TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ===== ===== đồ án tốt nghiệp đại học Đề tài: giải pháp truyền ip mạng quang n d n : ThS ngun thÞ kim thu n v nt c p Mã số s n v n n : nguyễn hoàng sơn : 49K - ĐTVT : 0851085164 NGH AN - 01/2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HÕA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Sơn Số hiệu sinh viên: 0851085164 Ngành: Điện tử - Viễn thơng Khố: 49 Đầu đề đồ án: Các số liệu liệu ban đầu: Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thƣớc vẽ): Họ tên giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Kim Thu Ngày giao nhiệm vụ đồ án: / /20 Ngày hoàn thành đồ án: / /20 TRƯỞNG BỘ MÔN Ngày tháng năm 2013 NGƯỜI HƯỚNG DẪN Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm 2013 CÁN BỘ PHẢN BIỆN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Sơn Số hiệu sinh viên: 0851085164 Ngành: Điện tử - Viễn thơng Khố: 49 Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Kim Thu Cán phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét cán phản biện: Ngày tháng năm Cán phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU i TÓM TẮT ĐỒ ÁN iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN DẪN IP TRÊN MẠNG QUANG 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Hạn chế mạng viễn thông truyền thống 1.3 Xu hướng phát triển mạng viễn thông 1.3.1 Xu hướng dịch vụ 1.3.2 Xu hướng công nghệ 1.4 Tổng quan IP - Internet Protocol .5 1.4.1 Giao thức IPv4 1.4.2 Giao thức IPv6 17 1.5 Tổng quan WDM .27 1.5.1 Nguyên lý ghép kênh theo bước sóng 27 1.5.2 Phân loại .27 1.5.3 Ưu nhược điểm công nghệ WDM 29 1.5.4 Các thành phần hệ thống WDM 30 1.5.5 Ưu, nhược điểm hệ thống WDM 41 1.6 Các giai đoạn phát triển tiến tới IP quang .42 1.6.1 Giai đoạn I: IP over ATM 43 1.6.2 Giai đoạn II: IP over SDH 43 1.6.3 Giai đoạn III: IP over Optical .44 1.7 Các yêu cầu truyền dẫn IP quang .45 1.8 Tổng kết chương 46 CHƢƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN IP TRÊN MẠNG QUANG 47 2.1 Giới thiệu chương 47 2.2 Các giải pháp truyền IP quang 47 2.2.1 Giải pháp IP/ATM/SDH/WDM 47 2.2.2 Kiến trúc IP/ ATM /WDM 52 2.2.3 Phương pháp IP/SDH/WDM 53 2.2.4 Công nghệ Ethernet quang (Gigabit Ethernet- GbE) 60 2.2.5 Kỹ thuật MPLS để truyền dẫn IP quang .64 2.2.6 Kiến trúc IP/WDM .70 2.3 Phân tích đánh giá kiểu kiến trúc 80 2.4 Tổng kết chương 83 CHƢƠNG 3: THỰC TẾ TRIỂN KHAI IP TRÊN QUANG VÀO MẠNG NGN CỦA VNPT 84 3.1 Giới thiệu chương 84 3.2 Khái niệm mạng hệ sau NGN 84 3.3 Đặc điểm mạng NGN 85 3.4 Cấu trúc mạng NGN .86 3.5 Mơ hình kết nối NGN với mạng khác 87 3.6 Áp dụng giải pháp truyền tải IP mạng quang vào mạng NGN VNPT .88 3.6.1 Hiện trạng mạng truyền tải IP WDM mạng đường trục VNPT 88 3.6.2 Phương án phát triển giải pháp điều khiển IP WDM cho mạng đường trục VNPT 89 3.7 Tổng kết chương 96 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 LỜI NÓI ĐẦU Trong vài năm gần có bùng nổ lưu lượng IP phát triển ứng dụng đa phương tiện điện thoại, âm số, truyền hình Internet… Điều dẫn đến có nhiều nghiên cứu phương pháp truyền dẫn kiến trúc mạng tối ưu việc truyền thông tin đạt hiệu chất lượng tốt Trong IP xem công nghệ lớp mạng phổ biến WDM lên cơng nghệ truyền dẫn mạng lõi đường trục Internet hệ sau với khả hỗ trợ đồng thời nhiều kênh tốc độ cao sợi cáp quang Công nghệ WDM cung cấp cho mạng lưới khả truyền dẫn cao