Đề tài Mạng đô thị MAN
Mạng đô thị MAN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: MẠNG ĐÔ THỊ MAN Giảng viên hướng dẫn : LÊ QUANG THẮNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Mạng đô thị MAN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thế Trường Số hiệu sinh viên: C0920321 Khoá: 54 Viện: Điện tử - Viễn thông Ngành: Điện tử - viễn thông 1. Đầu đề đồ án: Mạng đô thị MAN 2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… ……………………………………………………………………………………Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ……………………………………………………………………………………… ……………………… …. ……………………………………………………………………………………… …………………………………………… …. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ….………………… 3. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): ……………………………………………………………………………………… ……………………………… ….…………………………………………………… Họ tên giảng viên hướng dẫn: Lê Quang Thắng 4. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:………………………………………………………. 5. Ngày hoàn thành đồ án:…………………………………………………………. Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp Cán bộ phản biện Mạng đô thị MAN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Số hiệu sinh viên: C0920321 Ngành: Điện tử - viễn thông Khoá: 54 Giảng viên hướng dẫn: Lê Quang Thắng Cán bộ phản biện: ………………………………………………………………. 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét của cán bộ phản biện: Mạng đô thị MAN LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng về kinh tế, văn hoá, xã hội trong môi trường các đô thị và thành phố lớn kéo theo nhu cầu trao đổi thông tin là rất lớn, đa dạng cả về loại hình dịch vụ cũng như chất lượng và tốc độ dịch vụ. Với sự hình thành và phát triển bùng nổ các tổ hợp văn phòng, các khu công nghiệp, các khu công nghệ cao, các khu chung cư…thêm vào đó là các dự án phát triển thông tin của chính phủ, của các cơ quan, các công ty, các tập đoàn làm cho nhu cầu trao đổi thông tin như thoại, dữ liệu, hình ảnh, truy nhập từ xa, truy nhập băng rộng… tăng nhanh dẫn đến áp lực lớn về việc cung cấp các dịch vụ thông tin có chất lượng và dich vụ cao. Các mạng nội bộ LAN (Local Area Network) chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin trong phạm vi địa lý hẹp (khoảng vài trăm mét). Trong khi đó nhu cầu kết nối với mạng bên ngoài (truy nhập Internet, truy nhập cơ sở dữ liệu, kết nối mạng văn phòng, mạng riêng ảo…) là rất lớn. Điều này dẫn đến việc cơ sở hạ tầng thông tin hiện tại với công nghệ TDM là chủ yếu (chuyển mạch kênh, truyền dẫn SDH ) sẽ rất khó đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin rất lớn như vậy cả về loại hình dịch vụ và cường độ lưu lượng thông tin. Do vậy việc nghiên cứu tìm hiểu công nghệ để xây dựng một cơ sở hạ tầng mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network) trên nền mạng thế hệ mới NGN ( Next Generation Network) đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin nói trên là công việc cấp thiết đối với những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Với các lý do trên, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Quang Thắng, em đã thực hiện và hoàn thiện đồ án tốt nghiệp: “ Mạng đô thị MAN” Đồ án bao gồm các chương chính như sau: Chương I: Tổng quan mạng NGN. Chương II: Mạng đô thị, các nguyên tắc xây dựng, triển khai mạng và dịch vụ. Chương III: Một số công nghệ ứng dụng cho mạng đô thị thế hệ kế tiếp. Chương IV: Một số giải pháp mạng đô thị MAN-NGN cho thành phố Hà Nội. Mạng đô thị MAN Em xin chân thành cám ơn thầy Lê Quang Thắng đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án này. Em cũng xin cám ơn một số thầy cô trong Viện Điện tử viễn thông đã tạo điều kiện giúp đõ em trong thời gian qua. Do năng lực trình độ, cũng như thời gian còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót. Kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô và bạn bè để đò án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn! Mạng đô thị MAN MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 4 Chương 1 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 1 1.