 68 71 71 72 73 74 75 5.2 Mô hình kết nối liên mạng IP/WDM 5.2.1 Liên mạng IP WDM cấu hình lại 5.2.2 Liên mạng IP WDM chuyển mạch CHƯƠNG 6: ĐIỀU KHIỂN TRÊN MẠNG IP/WDM 6.1 Tổ chức địa mạng IP/WDM 6.1.1 Xếp chồng địa 6.1.2 Địa ngang hàng 6.2 Cấu trúc mạng 6.2.1 Giao thức quản lý kết nối (LMP) 6.2.2 Quản lý kênh điều khiển LMP 6.3.3 Tương quan kết nối LMP 6.3 Báo hiệu IP/WDM 6.3.1 Tổng quan RSVP 6.3.2 RSVP mở rộng cho mạng quang 6.3.3 Cấu trúc cho RSVP mở rộng 6.3.4 Phương thức ghép nhãn cho mạng quang 6.4 Khôi phục mạng IP/WDM CHƯƠNG : KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG CHO IP TRÊN WDM 7.1 Tổng quan 7.2 Kỹ thuật lưu lượng cho IP WDM 7.2.1 Kỹ thuật lưu lượng chồng lấp 7.2.2 Kỹ thuật lưu lượng tích hợp 7.2.3 So sánh hai phương thức cho kỹ thuật lưu lượng 7.3 Tổ chức chức kỹ thuật lưu lựơng IP/WDM 7.3.1 Cơ sở liệu cho thông tin trạng thái mạng IP/WDM 7.3.2 Quản lý giao tiếp từ IP đến WDM 7.3.3 Quá trình tái cấu hình 7.4 Kỹ thuật lưu lượng cho MPLS 7.4.1 Cân tải 7.4.2 Dự phòng cho mạng 7.5 Tái cấu hình đồ hình đường dẫn quang ảo 7.6 Tái cấu hình cho mạng chuyển mạch gói quang 77 77 80 83 85 86 87 89 90 91 91 91 94 95 96 99 106 107 107 108 109 110 112 113 113 115 115 118 118 119 CHƯƠNG : TRUYỀN DẪN TRỤC TRONG MẠNG NGN CỦA VNPT 8.1 Thực trạng mạng truyền dẫn trục VNPT 123 8.1.1 Mạng NGN VNPT 123 8.1.2 Mạng truyền dẫn trục VNPT 124 8.2 Đánh giá mạng truyền dẫn trục VNPT 128 8.3 Yêu cầu mạng truyền dẫn trục 128 8.4 Nâng cấp mạng truyền dẫn trục cho mạng NGN VNPT 129 Tài liệu tham khảo 132 IP over WDM CHƯƠNG TỔNG QUAN MẠNG NGN 1.1 Sơ lược mạng viễn thông Một mạng viễn thông bao gồm nút thiết bị viễn thông đầu cuối nút mạng liên kết nối liền nút với Một mạng truy cập nối thiết bị đầu cuối đến nút mạng; mạng đường trục nối nút mạng với Một mạng truy cập mạng điểmđiểm, mạng mơi trường dùng chung Hình 1.1 trình bày mạng truy cập dùng chung dạng bus thiết bị đầu cuối phải tranh chấp tài nguyên môi trường dùng chung kỹ thuật truy cập song song cần thiết Trong phân cấp tự nhiên mạng truy cập mạng đường trục, mạng viễn thông cấu trúc kiểu level-by-level Thơng thường, mạng AT&T có sử dụng mức phân cấp, mạng viễn thông thời sử dụng mức, :  Chuyển mạch  Toll  End-office Có kỹ thuật chuyển mạch mạng viễn thông:  Chuyển mạch mạch  Chuyển mạch gói  Chuyển mạch tế bào Những mạng chuyển mạch mạch đề dịch vụ hướng tới kết nối, nơi mà kết nối thiết lập từ đầu cuối đến đầu cuối trước thông tin truyền giới hạn tài nguyên dành riêng cho toàn khoảng thời gian kết nối Trong mạng chuyển mạch mạch, trì hỗn xuất trước sau thông tin truyền, trì hỗn thêm khơng có mào đầu suốt thời gian thông tin truyền Những mạng chuyển mạch gói đề dịch vụ hướng tới khơng kết nối khơng có thiết lập kết nối khơng có hạn chế tài ngun Nó đề cho dịch vụ hướng tới kết nối mà kết nối ảo thiết lập từ đầu cuối đến đầu cuối thông tin truyền nơi khơng có HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM hạn chế tài nguyên dành riêng Dữ liệu truyền gói riêng biệt với chiều dài khác Chuyển mạch gói hướng tới không kết nối yêu cầu mang thông tin địa nơi đến, chuyển mạch gói hướng tới kết nối chi sử dụng địa mạng cục Trong mạng chuyển mạch gói hướng tới khơng kết nối, nơi khơng có trì hỗn trước liệu truyền, suốt thời gian truyền gói phải mang mào đầu nó, bị trễ chờ đợi việc xử lý gói