NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI IPWDM VÀ ỨNG DỤNG CHO MẠNG ĐƯỜNG TRỤC VNPT

Đề tài : NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI IPWDM VÀ ỨNG DỤNG CHO MẠNG ĐƯỜNG TRỤC VNPT Nội dung của đề tài được chia thành 3 chương như sau : Chương 1 : Tổng quan về công nghệ truyền tải IP trên quang Chương 2 : Nghiên cứu các giải giải pháp truyền tải IP trên quang Chương 3 : Ứng dụng công nghệ truyền tải IP trên quang cho mạng viễn thông đường trục của VNPT

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đ ti: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI IP/WDM VÀ ỨNG DỤNG CHO MẠNG ĐƯỜNG TRỤC VNPT Ngưi hưng dn: TS. Hoàng Văn Võ Ngưi thc hin: VĂN HÙNG SƠN Lp: D08VT2 Hà Nội 2012 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Đim: (Bằng chữ: ) Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Giáo viên hướng dẫn TS. Hoàng Văn Võ Văn Hùng Sơn - D08VT2 i NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN Đim: (Bằng chữ: ) Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Văn Hùng Sơn - D08VT2 ii LỜI CẢM ƠN Em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Văn Võ – thầy giáo hướng dẫn. Thầy đã tận tình hướng dẫn, gợi ý cho em hoàn thành đồ án này. Cảm ơn những lời nhận xét quý giá của thầy. Em xin cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong Trường Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông đã dạy dỗ em kiến thức, cách nghiên cứu, giúp em có thể hiểu và xử lý đề tài theo khả năng của mình. Em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, những người đã có nhiều động viên, khuyến khích em trong cuộc sống cũng như trong học tập. Cuối cùng, em muốn gửi lời cảm ơn tới tất cả những người đã hỗ trợ và giúp đỡ em trong quá trình hòan thành quyển đồ án này. Hà Nội, tháng 12 năm 2012 VĂN HÙNG SƠN Văn Hùng Sơn - D08VT2 iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1 1.1 Cơ sở khoa học của giải pháp IP trên quang 2 1.1.1 Xu thế phát triển dịch vụ truyền thông trên thế giới 2 1.1.2 Xu thế phát triển công nghệ trên thế giới 2 1.2 Xu hướng phát triể mạng IP trên WDM 4 1.2.1. Giai đoạn đầu IP/SDH/WDM 5 1.2.2. Giai đoạn thứ hai IP/SDH/WDM 6 1.2.3. Giai đoạn ba IP trên DWDM 6 CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI IP TRÊN QUANG 1 2.1 Công nghệ IP 1 2.1.1 Phiên bản IPv4 2 2.1.1.1 Cách tổ chức địa chỉ IPv4 2 2.1.1.2 Nhược điểm của IPv4 3 2.1.1.3 Cảnh báo về khả năng IPv4 sẽ cạn kiệt tài nguyên 3 2.1.2 Phiên bản IPv6 4 2.1.2.1 Phân loại địa chỉ IPv6 4 2.1.2.2 Các đặc tính vượt trội của IPv6 so với IPv4 4 2.1.2.3 Các phương pháp chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 5 2.1.2.4 IPv6 ứng dụng cho IP/WDM 6 2.2 Công nghệ WDM 6 2.2.1 Nguyên lý cơ bản của ghép kênh WDM 6 2.2.2 Các đặc điểm của công nghệ WDM 8 2.2.3 Các thành phần cấu thành hệ thống WDM 9 2.2.3.1 Nguồn phát quang 9 2.2.3.2 Bộ thu quang 9 2.2.3.3 Bộ tách ghép bước sóng quang 9 2.2.3.4 Bộ lọc quang 11 2.2.3.5 Bộ đấu nối chéo quang OXC 12 2.2.3.6 Bộ xen/rẽ quang OADM 13 2.2.3.7 Hệ thống chuyển mạch quang 14 2.2.3.8 Bộ khuếch đại quang sợi 14 2.2.3.9 Các chủng loại sợi quang 16 2.3 Các giải pháp truyền tải IP trên quang 19 2.3.1 Các giải pháp truyền tải IP trên quang 