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ TIẾP THEO NGN 1 1.1.1. Đánh giá sự hạn chế của mạng viễn thông hiện tại 1 1.1.2. Quá trình hình thành lên NGN 2 1.1.3. Khái niệm về NGN 2 1.2. CẤU TRÚC MẠNG NGN 3 1.2.1. Các chỉ tiêu xây dựng mạng thế hệ mới 3 1.2.2. Cấu trúc luận lý của NGN 3 1.2.2.1. Mô hình cấu trúc mạng NGN 3 1.2.2.2. Đặc điểm của các lớp trong cấu trúc NGN 5 1.2.3. Cấu trúc vật lý mạng NGN 10 1.2.4. Cấu trúc và các thành phần chính trong mạng NGN 11 1.2.4.1. Media Gateway (MG) 12 1.2.4.2. Media Gateway Controller (MGC) 13 1.2.4.3. Signalling Gateway 14 1.2.4.4. Media Server 15 1.2.4.5. Application Server/Feature Server 16 Chương 2 18 MẠNG ĐÔ THỊ, CÁC NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG, 18 TRIỂN KHAI MẠNG VÀ DỊCH VỤ 18 2.1. MẠNG ĐÔ THỊ 18 2.2. CÁC NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG VÀ TRIỂN KHAI MẠNG VÀ DỊCH VỤ 21 2.2.1. Dịch vụ trong mạng đô thị thế hệ kế tiếp 21 2.2.2. Đặc tính của các loại hình dịch vụ và cấp độ dịch vụ 24 2.2.3. Xu hướng công nghệ, giải pháp áp dụng cho mạng đô thị thế hệ kế tiếp 27 2.2.4. Hiện trạng và cấu trúc cơ sở hạ tầng viễn thông hiện có 29 Chương 3 30 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG CHO MẠNG ĐÔ THỊ THẾ HỆ KẾ TIẾP 30 3.1. KIẾN TRÚC MẠNG, CÁC LỚP MẠNG VÀ CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG 30 3.2. CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG PHÂN LỚP 3 31 3.2.1. Công nghệ IP 31 Mạng đô thị MAN 3.2.2. Công nghệ MPLS 32 3.2.3. Công nghệ G-MPLS 41 3.3. CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG PHÂN LỚP 2 42 3.3.1. Công nghệ RPR 42 3.3.2. Công nghệ 10 Gigabit Ethernet 49 3.4. CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG PHÂN LỚP 1 54 3.4.1. Công nghệ NG – SDH 54 Chương 4 60 MỘT SỐ GIẢI PHÁP MẠNG ĐÔ THỊ MAN-NGN CỦA 60 THÀNH PHỐ HÀ NỘI 60 4.1. SƠ LƯỢC VỀ MẠNG VIỄN THÔNG HIỆN TẠI CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI 60 4.1.1. Mạng chuyển mạch –truyền dẫn truyền thống 60 4.1.2. Mạng truyền số liệu 61 4.1.3. Mạng Internet 62 4.2. NHU CẦU PHÁT TRIỂN LÊN MAN – NGN CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI 62 4.3. GIẢI PHÁP MẠNG MAN CỦA MỘT SỐ NHÀ SẢN XUẤT 64 4.3.1. Giải pháp của Cisco 64 4.3.2. Giải pháp của Nortel 66 4.3.3. Giải pháp của Siemens 66 4.3. CẤU TRÚC VÀ CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG MẠNG MAN CHO VIỄN THÔNG HÀ NỘI 70 4.3.1. Cấu trúc mạng 70 4.3.2. Yêu cầu kỹ thuật 72 4.3.3. Giải pháp quá độ xây dựng mạng MAN-NGN 72 4.4. XÂY DỰNG MẠNG MAN CỤ THỂ CỦA VIỄN THÔNG HÀ NỘI 73 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Mạng đô thị MAN DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT. Từ viết tắt Chú thích tiếng Anh Chú thích tiếng Việt ADM Add Drop Multiplexer Thiết bị xen/ rẽ lưu lượng ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng AF Assured Forwarding Chuyển tiếp đảm bảo AG Access Gateway Cổng truy nhập API Application Programing Interface Giao diện lập trình ứng dụng ARIS Aggresgate Route-Base IP Switching Chuyển mạch IP theo phương pháp tổng hợp tuyến ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ ARQ Admission Request Yêu cầu đăng ký ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng bộ BCF Bearer Control Function Chức năng điều khiển tải tin BICC Bearer Independent Call Control Điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang BISDN BroadBand - ISDN Mạng số tích hợp dịch vụ băng rộng BRAS BroadBand Remote Access Máy chủ tuy nhập băng rộng từ xa CA Call Agent Đại lý gọi CAS Common Access Signalling Báo hiệu kênh chung CCS7 Comon Chanell Signalling No7 Hệ thống báo hiệu số 7 CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã CL Connectionless Operation Hoạt động phi kết nối CL Connectionless Operation Hệ thống phi kết nối CO Connection Oriented Operation Hoạt động hướng kết nối CoS Class of Service Lớp dịch vụ CPE Customer Premise Equipment Thiết bị phía khách hàng CR Cell Router Bộ định tuyến tế bào CR-LDP Constraint Based Routing LDP Định tuyến ràng buộc LDP CSF Call Serving Function Chức năng phục vụ cuộc gọi DSCP DiffServer Code Point Điểm mã dịch vụ phân biệt DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số DSLAM DSL Access Module Khối truy nhập DSL DSP Digital Signal Processors