Nghiên cứu công nghệ GMPLS và giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - KHƯƠNG NGỌC BÍNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GMPLS VÀ GIẢI PHÁP ÁP DỤNG VÀO MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành : Điện tử viễn thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PHẠM MINH VIỆT Hà Nội – 2007 -3GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang PHẦN I: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GMPLS CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS/GMPLS I.1 Giới thiệu chung Ý tưởng MPLS (Multiprotocol Labed Switching) đưa ra hãng Ipsilon, hãng công nghệ nhỏ triển lãm công nghệ thông tin, viễn thông Texas Một thời gian ngắn sau đó, Cisco loạt hãng khác IBM, Toshiba công bố sản phẩm họ sử dụng công nghệ chuyển mạch đặt nhiều tên khác chung chất công nghệ chuyển mạch dựa nhãn MPLS công nghệ mẻ mạng IP, thay đổi công nghệ IPoA (IP over ATM) truyền thống MPLS sử dụng chế độ tích hợp có ưu điểm ATM tốc độ cao, QoS, điều khiển luồng độ mềm dẻo, khả mở rộng IP MPLS giải nhiều vấn đề mạng mà hỗ trợ nhiều chức mới, nói MPLS công nghệ mạng trục IP lý tưởng Hiện MPLS triển khai mạng lõi nhiều nhà khai thác mạng giới để cung cấp dịch vụ kèm Đối với Việt nam, việc triển khai MPLS xúc tiến xây dựng mạng truyền tải Tập đoàn VNPT Với dự án VoIP triển khai, VNPT thiết lập mạng trục MPLS với LSR lõi Các LSR biên tiếp tục đầu tư mở rộng địa điểm có nhu cầu lớn Hải Phòng, Quảng Ninh phía Bắc, Đà Nẵng, Khánh Hoà miền Trung, Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa - Vũng Tàu miền Nam Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -4GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS (Generalized Multiprotocol Labed Switching bước phát triển theo công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS GMPLS thực chất mở rộng chức điều khiển mạng MPLS, cho phép kiến tạo mặt phẳng điểu khiển quản lý thống không lớp mạng mà thực lớp ứng dụng, truyền dẫn lớp vật lý Việc kiến tạo mặt phẳng điều khiển thống lớp mạng hứa hẹn khả tạo mạng đơn giản điều hành quản lý, cho phép cung cấp kết nối từ đầu cuối tới đầu, quản lý tài nguyên mạng cách hoàn toàn tự động cung cấp mức chất lượng dịch vụ (QoS) khác ứng dụng mạng Xu hướng phát triển mạnh mẽ việc xây dựng hệ thống truyền tải quang sở hạ tầng mạng viễn thông quốc tế nói chung, quốc gia nhà cung cấp dịch vụ mạng nói riêng phần đáp ứng nhu cầu lớn băng thông truyền tải cho ứng dụng mạng, chẳng hạn ứng dụng mạng lưu trữ, thuê băng thông, cập nhật liệu trực tuyến sở hạ tầng mạng truyền tải đa dịch vụ Hiện người ta cho để đáp ứng nhu cầu băng thông cho ứng dụng dịch vụ mạng truyền tải chủ yếu hệ thống truyền dẫn sợi quang với thiết bị ghép tách luồng ADM/OADM, thiết bị ghép bước sóng quang WDM/DWDM, thiết bị đấu chéo luồng quang OXC Sự đa dạng phức tạp quản lý phần tử mạng phân lớp mạng khác nhân tố thúc đẩy việc nghiên cứu cải tiến giao thức MPLS thành GMPLS không mục đích thống quản lý thực thể mạng không phương thức chuyển mạch gói mà MPLS thực mà lĩnh vực chuyển mạch thời gian, không gian vật lý GMPLS mở rộng chức hỗ trợ giao thức IP Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -5GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang để điều khiển thiết lập giải phóng đường chuyển mạch nhãn LSP cho mạng hỗn hợp bao gồm chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, mạng quang Một yếu tố kinh tế bật GMPLS có chức tự động quản lý tài nguyên mạng cung ứng kết nối truyền tải lưu lượng khách hàng từ đầu cuối tới đầu Việc cung ứng kết nối cho khách hàng theo kiểu truyền thống mạng truyền tải Ring SDH có đặc điểm mang tính nhân công, thời gian đáp ứng dài chi phí kết nối cao Để thiết lập kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối theo phương thức nhân công, người ta cần phải xác định vòng ring SDH mạng mà đường kết nối qua, dung lượng lại vòng ring đủ khả phục vụ không, chưa đủ thi cần phải tìm đường vu hồi qua vòng ring khác? Sau xác định đường kết nối người ta phải thông báo cho toàn nút mạng thuộc vòng ring để thực thiết lập luồng đấu chuyển nhân công vòng ring, công việc đòi hỏi nhiều nhân công tốn nhiều thời gian trao đổi thông tin nghiệp vụ Công nghệ GMPLS cho phép nút mạng tự động cung cấp kết nối theo yêu cầu giá thành chi phí cung cấp kết nối giá thành quản lý bảo dưỡng giảm nhiều, thời gian cung ứng kết nối cung cấp dịch vụ giảm nhiều so với phương pháp truyền thống I.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS II.2.1 Khái niệm công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS MPLS ? Trong mạng IP, phương thức vận chuyển gói tin dựa vào địa IP đích Tại router, gói tin kiểm tra địa đích truyền đến nút dựa vào thông tin có bảng định tuyến Thay chế Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -6GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang vận chuyển gói tin IP, chuyển mạch nhãn thực việc gắn số (một nhãn) cho gói tin Cần lưu ý nhãn địa chỉ, tức không liên quan đến cấu trúc mạng địa Hơn nữa, chưa liên kết nhãn với địa thông tin đường nhãn chưa có ý nghĩa Như mạng chuyển mạch nhãn phải liên kết nhãn với địa gói tin nút mạng dựa vào giá trị nhãn để vận chuyển gói tin đến đích MPLS công nghệ sử dụng nhiều hệ thống mạng core, gồm có mạng hội tụ thoại liệu MPLS không thay định tuyến IP mà hoạt động song song với công nghệ định tuyến có có tương lai để cung cấp chuyển tiếp liệu tốc độ cao định tuyến chuyển mạch nhãn LSR với việc dự trữ băng thông cho lưu lượng liệu với yêu cầu chất lượng dịch vụ khác MPLS xác định làm việc với nhiều giao thức lớp lớp khác thực nhiều loại thiết bị mạng khác “Công nghệ lớp 2,5” cụm từ thường dùng để mô tả MPLS Ta hình dung MPLS lớp chèn thêm đặt vào lớp mạng lớp liên kết liệu Layers 4-7 (Transport, Session, Presentation, Application) Layer (Network) Layer 2,5 (MPLS) Layer (Data Link) Layer (Physical) Hình P1C1-1: Mô tả lớp MPLS MPLS lớp liên kết mặt phẳng điều khiển đáy lớp mạng với mặt phẳng chuyển liệu đỉnh lớp liên Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -7GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang kết liệu MPLS giao thức lớp mạng mẫu địa khả định tuyến riêng mà mẫu địa khả định tuyến đòi hỏi cho giao thức lớp MPLS sử dụng địa IP giao thức định tuyến IP với mở rộng sửa đổi cần thiết MPLS giao thức lớp liên kết liệu thiết kế để làm việc với nhiều công nghệ liên kết liệu phổ biến, cung cấp chức địa lớp cần thiết Bằng việc sử dụng giao thức