Tổng quan về mạng PSTN
Các thành phần của PSTN
Các thành phần chính của một mạng điện thoại cố định bao gồm: thiết bị đầu cuối, vòng truy nhập, hệ thống tổng đài và truyền dẫn vv
1 Máy điện thoại cố định:
(Telephone set) là thiết bị đầu cuối trong mạng PSTN, đợc sử dụng để tiến hành cuộc gọi( telephone call) Nó thực hiện những chức năng cơ bản sau: o Yêu cầu sử dụng hệ thống thoại khi ngời gọi nhấc máy. o Báo cho ngời gọi là hệ thống sẵn sàng phục vụ bằng một âm gọi là âm mời quay sè (dial tone) o Gửi tới hệ thống số điện thoại của thuê bao bị gọi do ngời gọi bấm phím hoặc quay số. o Báo cho ngời gọi trạng thái hiện thời của máy bị gọi qua một số âm báo (nh âm báo đang rung chuông, âm báo bận ) o Báo cho thuê bao bị gọi là có cuộc gọi tới bằng âm chuông hoặc các âm nghe đợc khác. o Chuyển tín hiệu tiếng nói thành tín hiệu điện để truyền dẫn tới đầu cuối xa và ngợc lại chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu tiếng nói. o Báo cho hệ thống biết cuộc gọi kết thúc khi có một bên đặt máy.
2 Vòng truy nhập nội hạt ( local loop) và trung kế ( trunk )
Cơ sở hạ tầng của mạng điện thoại bắt đầu với đôi dây đồng đơn giản nối từ máy thuê bao tới tổng đài nội hạt, gọi là vòng truy nhập nội hạt, trên đó truyền tín hiệu thoại tơng tự.
Trung t©m khu vùc Trung tâm liên tỉnh Trung tâm nội hạt
Hình1.1-Phân cấp mạng l ới
Các đờng thông tin giữa các tổng đài gọi là trung kế, thờng có độ sử dụng cao và dung lợng lớn (ít nhất là E1/T1).
3 Hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn
Mạng lới điện thoại công cộng (PSTN) đợc hình thành nhờ hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn Các tổng đài đợc phân thành các cấp, cấp thấp nhất là tổng đài nội hạt Tổng đài các cấp đợc liên kết với nhau thông qua hệ thống truyền dẫn
Tuỳ vào hình thái địa lí, mật độ tập trung thuê bao mà việc bố trí mạng và phân cấp ở từng khu vực, từng khu vực, từng quốc gia đối với từng nhà cung cấp dịch vụ là khác nhau Nhng thông thờng việc nối mạng đợc thực hiện theo 4 mức minh hoạ trên hình sau:
Tín hiệu số có những u điểm hơn hẳn tín hiệu tơng tự nh:
Hệ thống chuyển mạch phân theo thời gian
Mạch giao tiếp thuê bao
Mạng truyền dẫn số tín hiệu số tín hiệu t ơng tự Tín hiệu số đ ợc ghép kênh
Hình 1.2-Mô tả sơ l ợc mạng điện thoại chuyển mạch kênh o Tính chống nhiễu tốt hơn vì có khả năng phục hồi lại nguyên vẹn sau khi qua một quãng đờng truyền. o Đợc xử lí bằng cả phần cững và phần mềm khi ghép kênh và chuyển mạch.
Chuyển mạch thực hiện dựa trên nguyên lí cơ bản là hoán đổi khe thời gian và điều khiển theo chơng trình nạp sẵn.
Hai cách ghép kênh chính phân biệt ở cách thức đồng bộ là ghép cận đồng bộ (với hệ thống PDH) và ghép đồng bộ (với hệ thống SDH).
Báo hiệu trong mạng PSTN
Mạng điện thoại với các thành phần nh trên không thể hoạt động đợc nếu thiếu hệ thống báo hiệu Trong thông tin điện thoại, báo hiệu nghĩa là chuyển và h- ớng dẫn thông tin từ một điểm này tới một điểm khác thích hợp để thiết lập và giám sát cuộc gọi Báo hiệu đợc chia làm hai loại: o Báo hiệu mạch vòng thuê bao, là báo hiệu giữa máy điện thoại với tổng đài nội hạt. o Báo hiệu giữa các tổng đài.
A nhấc máy Tín hiệu mời quay số
Tín hiệu chuông Tín hiệu hồi âm chuông
B nhấc máy Đàm thoại Đặt máy Đặt máy
Hình1.3-Báo hiệu mạch vòng thuê bao
1 Báo hiệu mạch vòng thuê bao Để bắt đầu cuộc gọi, thuê bao điện thoại nhấc máy Thao tác này đợc thực hiện tạo ra tín hiệu tới tổng đài, cho tổng đài biết rằng thuê bao muốn thiết lập cuộc gọi Ngay khi tổng đài thu đợc các tín hiệu của thuê bao, nó gửi cho thuê bao tín hiệu mời quay số và sau đó thuê bao có thể bắt đầu quay số mong muốn.
Khi quay số xong, thuê bao thu đợc từ tổng đài tín hiệu về trạng thái cuộc gọi, tín hiệu hồi âm chuông, tín hiệu cuộc gọi đã đợc nối, tín hiệu báo bận hoặc một số tín hiệu đặc biệt khác.
Một ví dụ về các tín hiệu của mạch vòng thuê bao đợc minh hoạ ở hình sau, trong đó A là thuê bao gọi, B là thuê bao bị gọi Số máy của thuê bao bị gọi đợc gửi đi d- ới dạng xung hoặc dạng tone Nếu là dạng tone, mã đang đợc dùng là DTMF.
2 Báo hiệu giữa các tổng đài:
Xoá ng ợc Xoá thuận
Hình1.4-Báo hiệu giữa các tổng đài
Tín hiệu giữa các tổng đài bao gồm hai phần là báo hiệu trạng thái (mang các thông tin về trạng thái đờng dây) và báo hiệu thanh ghi (mang các thông tin về địa chỉ và điều khiển) Nội dung các thông tin này cũng gần giống với các tín hiệu của mạch vòng thuê bao và đợc quy định trong các bảng mã báo hiệu Hình sau là một ví dụ về các tín hiệu của báo hiệu giữa các tổng đài.
Tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài lại đợc chia thành tín hiệu Báo Hiệu Liền Kênh, khi tín hiệu báo hiệu ở cùng kênh thoại (trong băng) hoặc ở kênh liên kết với kênh thoại Tín hiệu Báo Hiệu Kênh Chung, tín hiệu báo hiệu ở một kênh tách biệt với các kênh thoại và đợc dùng chung cho một số lớn các kênh thoại ở Việt nam, hai phơng pháp báo hiệu đang đợc sử dụng là báo hiệu liền kênh R2 và báo hiệu kênh chung SS7. a Phơng pháp báo hiệu R2:
Phơng pháp này đã đợc ITU-T tiêu chuẩn hoá năm 1968 Nó đợc phân loại thành báo hiệu giám sát và báo hiệu chon lọc nh sau:
8 o Báo hiệu giám sát là những tín hiệu giám sát đợc chuyển tới hệ thống chuyển mạch tuỳ theo các sự kiện xảy ra ở hai đầu của trung kế, ví dụ nh: rỗi, chiếm, chấp nhận chiếm, trả lời, xoá về, xoá đi Với trung kế số E1 thì các tín hiệu này đợc biểu diễn bằng sự thay đổi trong trạng thái của 2 bit a,b trong khe thời gian TS16 của các khung 115 trong một chu kì đa khung. o Báo hiệu lựa chọn hay báo hiệu liên thanh ghi có 15 tín hiệu hớng đi và 15 tín hiệu hớng về đợc tạo thành bằng cách sử dụng kết hợp tần số của 2 trong
6 tần số trong băng để truyền và nhận các loại thông tin khác nhau nh số của thuê bao gọi và bị gọi, loại thuê bao, v.v Tín hiệu hớng đi và về có nghĩa khác nhau tuỳ vào nhóm đợc sử dụng.
Tín hiệu hớng đi phân hai nhóm: I-1, I-2, , I-15 và II-1, II-2, , II-15
Tín hiệu hớng về phân hai nhóm: A-1, A-2, , A-15 và B-1, B-2, , B-15.
Việc chuyển nghĩa và chuyển nhóm đợc thực hiện bằng tín hiệu A-3 và A-5. b Báo hiệu số 7 (SS7):
SS7 là một hệ thống báo hiệu kênh chung đợc phát triển để đáp ứng các yêu cầu báo hiệu tiên tiến trong một mạng thoại số hoá hoàn toàn SS7 không chỉ hỗ trợ báo hiệu trong mạng PSTN trong việc thiết lập cuộc gọi, xử lí trao đổi thông tin mà còn là chọn đờng, khai thác, tính cớc và đặc biệt là hỗ trợ các dịch vụ IN (Intelligent Network).
Vì báo hiệu số 7 là một phần kiến thức rất lớn, nên dới đây chỉ xin trình bày sơ lợc.