Xử lí tín hiệu số DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu FEC Forwarding Infomation Base Lớp chuyển tiếp tương đương Mạng đô thị MAN GE Gigabit Ethernet Mạng gigabit GSM Global System for Mobile communication Dịch vụ di động toàn cầu IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers Viện các kỹ sư điện và điện tử IN Intelligent Network Mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức Internet IPATM The IP over ATM Giao thức Internet trên ATM IPOA IP over ATM IP trên ATM IPOS IP over SONET IP trên SONET ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ ISP Internet Service Internet Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ISR Integrated Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch tích hợp ITU International Telecommunication Union Hiệp hội viễn thông quốc tế LAN Local Area Network Mạng vùng cục bộ LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LIB Label Information Base Bảng thông tin nhãn trong bộ định tuyến LSP Label Swiched Path Tuyến chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router Thiết bị định tuyến chuyển mạch nhãn MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập phương tiện MAN Metropolitan Area Network Mạng đô thị băng rộng MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển MG MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển MG MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MSSP Multiservice Switching Forum Nền tảng chuyển mạch đa dịch vụ NAS Network Attached Storage Mạng lưu trữ dữ liệu liên kết NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp NG-SDH Next Generation SDH Công nghệ SDH thế hệ kế tiếp OADM Optical Add Drop Multiplexer Thiết bị xen/ rẽ quang OAM Operation Adminitration and Maintenace Khai thác quản lý và bảo dưỡng PDH Plesiochonous Digital Hierachy Phân cấp đồng bộ số PE Provider Edge Thiết bị bên phía nhà cung cấp PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động POS Packet over SDH Gói trên SDH Mạng đô thị MAN POST Plain Old Telephone Service Mạng thoại truyền thống PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm-điểm PSTN Public Switch Telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công cộng PHY Physical Lớp vật lý QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAS Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa RAS Registration Admission Startus Đăng ký, chấp nhận tình trạng RPR Resilient Packet Ring Công nghệ Ring gói phục hồi RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành sẵn tài nguyên SAN Storage Area Network Mạng lưu trữ dữ liệu vùng SDH Synchnorous Digital Hiearachy Hệ thống phân cấp số đồng bộ SEN Service Execution Node Nút thực thi dịch vụ SIF Signalling Infomation Field Trường thông tin báo hiệu SIGTRAN Signalling Transport Chuyển tải báo hiệu SIP Session Intinition Protocol Giao thức khởi tạo phiên SIP Session Intinition Protocol Giao thức khởi tạo phiên SLA Service Level Agreement Thỏa thuận kết nối mức dịch vụ giữa nhà cung cấp và khách hàng SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ SS7 Signalling System No7 Hệ thống báo hiệu số 7 TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDM Time Division Multiplexer Ghép kênh phân chia theo thời gian TG Trunking Gateway Cổng trung kế TMN Telecommunications Management Network Quản lí mạng viễn thông VLAN Vitual LAN Mạng LAN ảo VoIP Voice cver IP Thoại qua IP VPC Vitual Path Connection Cuộc kết nối đường ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WDM Wavelength Division Ghép kênh phân chia theo bước sóng WG Wireless Gateway Cổng vô tuyến xDSL Digital Subcriber Line Họ công nghệ DSL DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Mô hình cấu trúc chức năng của NGN 4 [...]