điều khiển định tuyến IP tồn mở rộng, MPLS cung cấp chuyển mạch liên kết có định hướng ảo qua tuyến nhờ cung cấp nhãn mẫu trao đổi nhãn Các chức MPLS: • Đưa chế để quản lý lưu lượng truyền thành phần khác mạng thiết bị phần cứng khác hay chí ứng dụng khác • Giữ nguyên độc lập giao thức lớp lớp • Cung cấp phương thức để map địa IP theo nhãn đơn giản, có độ dài cố định để sử dụng cho công nghệ gửi chuyển tiếp gói chuyển mạch gói khác • Là giao diện cho giao thức định tuyến có giao thức dự trữ trước tài nguyên (RSVP) hay giao thức mở lựa chọn đường ngắn (OSPF) • Hỗ trợ giao thức lớp mạng IP, ATM Frame relay Tại nên sử dụng chuyển mạch nhãn ? MPLS tách chức IP Router làm hai phần riêng biệt: chức chuyển gói tin chức điều khiển Phần chức chuyển gói tin, với nhiệm vụ gửi gói tin IP router, sử dụng chế hoán đổi nhãn Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -8GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang tương tự ATM Trong MPLS, nhãn số có độ dài cố định không phụ thuộc vào lớp mạng Với chuyển mạch nhãn, giá trị nhãn đặt phần tiêu đề gói tin đến dùng làm mục tìm kiếm bảng liệu Cơ chế thực giải pháp phần cứng nên giảm nhẹ thời gian vận chuyển gói tin mạng nhiều so với IP Nhờ mạng chuyển mạch nhãn đem tới ưu điểm là: thời gian trễ giảm, tránh tượng jitter MPLS hoạt động với giao thức định tuyến Internet khác OSPF (Open Shortest Path First) BGP (Border Gateway Protocol) Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng cho phép thiết lập tuyến cố định, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ tuyến hoàn toàn khả thi Đây tính vượt trội MPLS so với giao thức định tuyến cổ điển MPLS tăng khả mở rộng định tuyến IP lớp việc tránh số lượng lớn kết nối router trung tâm mạng Các chế điều khiển mạng chuyển mạch nhãn nói chung không tiêu tốn nhiều tài nguyên mạng Mạng chuyển mạch nhãn không cần nhiều tài nguyên để kích hoạt trình thiết lập đường cho lưu lượng người sử dụng Một đặc điểm khác chuyển mạch nhãn khả mở rộng Vì có nhiều nhà cung cấp dịch vụ có hệ thống mạng backbone với nhiều tảng khác gồm ATM, FR, IP… nên với khả mở rộng MPLS đưa giải pháp quan trọng để cung cấp dịch vụ IP gia tăng phương tiện sẵn có Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -9GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang Việc tổ hợp công nghệ phổ biến với MPLS tạo ứng dụng QoS, TE, VPN khôi phục lại đường nhanh Nhà cung cấp dịch vụ phát triển MPLS để tăng khả sử dụng mạng II.2.2 Các thành phần MPLS II.2.2.1 LSR LER, khái niệm LSP Những thiết bị tham gia chế giao thức MPLS phân thành: Bộ định tuyến nhãn biên (Label Edge Router - LER) định tuyến chuyển mạch nhãn (Label switching Router - LSR) LSR thiết bị định tuyến mạng tốc độ cao trung tâm mạng MPLS, tham gia vào việc thiết lập LSP sử dụng giao thức báo hiệu nhãn phù hợp thực chuyển mạch tốc độ cao cho liệu dựa đường kết nối thiết lập LER thiết bị hoạt động biên mạng truy nhập mạng MPLS LER hỗ trợ nhiều cổng để kết nối tới mạng khác ( ATM, Frame Relay, hay Ethernet) chuyển tiếp lưu lượng tới mạng MPLS sau thiết lập LSP Nó sử dụng giao thức báo hiệu nhãn lối vào (ingress) phân phối liệu trở mạng truy nhập lối (egress) LER có vai trò quan trọng việc gán loại bỏ nhãn trình liệu