trải qua thời gian trễ xếp hàng (khi mà gói tranh chấp cho tài nguyên nối với nhau) Hình 2.1 Mạng viễn thông Chuyển mạch tế bào yêu cầu dịch vụ hướng tới kết nối, nơi mà kết nối ảo thiết lập từ đầu cuối đến đầu cuối trước liệu truyền, nơi tài nguyên dành riêng khơng bắt buộc Dữ liệu truyền tế bào, tế bào có chiều dài cố định địa cục Trong mạng chuyển mạch tế bào, cell mang thông tin mào đầu phải chờ đợi xử lý thơng tin gói trải qua trì hỗn xếp hàng (nếu tài ngun khơng có sẵn trước thực kết nối) Mạng viễn thông mạng PSTN mạng hoàn toàn tương tự, mạng ISDN GSM mạng hoàn toàn số bao gồm thiết bị đầu cuối phần tử truy cập mạng Những mạng chuyển mạch gói chuyển mạch tế bào mạng hoàn số 1.1 Những hạn chế mạng Viễn thơng Hiện có nhiều loại mạng khác song song tồn Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM Như hệ thống mạng viễn thơng có nhiều nhược điểm mà quan trọng là:  Chỉ truyền dịch vụ độc lập tương ứng với mạng  Thiếu mềm dẻo: Sự đời công nghệ ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu Ngồi ra, xuất nhiều dịch vụ truyền thông tương lai mà chưa dự đốn được, loại dịch vụ có tốc độ truyền khác  Kém hiệu việc bảo dưỡng, vận hành sử dụng tài nguyên Mặt khác, mạng viễn thông thiết kế nhằm mục đích khai thác dịch vụ thoại chủ yếu Do đó, đứng góc độ này, mạng phát triển tới mức gần giới hạn cồng kềnh mạng tồn số khuyết điểm cần khắc phục  Các tổng đài chuyển mạch kênh khai thác hết lực trở nên lạc hậu nhu cầu khách hàng  Sự bùng nổ lưu lượng thông tin khám phá hiệu chuyển mạch kênh TDM Đứng trước tình hình phát triển mạng viễn thơng nay, nhà khai thác nhận thấy “sự hội tụ mạng PSTN mạng PSDN” chắn xảy Họ cần có sở hạ tầng cung cấp cho dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp - băng rộng, - đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng vận hành, đồng thời hỗ trợ dịch vụ mạng 1.2 Tổng quan mạng viễn thông hệ Mạng viễn thông hệ có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như:  Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau)  Mạng hội tụ (hỗ trợ cho thoại liệu, cấu trúc mạng hội tụ)  Mạng phân phối (phân phối tính thơng minh cho phần tử mạng)  Mạng nhiều lớp (được phân phối nhiều lớp mạng có chức độc lập hỗ trợ thay khối thống mạng HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM TDM) Cho tới nay, tổ chức viễn thông quốc tế nhà cung cấp thiết bị viễn thông giới quan tâm nghiên cứu chiến lược phát triển NGN chưa có định nghĩa cụ thể xác cho mạng NGN Như vậy, xem mạng thơng tin hệ tích hợp mạng thoại PSTN, chủ yếu dựa kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa kỹ thuật IP Nó truyền tải tất dịch vụ vốn có PSTN đồng thời nhập lượng liệu lớn vào mạng IP, nhờ giảm nhẹ gánh nặng PSTN Hình 1.2: Các mạng truy nhập riêng lẻ Hình 1.3: Liên mạng sở IP Hình 1.4: Cấu trúc mạng đa dịch vụ Thoại dịch vụ xét đến hàng đầu q trình xây dựng mạng Do đó, ta xem xét minh họa chuyển dịch thoại từ PSTN sang NGN HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM 117  Chuyển tiếp xoay vòng: với phương thức phân phối gói theo chế độ xoay vịng đường liên kết Hoat động theo kiểu xoay vòng làm tính liên kết thứ tự liệu, gây khó khăn giao thức TCP Phương thức sử dụng đường liên kết có delay ngang hàng  Chuyển tiền tố đích đến: với phương pháp giữ thứ tự cho liệu kết hợp cách chia lưu lượng dựa theo