Mạng SS7 đợc sử dụng để chuyển các bản tin nhằm thiết lập, quản lí và giải phóng các cuộc gọi cũng nh duy trì mạng báo hiệu Là mạng báo hiệu kênh chung nên toàn bộ thông tin báo hiệu đợc mang trên một mặt phẳng báo hiệu chung và về mặt logic là tách khỏi mặt phẳng kênh thoại Mạng SS7 bao gồm 3 loại phần tử báo hiệu: o Điểm chuyển mạch dịch vụ (SSP): là các chuyển mạch nội hạt hay tandem kết nối kênh thoại và thực hiện các chức năng chuyển mạch cần thiết để bắt đầu hay kết thúc cuộc gọi. o Điểm chuyển giao báo hiệu (STP): chọn đờng và chuyển các bản tin báo hiệu trong mạng.
Hình1.5-Kiến trúc mạng SS7
Hình1.6-Chồng giao thức SS7 so sánh với mô hình OSI o Điểm điểu khiển dịch vụ (SCP): cung cấp sự truy nhập tới các cơ sở dữ liệu, là phần tử chính để cung cấp các ứng dụng IN trong mạng.
Các tuyến báo hiệu kết nối các điểm báo hiệu với nhau, là các tuyến song công đồng thời truyền và nhận các bản tin Tuyến báo hiệu thờng là 56 hay 64 kb/s, có thể là trên các đờng riêng hoặc trên một kênh của đờng E1 Tuỳ vào chức năng của các điểm cuối mà các tuyến đợc gọi theo các tên khác nhau.
Chồng giao thức SS7 so sánh với mô hình tham chiếu OSI đợc mô hình trên hình sau:
1 0 o Phần chuyển giao bản tin (MTP) L1, L2, L3 cung cấp các giao thức truyền tải cho tất cả các giao thức SS7 khác Chức năng của MTP bao gồm những đặc tả giao diện mạng, cơ chế chuyển thông tin tin cậy, chọn đờng và xử lí bản tin. o Phần điều khiển kết nối báo hiệu (SCCP) định địa chỉ và chọn đờng từ đầu cuối tới đầu cuối cho các giao thức ở trên nh là TCAP. o Phần ngời sử dụng thoại (TUP) dùng để kết nối các cuộc gọi thoại hay fax. o Phần ngời sử dụng ISDN (ISUP) thiết lập và duy trì các kết nối cho thoại và dữ liệu o Phần ứng dụng khả năng giao dịch (TCUP) cung cấp truy nhập tới cơ sở dữ liệu ở xa để lấy các thông tin định tuyến và sử dụng các tính năng trong thực thể mạng ở xa.
Trong đó tầng 1 của MTP (L1) định nghĩa các đặc tính vật lí, điện và chức năng của đờng liên kết số liệu báo hiệu và phơng tiện truy nhập nó Tuyến báo hiệu có thể đợc truy nhập bằng chức năng chuyển mạch có khả năng tự động cấu hình lại các tuyến báo hiệu
Tầng 2 MTP (L2) thực hiện chức năng liên kết báo hiệu, tạo ra các liên kết điểm tới điểm tin cậy giữa các phần tử báo hiệu trong mạng, có những cơ chế sau: phát hiện và sửa lỗi, truyền lại khi mất gói, chỉ thị trạng thái kênh liên kết Tầng 2 sử dụng các gói gọi là các đơn vị báo hiệu, gồm ba loại: FISU, LSSU, MSU thực hiện các chức năng nh phát hiện lỗi, giám sát độ sẵn sàng của kênh, chỉ thị trạng thái kênh và chuyên trở các bản tin báo hiệu.
Tổng quan về mạng man
Khái niệm
Mạng đô thị (MAN): là mạng đợc cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế xã hội, có bán kính khoảng 100km trở lại.
Mạng MAN thế hệ mới là mạng đa dịch vụ băng thông rộng.
Kiến trúc mạng
Cấu trúc MAN đợc biểu diễn trong mô hình sau:
Líp Media Líp ®iÒu khiÓn
Chuyển mạch kênh truyền thống
Các thuê bao doanh nghiệp Các thuê bao văn phòng, trụ sở Các thuê bao gia đình Các thuê bao di động
Lớp truy nhập và truyền tải
Hình 2.1: Cấu trúc mạng MAN
Mạng MAN phân chia thành 4 lớp: Lớp dịch vụ, lớp điều khiển, lớp media, lớp truyền tải và truy nhập Các khối chức năng chính trong MAN bao gồm: Các server ứng dụng, Softswitch (Call-Server), Switch-Router và Media Gateway
Mạng MAN sử dụng công nghệ gói để truyền tải thoại và dữ liệu Tại lớp Media, các gateway đợc đa ra để thích nghi thoại với media khác trong mạng truyền tải gói Các media gateway đợc sử dụng làm giao diện với các thiết bị sử dụng khác (RGW - Residential Gateway), mạng truy nhập (Access Gateway- AGW), hoặc với PSTN (Trunk Gateway-TGW) Riêng các media server thực hiện một loạt các chức năng chẳng hạn nh cung cấp các âm mời quay số hoặc các âm thông báo, phát triển các dịch vụ mới giá trị gia tăng.
Giao diện mở của cấu trúc mới cho phép nhanh chóng đa ra các dịch vụ mới. Đồng thời cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc đa ra mô hình kinh doanh mới
Về mặt nguyên tắc, việc xác định vị trí, vai trò của các thực thể nút mạng tùy thuộc vào mục tiêu xây dựng mạng ban đầu (qui mô mạng, dung lợng, khả năng cung cấp dịch vụ ) Có thể chia thành 4 lớp mạng: lớp thiết bị truy nhập khách hàng (CPE), lớp tích hợp vật lý, lớp phần tử dịch vụ và lớp lõi.
- Lớp mạng truy nhập khách hàng: Đây là lớp mạng cuối cùng đợc quản lý bởi nhà khai thác mạng Lớp mạng này cần cung cấp chức năng bảo mật truy nhập, chức năng tuân thủ SLA cho một vài lớp dịch vụ.
- Lớp tích hợp: Đảm bảo thực hiện chức năng thu gom l u lợng một cách hiệu quả từ các thiết bị truy nhập khách hàng và chuyển chúng đến các thiết bị thuộc lớp dịch vụ Lớp tích hợp này cần thực hiện chức năng chuyển mạch nội bộ nhằm mục đích giảm thiểu lu lợng truyền tải lên lớp dịch vụ.
- Lớp phần tử dịch vụ: Thực hiện chức năng điều khiển/ kiến tạo các dịch vụ một cách mềm dẻo và tinh tế, chẳng hạn nh dịch vụ phân bổ nội dung, dịch vụ bảo mật Các dịch vụ nh bức tờng lửa, điều khiển các dịch vụ thoại, chuyển đổi các loại hình dịch vụ lớp 2 cũng là những chức năng mà lớp này thực hiện.
- Lớp lõi MAN: Đảm bảo chức năng truyền tải lu lợng một cách hiệu quả giữa các thực thể thuộc lớp dịch vụ Thực thể thuộc lớp mạng lõi cần có áp dụng các kỹ thuật xử lý chuyển gói nhanh và tin cậy, song song với việc áp dụng các kỹ thuật điều khiển lu lợng tinh tế, kỹ thuật quản lý tắc nghẽn linh hoạt Mặc dù các thực thể mạng lõi không liên quan trực tiếp đến các khách hàng nhng nó phải thực hiện đợc chức năng phân biệt hình thái lu lợng của ngời sử dụng, tìm kiếm và áp dụng các cơ chế điều khiển truyền tải tơng ứng
- Lớp quản lý mạng: Cơ cấu thực hiện đợc gắn với tất cả các lớp tơng ứng với vai trò, chức năng của từng phân lớp Lớp quản lý thực hiện chức năng theo dõi kiểm soát và quản lý tình trạng hoạt động, tình trạng cung cấp dịch vụ của mạng. Ngoài ra nó cần phải thực hiện đợc việc tích hợp quản lý nếu nh có yêu cầu phối hợp.
2 Xác định cấu trúc tô-pô mạng
Xác định cấu trúc tô-pô mạng là công việc nhằm thực hiện phơng thức kết nối giữa các phân lớp mạng với nhau thông qua các phần tử nút mạng đại diện, phơng thức kết nối giữa các phần tử nút mạng trong cùng phân lớp Xác định cấu trúc tô- pô mạng là một công việc đóng vai trò quan trọng quyết định tới tính cân đối cũng nh giá thành xây dựng mạng Nếu nh cấu trúc truyền dẫn quang đợc tổ chức tốt và phù hợp với cấu trúc lôgic phân lớp mạng MAN thì việc xây dựng mạng sẽ trở nên dễ dàng hơn và đảm bảo đợc việc xây dựng mạng theo một mô hình chuẩn tắc. Cấu trúc vòng (ring) và lới (mesh) là hai cấu trúc tô-pô điển hình cho mạng truyền dẫn quang Cấu trúc ring tiết kiệm rất nhiều tài nguyên về cáp quang so với cÊu tróc hub-and-spoke
Hình 2.3: Topo cấu trúc dạng Hub and Spoke
Trong trờng hợp tài nguyên về mạng cáp quang hiếm hoi thì giải pháp triển khai mạng theo cấu trúc ring có thể nói là lựa chọn duy nhất Hơn nữa, cấu trúc ring cho phép giảm thiểu số lợng giao diện trong các nút thiết bị để kết nối với các nút thiết bị khác, chỉ với 2 giao diện kết nối sẽ cho phép nút mạng kết nối với tất cả các nút mạng khác trong toàn mạng.
