Một số giải pháp bảo vệ và tự phục hồi trong ASON và ứng dụng cho FPT Telecom

HỌC VIEN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIÊN THONG

LÊ HỮU TÂM

MỘT SÓ GIẢI PHÁP BẢO VỆ VÀ TỰ PHỤC HÒI TRONG ASON VÀ ỨNG

LOI NÓI DAU

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ thông tin

đang ngày càng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong cuộc sống xã hội như kinh

tế, giáo dục, xây dựng, y học, việc ứng dụng công nghệ thông tin để giải quyết các

công việc thì internet ngày càng khang định được vi tri quan trong của minh trong

cuộc sống xã hội thời hiện đại Sự bùng nỗ mạnh mẽ lưu lượng truyền tải trên hạ tầng

mạng viễn thông Các công nghệ truyền tải không ngừng được cải tiến cũng như thay

mới nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng Thời kỳ đầu của truyền tải quang với

công nghệ PDH đơn giản và thiếu đồng bộ được thay thế bằng công nghệ truyền dẫn đồng bộ SDH và hoàn thiện hơn nữa là công nghệ WDM Thế nhưng với công nghệ WDM van chưa phải là công nghệ tối ưu cho nhu cầu bat tận về băng thông của người sử dụng Với dự tính trong tương lai rõ ràng công nghệ WDM bộc lộ rất nhiều hạn chế

và can thay thế bằng công nghệ mới hoan thiện hơn.

Hiện nay trên thế giới công nghệ truyền dẫn quang đã trở nên rất phô biến và được áp dụng rộng rãi Công nghệ truyền dẫn quang có ưu điểm nồi bật so với truyền dẫn trên kim loại như suy hao nhỏ băng thông lớn, nhiễu thấp Với việc sử dụng rộng rãi

hệ thống truyền dẫn quang WDM trên toàn thế giới, mạng chuyển mạch tự động

(ASON) đã ra đời và được nhiều hãng ứng dụng.

Ở Việt Nam, sự phát triển nhanh của các loại hình dịch vụ viễn thông, nhất là các

dịch vụ băng rộng và internet đã và đang đặt ra yêu cầu phải cấu trúc mạng chuyển

mạch đủ khả năng đáp ứng được nhu cầu truyền tải hiện nay và tương lai Huawei là

nhà cung cấp và phát triển giải pháp ASON trên hạ tầng mạng lưới EVN Telecom đầu tiên tại Việt Nam và khoảng thời gian triển khai là 4 năm.

Từ những thách thức đó, dé tài “Một số giải pháp bảo vệ và tự phục hồi trong ASON

và ứng dụng cho FPT Telecom” đã tập trung vào nghiên cứu các giải pháp bảo vệ hỗ

trợ và tự phục hồi trong ASON dé phù hợp với cau hình mắt lưới mà các mạng truyền tải sẽ được áp dụng rộng rãi trong tương lai, một mạng truyền tải quang thế hệ mới ra

đời đó là mạng quang chuyên mạch tự động ASON và khả năng áp dụng cho mạng

FPT Telecom.

Luận văn gồm 3 chương:

Chương | Tổng quan về mạng quang chuyên mach tự động ASON.

Chương 2 Giải pháp ASON cua HUAWEI

Chương 3 Ứng dụng ASON trên mạng viễn thông FPT Telecom

Trong đó

Chương | tập trung tìm hiểu về những van dé cơ bản của ASON như các kiến trúc logic, kiến trúc chức năng, các giao thức thường được sử dụng, cũng như các

chức năng mạng được hỗ trợ bởi ASON Báo hiệu và định tuyến là nhưng vấn đề trọng tâm của mạng quang chuyền mạch tự động ASON.

Chương 2 Giới thiệu một số giải pháp ASON của HUAWEI cũng như các bảo

vệ hỗ trợ trong ASON Chương 2 cũng xem xét tới giải pháp xây dựng mạng quang

chuyển mạch tự động ASON của HUAWEI và đưa ra một số giải pháp hoàn chỉnh cho ASON với việc cung cấp thiết bị phần cứng cũng như các phần mềm điều khiển quản lý cho cả 3 phần tách biệt của ASON là truyền tải, điều khiển và quản lý.