tiền tố địa đích đến, phương thức thường sử dụng mạng diện rộng tốc độ cao Hình 7.6 : Mạng khơng hỗ trợ cân tải  Mã hóa nguồn đích theo cặp : phương thức áp dụng hàm băm, sử dụng cho lưu lượng nguồn đích chuyển tiếp đường giống Kỹ thuật lưu lương MPLS tinh vi ECMP hai khía cạnh Thứ MPLS chọn lựa đường dẫn tối ưu, cách tổng quát, ECMP cố gắng phân phối tải liên kết ngang hàng, khơng cố gắng cấp phát dịng lưu lượng cách tối ưu mà khơng có thơng tin trạng tải động đường liên kết Kỹ thuật lưu lượng MPLS thông qua nguyên lý tràn ngập OSPF xây dựng trì sở liệu cho kỹ thuật lưu lượng chứa đựng thông tin kỹ thuật lưu lượng bất chấp liên kết băng thông tổng cộng, băng thông hữu dụng, băng thông dành trước Dựa vào thông tin kỹ thuật lưu lượng, kỹ thuật lưu lượng MPLS tối ưu hóa dịng cấp phát mơi trường mạng động tất yếu việc phân phối tải ngang tối ưu Một thuật toán tối ưu việc cân tải gán dòng lưu lượng đến đường dẫn tương xứng IETF OSPF-OMP đề nghị bổ sung LSA-OMP-LINK-LOAD LSA-OMP-PATH-LOAD cho giải vần đề tối ưu hóa sở liệu LSA-OMP-LINK-LOAD chứa thông HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM 118 tin sau:  Tải liên kết hướng thành phần dung lượng liên kết  Tốc độ rớt gói tràn hàng đợi hướng  Dung lượng kết nối tính theo KB LSA-OMP-PATH-LOAD mang thông tin :  Lưu lượng tải cao hướng kết nối từ nguồn đến đích biểu diễn thành phần dung lượng liên kết  Tống cộng số gói bị rớt hướng kết nối từ nguồn đến đích tràn hàng đợi Điều tính dựa cơng thức: Trong L path tốc độ rớt gói cho đường dẫn L link tốc độ rớt gói liên kết đường dẫn  Dung lượng liên kết nhỏ đường dẫn hướng truyền từ nguồn đến đích Hình 7.7 : OSPF-OMP So sánh với ECMP, kỹ thuật lưu lượng MPLS cung cấp khả định tuyến đường cách xác Như kết trên, kỹ thuật lưu lượng MPLS cho phép tính tốn thiết lập LSP mà qua hồn tồn thay đổi chuyển tiếp tương ứng Trong trường hợp mạng chưa chiếm hết khả tận dụng mạng, trình định tuyến tiến hành cho delay mạng thấp Trong trường hợp độ tận dụng mạng cao, trình định tuyến phải xem xét liên kết có dung lượng thấp liên kết có tỉ trọng tải cao Bằng cách cân tải, độ tận dụng liên kết mạng tận dụng tối đa Tuy nhiên, độ tận dụng mạng gia tăng, chế độ cân tải cách hiệu chỉnh giá trị liên kết MPLS-OMP sử dụng thuật toán giống MPLS-LMP, khác biệt dung lượng LSP thiết lập giải phóng Bằng cách gia tăng HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM 119 cho phù hợp với lưu lượng gia tăng, kỹ thuật lưu lượng MPLS hy vọng không bị xẩy tắc nghẽn có độ tận dụng tối đa hay độ thông suốt cho mạng tối đa Khi xét từ ngõ vào, LSP thiết lập, LSP thiết lập thiết bị ngõ phần tử ngõ trở thành một lân cận ảo Nếu liên kết đa đường dẫn hai node mạng, tải chia liên kết Ngược lại, liên kết mức tận dụng, liên kết bị xóa Hình 7.8 : MPLS-OMP Hình 7.8 mơ hình cho cân tải sử dụng MPLS-OMP, định tuyến d định tuyến đầu vào khởi tạo LSP từ định tuyến d đến định tuyến c Một LSP thiết lập, chuyển tiếp đến router lân cận cập nhật d lúc c trở thành lân cận trực tiếp ảo Bằng cách chọn lựa đường dẫn LSP cho tải, LSP cấu hình mang thơng tin lưu lượng từ node b, lưu lượng phân phối dựa tài nguyên hữu dung lượng liên kết 7.4.2 Dự phịng cho mạng Kỹ thuật lưu lượng MPLS sử dung cho việc cung cấp dự phòng cho mạng cho kế hoạch mạng lâu dài hay thời gian ngắn Thơng qua việc thiết lập giải