19 2.3.2 Các giải pháp tích hợp IP trên quang 20 2.3.2.1 Thích ứng IP trên lớp mạng quang (WDM) 20 2.3.2.2 Các giải pháp tích hợp IP trên quang 22 2.3.3 So sánh các giải pháp truyền tải IP trên quang 32 2.3.4. So sánh và đánh giá giữa các giải pháp 32 2.3.4.1. Đánh giá giải pháp IP/ATM/WDM 32 2.3.4.2 Đánh giá giải pháp IP/ SDL/SDH/WDM 35 2.3.4.3 Đánh giá giải pháp IP/ SDH/WDM 35 Văn Hùng Sơn - D08VT2 iv 2.3.4.4 Đánh giá giải pháp IP/GbE/WDM 37 2.3.4.5 Đánh giá giải pháp IP/WDM 38 2.3.4.6 Đánh giá giải pháp IP trực tiếp trên sợi quang 40 2.3.5 Các mô hình giải pháp mạng IP/WDM 40 2.3.5.1 Mô hình giải pháp mạng IP/WDM ngang hàng 40 2.3.5.2 Mô hình giải pháp mạng IP/WDM xếp chồng 42 2.3.5.3 Mô hình giải pháp mạng IP/WDM lai 43 2.3.5.4 So sánh các mô hình giải pháp mạng IP/WDM 44 2.3.6 Các phương pháp định tuyến trong mạng IP/WDM 45 2.3.6.1 Phương pháp định tuyến tích hợp 45 2.3.6.2 Phương pháp định tuyến địa chỉ vùng 46 2.3.6.3 Phương pháp định tuyến chồng lấn 47 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IP TRÊN QUANG VÀO MẠNG VIỄN THÔNG ĐƯỜNG TRỤC VNPT 48 3.1 Hiện trạng mạng truyền tải IP/WDM trên mạng đường trục của VNPT 48 3.1.1 Hạ tầng mạng viễn thông đường trục hiện tại 51 3.1.2 Hạ tầng mạng liên quan tới việc ứng dụng 52 3.1.2.1 Mạng truyền dẫn quang liên tỉnh 52 3.1.2.2 Mạng truyền dẫn quang nội hạt 53 3.1.2.3 Các cổng quang kết nối quốc tế 53 3.1.2.4 Hạ tầng mạng NGN của VNPT 54 3.1.2.5 Hạ tầng mạng chuyển mạch hiện tại 58 3.1.2.6 Hạ tầng và sự phát triển mạng Internet Việt Nam 59 3.1.2.6.2 Hiện trạng nhu cầu Internet ADSL 63 3.1.3 Hiện trạng mạng cáp quang của VNPT 65 3.1.4 Một số thiết bị trong mạng truyền tải IP 67 3.1.4.1 Thiết bị chuyển mạch (lớp 2) 67 3.1.4.2 Thiết bị định tuyến (lớp 3) 68 3.2 Đề xuất giải pháp ứng dụng IP trên quang vào mạng viễn thông đường trục của VNPT 72 3.2.1 Đề xuất giải pháp mạng đường trục tới năm 2013 73 3.2.1.1 Về mục tiêu phát triển mạng trục 73 3.2.1.2 Lựa chọn và phân tích giải pháp áp dụng IP trên quang 73 3.2.2 Giải pháp mạng đường trục mục tiêu sau năm 2013 76 3.2.2.1 Về tiêu phát triển mạng trục 76 3.2.2.2 Phân tích và chọn chọn giải pháp áp dụng 76 3.3. Xây dựng lộ trình ứng dụng công nghệ IP trên quang cho mạng viễn thông đường trục của VNPT 78 3.3.1. Các bước chuyển đổi trong mạng trục 79 3.3.1.1 Chuyển đổi mặt số liệu 79 3.3.1.2 Chuyển đổi mặt quản lý và điều khiển 79 3.3.2 Chuyển đổi trong lớp mạng IP 81 3.3.2.1 Giai đoạn tới năm 2013 81 3.3.2.2 Giai đoạn 2013-2015 81 3.3.2.3 Giai đoạn sau 2015 81 Văn Hùng Sơn - D08VT2 v KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 Văn Hùng Sơn - D08VT2 vi THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM ADM Add/Drop Multiplexer Bộ xe/rẽ kênh quang APD Avalanche PhotoDetector Bộ tách quang thác APS Automatic Protection Switch Chuyển mạch bảo vệ tự động ARP Address Resolution Protocol Giao thức chuyển đổi địa chỉ ATM Asychronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng bộ BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên DBR Distribute Bragg Reflect Laser phản xạ Bragg phân bố DFB Distribute FeedBack Laser phản hồi phân bố DWDM Dense Wavelength Division Multiplex Ghép kênh bước sóng mật độ cao DXC