Hình 2.4: Topo cấu trúc dạng ring
Cần phải nhấn mạnh một điều nữa là các cấu trúc tô-pô khác nhau cung cấp những khả năng khác nhau xét về chức năng thực hiện định tuyến lu lợng trên mạng Cấu trúc mesh (hub and spoke) phù hợp cho áp dụng chức năng định tuyến lớp 2 và lớp
3 trong khi đó cấu trúc ring lại áp dụng tối u cho việc triển khai công nghệ RPR và SDH
Triển khai cấu trúc tô-pô hợp lý phù hợp với mô hình kiến trúc phân lớp và thực trạng hệ thống truyền dẫn quang cho phép nhà khai thác tối u truyền tải lu l- ợng trên mạng của mình Nghĩa là lu lợng ở phân lớp nào sẽ đợc truyền tải trong phân lớp đó, tránh việc lu lợng trao đổi vòng vèo, chẳng hạn lu lợng truyền lên lớp lõi rồi sau đó lại truyền ngợc trở lại chính nút mạng truy nhập mà nó xuất phát. Một vấn đề quan trọng nữa cần quan tâm cho việc xác định cấu trúc tô-pô mạng đó là cần phải xét đến tính cân đối và qui mô của mạng cần xây dựng đáp ứng việc gia tăng nhanh chóng của các loại hình dịch vụ trao đổi dữ liệu Không nên xây dựng mạng theo kiểu “cung ứng nhất thời”, nghĩa là mạng đợc xây dựng đáp ứng những yêu cầu dịch vụ cụ thể trớc mắt mà không tính đến khả năng mở rộng, phát triển các loại hình dịch vụ, sự gia tăng lu lợng sau này Nếu kiến trúc mạng không xét đến yếu tố này thì tất cả những thay đổi về sau đều đòi hỏi chi phí rất tốn kém về thay đổi lại kiến trúc mạng, nâng cấp các thiết bị, mà nhiều khi rất khó khăn để thực hiện.
Yêu cầu đối với mạng MAN
Theo các số liệu phân tích, trong thời gian đầu của thập kỷ này, ng ời ta mong muốn số liệu sẽ chiếm đến 80% của tất cả lu lợng viễn thông, chủ yếu là dựa trên chuẩn IP Mặc dù các thiết bị SONET/SDH hiện tại sử dụng công nghệ kết nối mạng quang, nhng chúng đợc thiết kế cho lu lợng thoại và không phù hợp với nhu cầu về số liệu Các vòng ring sợi quang thành phố trở nên không đủ khi lu lợng số liệu tăng.
Các nhà cung cấp hiện nay đang rất quan tâm và cũng đang nhanh chóng xây dựng mạng MAN của riêng mình Để hỗ trợ cả dịch vụ thoại và các dịch vụ số liệu mới dựa trên IP, họ phải quan tâm đến rất nhiều vấn đề nh độ tin cậy, sự cân bằng, tính mềm dẻo và hiệu quả của mạng:
+ Mạng phải có độ tin cậy cao, có dự phòng phần cứng hỗ trợ Topo ring, có các khả năng bảo vệ và phục hồi sợi quang.
+ Mạng phải có sự cân bằng hay khả năng cấp phát băng thông theo cách thức phù hợp với các hiệp định về mức dịch vụ (SLA) đã qui định.
+ Kiến trúc mạng phải mềm dẻo, có thể mở rộng đến rất nhiều điểm cuối và hỗ trợ rất nhiều các ứng dụng khác nhau Các ứng dụng tự nó sẽ cấp phát băng thông có phạm vi từ vài chục Kbps đến hàng Gbps Tính mềm dẻo là một yêu cầu
1 6 quan trọng đối với mạng khu vực Thành phố vì phải có khả năng thích ứng với số l- ợng ngời sử dụng và ứng dụng ngày càng tăng.
+ Mạng phải có khả năng hỗ trợ các dịch vụ với hoạt động định trớc và có thể đoán trớc đợc, bao gồm những ứng dựng thoại và trễ tối thiểu Đảm bảo hoạt động theo kiểu lu lợng sẽ cho phép các dịch vụ tích hợp trên một mạng truy nhập chung + Mạng phải có đợc tối u hóa cho topo ring của MAN và cho kiểu lu lợng chính mà nó mang đi - đó là số liệu Mạng truy nhập kiểu gói kết hợp cùng với bảo vệ dịch vụ nhng phải đạt đợc hiệu quả Hệ thống phải có hiệu quả chi phí để có thể hoạt động.
+ Mạng phải hỗ trợ các dịch vụ thoại đang tồn tại Loại dịch vụ mang lại lợi nhuận chủ yếu này yêu cầu cả độ khả dụng và độ tin cậy và sẽ tạo ra lợi nhuận đáng kể khi mà nhà cung cấp xây dựng mô hình dịch vụ mới này. iv nguyên tắc cung cấp dịch vụ trong mạng man
1 Xác định loại hình cung cấp dịch vụ trong mạng MAN hiện tại và trong t- ơng lai
Trớc hết cần xác định mô hình cung cấp dịch vụ trong mạng MAN Mô hình này dựa trên các yêu cầu xuất phát từ ngời sử dụng, nó hoàn toàn độc lập với các giải pháp công nghệ đợc lựa chọn triển khai sau này Với hoàn cảnh hiện tại, chúng ta có thể thực hiện triển khai dịch vụ theo 3 mô hình sau đây:
- Dịch vụ truyền tải LAN trong suốt (Transparent LAN), cung cấp các kết nối giữa các mạng cục bộ tách rời nhau về mặt địa lý cũng nh về mặt kết nối vật lý.
- Dịch vụ cung ứng đờng truy nhập Internet (Dedicated Internet Access), cung cấp kết nối Internet tốc độ cao tới các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP).
- Cung cấp đờng kết nối riêng (Private-Line), là dịch vụ cho thuê các kết nối riêng, cung cấp đờng kết nối riêng tới các thuê bao. Đây là 3 mô hình cung cấp dịch vụ mạng chủ yếu, làm cơ sở để phát triển các loại hình dịch vụ và dịch vụ giá trị gia tăng khác trên mạng do các nhà khai thác mạng hoặc các nhà cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng khác trên mạng thực hiện Dịch vụ truyền tải LAN trong suốt cung cấp các kết nối trao đổi dữ liệu giữa các mạng LAN trong phạm vi phục vụ của mạng đô thị với nhau Thông thờng dịch vụ này thờng có rất nhiều yêu cầu từ các cơ quan và các tổ chức nhằm thực hiện liên kết các phân mảnh LAN tại các văn phòng, chi nhánh ở các phạm vi địa lý khác nhau thành một mạng thống nhất, quản lý và trao đổi thông tin độc lập, có tính bảo mật cao.
Hình2.6: Dịch vụ truyền tải Lan trong suốt
Dịch vụ cung ứng đờng truy nhập Internet thực hiện cung cấp các đờng kết nối truy nhập Internet tốc độ cao từ các doanh nghiệp (DN), các cơ quan tổ chức tới nhà cung cấp dịch vụ Internet Thông thờng dịch vụ này sẽ cung cấp các kết nối truy nhập Internet tới các thiết bị truy nhập cổng (Gateway) của các cơ quan tổ chức, các doanh nghiệp thông qua thiết bị truy nhập khách hàng (CPE) của nhà cung cấp dịch vụ mạng, băng thông cung cấp đợc dùng chung giữa những ngời sử dụng trong văn phòng Một mô hình kết nối truy nhập Internet khác cũng có thể đ - ợc thực hiện đó là cung cấp kết nối tập trung lu lợng tới các ISP từ các thiết bị truy nhập của nhà cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tới các thuê bao qua mạng cáp truy nhập tới nhà thuê bao Ví dụ nh các switch/hub tập trung lu lợng truy nhập Internet từ các thiết bị truy nhập qua mạng cáp dựa trên cơ sở công nghệ xDSL, PON, Dial-up
Dịch vụ cung cấp đờng kết nối riêng, mô hình cung cấp dịch vụ này tơng tự nh mô hình cung cấp dịch vụ thuê kênh riêng (Leased Line), Frame Relay, VPC/VCC trong ATM nhng với tốc độ kết nối trao đổi thông tin lớn hơn rất nhiều và giá cả cung cấp loại hình dịch vụ cũng rẻ hơn nhiều tơng ứng với giải pháp công nghệ đợc lựa chọn Mô hình cung cấp dịch vụ này về hình thức triển khai tơng tự nh các loại hình dịch vụ TDM truyền thống, nhà thuê bao sử dụng dịch vụ này có toàn quyền sử dụng băng thông đợc cung cấp bởi nhà khai thác mạng, chủ động phát triển các hình thức trao đổi thông tin của mình.