phóng LSP động, kỹ thuật lưu lượng MPLS hỗ trợ dãy ứng dụng dịch vụ VPN LAN tĩnh động Cho mục đích kỹ thuật lưu lượng, LSP ảo thiết lập hủy bỏ dựa đo đạc theo dự án cho phân phối lưu lượng Hai chức cho kỹ thuật lưu lượng (trong dự phòng cho mạng) thiết kế LSP cấp phát dòng lưu lượng Thiết kế cho LSP xác định tuyến đường dẫn thời gian sống LSP, cấp phát dịng lưu lượng xếp dòng lưu lượng mạng vào tài nguyên hữu Thiết kế LSP cơng thức hóa tối ưu đường dẫn Cấp phát dòng lưu lượng cơng thức hóa vấn đề tiện nghi, tiện nghi có yêu cầu kệt hợp cặp nguồn-đích HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Cơng Hùng IP over WDM 120 7.5 Tái cấu hình đổ hình đường dẫn quang ảo Hình 7.9 trình bày thiết kế cho topo ảo định tuyến IP mạng WDM cấu hình lại Có thành phần chính:  Định tuyến lưu lượng  Thiết kế cho topo IP  Định tuyến đường dẫn quang Định tuyến lưu lượng quy vào định tuyến gói Thiết kế đồ hình IP chủ đề phần Định tuyến đường dẫn quang trình ghép đồ hình IP vào đồ hình vật lý WDM Định tuyến đường dẫn quang bao hàm hai yếu tố liên quan nhau: chọn đường dẫn sợi quang trình gán bước sóng quang, tóm lại, định tuyến đường dẫn quang đưa hai phương pháp sau: Định tuyến đường dẫn quang tĩnh định tuyến đường dẫn quang động, trình bày chương Hình 7.9 : Thiết kế đồ hình ảo định tuyến Cách xếp đồ hình IP định tuyến cho đường dẫn quang chức lớp điều khiển, định tuyến lưu lượng thành phần sử dụng cho việc chuyển tiếp gói giống định tuyến cho gói Tổ chức đồ hình ảo định tuyến đướng dẫn quang nằm lớp điều khiển, hai thành phần kết nối rời kết chặt lại Với dạng thứ cho kỹ thuật lưu lượng kiểu mạng chồng lấp, với thứ hai phương pháp kỹ thuật lưu lượng mơ hình tích hợp Trên mạng IP WDM xếp chồng, lớp chủ nhiệm vụ HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM 121 nhà cung cấp dịch vụ truyền tải, có chức phục vụ mạng dịch vụ con, kịch khách hàng lớp IP truyền tải dịch vụ từ mạng WDM Lớp WDM cung cấp đường dẫn quang cho hệ thống định tuyến 7.6 Tái cấu hình cho mạng chuyển mạch gói quang Chuyển mạch gói mạng WDM cịn nghiên cứu, có hệ thống chuyển mạch xuật thời gian gần Nhưng không nghi ngờ khả phát triển khía cạnh này, hệ thống phương thức giống mạng chuyển mạch gói khác Tuy nhiên với chuyển mạch gói quang có định dạng mào đầu gói quang khác, tương tự nhãn MPLS Với chuyển mạch gói quang, kích thước gói lớn, khả chuyển mạch nhanh Khi xác thực cho mạng IP, cần thiết hỗ trợ cho chuyển mạch gói tương tự chuyển mạch kênh chuyển mạch gói Một mạng IP/OLS kiểu mạng theo tính chất này, bước sóng quang sợi quang lớp WDM thiết lập chế độ động chế độ chuyển mạch gói chế độ chuyển mạch mạch Trong chế độ chuyển mạch gói, OLS hoạt động tương tự MPLS, tập OLS đặt miền mạng Trong chế độ chuyển mạch mạch, OLS họat động hệ thống kết nối chéo mạng quang, yêu cầu thông tin trạng thái xác cho việc thiết lập kênh truyền thơng Hình 7.10 : Tái cấu hình mạng WDM chuyển mạch gói HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Cơng Hùng IP over WDM 122 Hình 7.10 đưa mơ hình tái thiết lập cho mạng chuyển mạch gói quang, đưa hình, mơ hình tích hợp IP/OLS, liên kết thiết lập đường dẫn quang LSP MPLS Quá trình tài cấu hình mạng tiến hành cấp, tái cấu hình cho đường quang tái cấu hình cho LSP MPLS Giai đoạn tại, mạng OLS chưa hỗ trợ đầy đủ chức chuyển tiếp gói IP theo đích đến, OLSR