băng tần cực lớn Với công nghệ WDM kênh quang tương ứng với hệ thống truyền dẫn độc lập với tốc độ Gbps Hơn nữa, đời phiên IPv6 công nghệ chuyển mạch quang, GbE sở để xây dựng mạng thông tin tồn quang Vì vậy, việc ứng dụng kỹ thuật truyền tải IP quang xu hướng tất yếu mạng viễn thông Với mục tiêu tìm hiểu kỹ thuật truyền tải IP quang hi vọng đóng góp phần nhỏ kết nghiên cứu vào quy hoạch phát triển mạng VNPT, em xin thực đề tài đồ án tốt nghiệp “ Các ả p áp truyền tả IP tr n mạn quan ” Nội dung đồ án bao gồm chương sau - Chƣơng 1 Giới thiệu chung phát triển Internet, cơng nghệ truyền dẫn Trình bày giao thức IP – Internet Protocol với hai phiên IPv4 IPv6 công nghệ công nghệ WDM Đánh giá sơ ưu điểm nhược điểm mơ hình truyền dẫn IP quang u cầu việc truyền dẫn IP quang - Chƣơng 2 Nghiên cứu phương thức truyền dẫn IP quang Đặc biệt lưu ý giai đoạn cuối - truyền dẫn IP datagram trực tiếp quang: nguyên lý, kiến trúc, yêu cầu hệ thống - Chƣơng 3 Tìm hiểu mạng NGN, tình hình áp dụng triển khai IP quang định hướng phát triển giải pháp điều khiển IP quang cho mạng đường trục VNPT năm tới i Do có hạn chế mặt thời gian lực cá nhân nên nội dung đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế Em mong thầy cô giáo bạn quan tâm đóng góp ý kiến thêm vào để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS Nguyễn Thị Kim Thu tận tình hướng dẫn em hồn thành đồ án tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo khoa Điện Tử Viễn Thông, Đại Học Vinh dạy dỗ bảo em suốt khóa học Vinh, tháng 01 năm 2013 Sinh viên thực Nguyễn Hồng Sơn ii TĨM TẮT ĐỒ ÁN Trong năm gần đây, nhiều phương pháp truyền tải IP mạng quang nghiên cứu rộng rãi Mạng IP WDM xu hướng tích hợp mạng truyền dẫn hệ mới, cung cấp lớp hội tụ mạng viễn thơng tồn cầu Phương pháp hứa hẹn tạo nên phát triển đột phá khả mở rộng mãnh mẽ Luận văn “Các giải pháp truyền IP mạng quang” giới thiệu chung phát triển Internet, xu hướng dịch vụ, mạng hệ NGN phát triển IP/WDM Luận văn trình bày hạn chế cấu trúc phân lớp phương pháp truyền thống sâu vào phương pháp 10Gbe, MPLS, IP/WDM, công nghệ mà phương pháp hướng tới để đạt mạng toàn quang Trong phần cuối luận văn trình bày mạng NGN ứng dụng giải pháp truyển tải IP quang vào mạng NGN VNPT ABSTRACT In recent years, many in IP- over - WDM networks (IP/WDM) methods have been widely investigated IP/WDM network provides the only convergence layer in the next- generation network growth This IP over Optics model promises to gracefully accommo-date growing as well as provide robust scalability The thesis “the solutions of transmitting IP over optical” introduce to the development of the internet, the trend of service, Next Generation Network technologies and deployment of IP/WDM networks It also discusses the drawbacks of complex, multi-layered model in old solutions and then discusses deeply 10 gigabit Ethernet, Multi-Protocol Label Switching (MPLS) and IP over dirrectly WDM and how these technologies facilitate the evolution towards a more compact, simplified model of IP over Optics In the last chapter, Focus on studying on NGN network and the application of the solutions of transmitting IP over optical on the NGN network of VNPT iii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Cách biểu diễn địa IP Bảng 1.2: Miền giá trị lớp địa 10 iv di động, mạng liệu IP cung cấp