Tiếp theo cần xác định các loại hình dịch vụ giá trị gia tăng có thể triển khai trên cơ sở các mô hình cung cấp dịch vụ, xác định các loại hình dịch vụ nào đợc cung cấp chủ yếu trên mạng ngay khi triển khai xây dựng mạng, các loại hình dịch
1 8 vụ nào sẽ triển khai trong tơng lai gần Theo thống kê thị trờng phát triển dịch vụ mạng MAN từ trớc tới nay và trong tơng lai thì các loại hình dịch vụ sẽ chiếm tỷ trọng chủ yếu và phổ biến nhất: Kết nối truy nhập Internet; Kết nối kênh thuê riêng; Kết nối mạng riêng ảo; Dịch vụ truy nhập cơ sở dữ liệu (CSDL).
Yêu cầu về kết nối truy nhập Internet của các cơ quan, tổ chức, các doanh nghiệp, cơ sở nghiên cứu đào tạo, các cá nhân là rất lớn, chiếm tới 80% tổng số yêu cầu các loại hình dịch vụ mạng MAN hiện nay Việc thực hiện liên kết truy nhập Internet đã đợc thực hiện bằng những giao thức thân thiện và rất quen thuộc với ng- ời sử dụng (các trình duyệt Web, các phần mềm ứng dụng gửi/nhận th điện tử, truyền tệp, truy nhập điều khiển từ xa), ngoài ra các ứng dụng rất phát triển trên mạng Internet khác hiện đang đợc đẩy mạnh nh giao dịch thơng mại điện tử, giải trí trên mạng, trò chơi Do vậy, một trong những trọng tâm chủ yếu của loại hình cung cấp dịch vụ mạng MAN đó là cần phải u tiên phát triển loại hình kết nối truy nhËp Internet.
Dịch vụ thuê kênh riêng thực ra là một dịch vụ đã đợc triển khai cung cấp nhiều năm nay Tuy nhiên một trong những nhợc điểm lớn nhất của công nghệ hiện tại đang đợc triển khai để cung cấp dịch vụ này là nó đợc triển khai ở lớp vật lý, trên cơ sở công nghệ truyền dẫn/chuyển mạch TDM Điều này có nghĩa là khi cung cấp dịch vụ kênh thuê riêng tới khách hàng các nhà khai thác mạng sử dụng các kênh truyền dẫn đợc phân chia với tốc độ khác nhau theo yêu cầu của khách hàng dựa trên cơ chế ghép tách kênh TDM (cụ thể ở đây sử dụng cơ chế ghép tách/kênh trong công nghệ SDH hoặc sử dụng các giao diện thuê bao số tốc độ thấp của các hệ thống chuyển mạch kênh TDM) Phơng thức cung cấp kênh thuê riêng nói trên thực hiện cung cấp một tuyến kết nối vật lý riêng rẽ tới khách hàng từ đầu cuối tới đầu cuối, do vậy nó không cho phép tận dụng hiệu suất sử dụng băng thông của hệ thống làm hạn chế khả năng cung cấp kênh thuê riêng với nhiều loại hình tốc độ, nhất là khi khách hàng yêu cầu tốc độ kết nối cao, dẫn đến chi phí cho giá cả kênh thuê riêng đối với khách hàng là rất cao, thời gian đáp ứng yêu cầu khách hàng là rÊt chËm.
Công nghệ Gigabit Ethernet
Giới thiệu
Ngày nay, Ethernet đợc đồng nghĩa với chuẩn IEEE 802.3 – CSMA/CD LAN Tại thời điểm bắt đầu, xuất phát từ ý tởng mạng của đại học Hawaii ALOHA (Mỹ), Ethernet là mạng cục bộ do các công ty Xerox, Intel và Digital Equipment xây dựng và phát triển, là mạng thông dụng nhất đối với các mạng LAN hiện nay. Ethernet LAN đợc xây dựng theo tiêu chuẩn 7 lớp, mạng Ethernet cho phép đa vào mạng các loại máy tính khác nhau kể cả máy tính mini.
Ethernet LAN là một ví dụ của mạng sử dụng cơ chế CSMA/CD (Phơng pháp đa truy cập sử dụng sóng mang có phát hiện xung đột – Multiple Access/ ColisionDetection), đó là truyền tin một cách ngẫu nhiên và truyền lại khi có xung đột.Mạng CSMA/CD là một ví dụ điển hình của mạng quảng bá vì tất cả các trạm làm việc đều thấy đợc thông tin truyền trên mạng Khi một trạm làm việc muốn chuyển thông tin trên mạng trớc tiên nó nghe ngóng xem có ai đang truyền thông tin không Nếu mạng đang bận thì phải chờ cho tới khi hết bận mới đợc truyền thông tin đi Thông tin đợc chia thành các đơn vị gọi là Khung, độ lớn của Khung giới hạn từ 64 đến 1516 Bytes Do độ dài của mạng có thể chiếm một khoảng thời gian để một gói thông tin có thể truyền đến đợc giữa hai trạm làm việc, vì thế có thể xảy ra hiện tợng cả hai trạm đều có thể cùng lúc gửi thông tin đi Khi đó xung đột sẽ xuất hiện, hai máy sẽ ngừng truyền và đợi trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi tiếp tục truyền lại.
Ethernet trở nên phổ biến trên thế giới từ những năm 1970; theo ớc tính trong năm 1996 có 82% các thiết bị mạng đều là Ethernet Năm 1995, chuẩn Fast Ethernet đợc thông qua tổ chức IEEE Fast Ethernet cung cấp băng thông cao gấp
10 lần và có các tính chất mới nh hoạt động song công (full- duplex) tự động bắt tay (auto- negotiation); điều này cho thấy Ethernet là một công nghệ có tính mở. Hiện nay, sự xuất hiện của chuẩn Gigabit Ethernet càng làm cho Ethernet phát triển mạnh mẽ hơn.
Bản dự thảo của chuẩn 802.3z đợc IEEE đa ra tháng 7- 1997, các phát triển mới nhất của Gigabit Ethernet là các chuẩn cho cáp đồng đợc đa ra năm 1999 nh
1000 Base- CX hoặc IEEE 802.3ab Bản dự thảo gồm 14 mục tiêu cần đạt đợc: + Đạt đợc tốc độ 1000Mbps;
+ Sử dụng định dạng khung 802.3 Ethernet;
+ Đáp ứng các chức năng yêu cầu của chuẩn 802
+ Cung cấp cơ chế chuyển đổi đơn giản giữa 10Mbps, 100Mbps và 1000Mbps;
+ Giữ đợc kích thớc khung lớn nhất và bé nhất của chuẩn hiện hành;
+ Cung cấp chế độ hoạt động song công và bán song công.
+ Hỗ trợ mạng hình sao- star
+ Sử dụng cơ chế CSMA/CD và hỗ trợ ít nhất một bộ lặp trong mỗi khoảng xung đột;
+ Hỗ trợ cáp quang theo chuẩn ANSI Fibre Chanel FC-1 và FC-0; và nếu có thể hỗ trợ cả cáp đồng.
+ Cung cấp một họ các đặc điểm lớp vật lý hỗ trợ:
- Một kết nối có khoảng cách tối thiểu 500m trên cáp quang đa mode
- Một kết nối có khoảng cách tối thiểu 25m trên cáp đồng (mong muốn đạt đợc 100m)
- Một kết nối có khoảng cách tối thiểu 3km trên cáp quang đơn mode + Hỗ trợ các phơng tiện lựa chọn từ ISO/IEC 11801; phù hợp với điều khiển luồng và định nghĩa một giao diện độc lập Gigabit Ethernet- GMII.
2 8 Ưu điểm của Gigabit Ethernet là tơng thích hoàn toàn với Ethernet/Fast Ethernet hiện có: nó sẽ giữ nguyên cơ chế CSMA/CD làm phơng pháp truy nhập, hỗ trợ các chế độ song công cũng nh bán song công; hỗ trợ cáp quang đơn mode và đa mode cũng nh cáp đồng trục (Short- Haul) và cáp xoắn UTP CAT 5 Tiêu chuẩn sử dụng công nghệ tín hiệu vật lý trong Fiber Channel để hỗ trợ tốc độ Gigabit trên cáp quang
Gigabit Ethernet đợc sử dụng nh là mạng trục (Backbone) trong môi trờng mạng hiện hành Nó có thể đợc dùng để kết hợp giữa các máy khách và khu máy chủ, và kết nối các chuyển mạch Fast Ethernet; nó cũng có thể đợc dùng để kết nối giữa các trạm làm việc làm việc và các máy chủ cho các ứng dụng đòi hỏi băng thông cao nh xử lý ảnh hoặc CAD.