chưa đọc hiểu mào đầu gói IP Trong phần thuật tốn cho việc tái cấu hình tích hợp chung IP WDM Thuật toán phù hợp với mơ hình IP/WDM tích hợp, giao thức IP trung tâm sử dụng cho việc điều khiển mạng vật lý Tất phần tử mạng cấp phát địa IP, địa IP gán cho giao tiếp chuyển mạch, định tuyến Giao thức định tuyến liên kết trạng thái, OSPF mở rộng, sử dụng cho phần tử mạng khám phá cấu hình vật lý mạng Các bước sóng quang bên sợi quang điều khiển sử dụng nguyên lý sở MPLS thông tin đường dẫn quang chế độ vận hành bước sóng tất sợi quang trao đổi thông qua giao thức OSPF mở rộng Mỗi phần tử mạng ln trì hai đồ hình mạng Thứ đồ hình vật lý mơ tả phần tử vật lý sợi quang liên kết phần tử Thứ hai đồ hình đường dẫn quang, định nghĩa liên kết quang cho kết nối Khi phần tử bên mạng đưa định thiết lập đường liên kết quang mới, đầu cuối đường dẫn quang đáp ứng cho việc định tuyến đường quang thông qua thành phần vật lý theo đồ hình vật lý Khi node mạng nguồn muốn chuyển tiếp gói liệu cho dến node mạng đích, lúc mạng tồn kết nối đường quang trực tiếp thiết lập chúng Hơn việc thiết lập đường quang phụ thuộc vào bước sóng quang mạng trống hay không hữu mạng HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng 123 IP over WDM CHƯƠNG GIẢI PHÁP CHO MẠNG VIỆT NAM 8.1 Thực trạng mạng viễn thông VNPT : 8.1.1 Mạng NGN VNPT : Với chiến lược đón đầu cơng nghệ, thẳng vào kỹ thuật mới, VNPT triển khai lắp đặt đưa vào sử dụng mạng hệ NGN với giải pháp SURPASS hãng Siemens NGN VNPT gồm lớp là: - Lớp truy nhập - Lớp chuyển tải - Lớp điều khiển - Lớp ứng dụng dịch vụ  Lớp truy nhập với Media Gateway (HiG1000 V3T) dùng để giao tiếp với mạng điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống phục vụ cho dịch vụ VoIP thông qua luồng E1 – 2Mb/s TDM truyền thống sử dụng báo hiệu số BRAS (hệ thống truy nhập băng rộng ) kết nối trực tiếp với thiết bị DSLAM-HUB với khả chuyển mạch 10Gb/s sử dụng công nghệ xDSL dùng để cung cấp dịch vụ truy nhập Internet băng rộng MegaVNN (ADSL), dịch vụ mạng riêng ảo VPN MegaWAN … tất 64 tỉnh, thành phố nước  Lớp chuyển tải làm chức chuyển mạch truyền dẫn bao gồm Core Router M160 (hãng JUNIPER) đặt nút trục quốc gia Hà Nội, Tp.HCM, Đà Nẵng 24 Edge Router ERX1410 (JUNIPER) đặt nút vùng thuộc 24 tỉnh, thành phố trọng điểm với băng thông tuyến trục STM-16 (2.5 Gb/s) công nghệ truyền dẫn WDM tuyến vùng STM-1 (155 Mb/s) dựa truyền dẫn công nghệ SDH Ba Router lõi M160 Juniper đặt Hà Nội, HCM, Đà Nẵng có khả chuyển mạch 160Gb/s  Lớp điều khiển dùng để điều khiển lớp truy nhập lớp chuyển tải với hai chuyển mạch mềm SoftSwitch HiQ9200 đặt Hà Nội TP HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM 124 HCM Hệ thống Softswitch bao gồm chức điều khiển hệ thống mạng, cung cấp giao diện mở để dễ dàng cho việc phát triển ứng dụng dịch vụ, hỗ trợ nhiều loại giao thức điều khiển khác MGCP, H.323, Megaco/H.248, SIP, Hệ thống Server ứng dụng (tuỳ theo loại hình dịch vụ Server ứng dụng đặt tập trung phân tán) Bên cạnh hệ thống quản lý mạng tập trung hệ thống tính cước tập trung góp phần quan trọng quản lý, vận hành điều hành mạng  Lớp ứng dụng cung cấp dịch vụ cho người dùng doanh nghiệp truyền liệu băng rộng, dịch vụ VoIP, dịch vụ mạng thông minh, dịch vụ hệ MMA,  Lớp quản lý : hệ thống quản lý Net Manager Hình : Cấu trúc mạng NGN theo giải pháp Surpass