Các giải pháp truyền tải IP trong mạng quang luận văn tốt nghiệp đại học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN TẢI IP TRONG MẠNG QUANG Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực : TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa : Hoàng Thị Thơm VINH – 2011 LỜI NÓI ĐẦU Internet làm cách mạng hoá đến nhiều khía cạnh sống Các loại hình dịch vụ thoại, âm thanh, hình ảnh sử dụng giao thức Internet (IP) nhờ tính phổ thông giá thành rẻ Mỗi loại dịch vụ có yêu cầu băng thông, tốc độ truyền dẫn, QoS… phục vụ nhu cầu người sử dụng Nhu cầu lưu lượng tăng mạnh bùng nổ loại hình dịch vụ Internet dịch vụ băng rộng tác động mạnh mẽ tới việc cải tiến, xây dựng cấu trúc mạng viễn thông Để thoả mãn việc thông suốt lưu lượng với băng tần lớn, hệ thống truyền dẫn thông tin quang sử dụng nhờ ưu điểm bật Mặt khác, công nghệ WDM xem công nghệ quan trọng hiệu cho đường truyền dẫn băng tần cực lớn Do đó, việc ứng dụng kỹ thuật truyền tải IP vào mạng quang xu hướng tất yếu mạng viễn thông Để tìm hiểu nghiên cứu kỹ thuật này, đồ án tốt nghiệp em với đề tài “Các giải pháp truyền tải IP mạng quang ” trình bày tổng quan phương thức hướng đến công nghệ IP quang cách sử dụng lại công nghệ có PDH, SDH, ATM…và sử dụng công nghệ DTM, SDL… Qua đánh giá QoS phương thức trình bày công nghệ ứng dụng mạng viễn thông Nội dung đồ án đuợc chia thành chương Nội dung chương giới thiệu chung hệ thống thông tin quang công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM Nội dung chương giới thiệu công nghệ IP Nội dung chương trình bày số giải pháp truyền tải IP mạng quang Nội dung chương đánh giá giải pháp ứng dụng giải pháp vào NGN VNPT Trong trình thực đề tài, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, bảo nhiệt tình cô giáo - TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa thầy cô Khoa Điện Tử Viễn Thông - Trường Đại Học Vinh để em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp Vinh tháng 05 năm 2011 Hoàng Thị Thơm MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU .1 MỤC LỤC .2 TÓM TẮT ĐỒ ÁN DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .9 Chương TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG VÀ CÔNG NGHỆ WDM 12 1.1 Giới thiệu chung hệ thống thông tin quang 12 1.1.1 Lịch sử phát triển 12 1.1.2 Các thành phần hệ thống thông tin quang…………13 1.1.3 Ưu nhược điểm 17 1.2 Công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM 17 1.2.1 Nguyên lý ghép kênh theo bước sóng WDM 17 1.2.2 Các thiết bị hệ thống WDM .20 1.2.3 Các hệ mạng WDM 28 1.2.4 Ưu nhược điểm hệ thống thông tin quang WDM 30 Kết luận chương .31 Chương CÔNG NGHỆ IP 32 2.1 Giao thức IPv4 32 2.2 Giao thức IPv6 42 2.3 Sự phát triển công nghệ IP mạng quang 45 Kết luận chương .47 Chương CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN TẢI IP TRÊN MẠNG QUANG 48 3.1 Kiến trúc IP/PDH/WDM 49 3.2 Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM 50 3.3 Kiến trúc IP/ATM/WDM 52 3.4 Kiến trúc IP/SDH/WDM 53 3.4.1 Kiến trúc IP/PPP/HDLC/SDH 54 3.4.2 Kiến trúc IP/LAPS/SDH 57 3.5 Công nghệ Ethernet quang (Gigabit Ethernet- GbE) 59 3.6 Kỹ thuật MPLS để truyền dẫn IP quang 61 3.6.1 Mạng MPLS quang 61 3.6.2 Kỹ thuật lưu lượng MPLS quang 65 3.6.3 Mặt điều khiển MPLS 67 3.7 GMPLS mạng chuyển mạch quang tự động (ASON) 68 3.7.1 MPLS mạng quang hay GMPLS (Generalized MPLS) 68 3.7.2 Mạng quang chuyển mạch tự động (ASON) 72 3.8 Công nghệ truyền tải gói động (DPT) 75 3.9 Phương thức truyền tải gói đồng động (DTM) .76 3.9.1.Truyền tải IP qua mạng DTM 77 3.9.2 Cấu trúc định tuyến 77 3.9.3 Phân đoạn IPOD .78 3.9.4 Tương tác với OSPF .79 3.10 Kiến trúc IP/SDL/WDM 79 3.11 Kiến trúc IP/WDM 80 3.11.1 IP over WDM .80 3.11.2 IP over Optical 91 Kết luận chương .96 Chương ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP TÍCH HỢP IP TRONG MẠNG QUANG VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGN CỦA VNPT 97 4.1 Đánh giá giải pháp tích hợp IP quang 97 4.1.1 Chỉ tiêu Dịch vụ 98 4.1.2 Tính năng…………………………………………………… 100 4.1.3 Phối hợp hoạt động Quản lý…………………………… 101 4.1.4 Kết công việc định cỡ……………………………….102 4.2 Ứng dụng NGN Tổng công ty BCVT Việt Nam……… 103 4.2.1.Khái niệm NGN……………………………………………103 4.2.2 Nguyên tắc tổ chức mạng hệ sau (NGN) ……………… 105 4.2.3 Mạng hệ sau Tổng công ty.