Tháng 3- 1996, ủy ban IEEE 802.3 chấp thuận dự án chuẩn hóa 802.3z
Gigabit Ethernet Tại thời điểm này, có khoảng 54 công ty tham gia vào dự án chuÈn hãa.
Liên minh Gigabit Ethernet đợc thành lập tháng 5- 1996 gồm 11 công ty ngay sau khi IEEE công bố cơ cấu dự án Gigabit Ethernet 802.3z cho cáp quang, bao gồm: 3Com Corp., Bay Networks Ins., Cisco Sytems Ins., Computer Corp., Granite Sytem Ins, Intel Corporation, LSI Logic, Packet Engines Ins, Sun Microsytems Computer Company, UB Networks và VLSI Technology.
Liên minh biểu hiện cho kết quả nhiều nhà sản xuất nhằm cung cấp các sản phẩm Gigabit Ethernet có tính mở, tính đến tháng 10-1999 đã có 120 thành viên tham gia, bao gồm các nhà công nghiệp mạng, máy tính và tích hợp vi mạch Mục đích của liên minh nhằm:
+ Hỗ trợ việc mở rộng các công nghệ Ethernet và Fast Ethernet theo nhu cầu băng thông của hiện tại.
+ Phát triển các đề xuất kỹ thuật, gồm cả các chuẩn
+ Thực hiện các thủ tục và các tiến trình kiểm nghiệm tính mở và tơng tác giữa các nhà sản xuất khác nhau.
KiÕn tróc Gigabit Ethernet
Gigabit Ethernet là một mở rộng của chuẩn Ethernet IEEE 802.3 Gigabit
Ethernet dựa trên các giao thức Ethernet nhng tăng tốc độ 10 lần so với Fast Ethernet, tới 1000Mbps, hay 1Gbps Do Gigabit Ethernet dựa trên Ethernet, các quản trị mạng có thể dựa trên những hiểu biết sẵn có của mình để dễ dàng quản lý và duy trì các mạng Gigabit Ethernet. Để làm tăng tốc độ từ 100Mbps Fast Ethernet tới 1Gbps có một vài thay đổi đợc thực hiện ở giao tiếp vật lý Nó đã đợc quyết định rằng Gigabit Ethernet sẽ tìm kiếm giống nh Ethernet từ lớp Data Link lên trên Đặc trng làm tăng tốc độ tới 1Gbps đã đợc giải quyết bằng cách kết hợp 2 công nghệ: IEEE 802.3 và ANSI X3T11 Fibre channel.
Hình dới đây chỉ ra các thành phần quan trọng từ mỗi công nghệ đợc kết hợp trong Gigabit Ethernet.
CSMA/CD or full- duplex MAC
Hình 3.1: Sự kết hợp của các công nghệ tạo ra Giga Ethernet
Sự kết hợp của 2 công nghệ này cho phép chuẩn có đợc giao diện tốc độ cao có sẵn của công nghệ Kênh quang (Fibre Channel) trong khi vẫn duy trì đợc định dạng khung của 802.3Ethernet, tơng thích với các thiết bị đa phơng tiện hiện có, và sử dụng song công (full- duplex) hoặc bán song công (half- duplex) qua cơ chế CSMA/CD.
Một mô hình của Gigabit Ethernet đợc chỉ ra nh sau:
Hìnhn 3.2 : Kiến trúc của IEEE 802.3z Gigabit Ethernet
Lớp vật lý của Gigabit Ethernet sử dụng pha trộn các kỹ thuật đã đợc kiểm chứng từ Ethernet nguyên thủy và chuẩn ANSI X3T11 Fibre Channel Gigabit Ethernet hỗ trợ 4 loại phơng tiện vật lý Chúng đợc định nghĩa ở hai chuẩn 802.3z (1000Base-X) và 802.3ab (1000Base- T).
Chuẩn 1000Base-X dựa trên lớp vật lý của Fibre Channel, Fibre Channel là công nghệ liên kết cho việc kết nối các máy trạm, các siêu máy tính, các thiết bị lu trữ và các thiết bị ngoại vi Fibre Channel có kiến trúc 4 lớp 2 lớp thấp nhất là lớp FC-0 (Interface và media) và FC1(Encode/Decode) đợc sử dụng trong Gigabit Ethernet Do Fibre Channel là một công nghệ đã đợc kiểm chứng, việc tái sử dụng nó sẽ giảm khá nhiều thời gian phát triển chuẩn Gigabit Ethernet
Có 3 loại cáp đợc định nghĩa trong chuẩn 1000Base- X:
- 1000Base-SX 850 nm laser trên cáp quang đa mode
- 1000Base-LX 1300 nm laser trên cáp quang đơn mode và đa mode
- 1000Base-CX cáp đồng xoắn STP (Shielded Twisted Pair)
Cáp quang đơn mode (9 micron) 3 Km sử dụng laser 1300nm(LX)
Cáp quang đa mode (62.5 micron) 300m sử dụng laser 850nm(SX)
550m sử dụng laser 1300nm(LX)
Cáp quang đa mode (50 micron) 550m sử dụng laser 850nm(SX)
550m sử dụng laser 1300nm(LX)
Chuẩn IEEE 802.3ab cho phép sử dụng cáp UTP (1000Base T), chuẩn 1000Base T cho phép Gigabit Ethernet mở rộng tới khoảng cách tới 100m trên cáp đồng UTP category 5 là loại cáp phổ biến hiện dang đợc sử dụng trong các tòa nhà. Đặc điểm của Gigabit Ethernet hớng tới 3 dạng môi trờng truyền dẫn laser sóng dài long- wave (LW) trên cáp quang đơn mode và đa mode (gọi là1000BaseLX), laser sóng ngắn short- wave (SW) trên cáp quang đa mode (1000BaseSX), và 1000BaseCX, cho phép truyền dẫn trên cáp đồng đối xứng 150 ohm. Đặc điểm Fibre Channel PMD hiện nay cho phép tín hiệu 1.062 gigabaud trong chế độ song công, Gigabit Ethernet sẽ tăng tốc độ tới 1.25Gbps Mã hóa 8B/10B cho phép tốc độ truyền dữ liệu tới 1000Mbps; kết nối hiện tại của FibreChannel, và do đó cũng là Gigabit Ethernet, là SC connector cho cả cáp quang đơn và đa mode.
+ Laser sóng dài và sóng ngắn trên môi trờng sợi quang
Hai chuẩn laser hỗ trợ trên sợi quang là 1000BaseSX (laser sóng ngắn) và
1000Base LX (laser sóng dài) Laser sóng dài và sóng ngắn đợc hỗ trợ trên sợi quang ®a mode.
Có hai loại sợi quang đợc sử dụng là 62.5-millimeter và 50-milimeter Laser sóng dài đợc dùng cho sợi quang đơn mode vì sợi đơn mode này đợc tối u khi truyền với laser sóng dài, sợi đơn mode không đợc hỗ trợ với laser sóng ngắn.
Sự khác nhau cơ bản giữa dùng công nghệ laser sóng dài và sóng ngắn là chi phí và khoảng cách Các laser trên cáp quang đều có sự thay đổi về sự suy giảm trông cáp.
Tại các độ dài khác nhau thì các “dips” về suy giảm sẽ đợc thấy trên cáp Các laser sóng dài và sóng ngắn u điểm là có “dips” và chỉ rõ các độ dài sóng khác nhau trong cáp.
Laser sóng dài có u điểm là các mức dips suy giảm có độ dài sóng dài hơn trong cáp Các laser sóng ngắn có chi phí thấp hơn nhng có khoảng cách ngắn hơn. Trái lại, các laser sóng dài chi phí tốn kém hơn nhng lại có khoảng cách dài hơn. Sợi đơn mode đợc dùng một cách truyền thống trong kế hoạch đi dây mạng vì nó đạt đợc khoảng cách dài Ví dụ trong mạng Ethernet cáp quang đơn mode lên tới 10 Km Sợi quang đơn mode dùng đờng kính lõi khoảng 9 micron và laser 1300 nm và là công nghệ có khoảng cách lớn nhất.
Laser lõi nhỏ và năng lợng thấp kéo dài độ dài sóng laser và cho phép truyền với các khoảng cách lớn Điều này cho phép sợi quang đơn mode đạt đợc khoảng cách lớn nhất với tất cả môi trờng với ồn nhiễu đợc giảm thiểu.
Gigabit Ethernet đợc hỗ trợ trên hai loại sợi quang đa mode là 62.5 micron và
50 micron Sợi quang 62.5 micron hay đợc thấy trong kế hoạch đi dây mạng tòa nhà, mạng campus và là backbone cho mạng Ethernet, Fast Ethernet và FDDI Tuy nhiên, loai cáp này có băng thông thấp (khả năng truyền ánh sáng trong cáp), đặc biệt là với các laser sóng ngắn Điều đó có nghĩa là các laser sóng ngắn trên sợi quang 62.5 micron chỉ có thể truyền với khoảng cách ngắn hơn các laser sóng dài. Sợi quang 50 micron có băng thông tốt hơn và các laser sóng ngắn có thể truyền ở khoảng cách dài hơn so với ở sợi quang có đờng kính 62.5 micron.