dịch vụ số liệu, mạng CATV cung cấp dịch vụ truyền hình cáp băng rộng Nhưng với mạng NGN, tất dịch vụ cung cấp dựa hạ tầng mạng xương sống (backbone) thông qua hệ thống truy nhập Như vậy, khái niệm mạng hệ sau (NGN) bắt nguồn từ phát triển công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói cơng nghệ truyền dẫn băng rộng Tuy nhiên, để đưa khái niệm NGN điều khơng đơn giản, có nhiều định nghĩa chưa thống phát biểu khác đối tượng liên quan, tổ chức ngành viễn thơng Dưới trình bày khái niệm ITU mạng NGN: “Mạng viễn thông hệ sau (NGN) mạng có hạ tầng thơng tin chung dựa cơng nghệ chuyển mạch gói để cung cấp dịch v bao gồm dịch v viễn thông, cung cấp công nghệ truyền tải băng thông rộng đảm bảo chất lượng dịch v (QoS), chức liên quan đến dịch v độc lập với công nghệ truyền tải lớp NGN cung cấp khả truy nhập không hạn chế người s d ng đến nhiều nhà cung cấp dịch v khác NGN hỗ trợ dịch v di động nói chung, tức người s d ng truy nhập nơi với phương thức truy nhập nào” 3.3 Đặc điểm mạng NGN NGN có đặc điểm sau: - Dựa tảng cơng nghệ chuyển mạch gói - Chức điều khiển tách khỏi chức truyền tải dịch vụ - Tách biệt lớp dịch vụ ứng dụng với lớp mạng, cung cấp giao diện mở (API) nhằm hỗ trợ cho việc tạo dịch vụ mà không phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị nhà khai thác mạng - Hỗ trợ nhiều loại dịch vụ (dịch vụ thời gian thực, phi thời gian thực, đa phương tiện…) - Cung cấp dịch vụ băng thông rộng với suốt từ đầu đến cuối - Liên kết với mạng truyền thông khác (PSTN, ISDN…) - Người sử dụng lệ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ khác 85 3.4 Cấu trúc mạng NGN Xét mặt chức năng, mơ hình cấu trúc mạng NGN bao gồm lớp: Lớp Điều Khiển (Control) Lớp Chuyển Tải (Transport) Lớp Quản Lý Lớp Ứng dụng Và Dịch Vụ (Application / Service) Lớp Truy Nhập (Access) Hình 3.1: Cấu trúc mạng dịch v hệ sau [12] - Lớp truy nhập (Access): Bao gồm hệ thống truy nhập cung cấp cổng kết nối với thiết bị đầu cuối thuê bao thông qua hệ thống hữu tuyến (cáp đồng, cáp quang ) hệ thống vô tuyến thông tin di động, vi ba, vệ tinh, vô tuyến cố định - Lớp truyền tải/lõi (Transport/Core): Bao gồm chuyển mạch lõi (core) chuyển mạch biên (edge) dựa công nghệ ATM/IP, tuyến truyền dẫn SDH/WDM kết nối chuyển mạch lõi với với chuyển mạch biên - Lớp điều khiển (Control): Bao gồm hệ thống điều khiển thực kết nối gọi, đáp ứng dịch vụ cho thuê bao thông qua việc điều khiển thiết bị chuyển mạch ATM/IP lớp truyền tải lớp truy nhập - Lớp ứng dụng/dịch vụ (Application/Service): Có chức cung cấp ứng dụng dịch vụ thoại, phi thoại, dịch vụ băng rộng, dịch vụ thông minh, dịch vụ giá trị gia tăng cho khách hàng thông qua lớp Lớp liên kết với lớp điều khiển thông qua giao diện mở API - Lớp quản lý (Management): Thực chức quản lý hoạt động lớp cịn lại Do đó, lớp có vai trị vị trí đặc biệt, liên quan xuyên suốt lớp lại 86 Như cấu trúc mạng NGN chức truyền dẫn chuyển mạch gộp chung lớp truyền tải/lõi, mơ hình số hãng gộp chung lớp truyền tải lớp truy nhập Điều có nghĩa thiết bị chuyển mạch truyền dẫn xem phương tiện thực chuyển tải lưu lượng Trong mơ hình cấu trúc NGN, lớp điều khiển quản lý đặc biệt ý Lớp điều khiển phức tạp khả tương thích thiết bị hãng khác nhau, giao thức, giao diện báo hiệu điều khiển kết nối đa dạng tiếp tục phát triển Lớp quản lý có chức xuyên suốt lớp cịn lại 3.5 Mơ hình kết nối NGN với mạng khác Kết nối NGN với mạng PSTN thực thông qua thiết bị ghép luồng trung kế TGW (Gateway Trunking) mức nxE1 báo hiệu số hình 3.2 Các thiết bị TGW có chức chuyển tiếp gọi thoại tiêu chuẩn 64Kbps gọi thoại VoIP qua mạng NGN Đối với mạng PSTN, mạng NGN đóng vai trị hệ tổng đài chuyển tiếp quốc gia cho dịch vụ thoại tiêu chuẩn 64Kbps Hình 3.2: Mô h nh kết nối NGN, PSTN Internet [12] 87 Kết nối mạng NGN với mạng Internet ISP IAP thực nút IP/MPLS quốc gia Nếu trung tâm mạng khơng vị trí lắp đặt nút IP/MPLS quốc gia sử dụng kết nối LAN qua cổng quang GbE Điểm kết nối mạng NGN với nút truy nhập mạng Internet POP thực nút IP/MPLS nội vùng Đối với vệ tinh tổng đài host PSTN có tích hợp tính truy nhập Internet POP điểm kết nối mạng NGN với nút truy nhập mạng Internet POP thích hợp thực tập trung IP nút IP/MPLS nội vùng tuỳ theo vị trí thích hợp POP 3.6 Áp dụng giải pháp truyền tải IP mạng quang vào mạng NGN VNPT 3.6.1 H n trạn mạn truyền tả IP tr n WDM tr n mạn đ n trục V PT VNPT sớm nhận rõ vai trò khả mạng NGN bước chuyển sang mạng viễn thông NGN để cung cấp đa dịch vụ linh hoạt, điện thoại, truyền số liệu, Internet, phát thanh, truyền hình, giải trí qua mạng, điều khiển từ xa Cho tới nay, mạng NGN VNPT triển khai song dự án NGN giai đoạn gọi tắt VN2 tới tất tỉnh/thành phố nước VNPT bước chuyển lưu lượng từ mạng giai đoạn VN1 sang VN2 Để đáp ứng cho việc truyền tải lưu lượng lớn nay, mạng truyền tải NGN, VNPT xây dựng hệ thống truyền dẫn quang với công nghệ DWDM tạo nên kiến trúc IP DWDM Hiện nay, mạng truyền tải DWDM đường trục VNPT có hệ thống truyền dẫn hai hệ thống DWDM trục Bắc – Nam Nortel dung lượng lên tới 360 Gbps Các tỉnh phía Bắc dùng hệ thống DWDM Huawei khu vực miền Nam dùng hệ thống DWDM Fujitsu.Các giải pháp điều khiển cho hệ thống chủ yếu phương thức cấp phát bước sóng tĩnh áp dụng giải pháp chuyển mạch bảo vệ truyền thống như: MS-SPRing, OCh-DPRING Riêng DWDM Huawei Mặt phẳng điều khiển ASON-GMPLS thống tất thiết bị Optix OSN bao gồm thiết bị SDH, DWDM OSN 6800 có cấu trúc dựa OTN ASON OSN 6800 sử dụng ưu điểm công nghệ ASONGMPLS giúp cho nhà vận hành viễn thông xây dựng mạng truyền dẫn mềm dẻo, độ tin cậy cao với chi phí thấp[22] 88 3.6.2 P đ ơn án p át tr ển ả p áp đ ều k ển IP tr n WDM c o mạn n trục V PT 3.6.2.1 Giai đoạn trƣớc năm 2004 Hình mô tả phương thức triển khai IP quang VNPT giai đoạn này: IP SDH ATM SDH WDM (2 STM-1) VTN VDC Môi trường truyền H nh 3.3: Giai đoạn trước năm 2004 [5] Trong giai đoạn này, để thực truyền dẫn IP quang phải qua tầng ATM SDH Các gói IP cắt thành tế bào ATM gán cho kết nối ảo khác nhờ card đường dây SDH/ATM, sau xếp vào khung SDH Các khung gửi đến thiết bị WDM để thực truyền dẫn lớp quang Ưu điểm phương thức truyền dẫn này: - ATM tạo kênh ảo cố định (PVC) quản lý hệ thống quản lý ATM sử dụng kênh ảo có khả chuyển mạch (SVC) thiết lập linh hoạt, tất đường ảo (VP) nhằm đảm bảo QoS cho dịch vụ IP - Sử dụng ghép kênh thống kê: cho phép người sử dụng yêu cầu băng thông rộng thời gian ngắn Điều giúp đảm bảo băng thông cố định hay thay đổi tuỳ theo yêu cầu - Sử dụng giao thức ATM: phục vụ cho nhiều kiểu lưu lượng với yêu cầu QoS khác tùy theo ứng dụng Bên cạnh ưu điểm trên, phương thức tồn số nhược điểm sau: - Việc chia datagram có độ dài thay đổi thành tế bào ATM có độ dài cố định phải thêm tiêu đề