Digital Cross-Connect Kết nối chéo số EGP External Gateway Protocol Giao thức ngoài cổng FCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước FR Frame Relay Trễ khung HDLC High-level Data Link Control Điều khiển liên kết dữ liệu mức cao Host ID Host Identification Phần chỉ thị host ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức bản tin điều khiển Internet IGMP Internet Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm IGP Internal Gateway Protocol Giao thức trong cổng IP Internet Protocol Giao thức Internet IS - IS Intermediate System-to- Intermadiate System Giao thức node trung gian-node trung gian ITU International Telecommunication Union Liên hiệp viễn thông quốc tế LAN Local Area Network Mạng địa phương LEAF Larger Effect Area Fiber Sợi quang có diện tích hiệu dụng cao LMP Link Management Protocol Giao thức quản lý liên kết LSA Link State Algorithm Thuật toán trạng thái liên kết LSP Lable Switch Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Lable Switched Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MPLS MultiProtocol Lable-Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS TE MPLS Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng MPLS MPλS MultiProtocol Lambda Switching Chuyển mạch bước sóng đa giao thức MSOH Multiplex Section OverHead Mào đầu đoạn ghép MTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền dẫn lớn nhất Văn Hùng Sơn - D08VT2 vii Net ID Network Identification Chỉ thị mạng NMS Network Management Station Trạm quản lý mạng NNI Network-Network Interface Giao diện mạng-mạng OADM Optical ADM ADM quang OAM&P Operation, Administation, Maintaince and Provisioning Các chức năng vận hành, quản lý, bảo dưỡng và giám sát Och Optical Channel Kênh quang OCHP Optical CHannel Protection Bảo vệ kênh quang ODSI Optical Domain Service Interconnect Kết nối dịch vụ miền quang OIF Optical Internetworking Forum Diễn đàn kết nối mạng quang OMS Optical Multiplex Section Đoạn ghép kênh quang OMSP OMS Protection Bảo vệ đoạn ghép kênh quang OSPF Open Shortest Path First Lựa chọn đường đi ngắn nhất OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang OTS Optical Transmission Section Đoạn truyền dẫn quang O-UNI Optical User-Network Interface Giao diện mạng-người sử dụng OXC Optical Cross-connect Kết nối chéo quang PCM Pulse Code Modulaion Điều chế xung mã PDH Plesiochronous Digital Hierarche Phân cấp số cận đồng bộ PIN Positive Intrinsic Negative Bộ tách sóng quang loại PIN POH Path OverHead Mào đầu đường truyền PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm nối điểm Văn Hùng Sơn - D08VT2 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Các giai đoạn phát triển IP trên quang 5 Hình 2.1 : Mô hình phân lớp địa chỉ IP 2 Hình 2. 