siemens HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Cơng Hùng IP over WDM 125 Hình : Sơ đồ mạng NGN VNPT HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng 126 IP over WDM 8.1.2 Mạng truyền dẫn trục VNPT : Mạng truyền dẫn đường trục gồm hai hệ thống : - Hệ thống SDH 2,5 Gbit/s Bắc Nam (khai thác năm 1995) - Hệ thống DWDM 20 Gbit/s Bắc Nam (khai thác năm 9/2003) • Tuyến cáp quang : Cả hai hệ thống xây dựng theo cấu hình vịng ring sử dụng sợi tuyến cáp quang dọc đường quốc lộ 1A, đường dây 500 kV (cáp quang đơn mode công ty Điện lực) Tuyến cáp quang đường dây 500KV xuống cấp nghiêm trọng, đặc biệt đoạn Hồ Bình – Hà Tĩnh, thiết bị tuyến trục DWDM không sử dụng cáp Điện lực mà sử dụng cáp tuyến Hà Nội – Hưng Yên – Nam Định – Thanh Hoá – Vinh cáp dọc quốc lộ đường 14 Tuyến cáp Thàn phố Hồ Chí Minh - Cần Thơ chưa nối thơng cầu Cần Thơ chưa xây dựng xong Tuy nhiên VNPT thực đổi sợi với điện lực (đoạn Mỹ Tho - Cần Thơ) Vietel (đoạn An lạc - Mỹ Tho), đoạn Cao Lãnh - Cần Thơ sử dụng cáp thả sông Bưu điện tỉnh để khép kín mạch vịng DWDM thành phố Hồ Chí Minh - Cần Thơ • Thiết bị truyền dẫn : Thiết bị 2.5Gbit/s Nortel TN-16X/TN-1X sử dụng để cấp luồng xen/rẽ cho tất tỉnh dọc tuyến trục Thiết bị TN-16X TN-1X đưa vào khai thác từ năm 1996, sử dụng hết dung lượng Nortel ngừng sản xuất cung cấp vật tư dự phòng cho dòng thiết bị từ năm 2005 Thiết bị DWDM sử dụng tuyến trục thiết bị LH 1600G Nortel (trong bước sóng cho phép xen rẽ luồng cấp thấp) với dung lượng x 2.5Gbit/s đoạn Hà Nội – TP Hồ Chí Minh x 2.5Gbit/s đoạn thành phố Hồ Chí Minh - Cần Thơ, cấp luồng back-bone cho Hà Nội, Vinh, Huế, Đã Nẵng, Qui Nhơn, Nha Trang, Đắc Lắc, TP Hồ Chí Minh, Mỹ Tho, Cần Thơ Hệ thống mạng lõi cho mạng Bắc Nam thiết kế theo vòng Ring nhỏ nhằm nâng cao tính an tồn cho hệ thống, mạng lưới đước thiết lập thành vòng Ring cho khu vực HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng 127 IP over WDM Việc tách ghép bước sóng cho node mạng sử dụng thiết bị tách ghép bước sóng quang OADM Tại node Hà Nội, Vinh, Đà Nẵng, Quy Nhơn, Daklak Hồ Chí Minh triển khai DXC để thực kết nối chéo cho việc phân bố lưu lượng thực cấp SDH mức STM-1 Hiện cáp quang triển khai rộng khắp nước, 64/64 tỉnh thành có cáp quang Mạng truyền dẫn liên tỉnh có vai trò kết nối tỉnh lân cận vào mạng đường trục Do đặc thù địa lý nên mạng liên tỉnh triển khai chủ yếu hai khu vực phía bắc phía nam (nơi mạng đường trục khơng qua), tỉnh dọc theo mạng đường trục sử dụng chúng mạng liên tỉnh Các mạng liên tỉnh chủ yếu sử dụng công nghệ truyền dẫn quang SDH với cấu hình ring Hai tốc độ khai thác STM-16 STM-4 Ring Ring Dong Hoi Thanh Hoa Ninh Binh Ron 153 65 58 Ring Dong Ha Hue 68 75 101 Quang Ngai Tam Ky Ring Lai Khan Nha Trang Tuy Hoa 101 131 116 Phan Rang Ring Phan Thiet Nui Mot 102 64 119 84 99 154 111 76 Dong Ha (Pre R9) Thanh Hoa 97 Vinh Da Nang 123 54 Hung Yen 70 126 Nam Dinh Ha Tinh R7 An Khe Quy Nhon 72 R 11 Phuoc Son (Pre R13) Kon Tum 137 58 Pleiku Pleiku Can Tho 133 131 132 77 Binh Duong 103 51 108 100 33 HCMC An Khe 127 144 83 My Tho 105 115 137 77 Xuan Loc 72 Ha Noi My Tho 91 87 Cao Lanh Phu Nhon B.M Thuot Dak Nong Binh Phuoc Legend Terminal Line Amplifier OADM Existing Regen Co-located sites • Kết nối truyền dẫn mạng NGN : - Kết nối router lõi M160 ba khu vực: Khu vực I Hà Nội, Khu vực