có chênh lệch kích thước phải có byte đệm xếp liên tục datagram điều làm tăng xác suất hai gói liên tiếp trường hợp tế bào - Chi phí cho vận hành, bảo dưỡng thiết bị ATM, SDH tốn - Tốc độ đường truyền hạn chế 89 3.6.2.2 Giai đoạn từ năm 2004 đến 2005 Phương thức triển khai giai đoạn mô tả sau: IP ATM GbE (1 Gbps) WDM SDH VTN VDC Môi trường truyền H nh 3.4: Giai đoạn từ năm 2004 đến 2005 [5] Để khắc phục hạn chế tốc độ truyền công nghệ SDH, công nghệ Ethernet đưa vào sử dụng So với công nghệ SDH, cơng nghệ Ethernet có ưu điểm sau: - Tốc độ cao: với mục tiêu ban đầu xây dựng mạng hoạt động với tốc độ 10 Mbps Tiếp đến nâng lên tốc độ 100Mbps, Gbps, 10 Gbps mà không cần phải thay đổi giao thức Ethernet - Tính tương thích: GbE hồn tồn tương hợp với Ethernet truyền thống, không cần kỹ quản lý thêm GbE tuý mở rộng chuẩn Ethernet GbE xem có tính phối hợp hoạt động quản lý tốt Các tài nguyên truyền dẫn phát triển tự node có nhu cầu lưu lượng lớn giảm node có trao đổi lưu lượng thấp - Chi phí thấp: Card đường truyền Gigabit định tuyến IP có giá rẻ so với card đường truyền dung lượng sử dụng công nghệ SDH 3.6.2.3 Giai đoạn 2005-2007 Với phương thức triển khai giai đoạn 2004–2005 tồn số nhược điểm: - GbE với chất phi kết nối không hỗ trợ QoS ứng dụng thời gian thực trừ mạng cung cấp - Phương tiện truyền dẫn sợi quang đơn mode Và đặc biệt, nhằm đáp ứng nhu cầu lưu lượng tăng nhanh, truyền tải thông tin với khoảng cách xa, hỗ trợ dịch vụ địi hỏi băng thơng rộng xu tất yếu phải nâng cấp GbE lên 10 GbE Hơn nữa, 10 GbE cịn có nhiều ưu điểm trội so với GbE: - 10 GbE trình bày dự thảo tiêu chuẩn IEEE 802.3ae cho phép Ethernet tích hợp với công nghệ tốc độ cao mạng trục WAN, 90 OC192 Ngồi ra, 10 GbE cịn đưa giao diện SONET/SDH, giao diện lớp vật lý WAN cho phép truyền tải gói xây dựng sở IP/Ethernet để truyền tải qua thiết bị truy cập mạng SONET/SDH - 10 GbE hỗ trợ tất dịch vụ lớp 2, chí lớp cao mơ hình OSI Ngoài ra, hầu hết lưu lượng mạng ngày bắt nguồn từ Ethernet IP, thiết lập mạng Ethernet tốc độ cao phương thức dễ để gắn kết nhà kinh doanh, nhà cung cấp mạng với - 10 GbE hỗ trợ sợi đơn mode đa mode Khoảng cách sợi đơn mode nâng cấp từ km (trong công nghệ GbE) lên 40 km (trong công nghệ 10 GbE) - 10 GbE hỗ trợ dịch vụ băng thông lớn Cho phép nhà cung cấp dịch vụ Internet cung cấp dịch vụ mạng tạo tuyến liên kết tốc độ cao, giá thành thấp[22] Mơ hình phương thức truyền tải cho giai đoạn sau: IP ATM VDC GbE (10 Gbps) SDH Môi trường truyền WDM VTN H nh 3.5: Giai đoạn 2005-2007 [5] 3.6.2.4 Giai đoạn 2007-2010 Đối với Việt Nam, việc triển khai MPLS xây dựng mạng truyền tải VNPT Tập đoàn thiết lập mạng trục MPLS với LSR lõi LSR biên Các thiết bị MPLS biên đóng vai trò LSR lối vào, lối Các mạng Internet quốc gia, mạng truyền số liệu, mạng DCN (quản lý) kết nối với LSR biên Việc chuyển tiếp thông tin thực qua mạng MPLS đến LSR biên lối Với cấu hình giúp khả điều khiển định tuyến, chuyển mạch đơn giản dựa nhãn MPLS Một khuyết điểm định tuyến IP khả linh hoạt việc thay đổi đường truyền liệu dẫn đến tình trạng “nghẽn nút cổ chai” Nguyên nhân 91 gói IP truyền theo đường cố định dựa theo trình định tuyến ban đầu Chính vậy, vấn đề cân traffic khó thực lưu lượng tập trung vào tuyến Thêm vào việc định tuyến gói IP độc lập với thực tế nhiều gói IP có mối quan hệ với nhau, ví dụ có đích đến, loại