+ Cáp bọc kim 150 ohm đối xứng (1000BaseCX)
Với khoảng cách cáp chạy ngắn (25m), Gigabit Ethernet sẽ cho phép truyền dẫn trên cáp 150 ohm đối xứng Để đảm bảo chắc chắn và giảm tối thiểu nhiễu giao thoa gây nên bởi các mức điện áp, các bộ phát và thu sử dụng chung đất Suy hao của mỗi connector đợc giới hạn tới 20 dB để tối thiểu méo đờng truyền Loại connector sử dụng cho 1000BaseCX là DB-9 connector.
Copper ứng dụng của loại cáp này thờng đợc dùng cho các kết nối khoảng cách ngắn trong các Trung tâm dữ liệu, và các kết nối trong và liên rack Do khoảng cách giới hạn là 25m nên không thích hợp cho các kết nối giữa Trung tâm dữ liệu và hộp đấu d©y.
Khoảng cách cho mỗi loại cáp hỗ trợ bởi 802.3x đợc chỉ ra dới đây
Hình 3.3: Khoảng cách giữa các loại cáp
2 Giao diện đờng truyền Gigabit độc lập GMII ( Gigabit Media Independent Interface)
GMII là giao diện giữa lớp MAC và lớp vật lý, cho phép bất kỳ lớp vật lý nào đều sử dụng đợc lớp MAC Nó là một mở rộng của MII (Media IndependentInterface) đợc dùng trong công nghệ Fast Ethernet Nó sử dụng cùng giao diện quản lý nh MMI, hỗ trợ tốc độ dữ liệu từ 10, 100 và 1000Mbps Nó cung cấp kênh truyền và nhận dữ liệu độc lập 8 bit, do đó có thể hỗ trợ cả hai cơ chế hoạt động song công và bán song công.
GMII cung cấp 2 trạng thái tín hiệu: một thể hiện cho sóng mang, và trạng thái còn lại biểu thị sự hiện diện của xung đột Phân lớp điều hòa (Reconciliation Sublayer- RS) ánh xạ các tín hiệu vật lý đợc các lớp MAC hiện hành nhận diện. Với GMII, nó cho phép kết nối nhiều loại phơng tiện truyền dẫn khác nhau nh cáp bọc kim hoặc cáp xoắn UTP, cáp quang đơn mode và đa mode trong khi cùng sử dông MAC controller.
Công nghệ truyền tải gói qua Sonet/SDH-POS
Công nghệ Sonet/SDH và POS
1 Định dạng khung SONET/SDH
SONET/SDH là công nghệ truyền tải ở lớp vật lý dựa trên TDM tốc độ cao, vốn đợc dùng để tối u hóa cho dịch vụ thoại POS cung cấp những phần cốt yếu cho phép sử dụng các tính năng nh tốc độ và khả năng quản lý tuyệt vời của SONET/SDH để tối u hóa cho việc truyền tải dữ liệu Một khung SONET/SDH có độ dài 810 Byte và thờng đợc miêu tả nh hình vẽ sau
Hình 4.1: Định dạng khung SONET
2 Các tốc độ dữ liệu SONET/SDH:
Tốc độ truyền dẫn cơ sở của SONET là 51.840 Mb/s, tơng đơng với tín hiệu truyền tải ở mức 1, đợc tạo ra bởi 8000 khung/giây (810 bytes/khung) Đợc phát triển bởi Bellcore, các tốc độ truyền dẫn khác của SONET theo lợc đồ ghép kênh đồng bộ đợc phép bởi tốc độ cơ sở 51.840 Mb/s Bảng 1 chỉ ra các tốc độ của SONET và tơng ứng với SDH SDH đợc đề xuất bởi Liên minh Viễn thông Quốc tế ITU Tốc độ cơ sở của SDH là STM1 (155.520 Mb/s), SDH dờng nh thông dụng nhất tại Châu Âu.
Bảng 1 Các tốc độ dữ liệu SDH
POS sử dụng giao thức điểm-điểm (Point to Point Protocol: PPP) trong chia khung theo cấu trúc HDLC (HDLC-Like Framing) cho việc đóng gói dữ liệu tại lớp
2 (Data link) của mô hình OSI Định dạng khung cho PPP trong HDLC – like framing nh sau
Hình 4.2: PPP trong cấu trúc đóng khung nh HDCL
RFC 2615 qui định việc sử dụng đóng gói PPP qua kết nối SONET/SDH PPP đợc thiết kế cho mục đích kết nối điểm-điểm và thích hợp với các kết nối SONET/SDH mà vốn dĩ chỉ sử dụng cho cung cấp các kênh điểm-điểm POS qui định STS-3c/STM-1 (155Mb/s) là tốc độ dữ liệu cơ sở, và băng thông có thể sử dụng là 179.760 Mb/s Các khung POS đợc sắp đặt trong các khung SONET/SDH tại vị trí bên trong của lớp mang dữ liệu.
Hình vẽ dới đây chỉ ra quá trình đóng khung
Hình 4.3: Quá trình đóng khung POS
Các giao diện POS thờng đợc kết nối qua mạng SONET/SDH, tại đây thời gian đợc đồng bộ theo đồng hồ của lớp 1 Các giao diện POS nhận thông tin về định thời từ các luồng dữ liệu đến, thông tin này có thể đợc phân bổ và đồng bộ qua toàn mạng.
Với hiệu quả từ băng thông cao, POS mang lại độ an toàn và độ tin cậy cho việc truyền số liệu Độ tin cậy của việc truyền dữ liệu phụ thuộc vào sự toàn vẹn về thời gian Thông tin về đồng bộ trong SONET/SDH có chứa trạng thái lọc chuyển tiếp qua vòng lặp khóa pha (PLL: Phased-Locked-Loop) Việc đồng bộ hiệu quả của PLL phụ thuộc vào mật độ bit “1” nhận đợc Một chuỗi các bit “0” liên tục có thể làm méo mật độ bit “1”, ảnh hởng đến đồng bộ và kết quả là mất đồng bộ Sự chênh lệch của đồng hồ thu sẽ gây ra mất tín hiệu và dữ liệu Mặc dù xác suất này rất hiếm khi xảy ra, tuy nhiên chúng ta cần phải đề phòng trong trờng hợp chuỗi bit mang tin bị lỗi do chủ quan và khách quan bên ngoài.
6 Khai thác, quản trị, quản lý và khai báo dịch vụ:
SONET/SDH cung cấp các cảnh báo đa dạng và đa ra các thông báo lỗi, các thông tin này sẽ đợc gửi đi thông qua các byte mào đầu trong khung SONET/SDH. Các cảnh báo đợc hiểu là có sự h hỏng hoàn toàn Lỗi thì gắn liền với những h hỏng cha đầy đủ, ví dụ nh lỗi chẵn lẻ Lỗi cũng đợc hiểu là sự không bình thờng Các thiết bị quản lý SONET/SDH có thể sửa chữa, dò lỗi, cách ly lỗi, quản lý tập trung và khai báo từ xa Các yếu tố mạng phát hiện ra các sự kiện tại nhiều lớp khác nhau của SONET/SDH (Section, Line, Path) và thông báo cho các thiết bị khác các điểu kiện cha giải quyết đợc.
Các Router có chức năng POS của hãng Cisco cũng có vai trò nh thiết bị đầu cuối trong các phân đoạn của kết nối SONET nh: Section, Line, Path và có thể phát hiện và thông báo các lỗi và cảnh báo sau của SONET/SDH:
- TCA-B1: Cảnh báo vợt ngỡng B1
- AIS: Tín hiệu chỉ thị cảnh báo
- RDI: Chỉ thị sai sót từ xa
- REI: Chỉ thị lỗi từ xa
- TCA-B2: Cảnh báo vợt ngỡng B2
- AIS: Tín hiệu chỉ thị cảnh báo
- RDI: Chỉ thị sai sót từ xa
- REI: Chỉ thị lỗi từ xa
- TCA-B3: Cảnh báo vợt ngỡng B3
B1, B2, B3 là các biến giám sát thực hiện, còn LOS, LOF và AIS đợc xếp vào loại cảnh báo Việc giám sát thực hiện gắn liền với các cảnh báo trớc, trạng thái byte K1, K2 cũng thông báo sự chuyển mạch bảo vệ tự động của SONET (APS) hay bảo vệ chuyển mạch ghép kênh SDH (MSP).
Sự khôi phục
1 APS trong Sonet và MSP trong SDH:
Việc khôi phục sự cố trong mạng truyền thông là có thể thực hiện đợc tại các lớp, điển hình là tại lớp vật lý và lớp mạng Việc khôi phục tại lớp mạng (lớp 3 trong mô hình OSI) về cơ bản bao gồm sự hội tụ các giao thức định tuyến với sự lựa chọn tuyến luân phiên SONET/ SDH cung cấp cơ chế bảo vệ cho việc khôi phục tại lớp vật lý Thuộc tính quan trọng của SONET/SDH là khả năng khôi phục đờng truyền trong vòng 60ms Ngợc lại việc khôi phục tại lớp 3 có thể đạt đợc trong vài giây, thờng từ 6 đến 10 giây cho các giao thức định tuyến IP ví dụ nh: OSPF, IS-IS, BGP.