Chương 3 tìm hiểu về mạng viễn thông FPT Telecom, cơ sở hạ tầng và các dịch vụ

của công ty Sẽ đi vào nghiên cứu một số ứng dụng mạng quang tự động vào hạ tầng

mạng FPT Telecom, từ đó tìm hiểu và xây dựng các cách tạo xóa một tuyến, tự động phát hiện cau hình mạng, cách bảo vệ và tự phục hồi trong mang lưới Nghiên cứu dé

tối ưu các dich vụ cho FPT Telecom và đánh giá hiệu quả và những tôn tại khi ứng

dụng.

CHƯƠNG 1 : TONG QUAN VE MẠNG QUANG CHUYEN

MẠCH TỰ ĐỘNG ASON

1.1 Giới thiệu chung về mạng quang chuyển mạch tự động ASON

Hiện nay nhu cầu rất lớn về thông tin, truyền thông của xã hội đã dẫn đến rất

nhiều loại hình dịch vụ viễn thông mới ra đời đặc biệt là các dịch vụ băng thông rộng Việc sử dụng mạng truyền tải quang đặc biệt là truyền tải quang WDM đã phần nào đáp ứng được nhưng yêu cầu đó Nhưng với sự phát triển bùng né trong tương lai thì đó lại là một thách thức vô cùng lớn đối với mạng truyền tải quang WDM truyền thống.

Mạng truyền dẫn WDM truyền thống còn tổn tại một số vẫn đề như.

© Chỉ có một số kiểu bảo vệ và hiệu năng bảo vệ hiệu quả kém.

e Mang truyền thống WDM là mạng tuyến tinh và Ring Các đường và

khe thời gian của dịch vụ phải khai báo trên từng ring và từng thời

điểm, tốn rất nhiều thời gian Khi mạng lưới phát triển mở rộng và phức

tạp rất khó dé cấu hình dich vụ nhanh chóng.

e Mang truyền dẫn quang WDM truyền thống cần nhiều tai nguyên dự

phòng và thiếu các kiều bảo vệ dich vụ tiên tiến với chức năng phục hồi và định tuyến.

Dé khắc phục những nhược điểm trên và phù hợp với cấu hình mắt lưới mà các

mạng truyền tải quang sẽ áp dụng trong tương lai, một mạng truyền tải quang ra đời

đó là mạng quang chuyển mạch tự động ASON (Automatically Switched Optical

Network) ASON là mạng quang chuyên mạch tự động dựa trên mặt phang điều khiển chuyển mạch nhãn da giao thức tổng quát (GMPLS).

1.2 Kiến trúc trong mạng quang chuyển mạch tự động ASON

Kiến trúc của ASON chia làm 3 mặt phẳng chính là mặt phẳng truyền tải, mặt phẳng điều khiến và mặt phăng quản lý như được chỉ ra ở hình 1-1.

Mặt phẳng truyền tải, còn được gọi là mặt phẳng dit liệu, thể hiện các tài

nguyên chức năng truyền thông tin giữa các điểm trong mạng Nó truyền các tín hiệu

quang, cấu hình kết nối-chéo và chuyền mach bảo vệ cho các tín hiệu quang, đồng thời đảm bảo độ tin cậy của tất cả các tín hiệu quang.

Mặt phẳng điều khiển thực hiện các chức năng điều khiển cuộc gọi và kết ni.

Các chức năng của mặt phang điều khiển của ASON là tự động, cơ bản trên sự thông

minh của mạng, bao gồm tự động phát hiện,định tuyến và báo hiệu.

Mặt phang quản ly thực hiện các chức năng quan lý cho mặt phẳng truyền tải,

mặt phẳng điều khiển va tất cả các thành phần khác như một hệ thống trọn vẹn, cũng như phối hợp hoạt động cho các mặt phẳng Các chức năng quản lý này liên quan tới các thành phần trong mạng, và các dịch vụ thông thường Mặt phẳng quản lý này ít tự động hơn so với mặt phăng điều khiến.

1.2.1 Kiến trúc logic

1.2.2 Kiến trúc chức nang

1.3 Giao thức trong mạng quang chuyén mach tự động ASON

Hiện tại một số mạng truyền dẫn ASON đã triển khai trong thực tế thường áp dụng LMP như một giao thức quản lý liên kết, giao thức định tuyến OSPF-TE, và

RSVP-TE là giao thức báo hiệu.