lưu lượng, cấp ưu tiên v.v Ngoài ra, tách biệt kỹ thuật định tuyến chuyển mạch bộc lộ nhiều điểm yếu xu hướng mở rộng hội tụ mạng máy tính ngày Các nhược điểm bao gồm: khả mở rộng, xây dựng mạng riêng ảo, quản lí chất lượng dịch vụ, điều khiển lưu lượng mạng v.v Chính lẽ kỹ thuật MPLS (Multi-protocol label switching) chuyển mạch nhãn đa giao thức đời để vận chuyển gói IP qua mạng phương pháp chuyển mạch gói ảo MPLS cơng nghệ kết hợp đặc điểm tốt định tuyến linh hoạt lớp ba chuyển mạch lớp hai cho phép truyền gói nhanh mạng lõi Trước thâm nhập vào mạng MPLS gói IP thiết bị định tuyến biên mạng MPLS gắn thêm nhãn để vận dụng kỹ thuật nốichuyển mạch ảo Và trước rời khỏi mạng MPLS nhãn bị cắt bỏ để trả lại dạng nguyên thuỷ gói IP thiết bị định tuyến vùng biên Phương pháp dùng để vận chuyển liệu nhanh với băng thông lớn (như âm thanh, phim ảnh v.v.) hoạt động trường hợp có nhiều chuyển vận nhiều loại liệu mạng Chuyển mạch kênh ảo dựa vào nhãn giúp cho việc định tuyến liệu diễn nhanh chóng so với trường hợp định tuyến IP truyền thống, khơng phải xử lý mào đầu tạp mạng IP, ngồi thực q trình chuyển mạch mềm cách linh động Nhờ vào phận loại gói liệu thêm vào số trường ưu tiên gói MPLS, ta đảm bảo vấn đề QoS cho mạng IP Nhưng bên cạnh đó, MPLS cịn tồn số nhược điểm: - Việc hỗ trợ đồng thời nhiều giao thức gặp phải vấn đề phức tạp kết nối - Hợp VC cần phải nghiên cứu sâu để giải vấn đề chèn gói tin trùng nhãn (interleave) 92 Với đặc điểm mạng hệ sau tách riêng lớp ứng dụng dịch vụ với lớp mạng Mặt khác, MPLS chủ yếu dành cho mảng số liệu Mục tiêu hướng tới mảng điều khiển quang cho mạng quang nhằm đơn giản hoá, tăng tính đáp ứng mềm dẻo việc cung cấp phương tiện mạng quang IETF OIF phát triển tiêu chuẩn GMPLS GMPLS với đặc điểm giới thiệu chương 2: - GMPLS đảm bảo phối hợp lớp mạng khác - GMPLS tập hợp tiêu chuẩn với giao thức báo hiệu chung cho phép phối hợp hoạt động, trao đổi thông tin lớp truyền tải lớp số liệu - GMPLS phát triển nỗ lực nhằm làm đơn giản hố bỏ bớt mơ hình mạng lớp GMPLS loại bỏ chức chồng chéo lớp cách thu hẹp lớp mạng - GMPLS cho phép tạo nhiều dịch vụ cho khách hàng giá thành hoạt động lại thấp - GMPLS mang lại chất lượng dịch vụ tốt thiết kế lưu lượng Internet, xu hướng mục tiêu nhà cung cấp dịch vụ 3.6.2.5 Giai đoạn 2010 đến 2013 Về mạng lõi gồm nút mạng: Hà nội, Đà nẵng, TP.Hồ Chí Minh, Hải phòng Cần Thơ Tổ chức mạng lõi thành mặt phẳng để thực bảo vệ thiết bị cân tải Bằng cách xây dựng mạng NGN VN2, sử dụng cơng nghệ IP/MPLS Cấu hình mạng đường trục mạng viễn thơng VNPT giai đoạn 2010-2013 tổ chức theo sơ đồ hình 3.6 Hình 3.6 Cấu h nh mạng tr c giai đoạn 2010-2013 [14] 93 Về mạng biên: Các điểm trục tổ chức thành nút đa dịch vụ tất tỉnh thành Về mặt quản lý điều khiển: trì theo cách phân tách hai lớp thiết bị mạng lớp (IP) mạng truyền tải quang (DWDM) Ở lớp truyền tải quang, trì giải pháp điều khiển tĩnh cho hệ thống tại, bước sử dụng phương thức điều khiển động thay cho hệ thống cấp phát bước sóng tĩnh nay, cách gắn vào định tuyến IP ngồi thơng qua giao diện điều khiển chuẩn tới OXC Các định tuyến xem điều khiển định tuyến bước sóng cung cấp chức quản lý tài nguyên quang, quản lý cấu hình dung lượng, địa chỉ, định tuyến, kỹ thuật lưu lượng, phát trạng thái mạng phục hồi Trong giai đoạn dự án đầu tư bắt buộc phải sử dụng công nghệ định tuyến