…………………….…….105 4.2.4 Tình hình triển khai IP quang Tổng công ty.….…….108 Kết luận chương……………………………………………………… 113 KẾT LUẬN……………………………………………………………… 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………115 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Với đề tài “Các giải pháp truyền tải IP mạng quang” đồ án trình bày cách tổng quát hệ thống thông tin quang, công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM công nghệ giao thức mạng IP Đó công nghệ trở thành chuẩn phổ biến nhiều dịch vụ mạng Đồ án sâu tìm hiểu vào số giải pháp truyền tải IP mạng quang Các cách thức truyền tải có tính khả thi cho tương lai Bên cạnh đề tài đề cập tới việc đánh giá hiệu giải pháp tích hợp IP mạng quang ứng dụng số giải pháp mạng hệ NGN VNPT [Abstract]: With the theme "Solutions IP transmission in optical networks", the thesis presented an overview of optical information systems, Wavelenght Division Multiplexing technology and Internet Protocol technology That technology is becoming the popular standard for many new network services The thesis is going into to analyse some IP transmission solutions in optical networking The transmission method is feasible for the future Besides theme also refers to the evaluation of effective solutions and applications some solution on next generation network of VNPT DANH SÁCH HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Các thành phần hệ thống thông tin quang 13 Hình 1.2 Suy hao sợi quang theo bước sóng 15 Hình 1.3 Sơ đồ truyền dẫn hai chiều hai sợi quang 19 Hình 1.4 Sơ đồ truyền dẫn hai chiều sợi quang 19 Hình 1.5 Bộ kết nối chéo quang OXC 23 Hình 1.6 Chuyển mạch quang không gian 25 Hình 1.7 Chuyển mạch phân chia bước sóng .25 Hình 1.8 Mạng WDM qua hệ 30 Hình 2.1 Mô hình phân lớp địa IP 33 Hình 2.2 Định dạng datagram IPv4 .34 Hình 2.3 Trường TOS 35 Hình 2.4 Trường Flags 36 Hình 2.5 Định dạng datagram IPv6 .42 Hình 2.6 Mô hình ngang hàng 46 Hình 2.7 Mô hình xếp chồng 46 Hình 3.1 Ngăn giao thức kiểu kiến trúc 48 Hình 3.2 Ngăn giao thức IP/ATM/SDH .50 Hình 3.3 Đóng gói LLC/SNAP 50 Hình 3.4 Xử lý lớp thích ứng ATM AAL5 .51 Hình 3.5 Ngăn giao thức IP/ATM/SDH .52 Hình 3.6 Ngăn xếp giao thức IP/SDH 53 Hình 3.7 Khuôn dạng khung PPP 55 Hình 3.8 Khung HDLC chứa PPP 56 Hình 3.9 Khung LAPS chứa IP datagram 57 Hình 3.10 Ví dụ mạng IP/SDH/WDM 59 Hình 3.11 Khung Gigabit Ethernet .60 Hình 3.12 Mạng MPλS 65 Hình 3.13 Phân cấp phát chuyển GMPLS .70 Hình 3.14 ASON Kiến trúc mảng điều khiển 73 Hình 3.15 Mô hình xếp chồng mạng ASON 74 Hình 3.16 Định tuyến hop-by-hop hay thiết lập shortcut .79 Hình 3.17 Cấu trúc mào đầu SDL 80 Hình 3.18 Mô hình overlay peer 86 Hình 3.19 Sơ đồ khối thiết bị chuyển mạch gói quang 91 Hình 3.20 Khe thời gian cho truyền dẫn theo gói tin 92 Hình 3.21 Tái sinh quang luồng liệu mã RZ 93 Hình 3.22 Bộ đệm có TWC .95 Hình 4.1 Cấu trúc mạng hệ sau Tổng Công Ty………………… 106 Hình 4.2 Giai đoạn trước năm 2004……………………………………….108 Hình 4.3 Giai đoạn từ năm 2004 đến năm 2005………………………… 109 Hình 4.4 Giai đoạn 2005-2006.……………………………………………111 Hình 4.5 Giai đoạn sau năm 2010…………………………………………112 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1 So sánh hai mô hình xếp chồng ngang hàng.…………….46 Bảng 3.1 Giá trị SAPI tương ứng với dịch vụ lớp trên.…………….58 Bảng 4.1 Các tham số đánh giá…………………………………………… 97 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAL ADM APD APS ATM Adaptation Layer Add/Drop Multiplexer Avalanche PhotoDetector Automatic Protection Switch Lớp thích ứng ATM Bộ xe/rẽ kênh quang Bộ tách quang thác Chuyển mạch bảo vệ tự động AR ARP ASE ATM BGP CBR CR-LDP DBR DFB DVA DWDM DXC EGP FCS FEC FPA FR FWM HDLC Host ID ICMP IGMP IGP IP IS - IS ITU LAN LCP LEAF Asynchronous Regernation Address Resolution Protocol Amplified Spontanous Emission Asychronous Transfer Mode Tái sinh cận đồng Giao thức chuyển đổi địa Bức xạ tự phát có khuếch