1.3.1 Giao thức quan lý liên kết LMP

Giao thức quản lý liên kết (LMP) thực hiện chức năng tạo và duy trì các kênh

điều khiển giữa các nút liền kề trong một mạng ASON.

1.3.2 Giao thức định tuyến OSPF-TE

Mặt phẳng điều khiển thường sử dụng giao thức định tuyến OSPF-TE, là một giao thức mở rộng của giao thức định tuyến OSPF, và thực hiện các chức năng sau:

e Tao các mỗi quan hệ liên kề

e Tạo và duy trì các liên kết điều khiển

e Phát tán và thu nhập thông tin về các liên kết điều khiến trên mặt

phẳng điều khiến Theo thông tin đó, giao thức sau đó tạo ra thông tin các tuyến được yêu cầu cho việc chuyền tiếp bản tin trong mặt phẳng điều khiển.

e Phan tan và thu thập thông tin về các TE link trên mặt phăng điều

khiển Giao thức sau đó tạo ra thông tin về các cầu hình dịch vụ mạng

cho việc tính toán tuyến dịch vụ.

1.3.3 Giao thức báo hiệu RSVP-TE

RSVP-TE là một giao thức dành trước tài nguyên, là một kiểu báo hiệu Trong

kỹ thuật lưu lượng, giao thức RSVP được mở rộng thành giao thức RSVP-TE Giao thức RSVP-TE chủ yếu hỗ trợ các chức năng sau:

1.4 Các liên kết trong mạng quang chuyển mạch tự động ASON

Liên kết ASON bao gồm các kênh điều khiển, các liên kết điều khiển và các TE link.

1.4.1 Các kênh điều khiển

Giao thức LMP tạo và duy trì các kênh điều khiển giữa các NE Kênh điều khiển cung cấp một kênh vật lý cho các gói LMP Các kênh điều khiển được chia làm

các kênh điêu khién trong sợi va ngoài sợi Các kênh điêu khiên trong sợi tự động tìm

và sử dụng mào đầu OTN hoặc các byte D4-D12 của DCC Kênh điều khiển ngoai sợi sử dụng các kết nối Ethernet, nên được cấu hình nhân công.

1.4.2 Các liên kết điều khiển

Các liên kết điều khiến là các liên kết truyền thông được tao ra dé truyền thông

giữa các thực thể giao thức của các NE.

Liên kết điều khiển của giao thức OSPF được tạo ra và duy trì bởi giao thức

OSPF được phát tán tới thực thể mạng Trong cách này, mỗi NE có thể nhận được

thông tin và sau đó thiết lập cấu hình điều khiển Giao thức OSPF của mỗi NE tính

toán tuyến điều khiển ngắn nhất cho mỗi NE theo cấu hình điều khiển Các tuyến sau đó được lưu trong bảng chuyên tiếp Báo hiệu RSVP sau đó sử dụng các tuyến này để

phát các gói bản tin.

1.5 Khả năng tự động phát hiện của các cấu hình mạng

Khả năng phát hiện tự động của các cau hình mạng bao gồm phát hiện tự động các liên kết điều khiển TE link.

1.5.1 Khả năng tự động phát hiện của các liên kết điều khiển

Mạng ASON tự động phát hiện các liên kết thông qua giao thức OSPF-TE.

Khi kết nối sợi (bao gồm sợi liên trạm tự động phát hiện và sợi trong trạm cầu

hình nhân công) hoàn thành trong một mạng ASON, mỗi ASON NE sử dung giao

thức OSPF dé phát hiện các liên kết điều khiển và sau đó phát tán thông tin về các liên

kết điều khiển của bản thân nó tới các thực thể mạng Kết quả là, mỗi NE thu được

thông tin của các liên kết điều khiển trong toàn mạng và cũng thu được thông tin về

cau hình điều khiển mạng diện rộng Mỗi ASON NE sau đó tính toán tuyến ngăn nhất tới bat kỳ ASON NE nao và viết chúng trong bảng chuyên tiếp định tuyến, được sử

dụng cho báo hiệu RSVP dé phát và nhận các gói.

Khi kết nối sợi trong toản mạng hoản thành, các ASON NE tự động phát hiện cau hình điều khiển mạng diện rộng va báo cáo thông tin cấu hình tới hệ thong quản lý

để hiện thị thời gian thực.