... (với mạng IP) được thực hiện với đầy đủ khả năng dự phòng - 17 - Mạng đô thị MAN Chương 2 MẠNG ĐÔ THỊ, CÁC NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG, TRIỂN KHAI MẠNG VÀ DỊCH VỤ 2.1 Mạng đô thị Mạng đô thị băng rộng đa dịch vụ, gọi tắt là mạng MAN (Metropolitan Area Network) là mạng băng thông rộng trên cơ sở tích hợp cấu trúc mạng thế hệ mới – NGN (Next Generation Network), có khả năng cung cấp một siêu xa lộ thông tin Mạng. .. bị truy nhập IP cho mạng thế hệ sau .75 Mạng đô thị MAN Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 1.1 Tổng quan về mạng thế hệ tiếp theo NGN 1.1.1 Đánh giá sự hạn chế của mạng viễn thông hiện tại Hiện nay, trên mạng viễn thông hiện tại của nước ta đang tồn tại rất nhiều loại mạng khác nhau như mạng Telex, mạng điện thoại công cộng POTS, mạng truyền số liệu, PSTN, ISDN, PSDN Các mạng viễn thông này cùng... cơ sở hạ tầng duy nhất đã thúc đẩy nhóm các nhà cung cấp thiết bị, giải pháp xây dựng và khai thác mạng, … quan tâm nghiên cứu mạng đô thị thế hệ kế tiếp (Next Generation Metropolitan Area Network) Mạng đô thị được hiểu nằm giữa mạng tryền tải đường trục và mạng truy nhập Mạng đô thị băng rộng (MetroNet -MAN) cung cấp đường truyền tốc độ siêu cao, có khả năng cung cấp nhều loại dịch vụ giá trị gia tăng... và dịch vụ mạng Lớp mạng lõi thực hiện chức năng truyền tải lưu lượng tích hợp trong mạng đô thị một cách hợp lý, lớp này thực hiện chức năng định tuyến truyền tải lưu lượng trong nội vùng đô thị hoặc chuyển giao lưu lượng với mạng trục Không giống như mạng đường trục nơi có khuynh hướng hội tụ các loại hình lưu lượng truyền tải nhằm đạt hiệu suất sử dụng mạng cao nhất như SDH/DWDM, mạng đô thị thực... dụng hoặc các mạng văn phòng với nhau Do vậy vấn đề đặt ra là cần cân nhắc giữa mục tiêu là truyền lưu lượng trong suốt và đạt hiệu suất sử dụng mạng cao, đó là bài toán đặt ra đối với các nhà xây dựng mạng đô thị, nó sẽ quyết định đến chiến lược triển khai mạng và dịch vụ cũng như việc lựa chọn nhà cung cấp thiết bị mạng - 20 - Mạng đô thị MAN 2.2 Các nguyên tắc xây dựng và triển khai mạng và dịch... chuyên nghiệp và hiện đại nhất trên mạng, tích hợp việc giám sát mạng nhanh chóng, dễ dàng triển khai thêm các dịch vụ tiện ích với giá trị gia tăng - 19 - Mạng đô thị MAN trên mạng, kết nối mạng liên tỉnh, quốc tế với băng thông rộng, kết nối với các nhà cung cấp nội dung thông tin để tăng tính đa dạng và hiệu quả khai thác mạng nội bộ Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp mạng đô thị thế hệ kế tiếp Lớp truy nhập... thức giữa các phần tử mạng dựa theo tiêu chuẩn mở Hơn nữa, khác với các tổng đài truyền thống, các khối chức năng trong tổng đài thế hệ mới được tách thành các phần tử mạng độc lập rất tốt cho vấn đề nâng cấp và phát triển Trong NGN, dịch vụ thực hiện độc lập với mạng -2- Mạng đô thị MAN lưới Mạng NGN hội tụ tất cả các mạng hiện có làm một, phục vụ được tất cả các dịch vụ của các mạng riêng lẻ trước... (control layer), lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service layer) và lớp quản lý (manager layer) Xét mô hình cấu trúc chức năng của NGN: -3- Mạng đô thị MAN Hình 1.1 Mô hình cấu trúc chức năng của NGN Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu: Hình 1.2 Mô hình cấu trúc luận lý của NGN -4- Mạng đô thị MAN 1.2.2.2 Đặc điểm của các lớp trong cấu trúc NGN - Lớp truyền dẫn và truy nhập:... DX EWSD LD IUS IDSN 2B+D ISUP RAD analog MGCP/ H248 3G UMTS Mạng đô thị MAN 1.2.4.1 Media Gateway (MG) Hình 1.6 Cấu trúc của Media Gateway Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DS0 Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói Đặc biệt ở đây... 2.1 Kiến trúc phân lớp mạng đô thị thế hệ kế tiếp .20 Hình 2.2 Các giao thức sử dụng trong MAN hiện tại 28 Hình 3.1 Cấu trúc phân lớp của mạng MAN thế hệ kế tiếp 30 Hình 3.2 Các công nghệ ứng dụng trong lớp truyền tải của mạng MAN 31 Hình 3.3 Sự hội tụ của MPLS 34 Hình 3.4 Cấu trúc khung của MPLS .34 Hình 3.5 Topo mạng 35 . vụ. Chương III: Một số công nghệ ứng dụng cho mạng đô thị thế hệ kế tiếp. Chương IV: Một số giải pháp mạng đô thị MAN- NGN cho thành phố Hà Nội. Mạng đô thị MAN Em xin chân thành cám ơn thầy Lê Quang. 2 18 MẠNG ĐÔ THỊ, CÁC NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG, 18 TRIỂN KHAI MẠNG VÀ DỊCH VỤ 18 2.1. MẠNG ĐÔ THỊ 18 2.2. CÁC NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG VÀ TRIỂN KHAI MẠNG VÀ DỊCH VỤ 21 2.2.1. Dịch vụ trong mạng đô thị thế. Mạng đô thị MAN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: MẠNG ĐÔ THỊ MAN Giảng viên hướng dẫn : LÊ QUANG THẮNG