đại Internet Group Management Protocol Internal Gateway Protocol Internet Protocol Giao thức quản lý nhóm Intermediate System-toIntermadiate System International Telecommunication Union Local Area Network Link Control Protocol Larger Effect Area Fiber Giao thức node trung gian-node trung gian Liên hiệp viễn thông quốc tế Phương thức truyền tải không đồng Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên Constant Bit Rate Tốc độ bit không đổi Constain-based Routing using Định tuyến sử dụng giao thức Lable Distribution Protocol phân phối nhãn Distribute Bragg Reflect Laser phản xạ Bragg phân bố Distribute FeedBack Laser phản hồi phân bố Distance Vector Algorithm Thuật toán vector khoảng cách Dense Wavelength Division Ghép kênh bước sóng mật độ cao Multiplex Digital Cross-Connect Kết nối chéo số External Gateway Protocol Giao thức cổng Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung Forward Error Correction Sửa lỗi trước Fabry-Perot Amplifier Bộ khuếch đại Fabry-Perot Frame Relay Trễ khung Four Wavelength Mix Hiệu ứng trộn bốn bước sóng High-level Data Link Control Điều khiển liên kết liệu mức cao Host Identification Phần thị host Internet Control Message Giao thức tin điều khiển Protocol Internet Giao thức cổng Giao thức Internet Mạng địa phương Giao thức điều khiển liên kết Sợi quang có diện tích hiệu dụng cao LMP Link Management Protocol Giao thức quản lý liên kết LLC Logic Link Control Điều khiển đường logic 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 MF More Fregment Còn mảnh MPLS MultiProtocol Lable-Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS TE MPLS Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng MPLS MPλS MultiProtocol Lambda Chuyển mạch bước sóng đa giao Switching thức MSOH Multiplex Section OverHead Mào đầu đoạn ghép MTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền dẫn lớn 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, Các chức vận hành, quản lý, Maintaince and Provisioning bảo dưỡng giám sát Och Optical Channel Kênh quang OCHP Optical CHannel Protection Bảo vệ kênh quang ODSI Optical Domain Service Kết nối dịch vụ miền quang Interconnect OIF Optical Internetworking Diễn đàn kết nối mạng quang Forum 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 ngắn OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang OTS Optical Transmission Section Đoạn truyền dẫn quang O-UNI Optical User-Network Giao diện mạng-người sử dụng Interface OXC Optical Cross-connect Kết nối chéo quang PCM Pulse Code Modulaion Điều chế xung mã PDH Plesiochronous Digital Phân cấp số cận đồng Hierarche 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 PSTN Public Switching Telephone Mạng chuyển mạch điện thoại Network công cộng 10 Gbit/s 20x100 Mbit/s với tốc độ đường truyền 2,5 Gbit/s thành kênh STM-16 4.1.3 Phối hợp hoạt động Quản lý GbE hoàn toàn tương hợp với Ethernet truyền thống Không cần kỹ quản lý thêm GbE tuý mở rộng chuẩn Ethernet Chuẩn cho công nghệ công bố lần cuối vào tháng năm 1999 Các hoạt động nhóm làm việc IEEE802.3 mở rộng chuẩn cho tốc độ 10 Gbit/s GbE xem có tính phối hợp hoạt động quản lý tốt, đặc biệt môi trường mạng LAN Do có chi phí thấp nên GbE trở thành giải pháp hút cho liên kết định tuyến tốc độ cao qua WDM môi trường mạng WAN DPT độc quyền Cisco, nhà cung cấp thiết bị Giao thức SRP đề xuất chuẩn nháp cho Internet IETF [DPT] Các hoạt động chuẩn hoá tương lai DPT chưa sáng tỏ Tính tương hợp công nghệ mạng khác thực lớp IP Hiện thời, chí điều thực vài ring DPT Đây nhược điểm lớn công nghệ POS có lực phối hợp hoạt động quản lý tốt xây dựng tính công nghệ SDH hoàn thiện ứng dụng rộng rãi GbE quản lý lớp IP lớp Ethernet qua SNMP RMON Mạng POS quản lý đồng thời qua SNMP TMN DPT hỗ trợ khôi phục tự động cho phép tự động cấu hình Tuy nhiên, tài liệu liên quan đến vấn đề công nghệ DPT hạn chế không rõ khả hỗ trợ quản lý 4.1.4 Kết công việc định cỡ Lý thuyết hàng chờ cổ điển sử dụng để làm sở thực việc định yêu cầu băng tần nút IP lớp mạng Định cỡ cần tính đến khác biệt topo lớp lớp số kiến trúc mạng Điểm bắt đầu ma trận lưu lượng từ bảng biểu, topo mạng tham 101 số lưu lượng yêu cầu QoS Đánh giá yêu cầu băng tần lớp biến đổi thành luồng truyền dẫn (SDH GbE) tiếp đến định cỡ quang (WDM) thực xem xét chế bảo vệ kênh quang (Och) đơn giản Kết định cỡ cho thấy giải pháp có đáp ứng khác theo mức độ mở rộng Ví dụ, thấy DPT (kiến trúc sử dụng topo ring lớp liên kết đơn tuyến) có giới hạn lượng lưu lượng tổng thể mang nó, nghĩa chọn giao diện truyền dẫn sử dụng DPT lưu lượng lớn lưu lượng cực đại truyền ring Một khía cạnh khả mở rộng hệ thống liên quan nhiều đến giao diện truyền dẫn có định tuyến Trong giải pháp khác POS GbE “B” cho thấy đáp ứng tốt so với DPT từ quan điểm mở rộng Trong POS GbE (topo mạng dạng mesh) tài nguyên truyền dẫn phát triển tự nút có nhu cầu lưu lượng lớn giảm nút có trao đổi lưu lượng thấp Do đó, mạng có tính mềm dẻo cao cấu hình ống băng tần chuyển mạch/định tuyến Liên quan đến vấn đề định cỡ mạng, tính modul lớn tài nguyên truyền dẫn (các luồng SDH GbE) tạo yêu cầu thấp độ nhạy truyền dẫn nút trục tham số (như thống kê gói trễ bắt buộc) Nếu quan tâm đến tính dễ thay đổi nhu cầu lưu lượng cần phải đánh giá yêu cầu tài nguyên truyền dẫn, đặc biệt cho mục đích quy hoạch Trong tất trường hợp, định cỡ mạng lớp quan trọng (ví dụ, sử dụng lý thuyết hàng chờ) Điều chí cần thiết sử dụng MPLS làm công cụ hỗ trợ cho CoS VPN Trong trường hợp đó, tài nguyên logic (trung kế MPLS) cần định cỡ nhằm để đảm bảo yêu cầu QoS trước nhu cầu lưu lượng biết 102 4.2 Ứng dụng NGN Tổng công ty BCVT Việt Nam 4.2.1 Khái niệm NGN Với phát triển bối cảnh lĩnh vực viễn thông, xuất phát từ môi trường cạnh tranh bình đẳng, mở cửa nhà cung cấp dịch vụ, bùng nổ lưu lượng liệu số, gia tăng sử dụng Internet, nhu cầu sử dụng dịch vụ Multimedia, gia tăng từ phía người sử dụng dịch vụ di động…Từ năm 90, tổ chức viễn thông (ITU, IETF, ISC…) hãng cung cấp thiết bị (Siemens, Cisco, Alcatel…) đưa ý tưởng mạng hệ sau (NGN) nhằm đáp ứng nhu cầu [7] Trên sở phát triển hãng, mạng hệ sau có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như: + Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau) + Mạng hội tụ (hỗ trợ cho lưu lượng thoại liệu, cấu trúc mạng hội tụ) + Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho phần tử mạng) + Mạng nhiều lớp (mạng phân phối nhiều lớp mạng có chức độc lập hỗ trợ thay khối thống mạng TDM) Theo quan điểm ITU, khái niệm NGN sau: “Mạng viễn thông hệ sau (NGN) mạng có hạ tầng thông tin chung dựa công nghệ chuyển mạch gói để cung cấp dịch vụ bao gồm dịch vụ viễn thông, cung cấp công nghệ truyền tải băng thông rộng đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS), chức liên quan đến dịch vụ độc lập với công nghệ truyền tải lớp NGN cung cấp khả truy nhập không hạn chế người sử dụng đến nhiều nhà cung cấp dịch vụ khác NGN hỗ trợ dịch vụ di động nói chung, tức người sử dụng truy nhập nơi với phương thức truy nhập nào” 103 Theo đó, NGN có đặc điểm sau: + Dựa tảng công nghệ chuyển mạch gói + Chức điều khiển tách khỏi chức truyền tải dịch vụ + Tách biệt lớp dịch vụ ứng dụng với lớp mạng, cung cấp giao diện mở (API) nhằm hỗ trợ cho việc tạo dịch vụ mà không phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị nhà khai thác mạng + Hỗ trợ nhiều loại dịch vụ (dịch vụ thời gian thực, phi thời gian thực, đa phương tiện…) + Cung cấp dịch vụ băng thông rộng với suốt từ đầu đến cuối + Liên kết với mạng truyền thông khác (PSTN, ISDN…) + Hỗ trợ dịch vụ tính di động nói chung + Người sử dụng lệ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ khác Các dự án nghiên cứu ITU hãng tiếp tục cụ thể hoá hoàn thiện chuẩn NGN 4.2.2 Nguyên tắc tổ chức mạng hệ sau (NGN) Có nhiều tài liệu cấu trúc mạng hệ sau hãng cung cấp dạng giải pháp mạng tổ chức viễn thông nghiên cứu đề xuất Có thể thấy mạng hệ sau tổ chức theo nguyên tắc sau: + Đáp ứng nhu cầu cung cấp loại hình dịch vụ viễn thông phong phú đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện + Mạng có cấu trúc đơn giản + Nâng cao hiệu sử dụng, chất lượng mạng lưới giảm thiểu chi phí khai thác bảo dưỡng + Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển dịch vụ + Độ linh hoạt tính sẵn sàng cao, lực tồn mạnh 104 + Tổ chức mạng dựa số lượng thuê bao theo vùng địa lý nhu cầu phát triển dịch vụ 4.2.3 Mạng hệ sau Tổng công ty Nguyên tắc tổ chức Những nguyên tắc xuất phát từ mục tiêu NGN mà ITU, tổ chức, hãng nhà cung cấp dịch vụ viễn thông quan tâm Nguyên tắc tổ chức mạng dựa số lượng thuê bao theo vùng địa lý nhu cầu phát triển dịch vụ, không tổ chức theo địa bàn hành trước mà tổ chức theo vùng lưu lượng Theo đó, mạng hệ sau Tổng công ty phân thành vùng lưu lượng sau: Vùng lưu lượng 1: Bao gồm toàn thuê bao 28 tỉnh phía Bắc từ Hà Giang đến Hà tĩnh Vùng lưu lượng 2: Toàn thuê bao thuộc 14 tỉnh Miền trung Tây nguyên từ Quảng Bình đến Đắc Lắk Vùng lưu lượng 3: Toàn thuê bao 19 tỉnh thuộc đồng Nam Bộ đồng sông Cửu Long Cấu trúc mạng hệ sau Tổng công ty Bằng việc chuyển đổi cấu trúc mạng lưới viễn thông đường trục từ chuyển mạch kênh sang NGN với công nghệ chuyển mạch gói chuyển đổi mạnh mẽ chất công nghệ để nâng cao lực mạng lưới, theo kịp phát triển công nghệ viễn thông giới Mạng hệ sau Tổng công ty có cấu trúc sau: 105 Mạng NGN Hình 4.1 Cấu trúc mạng hệ sau Tổng Công Ty NGN mạng viễn thông hệ sau cho phép kết hợp ba hệ thống mạng có PSTN, truyền số liệu Internet, cho phép truyền đồng thời âm thanh, hình ảnh số liệu sở truyền thông Sử dụng giải pháp Siemens, với hệ thống thiết bị hãng Juniper, mạng hệ sau Tổng Công Ty tổ chức thành lớp: lớp điều khiển, lớp truyền tải, lớp truy nhập lớp quản lý Lớp điều khiển: gồm hệ thống tổng đài Softswitch, thực chất hệ thống điều khiển để điều khiển hoạt động mạng hệ sau (NGN), có mạng dịch vụ là: mạng PSTN/ISDN, mạng liệu (Internet, X25, Frame Relay, IP VPN, ATM, xDSL…) mạng di động (GSM, GPRS, CDMA, mạng 3G tương lai) Lớp truyền tải: gồm hai hệ thống chuyển mạch cấp trục (core) cấp biên (Edge) + Cấp trục (Lớp lõi): gồm ba nút mạng (Core router) Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh Đà Nẵng; triển khai với thiết bị M160 Juniper Ba nút mạng kết nối với theo mô hình dạng Mesh Tốc độ đường trục nút mạng STM-16 106 Mạng trục thực việc truyền tải lưu lượng dịch vụ VoIP 171, phần liệu ADSL, dịch vụ PSTN trả trước 1719… + Cấp biên (Lớp vùng): hình thành từ tổng đài chuyển mạch đa dịch vụ (MSS - Multi Service Switch) Hiện dùng thiết bị ERX 1410 Tốc độ đường trục tổng đài chuyển mạch biên 155 Mbps Và hệ thống tổng đài dùng thiết bị ERX 1410, ERX 705 lắp đặt vùng lưu lượng có tích hợp chức BRAS nhằm đưa lưu lượng thuê bao Internet băng rộng (ADSL) vào tổng đài MSS vùng mạng hệ sau (NGN) Lớp truy nhập: gồm thiết bị tập trung thuê bao đảm bảo lớp truy nhập cho tất loại hình dịch vụ (bộ tập trung ATM, ghép kênh truy nhập DSL (DSLAM)) MG (Media Gateway) có nhiệm vụ phối hợp hoạt động mạng TDM với mạng IP để phục vụ cho gọi VoIP (171,178,179 nay) Sử dụng truy nhập tổng đài Host - vệ tinh như: tổng đài EWSD, A1000E10 Alcatel… Các hệ thống truyền dẫn cho truy nhập nay: hệ thống cáp đồng, tổng đài truyền số liệu, thiết bị tập trung lưu lượng, tuyến truyền dẫn cáp quang, vòng Ring SDH… Và phương thức truy nhập vô tuyến (GSM, CDMA, WLAN…) Lớp quản lý: quản lý hiệu hoạt động toàn mạng hệ sau (NGN) 4.2.4 Tình hình triển khai IP quang Tổng công ty [6] Giai đoạn trước năm 2004 Hình mô tả phương thức triển khai IP quang Tổng công ty giai đoạn này: 107 Hình 4.2 Giai đoạn trước năm 2004 Trong giai đoạn này, để thực truyền dẫn IP quang phải qua tầng ATM SDH Các gói IP cắt thành tế bào ATM gán cho kết nối ảo khác nhờ card đường dây SDH/ATM, sau xếp vào khung SDH Các khung gửi đến thiết bị WDM để thực truyền dẫn lớp quang Ưu điểm phương thức truyền dẫn này: + ATM tạo kênh ảo cố định (PVC) quản lý hệ thống quản lý ATM sử dụng kênh ảo có khả chuyển mạch (SVC) thiết lập linh hoạt, tất đường ảo (VP) nhằm đảm bảo QoS cho dịch vụ IP + Sử dụng ghép kênh thống kê: cho phép người sử dụng yêu cầu băng thông rộng thời gian ngắn Điều giúp đảm bảo băng thông cố định hay thay đổi tuỳ theo yêu cầu + Sử dụng giao thức ATM: phục vụ cho nhiều kiểu lưu lượng với yêu cầu QoS khác tuỳ theo