Thiết kế mạng cáp quang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -TRầN NGọC HảI TRN NGC HI CÔNG NGHệ THÔNG TIN THIT K MNG CP QUANG LUN VN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  kho¸ 2013b Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN NGỌC HẢI THIẾT KẾ MẠNG CÁP QUANG Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG THỊ DIỆU LINH HÀ NỘI - 2016 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: MƠ HÌNH MẠNG MEN CỦA VIỄN THƠNG HÀ NỘI .3 Tổng quan mạng MEN dịch vụ triển khai MEN .3 1.1 Tổng quan mạng MEN 1.2 Cấu trúc mạng MEN 1.3 Các dịch vụ MEN .7 1.3.1 Mơ hình dịch vụ Ethernet 1.3.2 Kết nối Ethernet ảo 1.3.3 Kiểu dịch vụ Ethernet 10 Mơ hình mạng MEN Viễn thông Hà Nội 13 2.1 Cấu trúc mạng MEN Viễn thông Hà Nội 13 2.2 Các dịch vụ triển khai mạng MEN Viễn thông Hà Nội 16 CHƯƠNG II: CÁC THUẬT TOÁN ĐỂ THIẾT KẾ MẠNG 26 Thuật toán K-MEAN 26 Thuât toán K-NN 30 CHƯƠNG III: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ MẠNG FTTH 35 1.Bài tốn mở rộng mạng MENViễn thơng Hà Nội .35 1.1 Bài toán thiết kế mạng Ring Core 36 1.2 Bài toán thiết kế Ring Agg 36 Xây dựng chương trình thiết kế mạng 37 2.1 Phân tích chức hệ thống .40 2.2 Kết xây dựng chương trình 48 Thử nghiệm chương trình đánh giá kết luận .51 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Kí hiệu viết Viết đầy đủ tắt ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AON ATM Active Optical Network Asynchronous Transfer Mod CE CIR DSL DSLAM EVC FE FR Customer Equipment Committe Information Rate Digital Subscriber Line Digital Subscriber Line Access Multiplexe Ethernet over Multiprotocol Label Switching Ethernet Virtual Circuit Fast Ethernet Frame Relay FTTH Fiber To The Home GE HSI IETF IP ISP Giga Ethernet High Speed Internet Internet Engineering Task Force Internet Protocol Internet Service Provider L2VPN L3VPN LAN PE Layer Virtual Private Network Layer Virtual Private Network Local Area Network Provider Edge QoS OPSF Quality of Service Open Shortest Path First EoMPLS Giải thích Kết nối thuê bao số bất đối xứng Mạng quang chủ động Chế độ truyền không đồng Thiết bị khách hàng Tốc độ thông tin cam kết Kênh thuê bao số Thiết bị để đấu nối thuê bao số Ethernet qua chuyển mạch nhãn đa giao thức Kênh ảo Ethernet Cáp cho mạng 100Mbps Dịch vụ truyền số liệu mạng diện rộng Mạng cáp quang đến tận nhà Cáp cho mạng 1000Mbps Internet tốc độ cao Tổ chức kỹ thuật đặc biệt Giao thức Internet Nhà cung cấp dịch vụ Internet Mạng riêng ảo lớp Mạng riêng ảo lớp Mạng cục Thiết bị biên nhà cung cấp Chất lượng dịch vụ Giao thức đường ngắn PE Provider Edge PON PSTN Passive Optical Network Public Switched Telephone Network PVC Permanent Virtual Circuit MEN Metro Ethernet Network MPLS Multi-Protocol Label Switching NGN SDH SONET SUP SIP SHDSL WAN WDM Next Generation Network Synchronous Digital Hierarchy Synchronous Optical Network Supervisor Engine Session Intiation Protocol Symetric High-Bit rate Digital