động dựa GMPLS Về mặt số liệu: sử dụng phương thức kết nối POS định tuyến IP-MPLS mạng quang 3.6.2.6 Giai đoạn 2013 đến 2015 Trên sở mạng đường trục giai đoạn 2010-2013 VNPT cộng với phát triển công nghệ giới với quan điểm đầu tư phát triển mạng gắn với tính hiệu quả, nên giai đoạn VNPT cần thực vấn đề sau: - Loại bỏ kiến trúc IP-MPLS/ SDH/DWDM - Chỉ tiếp tục trì kiến trúc IP-MPLS/NG-SDH/DWDM IP/GE/NGSDH/DWDM - Đầu tư thử nghiệm giải pháp IP/DWDM với kiến trúc IP quang DWDM theo mơ hình mạng ngang hàng cho mạng đường trục NGN VNPT[14] Trong đó, nên thực giải pháp kỹ thuật sau: Về mạng lõi: Vẫn trì nút mạng Hà nội, Đà nẵng, TP.Hồ Chí Minh, Hải phòng Cần Thơ Tổ chức mạng lõi thành mặt phẳng để thực bảo vệ thiết bị cân tải Tuy nhiên, cấu hình mạng lõi nên tổ chức theo cáu trúc Mesh để tăng tính an tồn mạng trục (có thể thực kết nối vật lý kết hợp với kết nối logic)[14] Cấu hình mạng đường trục giai đoạn 2013- 2015 trình bầy hình 3.7 94 H nh 3.7 Cấu h nh mạng tr c giai đoạn 2013 – 2015 [14] Về mạng biên: Các điểm trục tổ chức thành nút đa dịch vụ tất tỉnh thành Về mặt số liệu: sử dụng phương thức kết nối POS (SDH NG-SDH) định tuyến IP- MPLS mạng quang Đồng thời, kết hợp sử dụng định tuyến qua mạng truyền tải quang Về mặt quản lý điều khiển: Tập trung giải vấn đề điều khiển cho mặt truyền tải quang DWDM trở thành mạng định tuyến bước sóng động dựa cơng nghệ GMPLS Bởi vì, GMPLS phận thiếu triển khai mạng hệ sau Nó tạo thành cầu nối lớp IP quang Với vai trò làm cầu nối động mạng truyền tải truyền thống lớp IP Sử dụng GMPLS nhà cung cấp dịch vụ không thiết phải loại bỏ tất thiết bị mạng có mua thiết bị từ nhà cung cấp sở mạng triển khai đủ khả để mở rộng lên GMPLS Hơn nữa, họ đợi đến hoàn thành tiêu chuẩn GMPLS cuối thu lợi nhuận 3.6.2.7 Định hƣớng phát triển giải pháp điều khiển IP quang cho mạng đƣờng trục VNPT giai đoạn sau 2015 Trên sở mạng đường trục giai đoạn 2010-2015 VNPT; tình hình sử dụng công nghệ MPLS hệ thống NG-SDH mạng đường trục (dung lượng hạn chế, tạo thắt nút cổ chai cho mạng đường trục) phát triển công nghệ giới, nên giai đoạn VNPT cần thực vấn đề sau: - Loại bỏ tiếp kiến trúc IP-MPLS/ NG-SDH/DWDM, 95 - Duy trì tập trung phát triển giải pháp kiến trúc IP/DWDM với kiến trúc IP quang DWDM theo mơ hình mạng ngang hàng với giải pháp điều khiển GMPLS cho mạng đường trục NGN VNPT Về phần quản lý điều khiển: Áp dụng mơ hình ngang hàng cho mạng IP/WDM mạng mạng lõi nút mạng HNI, HPG, DNG, HCM CTO mạng biên Sử dụng dụng công nghệ GMPLS để thống mặt phẳng điều khiển mạng lõi IP mạng truyền tải DWDM 3.7 Tổng kết chƣơng Tóm lại, chương em tr nh bày khái quát mạng NGN T nh h nh áp d ng triển khai IP quang định hướng phát triển giải pháp điều khiển IP quang cho mạng đường tr c VNPT năm tới 96 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Việc ứng dụng kỹ thuật IP quang xu hướng tất yếu mạng viễn thơng Chính vậy, em chọn hướng nghiên cứu với đề tài:“Giải pháp truyền tải IP quang” Với mục tiêu tìm hiểu, học hỏi hy vọng đóng góp phần nhỏ kết nghiên cứu vào quy hoạch phát triển mạng viễn thông tập đồn bưu viễn thơng việt nam VNPT Bản đồ án hoàn thành với nội dung sau: - Tổng quan phát triển Internet, cơng nghệ truyền dẫn Tìm hiểu sơ ưu nhược điểm mơ hình truyền dẫn IP quang - Tìm hiểu xu hướng phát triển kỹ thuật truyền tải IP quang - Tìm hiểu Internet Protocol – IP, với hai phiên IPv4 IPv6 Trong bao gồm: khn dạng gói tin, q trình phân mảnh tái hợp, vấn đề định tuyến, đặc tính vượt trội IPv6 so với IPv4 chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 - Tìm hiểu kiến trúc tích hợp IP quang - Đánh giá phân tích phương thức tích hợp IP quang, từ ứng dụng vào mạng viễn thông VNPT Hướng phát triển đề tài nghiên cứu khả nâng cấp mạng SDH lên thành mạng SDH hệ sau Và sau tiến tới dịch vụ IP truyền trực tiếp hệ thống truyền dẫn quang DWDM Do kỹ thuật truyền dẫn IP quang mạng hệ sau (NGN) vấn đề phức tạp nên Đồ án tốt nghiệp em không tránh khỏi thiếu sót chưa trình bày hết vấn đề cần thiết kỹ thuật tiến trình IP quang Em mong nhận bảo, góp ý q Thầy, Cơ giáo bạn để đồ án hoàn thiện tốt Vinh, tháng 01 năm 2013 Sinh viên thực uyễn Hoàn 97 ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Đỗ Văn Việt Em (2007), Giáo tr nh Kỹ thuật thông tin quang 2, Học viện công nghệ bưu viễn thơng [2] TS Nguyễn Q Minh Hiền (2002), Mạng viễn thông hệ sau, Nhà xuất Bưu Điện [3] TS Cao Phán  KS Cao Hồng Sơn, Cơ sở kỹ thuật thông tin quang, HVCN – BCVT, 6/2000 [4] TS Cao Phán & KS Cao Hồng Sơn, Ghép Kênh Tín Hiệu Số, HVCN – BCVT, 6/2000 [5] KS Nguyễn Thị Yến, Các phương thức tích hợp ip quang ứng d ng ngn tổng công ty bcvt việt nam, HVCN – BCVT, 6/2005 [6] Khoa CNTT, Bài giảng Mạng Và Truyền Số Liệu, Đại Học Thái Nguyên, 2010 [7] Ths Tiêu Xuân Hùng,Đề Tài: Công Nghệ Mạng Truyền Dẫn Thế Hệ Mới IP/WDM, Đại Học Bách Khoa Hà Nội 2006 [8] TS Trần Hồng Quân & TS, Cao Phán, Công nghệ SDH, NXB Bưu Điện [9] Phạm Thế Quế, Mạng máy tính, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng [10] TS Cao Phán & TS Cao Hồng Sơn, (2003) Thông tin quang PDH SDH, HVCN – BCVT, 6/2003 [11] KS Võ Văn Hùng, đề tài Giải pháp tích hợp IP quang, Mã số 382002-TCT-RDP-VT [12] Bài giảng: Mạng hệ sau, Trung Tâm Ứng Dụng Công nghệ - Viện KHKT Bưu Điện, 4/2005 [13] Ths Đỗ Sinh Trường, Chất Lượng Dịch Vụ Trong Mạng IP WDM, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 2008 [14] Trần Văn Long, Đề Tài: Nghiên Cứu Các Giải Pháp Điều Khiển Trong Mạng IP WDM Ứng D ng cho mạng đường tr c VNPT, HVCN – BCVT, 2010, Mã số: 60.52.70 98 Tài liệu tiếng Anh [15] W Kim, Lee B G (2002), Integrated broadband network: TCP/IP, ATM, SDH/SONET, and WDM/Optics, ARTECH HOUSE, INC., MA [16] Kenvi H.Liu, IP over WDM Tài liệu Internet [17] http://www.javvin.com/protocol10GigE.html, truy nhập cuối ngày 8/112/2012 [18] http://vntelecom.org, truy nhập cuối ngày 10/112/2012 [19] http://www.ifsc.usp.br/, truy nhập cuối ngày 13/112/2012 [20] http://hdmediagroup.vn/, truy nhập cuối ngày 15/112/2012 [21] http://wikipedia.org/, truy nhập cuối ngày 18/112/2012 [22] http:// www.vnpt.com.vn, truy nhập cuối ngày 25/12/2012 [23] http://vnpro.org/, truy nhập cuối ngày 2/1/2013 99 ... II: IP over SDH 43 1.6.3 Giai đoạn III: IP over Optical .44 1.7 Các yêu cầu truyền dẫn IP quang .45 1.8 Tổng kết chương 46 CHƢƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN IP TRÊN... PHÁP TRUYỀN IP TRÊN MẠNG QUANG 47 2.1 Giới thiệu chương 47 2.2 Các giải pháp truyền IP quang 47 2.2.1 Giải pháp IP/ ATM/SDH/WDM 47 2.2.2 Kiến trúc IP/ ATM /WDM ... 3.5 Mơ hình kết nối NGN với mạng khác 87 3.6 Áp dụng giải pháp truyền tải IP mạng quang vào mạng NGN VNPT .88 3.6.1 Hiện trạng mạng truyền tải IP WDM mạng đường trục VNPT