ứng dụng Bên cạnh ưu điểm trên, phương thức tồn số nhược điểm sau: + Việc chia datagram có độ dài thay đổi thành tế bào ATM có độ dài cố định phải thêm tiêu đề có chênh lệch kích thước phải có byte đệm xếp liên tục datagram điều làm tăng xác suất hai gói liên tiếp trường hợp tế bào + Chi phí cho vận hành, bảo dưỡng thiết bị ATM, SDH tốn 108 + Tốc độ đường truyền hạn chế Giai đoạn từ năm 2004 đến năm 2005 Phương thức triển khai giai đoạn mô tả sau: Hình 4.3 Giai đoạn từ năm 2004 đến năm 2005 Để khắc phục hạn chế tốc độ truyền công nghệ SDH, công nghệ Ethernet đưa vào sử dụng So với công nghệ SDH, công nghệ Ethernet có ưu điểm sau: + Tốc độ cao: với mục tiêu ban đầu xây dựng mạng hoạt động với tốc độ 10 Mbps Tiếp đến nâng lên tốc độ 100Mbps, Gbps, 10 Gbps mà không cần phải thay đổi giao thức Ethernet + Tính tương thích: GbE hoàn toàn tương hợp với Ethernet truyền thống, không cần kỹ quản lý thêm GbE tuý mở rộng chuẩn Ethernet GbE xem có tính phối hợp hoạt động quản lý tốt Các tài nguyên truyền dẫn phát triển tự node có nhu cầu lưu lượng lớn giảm node có trao đổi lưu lượng thấp + Chi phí thấp: Card đường truyền Gigabit định tuyến IP có giá rẻ gấp lần so với card đường truyền dung lượng sử dụng công nghệ SDH Giai đoạn 2005-2006 Với phương thức triển khai giai đoạn truớc tồn số nhược điểm: + GbE với chất phi kết nối không hỗ trợ QoS ứng dụng thời gian thực trừ mạng cung cấp 109 + Phương tiện truyền dẫn sợi quang đơn mode Và đặc biệt, nhằm đáp ứng nhu cầu lưu lượng tăng nhanh, truyền tải thông tin với khoảng cách xa, hỗ trợ dịch vụ đòi hỏi băng thông rộng xu tất yếu phải nâng cấp GbE lên 10 GbE Hơn nữa, 10 GbE có nhiều ưu điểm trội so với GbE: + 10 GbE trình bày dự thảo tiêu chuẩn IEEE 802.3ae cho phép Ethernet tích hợp với công nghệ tốc độ cao mạng trục WAN, OC192 Ngoài ra, 10 GbE đưa giao diện SONET/SDH, giao diện lớp vật lý WAN cho phép truyền tải gói xây dựng sở IP/Ethernet để truyền tải qua thiết bị truy cập mạng SONET/SDH + 10 GbE hỗ trợ tất dịch vụ lớp 2, chí lớp cao mô hình OSI Ngoài ra, hầu hết lưu lượng mạng ngày bắt nguồn từ Ethernet IP, thiết lập mạng Ethernet tốc độ cao phương thức dễ để gắn kết nhà kinh doanh, nhà cung cấp mạng với + 10 GbE hỗ trợ sợi đơn mode đa mode Khoảng cách sợi đơn mode nâng cấp từ km (trong công nghệ GbE) lên 40 km (trong công nghệ 10 GbE) + 10 GbE hỗ trợ dịch vụ băng thông lớn Cho phép nhà cung cấp dịch vụ Internet cung cấp dịch vụ mạng tạo tuyến liên kết tốc độ cao, giá thành thấp Mô hình phương thức truyền tải cho giai đoạn sau: Hình 4.4 Giai đoạn 2005-2006 110 Giai đoạn 2006-2010 Đối với Việt Nam, việc triển khai MPLS xây dựng mạng truyền tải Tổng công ty VNPT thiết lập mạng trục MPLS với LSR lõi LSR biên Các thiết bị MPLS biên đóng vai trò LSR lối vào, lối Các mạng Internet quốc gia, mạng truyền số liệu, mạng DCN (quản lý) kết nối với LSR biên Việc chuyển tiếp thông tin thực qua mạng MPLS đến LSR biên lối Với cấu hình giúp khả điều khiển định tuyến, chuyển mạch đơn giản dựa nhãn MPLS Nhưng bên cạnh đó, MPLS tồn số nhược điểm: + Khó hỗ trợ QoS xuyên suốt + Việc hỗ trợ đồng thời nhiều giao thức gặp phải vấn đề phức tạp kết nối + Hợp VC cần phải nghiên cứu sâu để giải vấn đề chèn gói tin trùng nhãn (interleave) Với đặc điểm mạng hệ sau tách riêng lớp ứng dụng dịch vụ với lớp mạng Mặt khác, MPLS chủ yếu dành cho mảng số liệu Mục tiêu hướng tới mảng điều khiển quang cho mạng quang nhằm đơn giản hoá, tăng tính đáp ứng mềm dẻo việc cung cấp phương tiện mạng quang IETF OIF phát triển tiêu chuẩn GMPLS GMPLS với đặc điểm giới thiệu chương 3: + GMPLS đảm bảo phối hợp lớp mạng khác + GMPLS tập hợp tiêu chuẩn với giao thức báo hiệu chung cho phép phối hợp hoạt động, trao đổi thông tin lớp truyền tải lớp số liệu + GMPLS phát triển nỗ lực nhằm làm đơn giản hoá bỏ bớt mô hình mạng lớp GMPLS loại bỏ chức chồng chéo lớp cách thu hẹp lớp mạng 111 Nhiều công ty triển khai GMPLS để đơn giản việc quản lý mạng tạo mặt điều khiển tập trung Điều cho phép tạo nhiều dịch vụ cho khách hàng giá thành hoạt động lại thấp GMPLS hứa hẹn mang lại chất lượng dịch vụ tốt thiết kế lưu lượng Internet, xu hướng mục tiêu nhà cung cấp dịch vụ Giai đoạn sau năm 2010 Hệ thống truyền dẫn số liệu hướng tới tương lai khả truyền dẫn IP trực tiếp hệ thống truyền dẫn quang DWDM Sự thống mạng IP mạng quang nhờ sử dụng router IP hoạt động tốc độ Gbps hay Tbps phù hợp với giao diện quang tốc độ cao, thiết bị truyền dẫn DWDM có kích thước cấu hình khác chắn tạo ưu điểm bật Hình 4.5 IP DWDM Giai đoạn sau năm 2010 Với tình hình thực tế mục tiêu hướng tới, nội dung sau cần triển khai: + Xây dựng mạng DWDM cho vùng công ty Viễn thông sở mạng trục quốc gia DWDM + Tổ chức IP quang cho công ty Viễn thông Kết luận chương Như vậy, trình đánh giá giải pháp truyền tải IP mạng quang phức tạp, khó khăn Tương lai việc tích hợp IP mạng quang lớn 112 KẾT LUẬN Việc ứng dụng kỹ thuật IP mạng quang xu hướng tất yếu mạng Viễn thông Do đó, em chọn hướng nghiên cứu em với đề tài: “ Các giải pháp tích hợp IP mạng quang ” Sau thời gian thực hiện, em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp Đại học với nội dung sau: Tổng quan hệ thống thông tin quang, giới thiệu công nghệ WDM: nguyên lý ghép kênh theo bước sóng, thiết bị hệ thống, ưu nhược điểm công nghệ WDM 113 Giới thiệu giao thức Internet IP với hai phiên IPv4 IPv6 Bao gồm: khuôn dạng gói tin, trình phân mảnh tái hợp, vấn đề định tuyến, đặc tính vượt trội IPv6 so với IPv4 Các phương thức tích hợp IP quang Đánh giá phương thức tích hợp IP quang; nguyên tắc tổ chức, cấu trúc mạng hệ sau tình hình triển khai IP quang NGN Tổng công ty BCVT Việt Nam Do kỹ thuật truyền dẫn IP quang vấn đề mới, thời gian có hạn trình độ hạn chế nên đồ án tốt nghiệp em không tránh khỏi thiếu sót chưa trình bày hết vấn đề cần thiết kỹ thuật tiến trình IP quang Em mong nhận bảo, góp ý quý Thầy, Cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Cô giáo - TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành Đồ án Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến toàn thể Thầy, Cô giáo Khoa ĐTVT dạy dỗ, dìu dắt chúng em suốt năm học vừa qua! Hoàng Thị Thơm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Văn San, Kĩ thuật thông tin quang, NXB khoa học kĩ thuật, Hà Nội 1997 [2] Đỗ Văn Việt Em, Kỹ thuật thông tin quang 2, Học viện công nghệ bưu viễn thông, 2007 [3] Phạm Thế Quế, Mạng máy tính, Học viện công nghệ bưu viễn thông, 2006 114 [4] Vũ Tuấn Lâm & Võ Đức Hùng,Tài liệu: “Nghiên cứu giải pháp tích hợp IP quang, đề xuất ứng dụng cho NGN Tổng công ty” Mã số: 38-2002HVCN-BCVT-RD-HT [5] Đỗ Mạnh Quyết, Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đề xuất kiến nghị áp dụng công nghệ MPLS mạng hệ sau Tổng công ty” Mã số: 005-2001-Tổng công ty-RDP-VT-01 [6] Nguyễn Hoàng Hải, Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ DTM khả triển khai mạng viễn thông VNPT” Mã số: 127-2002-TCT-RDFVT-67 [7] Bài giảng: “ Mạng hệ sau ”, Trung tâm ứng dụng công nghệ – Viện KHKT Bưu Điện năm 2005 [8] Phùng Văn Vận, Trần Hồng Quân & Nguyễn Quý Minh Hiền “Mạng viễn thông xu hướng phát triển”, NXB Bưu Điện, 12/2002 [8] http://www.scribd.com/doc/50606343/4/Li-do-ch%E1%BB%8Dn-IPWDM, truy nhập cuối ngày 28/04/2011 [9] http://www.scribd.com/doc/14164963/IP-Tren-Mang-Quang,truy nhập cuối ngày 20/04/2011 [10] http:// www.vnpt.com.vn Truy, nhập cuối ngày 2/5/2011 [11] http://tapchibcvt.gov.vn/News/PrintView.aspx?ID=15619, truy nhập cuối ngày 27/4/2011 115 [...]... khiển Bộ nối quang Bộ chia quang Nguồn phát quang Sợi quang Bộ tách /ghép quang Trạm lặp Khuếch đại quang Tách sóng quang Khôi phục tín hiệu #i#n Tín hiệu điện ra Bộ thu quang Hình 1.