Cơ chế khôi phục mạng đợc sử dụng trong SONET/SDH đợc biết đến nh APS(đối với SONET), MSP (đối với SDH) APS và MPS về cơ bản tơng tự nh nhau và phụ thuộc vào báo hiệu bảo vệ qua các byte mào đầu K1, K2 Hãng Cisco sản xuất
Cáp quang các Router có giao diện POS có thể nhận và gửi các tín hiệu bảo vệ thích hợp đến các kết nối ADM Các Router của hãng Cisco cũng dùng các giao thức riêng nh giao thức nhóm bảo vệ PGP giữa các router làm việc và các router bảo vệ để bổ sung cho báo hiệu bảo vệ trong SONET/SDH/PGP dựa trên IP và sử dụng UDP tại lớp truyền tải Hãng Cisco thực hiện bảo vệ 1+1 đối với cả APS và MSP và yêu cầu các thiết bị ADM gửi đồng thời tín hiệu dữ liệu đến cả hai kênh làm việc và bảo vệ. Trong cơ chế bảo vệ 1+1, giao diện POS làm việc sẽ lựa chọn tín hiệu dữ liệu khi mà không có sự cố hoặc lỗi trầm trọng xảy ra Còn giao diện bảo vệ sẽ đợc lựa chọn khi có vấn đề trong kênh làm việc.
2 Khôi phục qua hệ thống DWDM
Khi POS kết nối qua mạng cáp quang (ví dụ mạng DWDM) thì việc khôi phục sự cố tại lớp vật lý sẽ đợc thực hiện qua cơ chế bảo vệ quang.
Hình 4.4: Sự khôi phục qua mạng cáp quang
3 Sự khôi phục tại lớp 3
Mặc dù các thủ tục khôi phục quang SONET/SDH và DWDM đảm bảo sự khôi phục tại lớp vật lý 2) là 4 dây cáp đồng (HDSL).
3 Mạng truyền số liệu trên nền mạng ADSL
Mạng ADSL Bu điện Hà Nội đã đợc triển khai với khả năng cung cấp dịch vụ kết nối mạng riêng ảo (VPN) thông qua giao tiếp SHDSL Trong giai đoạn 1 năng lực của mạng rất hạn chế, hầu nh chỉ mang tính thử nghiệm với
25 card giao tiếp, trong đó sẽ có một số dành để kết nối mạng Wi-Fi do VDC chủ trì xây dựng Trong giai đoạn 2 bổ sung giao diện SHDSL ở tất cả các node mạng và nh vậy sẽ phủ kín toàn bộ địa bàn thành phố, tuy nhiên tốc độ cổng sẽ chỉ đạt tối đa 2.3 Mbps (2 dây) hoặc 4.6Mbps (4 dây).
Có thể thấy rằng các mạng truyền số liệu hiện nay của B u điện Hà Nội chủ yếu tập trung vào phục vụ các khách hàng với nhu cầu băng thông thấp hoặc trung bình (từ 2Mbps trở xuống), việc cung cấp kết nối ở tốc độ cao
Contend provider Corba, SNMP, API, PINT
POTS ISDN-BA ISDN-PRA V5.x/TR8/GR303 xDSL ATM FR LL/CES
Attane: hiA, FL, XP, WA Attane: hiA, FL, XP, WA
SURPASS hiS hơn tơng đối bị hạn chế bởi công nghệ, cấu hình và giao diện của thiết bị hiện có Để đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng với băng thông cao nh đã nêu, bên cạnh việc phát triển và khai thác mạng truyền số liệu hiện có với hiệu quả cao nhất, Bu điện Hà Nội cần triển khai một hệ thống mới, sử dụng công nghệ tiên tiến, có khả năng đáp ứng đợc nhu cầu của mạng lới và thị trờng.
Cấu trúc chung mạng MAN
(Giải pháp của một số hãng cho mạng truy nhập tiến đến NGN)
1 Giải pháp của siemens với mạng truy nhập
1.1.1 Cấu trúc chung của mạng NGN và giải pháp Attane
Giải pháp SURPASS và ATTANE là hai giải pháp tổng thể cho mạng thế hệ sau của Siemens
Hình 7.7: Giải pháp mạng NGN của SIEMENS
Trong đó giải pháp ATTANE là giải pháp cho truy nhập đa dịch vụ
Giải pháp Attane quá độ
Giải pháp Attane này hỗ trợ toàn bộ các giao diện truy nhập xa nh VoDSL,
ADSL/SDSL, ISDN-BA, v.v và tách riêng các ứng dụng thoại và truyền dữ liệu đa vào các mạng trục riêng biệt (mạng TDM và mạng lõi NGN)
NGN - Surpass & AttaneNGN - Surpass & Attane
ATM/IP Network hiA7100, hiA7300
VoDSL ADSL/SDSL POTS ISDN-BA ISDN-PRA V5.1/TR8 V5.2/GR303
LL Fiber ATM/FR LL/CES
Media Gateway Controller Signaling Gateway
VoDSL ADSL/SDSL POTS ISDN-BA ISDN-PRA V5.1/TR8 V5.2/GR303
LL Fiber ATM/FR LL/CES
Nguyên tắc hoạt động đợc biểu diễn trong hình 7.8.
Hình7.8: Giải pháp Attane quá độ
Giải pháp này đợc áp dụng trong thời kỳ quá độ lên mạng thế hệ sau, trong giai đoạn chuyển tiếp này đồng thời tồn tại cả mạng thoại TDM và mạng
ATM/IP, mạng ATM/IP cha xử lý các ứng dụng thoại.
Giải pháp Attane truy nhập đa dịch vụ cho mạng trục NGN
Trong giải pháp này toàn bộ các ứng dụng thoại và dữ liệu đều đợc tập trung vào mạng lõi NGN, các ứng dụng thoại nếu đến đích nằm ở trong mạng
PSTN/ISDN sẽ đợc mạng lõi định tuyến sang PSTN Báo hiệu giữa các thiết bị truy nhập và MGC sử dụng giao thức MGCP/ACP.Hình sau minh hoạ kiến trúc cho giải pháp:
Hình 7.9: Giải pháp Attane truy nhập đa dịch vụ cho mạng xơng sống NGN
Giải pháp này đợc áp dụng khi mạng thế hệ sau đã hoàn tất, trong giai đoạn này đồng thời tồn tại cả mạng thoại TDM và mạng ATM/IP, phần lớn lu lợng lúc này đi qua mạng trục ATM/IP, mạng TDM tồn tại nhng không đợc mở rộng, chiếm lu lợng nhỏ.
1.2 Các sản phẩm trong mạng truy nhập NGN
1 Attane hiA là dòng sản phẩm truy nhập đa dịch vụ thoại và băng rộng đợc bổ sung thêm các dịch vụ Leased Line.
2 Attane FastLink là dòng thiết bị truy nhập cho bất cứ mạng trục nào
Attane FastLink là hệ thống truy nhập đa dịch vụ mở cho thoại, dữ liệu băng rộng và các dịch vụ Leased Line Khả năng mở rộng cao cho phép phát triển mạng theo từng bớc với chi phí thấp trong khi xây dựng mạng khởi điểm
3 Attane XpressLink Là dòng thiết bị truy nhập băng rộng đa dịch vụ.
Attane XpressLink là sự đổi mới của DSLAM cung cấp các dịch vụ ATM, IP băng rộng qua các đờng thoại có sẵn Kiến trúc DSLAM mềm dẻo cung cấp các Card DSL tích hợp cao cho ADSL, SDSL và đáp ứng đợc các công nghệ
DSL trong tơng lai nh VDSL.
4 Attane XpressPass là dòng thiết bị tập trung băng rộng đa dịch vụ
Attane XpressPass là bộ tập trung băng rộng đa dịch vụ với các đặc tính quản lý lu lợng tiên tiến Attane XpressPass cũng hoạt động nh một tổng đài chuyển mạch truy nhập đa dịch vụ, cung cấp nhiều giao diện dịch vụ, tốc độ truyền dẫn, và giao thức.
5 Attane WALKair là hệ thống truy nhập băng rộng không dây điểm-đa ®iÓm.
Attane WALKair đợc thiết kế để hỗ trợ các giải pháp tối u cho các ứng dụng băng rộng Attane WALKair dễ dàng nâng cấp và do đó luôn đáp ứng đợc những nhu cầu ngày càng tăng cho các dịch vụ băng rộng, khả năng truyền dẫn lên tới 4Mbps cho một khách hàng.