1.5.2 Kha năng tự động phát hiện của các TE link

Mạng ASON trải các TE link tới toàn mạng qua các giao thức OSPF-TE Sau khi một ASON NE tạo một kênh điều khiển giữa các NE hàng xóm thông qua LMP, việc kiểm tra TE link bắt đầu Mỗi ASON NE phát tán các TE link của mạng diện

rộng, đó là cầu hình tài nguyên mạng diện rộng.

Phần mềm ASON phát hiện thay đổi trong cấu hình tài nguyên thời gian thực bao gồm việc xóa và thêm các liên kết, và thay đổi các tham số của liên kết và sau đó thông báo lại thay đổi với T2000 thực hiện cập nhật thời gian thực.

1.6 Kết luận chương

Chương 1 đã đưa ra những vấn đề cơ bản của mạng quang chuyền mạch tự động

ASON ASON có kiến trúc 3 mặt phăng: mặt phẳng truyền tải, mặt phẳng điều khiển

và mặt phăng quản lý Kiến trúc logic và kiến trúc chức năng của ASON cũng tuân

theo sự phân chia này Các giao thức thường thấy trong các mạng ASON hiện tại được

tìm hiểu với 3 giao thức cơ bản : giao thức quản lý liên kết LMP, giao thức định tuyến OSPF-TE và giao thức giành trước tài nguyên RSVP-TE Các phần sau nghiên cứu các liên kết của ASON với các kênh điều khiển, các liên kết điều khiển và các TE link.

CHUONG 2 MOT SO GIẢI PHÁP BẢO VỆ VÀ TỰ PHỤC HOI TRONG ASON CỦA HUAWEI

2.1 Giới thiệu về các giải pháp ASON của HUAWEI

Hệ thống quản lý Hệ thống mô phỏng và

T2000 lập kế hoạch Optix MDS 6600

Mặt phẳng điều khiển hỗ trợ

bởi phần mềm OptiX GPC

ASON bao gỗm các thiết bị

trong series OSN

Hình 2-1: Giải pháp ASON của Huawei

Huawei cung cấp các giải pháp ASON chỉ tiết cho các lớp khác nhau Giải

pháp ASON cung cấp bởi Huawei bao gồm các sản phẩm sau:

Phần mềm mặt phăng điều khiển: OptiX GPC

Phần mềm mô phỏng và lập kế hoạch : OptiX MDS 7500

Phần mềm quản lý mạng iManager T2000

Thiết bị trên mặt phăng truyền tải: thiết bị trong Series Optix OSN

Hiện tại, Huawei có thể cung cấp các giải pháp truyền tải ASON metro trọn vẹn được thực hiện bởi các thiết bị OptiX OSN 6800 và OptiX OSN 3800, như được

chỉ ra trong hình trên.

2.2 Các loại bảo vệ hỗ trợ trong mạng quang chuyển mach tự động ASON

2.2.1 Bảo vệ đường quang

Bảo vệ đường quang là bảo vệ các sợi quang thăng giữa các trạm liền kề bằng cách sử dụng chuyên mạch Dual fed và chức năng nhận có lựa chọn của các board

OLP Bảo vệ đường quang xuất hiện 2 đôi sợi (làm việc và bảo vệ) dé cung cấp bảo vệ

tín hiệu.

2.2.2 Bao vệ chia sé bước sóng

Bảo vệ chia sẻ bước sóng quang áp dung cho các mang ring với các dịch vu

phân tán Nó sử dụng 2 bước sóng đề cung cấp bảo vệ cho một kênh dịch vụ phân tán

giữa tất cả các trạm Bảo vệ yêu cầu giao thức chuyển mạch bảo vệ mạng Nó đặc

trưng bởi chuyển mạch dual-ended, phát kép và thu có chọn lọc Mặt khác, khi bước sóng cho các tín hiệu thu trong kênh làm việc bị lỗi, việc thu phát được chuyển mạch

sang kênh bảo vệ.

2.2.3 Bao vệ 1+1 intra-board

Bảo vệ 1+] intra-board tận dụng chức năng chuyên mạch Dual-Ended va thu có chon

lựa của khối OUT, OLP hoặc DCP và thay đổi cơ chế định tuyến đề bảo vệ khi đứt sợi

2.2.4 Bao vệ 1+1 phía client

Bảo vệ 1+1 phía khách hàng được cấu hình với một bước sóng làm việc và một

bước sóng bảo vệ được phát trong 2 tuyến khác nhau dé bảo vệ khối OUT và kênh

quang.

2.2.5 Bảo vệ SW SNCP

Bảo vệ SW SNCP tận dụng chức năng thu có chon lọc và Dual Ended của các

kết nỗi chéo tại lớp điện dé bảo vệ Line Board va kênh quang Chi tiết của kết nối

chéo là dịch vụ GigabitEthernet.

ae Š

+®—— Hướng luỗng tin hiệu làm việc : +4— —_ Hướng luỗng tin hiệu bảo vệ

Hình 2-7: Sơ đồ giải thích bảo vệ SW SNCP

2.2.6 Báo vệ ODUk SNCP2.2.7 Bảo vệ ODUk SPRing

Bảo vệ ODUk SPRing chủ yếu áp dụng cho mang ring với các dich vụ phan tán Bảo vệ này sử dụng 2 bước sóng khác nhau dé bảo vệ đa địch vu phân tán giữa tất

cả các trạm.

Bảo vệ ODUk SPRing áp dụng cho mang ring theo đó yêu cầu hỗ trợ của một giao thức bảo vệ mạng Bảo vệ này sử dụng chế độ chuyền mạch Dual-Ended, cụ thé

là, khi đầu cuối nhận của kênh làm việc lỗi thì cả đầu cuối thu và phát của kênh làm

việc đêu được chuyên mạch sang kênh bảo vệ.

+ — —_ Hướng luồng tin hiệu bao vệ

Hình 2-9: Sơ đồ giải thích bảo vệ ODUk SPRing với nút thường

4——— Hướng luồng tin hiệu làm việc4—— Hướng luồng tin hiệu bảo vệ

Hình 2-10: Sơ do giải thích bảo vệ ODUk SPRing với nút quản lý

2.2.8 Điều chỉnh công suất thông minh của hệ thông khuếch đại Raman 2.2.9 Điều chỉnh mức tự động ALC

2.2.10 Cân bằng công suất tự động APE

2.2.11 Tiền cân bằng công suất tự động nâng cao EAPE

2.3 Tự phục hồi trong mạng quang chuyển mach tự động ASON của

Khi phát triển mạng truyền dẫn, kha năng duy trì hoạt động của mang trở thành

yếu tô then chốt trong thiết kế, điều hành và bảo dưỡng mạng Một mạng ASON phải

có các cơ chê bảo vệ và khôi phục mêm dẻo và hiệu quả.

Thông thường bảo vệ liên quan đến dung lượng phân bồ trước giữa các phần tử

mạng Bảo vệ chỉ liên quan tới các phần tử mạng mà không liên quan tới hệ thống

quản lý Thời gian chuyên mạch bảo vệ ngắn, thông thường không lớn hơn 50ms Tuy

nhiên, các tài nguyên dự phòng không được chia sẻ trong mạng.

Khôi phục liên quan tới việc sử dụng bất kỳ dung lượng khả dụng nào giữa các

phần tử mạng Thậm chí dung lượng lớn ưu tiên thấp có thể được sử dụng cho khôi

phục Khi một tuyến dịch vụ lỗi, mạng tự động tìm kiếm một tuyến mới va chuyển các

dịch vụ từ tuyến lỗi sang Thuật toán khôi phục giống thuật toán lựa chọn tuyến Khôi

phục yêu cầu các tai nguyên dự trữ trong mạng cho tái định tuyến dịch vụ bao gồm

việc tính toán các tuyến Khôi phục dịch vụ mất một thời gian khá dài, luôn luôn phải

mat vài giây

2.4 Một số thiết bị sử dụng của Huawei 2.4.1 Thiết bị OptiX OSN 7500

Thiết bị OptiX OSN 7500 là nền tảng thông minh thế hệ kế tiếp của Huawei.

Nó phát triển theo hướng của mạng MAN trong tương lai với lõi IP.

Các giải pháp phân phối của tài nguyên bước sóng của thiết bị WDM bao gồm bộ ghép xen/rẽ quang cố định FOADM và bộ ghép xen/rẽ quang có thé cau hình lại

ROADM.