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống thông tin quang Các thành phần bao gồm: 13 + Phần phát quang: bao gồm nguồn phát quang và các mạch điều khiển phát quang + Phần truyền dẫn (sợi quang) : bao gồm sợi quang, các bộ nối,... dụng các nguồn quang bán dẫn đang phổ biến hiện nay Bộ khuếch đại quang Là thiết bị cốt lõi trong tất cả các hệ thống thông tin quang ngày nay dùng để khuếch đại trực tín hiệu ánh sáng đã bị suy hao khi truyền trên sợi quang Nó hoạt động trong miền quang mà không cần chuyển đổi tín hiệu thành dạng xung điện Bộ khuếch đại quang thường được sử dụng trong các mạng truyền dẫn có khoảng cách lớn khi suy... sóng quang, các thiết bị đấu nối chéo, bộ biến đổi bước sóng quang tại các bộ đấu nối chéo, định tuyến động và phân bổ bước sóng quang, các giao diện để kết nối với các mạng khác Thế hệ WDM thứ ba phát triển theo hướng mạng chuyển mạch gói quang không có kết nối Trong mạng này, các nhãn hoặc mào đầu quang được gắn kèm với số liệu, được truyền cùng với tải và được xử lý tại các bộ chuyển mạch WDM quang. .. chính trong việc truyền tín hiệu ở các tuyến đường trục và các tuyến xuyên lục địa, vượt đại dương… Công nghệ hiện nay đã tạo đà cho thông tin quang phát triển theo xu hướng hiện đại và kinh tế nhất trong mạng viễn thông Vì vậy, các hệ thống truyền dẫn thông tin quang sẽ dần thay thế các hệ thống thông tin theo phương pháp truyền thống Ngày nay, với sự xuất hiện của các hệ thống truyền dẫn thông tin quang. .. quyết vấn đề này Trong đó công nghệ IP giữ vai trò quan trọng trong các giải pháp này Công nghệ IP sẽ được trình bày trong chương 2 31 Chương 2 CÔNG NGHỆ IP IP (Internet Protocol) là giao thức được thiết kế để kết nối các hệ thống chuyển mạch gói nhằm mục đích phục vụ trao đổi thông tin giữa các mạng Đơn vị truyền dẫn là các datagram được truyền từ nguồn tới đích với nguồn và đích là các host được chỉ... quang Thiết bị chuyển mạch quang Hệ thống chuyển mạch quang là một hệ thống cho phép các tín hiệu bên trong các sợi cáp quang hay các mạch tích hợp quang (IOC) được chuyển mạch có lựa chọn từ một cáp (mạch) này đến một cáp (mạch) khác Một hệ thống chuyển mạch quang có thể được vận hành nhờ các phương tiện cơ như dịch chuyển sợi quang này tới sợi quang khác, hay nhờ các hiệu ứng điện - quang, từ - quang, ... thêm các trạm lặp quang để khuếch đại tín hiệu và bù lại phần tín hiệu đã bị suy hao Trạm lặp bao gồm các thiết bị thu, biến đổi quang điện, khuếch đại điện và phát lại quang vào đường truyền tiếp theo Các trạm lặp có thể được thay thế bằng các bộ khuếch đại quang Các bộ tách sóng quang tiếp nhận tín hiệu quang, tách lấy tín hiệu thu được từ phía phát, biến đổi thành tín hiệu điện Bộ tách sóng quang. .. sîi quang O M¸y thu quang Bé t¸ch/ ghÐp kªnh λn+1 M¸y ph¸t quang λ2n M¸y ph¸t quang λn+1, λn+2 λ2n M¸y thu quang M¸y thu quang 1 n Hình 1.4 Sơ đồ truyền dẫn hai chiều trên cùng một sợi quang Ở hướng đi, các kênh quang tương ứng với các bước sóng λ1, λ2, , λn qua bộ ghép/tách kênh được tổ hợp lại với nhau truyền dẫn trên một sợi Cũng 19 sợi quang đó, ở hướng về các bước sóng λn+1, λn+2, , λ2n được truyền. .. (OXC) trên các tuyến thông tin quang DWDM Chuyển mạch quang sẽ đóng vai trò hết sức quan trọng trong mạng quang thế hệ sau Sợi quang Sợi quang là một trong những thành phần quan trọng nhất của mạng bởi nó là phương tiện truyền dẫn vật lý, mang thông tin từ nhà cung cấp tới khách hàng Một số loại sợi quang: * Sợi quang G.652 Đây là sợi quang đơn mode được sử dụng phổ biến trong mạng lưới viễn thông hiện... Đường truyền WDM 28 cung cấp các kết nối điểm nối điểm với tốc độ thấp Kỹ thuật chính trong WDM thế hệ đầu tiên là thiết kế và phát triển các Laser WDM, các kỹ thuật khuếch đại quang, các giao thức truy nhập và định tuyến tĩnh Các thiết bị xen, rẽ bước sóng quang WADM cũng được sử dụng trong mạng MAN Các thiết bị đấu nối chéo quang DXC được sử dụng để kết nối các vòng Ring WADM Các kết nối này có thể là ... hợp IP mạng quang trình bày chương Chương CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN TẢI IP TRONG MẠNG QUANG Trong năm gần công nghệ IP trở thành tượng công nghệ mạng; đặc biệt khía cạnh khai thác ứng dụng IP cho truyền. .. vụ mạng Đồ án sâu tìm hiểu vào số giải pháp truyền tải IP mạng quang Các cách thức truyền tải có tính khả thi cho tương lai Bên cạnh đề tài đề cập tới việc đánh giá hiệu giải pháp tích hợp IP mạng. .. Giao thức IPv4 32 2.2 Giao thức IPv6 42 2.3 Sự phát triển công nghệ IP mạng quang 45 Kết luận chương .47 Chương CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN TẢI IP TRÊN MẠNG QUANG