Cung cấp các dịch vụ ISDN/POTS
Hỗ trợ truy nhập tốc độ cao dựa trên các công nghệ xDSL (truyền đồng thời thoại và dữ liệu)
Cung cấp các kết nối Leased Line qua truy nhập cáp đồng và cáp quang
N©ng cÊp tõ DLU sang hiA7100
HiA7100 có thể đợc nâng cấp từ DLU sang bằng cách cắm thêm các card phụ trợ nh card PHub hay Card xDSL lên các khung DLU của EWSD Tuỳ thuộc vào loại khung DLU nào sẽ có các giải pháp nâng cấp khác nhau.
Sơ đồ nâng cấp nh trong hình 7.10.
Hình 7.10 : Nâng cấp từ DLU lên hiA7100
Sơ đồ nâng cấp cụ thể từ DLU lên HiA7100 nh sau:
Nâng cấp từ DLU-A, B, E lên hiA7100 cho số lợng ngời sử dụng xDSL nhá
Các slots có thể sử dụng cho các card thuê bao hoặc cho các Packet Hub
Hình 7.11 : Nâng cấp từ DLU-A lên hiA7100
Các u điểm của phơng pháp nâng cấp này:
Cung cấp các dịch vụ một cách nhanh chóng trên các khung đã có nh khung B, C, G, E, F
Card SLMI và Card Packet Hub có thể cắp thẳng vào các loại khung
Có thể trộn lẫn các SLM trên cùng một khung.
Nâng câp từ các DLU loại mới (DLU - I , DLU-J) cho số lợng ngời sử dụng xDSL lín
Hình 7.12 : Nâng cấp từ DLU-I,J lên hiA7100
Các u điểm của phơng pháp nâng cấp này:
Cung cấp các dịch vụ đòi hỏi lu lợng cao trên các khung DLU I và
Các khung loại I và J hỗ trợ tới 176 ngời sử dụng ADSL
Cung cấp các ứng dụng Central Office và các ứng dụng DLU kéo dài
Cung cấp các dịch vụ ISDN/POTS
Hỗ trợ truy nhập tốc độ cao dựa trên các công nghệ xDSL (truyền đồng thời thoại và dữ liệu)
Cung cấp các kết nối Leased Line qua truy nhập cáp đồng và cáp quang
Khả năng chuyển mạch lên tới 50.000 thuê bao ISDN/POTS
Phân tải lu lợng Internet qua các RAS Gateway.
N©ng cÊp tõ DLU sang hiA7300
HiA7300 có thể đợc nâng cấp từ DLU của EWSD giống nh với hiA7300.
Các dịch vụ ISDN/POTS
Truy nhập tốc độ cao dựa trên các công nghệ xDSL (truyền đồng thời thoại và dữ liệu)
Các kết nối Leased Line qua truy nhập cáp đồng và cáp quang
Khả năng chuyển mạch lên tới 50.000 thuê bao ISDN/POTS
Phân tải lu lợng Internet qua các RAS Gateway
Sử dụng các mạng trục TDM và.IP/ATM một cách tối đa bằng các VoIP và VoATM Gateway.
SURPASS hiQ 9200 Media Gateway Controller
SURPASS hiS 700 Stand-alone STP (optional)
Quản lý tích hợp với SURPASS HiQ
Tích hợp trong suốt với môi trờng TDM cho phép nâng cấp, phát triển mạng với các công nghệ NGN
Hỗ trợ tát cả các đặc tính của thoại tơng thích với EWSD
N©ng cÊp tõ DLU sang hiA7500
HiA7500 có thể đợc nâng cấp từ DLU của EWSD giống nh với hiA7100.
1.3 Giải pháp giảm lu lợng tải cho PSTN
Lu lợng dịch vụ Internet tơng đối cao.
Giảm lu lợng Internet qua mạng PSTN bằng 2 giải pháp chính: o Tổ chức nút truy nhập DSLAM o Tổ chức các Media Gateway SURPASS hiG: kết nối với các tổng đài nội hạt qua trung kế E1 Kết nối mạng IP bằng các trung kế tốc độ cao, điều khiÓn qua MGCP/Megaco (xem h×nh 7.14)
Hình 7.14: Triển khai mạng Internet tốc độ cao.
1.4 Giải pháp mạng truy nhập Hà nội.
1.4.1 Bớc 1: xây dựng mạng cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao
Lắp đặt 3 thiết bị truy nhập tại các khu vực nh sau: o HiA7100 tại khu vực Kim liên, Thợng đình, Ô Chợ dừa (quận Đống đa) Sử dụng các kênh ATM nxE1 qua hệ thống truyền dẫn kết nối đến thiết bị chuyển mạch BRAS trớc khi vào mạng Internet Lu lợng thoại đợc tách ra và chuyển đến các tổng đài EWSD trong khu vực o HiA7300 tại khu vực quận Hai Bà Trng cung cấp dịch vụ Internet, kết nối với thiết bị chuyển mạch BRAS qua các kênh truyền dẫn SDH Dịch vụ thoại.đựoc cung cấp bình thờng từ các tổng đài trong khu vực. o Khu vực quận Hoàn kiếm: sử dụng XpressLink.
Lắp đặt thiết bị chuyển mạch (đợc gọi là BRAS) và các Server cung cấp dịch vụ
Th ợng Đình Ô Chợ Dừa Đuôi Cá
Quản lý (Giải pháp end-to-end)
E3/STM1 ATM n x E1 ATM Medium bit rate
Services Servers Hình sau mô tả cấu trúc mạng bớc 1
Hình7.15: Bớc 1 triển khai dịch vụ Fast Internet tại Hà nội
1.4.2 Bớc 2: triển khai rộng khắp
Tăng số lợng thiết bị truy nhập dòng HiA7xxx (xem hình 7.16)
Tăng thêm các tổng đài ATM tại mỗi vòng Ring (3 vòng) và thay thế tổng đài ATM truy nhập thành tổng đài chuyển mạch biên (MPLS Multiervice Switch).
1.4.3 Bíc 3: thóc ®Èy triÓn khai xDSL
Tăng số lợng tổng đài truy nhập ATM tại các nút có triển khai HiA7xxx trong cả 3 vòng Ring (xem hình 7.17).
Triển khai mới các RouterSwitch tại nút chính trên vòng ring của quËn §èng ®a
1.4.4 Bớc 4: Hoàn chỉnh cấu trúc NGN với mạng quốc gia.
1.5 Những nhận xét và kết luận
Về cấu trúc mạng: tổ chức thành 3 lớp theo cách tổ chức chung của mạng NGN, phù hợp với cách tổ chức dự kiến của Việt nam.
Về nút chuyển mạch: EWSD có thể nâng cấp DLU trở thành các khối truy nhập HiA (7100, 7300, 7500) cho mạng truy nhập đa dịch vụ băng rộng. Cần khẳng định rõ ràng vần đề sau đây: Nâng cấp tổng đài EWSD (khối
DLU) để cung cấp truy nhập đa dịch vụ cho thuê bao hay sử dụng các khối DLU (nh khối riêng biệt) để tạo ra các thiết bị truy nhập kiểu HiA
Trong trờng hợp nâng cấp tổng đài cha thấy đặt vấn đề nâng cấp phần mềm và quản lý kèm theo khi nâng cấp tổng đài EWSD hiện tại Khi mạng tiếp tục phát triển cần triển khai các softswitch (điều khiển trong giải pháp của SIEMENS là các SURPASS HiQ) thì vấn đề kết nối với các tổng đài EWSD đã nâng cấp nh thế nào? Cần lu ý SIEMENS sử dụng giao thức MGCP có một số điểm khác biệt so với MEGACO (H.248) đợc MSF đề xuất sử dụng cho các tổng đài đa dịch vụ.
Về thiết bị truy nhập: sử dụng các thiết bị dòng HiA7xxx tuỳ thuộc dung lợng khách hàng cần phục vụ
Về giải pháp cung cấp dịch vụ Internet tốc độ cao: đã có giải pháp cho mạng truy nhập, mạng trục Internet tốc độ cao.
Về giải pháp cung cấp truy nhập tại Hà nội: đã có giải pháp cụ thể theo
4 bớc: thực hiện với các tổng đài EWSD tại Hà nội, triển khai rộng trên toàn địa bàn Hà nội, thúc đẩy triển khai các XDSL với các tổng đài (nút) chuyển mạch gói, cuối cùng là chuyển toàn bộ sang NGN với mạng trục ATM/IP.
Truy nhËp ATM E3/STM1 ATM VP
Hình 7.16: Bớc 2: triển khai rộng khắp.
Roter Switch ChuyÓn chức năng
Hình 7.17: Bớc 3: Thúc đẩy phát triển xDSL
B¨ng tÇn lín, lu l- ợng cao
Líp Media Líp ®iÒu khiÓn
Chuyển mạch kênh truyền thống
Các thuê bao doanh nghiệp Các thuê bao văn phòng, trụ sở Các thuê bao gia đình Các thuê bao di động
Lớp truy nhập và truyền tải
Cấu hình mạng RPR của Hà Nội
VDSL Very high bit rate DSL