II Hồ Chí Minh, Khu vực III Đà Nẵng có dung lượng 2.5 Gb/s (bằng bước sóng hệ thống truyền dẫn trục WDM 20 Gb/s) - Kết nối router lõi router biên (24 router biên) 24 tỉnh thành phố trọng điểm thông qua truyền dẫn SDH liên tỉnh hệ thống truyền dẫn trục WDM với kết nối dung lượng STM-1 HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM 128 8.2 Đánh giá mạng truyền dẫn trục VNPT : - Đáp ứng nhu cầu lưu lượng Tuy nhiên hệ thống truyền dẫn tối ưu cho lưu lượng TDM chưa đáp ứng nhu cầu truyền IP - Dung lượng tuyến truyền dẫn trục sử dụng gần hết - Việc thiết lập, quản lý kênh tĩnh, cố định sở hệ thống giám sát NMS hãng độc lập nhiều thời gian - Chưa có chế phân biệt dịch vụ - Các tuyến truyền dẫn trục có cấu trúc ring nên đảm bảo độ an toàn trường hợp bị đứt cáp Tuy nhiên, nút truyền dẫn (giao điểm mạch vòng) tuyến 2.5 Gb/s luồng khai thác đấu chuyển dạng back-to-back nên chưa thực an toàn trường hợp xảy cố nút mạng - Về tuyến cáp quang : Nhìn chung, cáp quang sử dụng tuyến trục có khác dạng sản phẩm xuất phát từ tính chất đầu tư nhà cung cấp khác Tuy nhiên loại cáp quang sử dụng toàn tuyến đường trục sử dụng sợi đơn mode tiêu chuẩn G.652 ITU-T nên tương đồng với Tuyến cáp đường dây điện lực 500KV xuống cấp nghiêm trọng, tuyến cáp quang tuyến quốc lộ 1A khai thác lâu, cần xem xét lại chất lượng suy hao tán sắc Điều gây trở ngại cho việc nâng cấp mạng (nâng cấp tốc độ bước sóng từ 2.5Gb/s lên 10 Gb/s) hay triển khai hệ thống truyền dẫn 8.3 Yêu cầu mạng truyền dẫn đường trục :  Phải có đủ lực để truyền tải dung lượng lớn thơng suốt  Phải có cấu trúc đơn giản, xu hướng sử dụng IP/WDM  Phải có khả tải lưu lượng IP  Phải có chế phân biệt dịch vụ bảo vệ có cố xảy  Thiết lập quản lý kênh động theo nhu cầu HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM 129 8.4 Nâng cấp hệ thống truyền dẫn trục cho mạng NGN Theo lộ trình phát triển, VNPT phấn đấu tiến tới mạng NGN vào năm 2010 Để đạt điều cần phải có hệ thống truyền dẫn tương ứng Phần đưa số giải pháp cho mạng truyền dẫn trục để đảm bảo nhu cầu lưu lượng thời gian tới đảm bảo lộ trình tiến tới mạng NGN VNPT Dựa theo dự báo công ty VTN tới năm 2010, dung lượng truyền dẫn trục cần có 80 Gb/s Sau số giải pháp :  Giải pháp : Nâng cấp hệ thống truyền dẫn trục WDM cách thêm 24 bước sóng (thành 32 bước sóng ) bước sóng có tốc độ 2.5 Gb/s (32*2.5 Gb/s = 80 Gb/s)  Giải pháp 2: triển khai hệ thống truyền dẫn WDM , tốc độ bước sóng 10 Gb/s  Giải pháp : kết hợp giải pháp - Nâng cấp hệ thống truyền dẫn WDM tại, thêm bước sóng có tốc độ 2.5 Gb/s để có dung lượng 40 Gb/s (16*2.5 Gb/s) đảm bảo nhu cầu lưu lượng 2007-2008 - triển khai hệ thống truyền dẫn WDM , giai đoạn đầu (20092010) sử dụng bước sóng tốc độ 10 Gb/s 8.4.1.Giải pháp : -Thực : • Thêm giá lặp LH1600G Repeater HNI, VIH, DNG, QNN, DLK, PRG, HCM • Thêm giá OPTera Connect DX HNI, VIH, DNG, QNN, DLK, HCM • Thêm thiết bị SDH (OM4200) tương ứng với dung lượng để xen rẽ luồng -Ưu điểm giải pháp:  Chất lượng sợi quang khơng địi hỏi cao, sử dụng tuyến cáp  Triển khai nhanh chóng sở thiết bị có  Sử dụng thiết bị có, nâng cao hiệu đầu tư -Nhược điểm giải pháp: HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng 130 IP over WDM  Sử dụng nhiều thiết bị để tách/ghép luồng so với giải pháp nên chiếm nhiều diện tích tiêu tốn nhiều điện  Khó nâng cấp phát triển  