Subscriber Loop Wide Area Network Wavelength Division Multiplexing TCP Transission Control Protocol TDM UNI VDC Time Division Access User-Network Interface Vietnam Datacommunication Company VLAN VPN Virtual Local Area Network Virtual Private Network Thiết bị biên nhà cung cấp Mạng quang thụ động Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Kênh ảo thiết lập cố định Mạng Ethernet đô thị diện rộng Chuyển mạch nhãn đa giao thức Mạng hệ Mạng số đồng Mạng quang đồng Khối vi điều khiển Giao thức khởi tạo phiên Kết nối DSL đối xứng đa tốc độ Mạng diện rộng Phương pháp ghép kênh phân chia dải tần Giao thức điều khiển truyền dẫn Truy nhập theo thời gian Giao diện người sử dụng Cơng ty điện tốn truyền số liệu Mạng Lan ảo Mạng cá nhân ảo DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Cấu trúc kết nối liên mạng MEN Hình 2: Cấu trúc mạng MEN điển hình Hình 3: Mơ hình Hình 4: E-Line Service sử dụng Point-to-Point EVC .10 Hình 5: Sự tương tự Frame Relay dịch vụ E-Line .11 Hình 6: Sự tương tự kênh thuê riêng kiểu dịch vụ E-Line 11 Hình 7: E-LAN Service type dùng Multipoint EVC 12 Hình 8: Quá trình thực thêm UNI vào mạng MAN 12 Hình 9: Tổng quan cấu trúc mạng Viễn thông Hà Nội 13 Hình 10: Sơ đồ mạng Metro Ethernet & XDSL Viễn thơng Hà Nội .14 Hình 11: Cấu trúc mạng MEN Viễn thông Hà Nội 15 Hình 12: MetroNet điểm tới điểm 16 Hình 13 : MetroNet Ethernet điểm tới điểm thiết bị đầu cuối khách hàng sử dụng Ethernet Router Ethernet Switch L3 17 Hình 14: MetroNet cung cấp KTR Ethernet điểm tới đa điểm 18 Hình 15: MetroNet cung cấp kết nối Internet trực tiếp với VDC 18 Hình 16: MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN liên tỉnh với VDC 19 Hình 17: MetroNet cung cấp kết nối VPN/VNN quốc tế với VDC MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN nội tỉnh tốc độ cao .19 Hình 18: MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN nội hạt tốc độ cao 20 Hình 19: MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN liên tỉnh tốc độ cao 20 Hình 20: MetroNet cung cấp kết nối MegaWAN quốc tế tốc độ cao .21 Hình 21: MetroNet cung cấp kết nối VPN nội tỉnh L2 tốc độ cao 22 Hình 22 : MetroNet cung cấp kết nối dịch vụ FTTH 22 Hình 23: Dịch vụ MyTV 24 Hình 24: Dịch vụ Voice IP IMS .25 Hình 25: Lưu đồ thuật tốn K-means 27 Hình 26: Lân cận gần q p .31 Hình 27: Minh họa K-NN .32 Hình 28: Sử dụng cơng cụ Việt đồ để tìm đường 38 Hình 29: Sử dụng OpenStreetMap để tìm đường 38 Hình 30: Sử dụng Google Map để tìm đường 39 Hình 31: Biểu đồ phân tích chức công cụ .40 Hình 32: Giao diện chương trình 49 Hình 33: Tab nhập liệu Switch Core .49 Hình 34: Tab nhập liệu Switch Agg 50 Hình 35: Tab nhập liệu Switch Acc 50 Hình 36: Topo mạng tạo chương trình 51 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Đặc tả ca sử dụng nhập xuất liệu .41 Bảng Cấu trúc liệu file đầu vào để nhập thiết bị (bước kịch chính) 42 Bảng 3: Đặc tả ca sử dụng tạo topo mạng giải pháp đề xuất .45 Bảng 4: Đặc tả ca sử