2 : Các phương thức chuyển đổi IPv4 sang IPv6 5 Hình 2.3 : a) Hệ thống WDM một hướng 7 Hình 2.3 :b) Hệ thống WDM song hướng 7 Hình 2.4 : Diode tách quang p – n 9 Hình 2.5 : Thiết bị phân tán góc 10 Hình 2.6 : Thiết bị ghép sợi 11 Hình 2.7 : Bộ lọc màng mỏng điện môi có nhiều khoang cộng hưởng 11 Hình 2.8 : Bộ đấu chéo quang OXC 12 Hình 2.9 : Cấu trúc của bộ xen rẽ quang OADM 13 Hình 2.10 : Giản đồ năng lượng của ion Er3+ trong sợi quang Silica 15 Hình 2.11 Các giải pháp IP trên quang qua từng giai đoạn phát triển 19 Hình 2.12 Mô hình phân lớp thích ứng IP trên quang của 3 giai đoạn phát triển 20 Hình 2.13 Phân lớp giải pháp IP/ATM/SDH/WDM 23 Hình 2.14 Giải pháp mạng khả thi sử dụng IP/ATM/SDH/WDM 23 Hình 2.15 : Phân lớp giải pháp IP/ATM/WDM 25 Hình 2.16 : Sơ đồ đấu nối thiết bị theo IP/SDH/WDM 26 Hình 2.17 : Phân lớp giải pháp IP/SDH/WDM 26 Hình 2.18 : Phân lớp giải pháp IP/SDL/WDM 27 Hình 2.19 : Sơ đồ đầu nối của mạng truyền tải IP/GbE/WDM 28 Hình 2.20 : Khung Gigabit Ethernet 29 Hình 2.21 : Phân lớp giải pháp IP/NG-SDH/WDM 30 Hình 2.22: Phân lớp giải pháp IP/MPLS/WDM 30 Hình 2.23 : Giả pháp phân lớp IP/WDM 31 Hình 2.24 : Giải pháp IP trực tiếp trên sợi quang 32 Hình 2.25 : Mô hình mạng IP/WDM ngang hàng 41 Hình 2.26 : Mô hình mạng IP/WDM xếp chồng 42 Hình 2.27 : Mô hình giải pháp mạng IP/WDM lai 44 Hình 2.28 : Sơ đồ định tuyến tích hợp trong mạng IP/WDM 45 Hình 2.29 : Sơ đồ định tuyến địa chỉ vùng trong mạng IP/WDM 46 Hình 3.1. Sơ đồ logic mạng IP Core VN2 50 Hình 3.2. Sơ đồ kết nối vật lý mạng VN2 51 Hình 3.3 Sơ đồ mạng truyền dẫn quang DWDM-240Gbps 52 Hình 3.4: Sơ đồ tuyến cáp quang biển SEA-ME-WE 53 Hình 3.5 : Mô hình phân lớp mạng NGN 55 Hình 3.6 : Hạ tầng kết nối giữa mạng NGN và mạng PSTN của VNPT 57 Hình 3.7 : Cấu trúc phân cấp mạng chuyển mạch viễn thông VNPT hiện tại.59 Hình 3.8 : Lược đồ thị phần Internet giữa các ISP tính đến 01/2012 60 Hình 3.9 : Cấu hình triển khai ADSL trong mạng viễn thông của VNPT 60 Hình 3.10 : Cấu trúc mạng trục và IAPs 61 Hình 3.11 : Cấu trúc mạng trục ISP hiện tại 62 Văn Hùng Sơn - D08VT2 ix [...]... nói chung, mạng đường trục của Việt Nam nói riêng Vì vậy em đã chọn đề tài: Nghiên cứu công nghệ truyền tải IP trên quang (IP/WDM) và ứng dụng cho mạng viễn thông đường trục của VNPT Nội dung của đề tài được chia thành 3 chương như sau : Chương 1 : Tổng quan về công nghệ truyền tải IP trên quang Mở đầu bằng cách trình bày cơ sở khoa học và xu hướng phat triển của công nghệ truyền tải IP trên... công trình nghiên cứu công nghệ IP trên quang áp dụng vào mạng tổng công ty, đặc biệt là mạng viễn thông đường trục và liên tỉnh Chính vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ IP trên quang và áp dụng để phát triển cho mạng viễn thông Viêt nam nói chung và mạng đường trục nói riêng là rất cần thiết Do đó, đề tài nghiên cứu này hoàn toàn có sở cứ khoa học 1.2 Xu hướng phát triể mạng IP trên WDM IP trực... (tới hàng ngàn Terabit) và chất lượng truyền dẫn cao cũng tạo nên một sự phát triển đột biến trong công nghệ truyền dẫn Từ sự bùng nổ lưu lượng IP cùng sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ IP và công nghệ thông tin quang đã tạo nên một cuộc cách mạng trong mạng truyền tải của các mạng truyền thông Kết hợp hai công nghệ mạng này trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng tạo thành một mạng viễn thông linh hoạt,... của công nghệ truyền tải IP trên quang hiện có trên thế giới Chương 2 : Nghiên cứu các giải giải pháp truyền tải IP trên quang: Chương này sẽ giới thiệu chung về công nghệ IP (IPv4, IPv6, cách thức chuyển dần từ IPv4 sang IPv6, IPv6 cho truyền tải IP trên quang), về công nghệ truyền tải quang (ghép