Do nhà sản xuất có xu hướng khơng sản xuất giao tiếp 2.5 Gb/s nên vấn đề card dự phòng gặp khó khăn 8.4.2 Giải pháp : -Thực : • Do nhu cầu suy hao tán sắc bước sóng có tốc độ 10Gb/s cần phải lắp thêm 13 LH1600G Repeater (13 trạm : Thanh Hoá (2), Ron, R7, Đông Hà, Phước sơn, Quảng ngãi, Phú nhơn, Daknong, Bình phước, Tuy hồ, Phan thiết, Cao lãnh) • Gắn thêm card 10 Gb/s DX tạo thành vịng ring với cấu hình bảo vệ MSPRING • Thêm thiết bị SDH tương ứng với dung lượng để xen rẽ luồng Ring Ring Dong Hoi Thanh Hoa Ninh Binh Ron 153 65 101 58 Ring Dong Ha Hue Quang Ngai Tam Ky 75 Ring 68 Lai Khan Nha Trang Tuy Hoa 101 131 116 Phan Rang Ring Phan Thiet Nui Mot 102 64 84 99 154 119 111 76 Dong Ha (Pre R9) Thanh Hoa 97 Vinh 115 Da Nang 123 144 70 126 83 Nam Dinh 72 Ha Tinh R7 R 11 Phuoc Son (Pre R13) 103 51 108 Kon Tum 58 Pleiku Pleiku 100 Can Tho 33 HCMC 77 Binh Duong An Khe An Khe 127 54 Hung Yen My Tho 105 Quy Nhon 137 77 Xuan Loc 72 Ha Noi My Tho 91 137 133 131 87 Cao Lanh Phu Nhon B.M Thuot Dak Nong Binh Phuoc Legend Terminal Line Amplifier Line Amplifier with DRA Existing Regen New Regen OADM Co-located sites -Ưu điểm giải pháp:  Thiết bị gọn nhẹ  Dễ dàng nâng cấp sau  Phù hợp với xu hướng phát triển HV: Huỳnh Văn Thành 132 GVHD: TS Phạm Công Hùng IP over WDM 131 -Nhược điểm giải pháp  Đòi hỏi chất lượng cáp quang cao (G.655) Nếu sử dụng tuyến cáp cũ cần phải xem xét vấn đề suy hao, tán sắc phi tuyến tuyến cáp chủ yếu sử dụng cáp đơn mode theo chuẩn G.652  Do triển khai tuyến hoàn toàn nên thời gian triển khai lâu 8.4.3 Giải pháp : - Thực : + Giai đoạn 2007-2008 : nâng cấp mạng truyền dẫn trục WDM lên 40 Gb/s + Giai đoạn 2009-2010 : triển khai tuyến truyền dẫn WDM bước sóng có tốc độ 10 Gb/s (Lúc tuyến cáp theo chuẩn G.655 dọc đường Hồ Chí Minh thi cơng xong) Sơ đồ tuyến truyền dẫn giống tuyến truyền dẫn WDM cũ nút mạng trục ROADM OXC - Ưu điểm : kết hợp ưu điểm giải pháp 8.4.4 Chọn lựa giải pháp : giải pháp Để chọn lựa cần dựa vào số tiêu chí sau :  Đáp ứng kịp thời nhu cầu truyền tải lưu lượng  Chi phí thấp, tận dụng thiết bị có, nâng cao hiệu đầu tư  Khả mở rộng mạng dễ dàng Qua thấy : - Đối với giải pháp 1, ta tiến hành nhanh chóng, sử dụng thiết bị có,tiết kiệm chi phí - Với giải pháp 2, thời điểm tuyến cáp cũ xuống cấp tuyến cáp (tuyến cáp dọc đường Hồ Chí Minh) chưa thi cơng xong việc triển khai tuyến với tốc độ bước sóng 10 Gb/s địi hỏi phải tăng số trạm lặp lên làm tăng chi phí - Giải pháp giải pháp thích hợp, kết hợp ưu điểm giải pháp giải pháp Vừa đáp ứng nhu cầu băng thơng cho giai đoạn tại, vừa mở rộng phát triển thời gian tới HV: Huỳnh Văn Thành GVHD: TS Phạm Công Hùng ... trạng mạng truyền dẫn trục VNPT 123 8.1.1 Mạng NGN VNPT 123 8.1.2 Mạng truyền dẫn trục VNPT 124 8.2 Đánh giá mạng truyền dẫn trục VNPT 128 8.3 Yêu cầu mạng truyền dẫn trục 128 8.4 Nâng cấp mạng truyền. .. CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN MẠNG NGN 1.1 Sơ lược mạng viễn thông 1.2 Những hạn chế mạng Viễn thông 1.3 Tổng quan mạng viễn thông hệ 1.4 Cấu trúc vật lý mạng NGN 1.5 Hướng phát triển mạng NGN nhà cung cấp dịch... THÀNH TRUYỀN DẪN QUANG TRỌNG MẠNG NGN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM CÔNG HÙNG Hà Nội, 2006 MỤC LỤC Mở đầu Danh mục hình vẽ Danh mục từ viết tắt CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN MẠNG