dụng thiết kế mạng truy nhập 46 Bảng 5: Kết thử nghiệm theo kịch .52 Bảng 6: Kết thử nghiệm theo kịch .52 LỜI MỞ ĐẦU Ngày cáp quang trở thành lựa chọn lý tưởng cho khơng mạng lõi mà cịn cho mạng truy nhập để đáp ứng tăng lên nhanh chóng số lượng người sử dụng đầu cuối dịch vụ băng thông rộng truyền tín hiệu Video, Chat IP, Video Conference, truyền File dung lượng lớn FTTH (Fiber to the Home) giải pháp thiết kế mạng quang cho phép phục vụ nhiều người dùng đầu cuối đồng thời với tốc độ cao FTTH mang tín hiệu từ nút trung tâm (nút thuộc mạng lõi) tới người dùng đầu cuối thông qua thiết bị trung gian Công nghệ triển khai mạng FTTH sử dụng thiết bị trung gian bị động (không tiêu tốn lượng) gọi công nghệ PON (Passive Optical Network) công nghệ sử dụng thiết bị quang chủ động AON (Active Optical Network) AON có ưu điểm đơn giản triển khai, băng thơng lớn, ảnh hưởng diện rộng có lỗi, tính bảo mật cao PON địi hỏi chi phí triển khai chi phí vận hành thấp Hiện VNPT nhà mạng nhà mạng hàng đầu lĩnh vực cung cấp dịch vụ băng rộng nước Theo thống kê cho thấy, Viễn thông Hà Nội năm 2011-1012 thời điểm bùng nổ dịch vụ băng rông, thuê bao tăng trưởng 160%, năm 2013-1025 thuê bao tăng trưởng 100% Như từ năm 2011- thuê bao băng rộng Viễn thông Hà Nội tăng trưởng mạnh, năm sau gấp đôi năm trước, việc dẫn đến việc hàng năm phải xây dựng mở rộng mạng lưới để đáp ứng cầu phát triển dịch vụ Bài toán thiết kế mở rộng mạng lưới toán cấp thiết hàng năm Viễn thông Hà Nội Tuy nhiên việc thiết kế mở rộng mạng Viễn thông Hà Nội từ trước đến tiến hành thủ công theo kinh nghiệm kỹ sư thiếu công cụ thiết kế chuyên dụng thuê nhà thầu thiết kế Điều dẫn đến nhiều sai sót lãng phí kinh tế.Vì tác giả nhân thấy cần thiết công cụ thiết kế mạng giúp cho việc thiết kế mạng trở nên đơn giản xác Trong khuôn khổ đồ án tác giả xây dựng công cụ thiết kế mạng đề xuất lên Viễn thơng Hà Nội để tham khảo sử dụng vào việc thiết kế mở rộng mạng thời gian Do thời gian kiến thức cịn hạn chế nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận quan tâm thầy cô, bạn bè độc giả Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến: - PGS.TS Trương Thị Diệu Linh, Giảng viên Viện Công nghệ Thông tin Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn, dạy tận tình để tác giả hồn thành đề tài - Các bạn lớp cao học CNTT2 khóa 2013B đồng nghiêp quan góp ý giúp đỡ tác giả hoàn thành đề tài ... thiếu công cụ thiết kế chuyên dụng thuê nhà thầu thiết kế Điều dẫn đến nhiều sai sót lãng phí kinh tế.Vì tác giả nhân thấy cần thiết công cụ thiết kế mạng giúp cho việc thiết kế mạng trở nên đơn... 1.1 Bài toán thiết kế mạng Ring Core 36 1.2 Bài toán thiết kế Ring Agg 36 Xây dựng chương trình thiết kế mạng 37 2.1 Phân tích chức hệ thống .40 2.2 Kết xây dựng... MƠ HÌNH MẠNG MEN CỦA VIỄN THÔNG HÀ NỘI Tổng quan mạng MEN dịch vụ triển khai MEN 1.1 Tổng quan mạng MEN MEN (Metro Ethernet Network) mạng kết nối liên mạng LAN kết nối chéo mạng WAN mạng trục