kênh đa bước sóng WDM, các thành phần cấu thành mạng truyền tải quang, các kỹ thuật chuyển mạch quang cho. .. đổi mạng viễn thông truyền thống mà được xây dựng tối ưu cho dịch vụ thoại và thuê kênh Đồng thời, công nghệ mạng truyền dẫn quang đã có những thành tựu rất lớn, đặc biệt là công nghệ ghép kênh đa bước sóng mật độ cao (DWDM) cho phép tốc độ đường truyền lên tới Tera bit/s Do vậy, DWDM đang được chọn lựa và ứng dụng trong mạng quang viễn thông đường trục toàn cầu Như vậy, mỗi một công nghệ đều có một ưu... thích ứng mới giữa IP và WDM cần được phát triển và sự thích ứng mới này phải có khả năng dành trước tài nguyên 2.2 Công nghệ WDM Mạng viễn thông đường trục xuyên lục địa, vượt đại dương hiện đang sử dụng cáp sợi quang, mạng này đang giữ vai trò chính trong việc truyền tín hiệu trên toàn cầu Trong đó, cốt lõi của mạng đường trục hiện đang sử dụng công nghệ WDM, DWDM Đây là một tất yếu vì hệ thống truyền. .. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI IP TRÊN QUANG Cùng với sự ra đời và phát triển của nền kinh tế tri thức, sự phát triển bùng nổ của lưu lượng IP cũng như công nghệ truyền dẫn IP băng rộng/tốc độ cao có khả năng truyền tải được tất cả các dịch vụ truyền thông hay dữ liệu làm cho truyền tải IP đang trở thành phương thức truyền tải chính (all IP) trên cơ sở hạ tầng truyền tải thông tin hiện nay... các nhà viễn thông và các tổ chức viễn thông phải luôn nỗ lực đầu tư nghiên cứu các phương thức truyền dẫn hiệu quả Với những lợi ích kinh tế của công nghệ IP trên quang mang lại, đẩy mạnh việc nghiên cứu ứng dụng nhanh chóng công nghệ này vào mạng truyền dẫn của mình là một tất yếu Cụ thể, với DWDM cho phép ghép STM-16 (2,5 Gbps) hay STM-64 (10 Gbps) kênh thoại dưới dạng bước sóng để truyền dẫn song... mạng IP trên quang) Sau đó trình bày chi tiết (nguyên lý, kiến trúc, định tuyến, vấn đề lưu lượng ) từng giải pháp truyền trải IP trên quang đã liệt kê Đồng thời, tiến hành so sánh các giải pháp này để chọn lựa ra giải pháp phù hợp cho mạng viễn thông đường trục của VNPT Vì vậy, chương 2 còn được coi là cơ sở cho chương 3 để ứng dụng công nghệ một cách hiệu quả nhất Chương 3 : Ứng dụng công nghệ truyền. .. cao Kết hợp hai công nghệ này trên một mạng sẽ mang lại một mạng viễn Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1 thông linh hoạt, dung lượng cực lớn, chất lượng cao và nhiều cấp độ dịch vụ Đó chính là mạng tích hợp IP trên quang Một xu thế tất yếu trong mạng viễn thông thế giới Công nghệ truyền tải IP có nhiều điểm ưu việt so với công nghệ truyền dẫn kênh truyền thống Bởi vì, nó là hình thức truyền dẫn thông . 47 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IP TRÊN QUANG VÀO MẠNG VIỄN THÔNG ĐƯỜNG TRỤC VNPT 48 3.1 Hiện trạng mạng truyền tải IP/WDM trên mạng đường trục của VNPT 48 3.1.1 Hạ tầng mạng viễn thông đường trục. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đ ti: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI IP/WDM VÀ ỨNG DỤNG CHO MẠNG ĐƯỜNG TRỤC VNPT Ngưi hưng dn: TS. Hoàng. và khả dụng cho mạng viễn thông thế giới nói chung, mạng đường trục của Việt Nam nói riêng. Vì vậy em đã chọn đề tài: Nghiên cứu công ngh truyền tải IP trên quang (IP/WDM) và ứng dụng cho mạng