vào khỏi mạng MPLS Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label switching path) đường bắt đầu LSR đầu vào, qua LSR trung gian kết thúc LSR đầu Tất gói chứa giá trị nhãn chuyển LSP II.2.2.2 FEC - (Forward Equivalence Class) Là tập hợp gói lớp mạng chuyển qua đường theo phương thức Với nút MPLS, tập hợp tất đích có Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -10GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang thể phân chia thành tập riêng rẽ FEC Sau nút MPLS phân loại gói vào FEC, phải ánh xạ FEC vào chặng tương ứng cho trình chuyển gói hoạt động xác LSR vào (ingress LSR ) lựa chọn chặng cho gói việc xác định FEC thích hợp cho Quá trình trình kết hợp gói với FEC bảng ánh xạ logic FEC Sau FEC thiết lập, trình ánh xạ ấn định nhãn tương ứng cho gói chuyển gói MPLS đến giao diện thích hợp Trước trình chuyển gói MPLS thực thực hiện, LSR đầu vào phải tạo bảng ánh xạ FEC cách thực trình phân chia II.2.2.3 Nhãn trình gán nhãn Nhãn dạng đơn giản để đường mà gói tin truyền Nó thành phần nhận dạng ngắn, có chiều dài cố định đóng gói mào đầu lớp với gói tin Bộ định tuyến nơi nhận phân tích nội dung nhãn gói tin để định chặng Khi gói tin gắn nhãn, phần lại trình chuyển tiếp mạng dựa chuyển mạch nhãn Giá trị nhãn có ý nghĩa cục tức chúng liên quan tới chặng định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR) Một gói tin phân chia vào lớp chuyển tiếp (FEC) có FEC tạo, gói tin gán nhãn Giá trị nhãn xác định từ lớp liên kết liệu (data link) bên Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -11GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang Đối với lớp liên kết liệu Frame Relay ATM, định danh lớp DLCIs (data link connection identifiers) với mạng frame relay Virtual path identifiers (VPIs) / Virtual channel identifiers (VCIs) mạng ATM dùng trực tiếp làm nhãn Sau gói tin chuyển tiếp dựa giá trị nhãn Định dạng nhãn chung thường giống hình vẽ Nhãn chèn vào mào đầu lớp datalink header gọi shim nằm mào đầu lớp datalink (lớp 2) mào đầu lớp mạng (lớp 3) Hình P1C1-2 Định dạng nhãn MPLS Lớp liên kết liệu ATM: Gãi tin IP G¸n nh·n cho gãi tin ATM cells Shim header VPI / VCI Data IP header Data IP header Data VPI / VCI Data Hình P1C1-3: Gán nhãn với lớp liên kết liệu ATM Với mạng SONET/SDH: Hình P1C1-4: Gán nhãn với mạng SONET/SDH Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -108GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang chuyển sang mạng NGN Mạng truyền tải VNPT phát triển dựa nên tảng công nghệ IP/MPLS Có thể nói mạng đường trục NGN VNPT xây dựng triển khai áp dụng công nghệ MPLS Một số dịch vụ dựa sở công nghệ triển khai áp dụng dịch vụ VPN lớp Bước tiếp phát triển năm mở rộng khả áp dụng công nghệ MPLS xuống mạng bưu điện tỉnh/ thành phố để triển khai dịch vụ mạng MPLS phạm vi mạng toàn quốc Trong tương lai mạng VNPT phát triển hướng tới mạng quản lý, điều khiển tập trung theo xu hướng phát triển chung giới mạng sở công nghệ GMPLS với mô hình GMPLS/ASON Một điều khẳng định chắn rằng, phương án triển khai mạng GMPLS phạm vi toàn mạng VNPT (bao gồm mạng đường trục mạng vùng) thời điểm khởi đầu phương án chưa có tính khả thi trạng công nghệ, nhu cầu thực tế, giá thành xây dựng mạng, khả phối hợp với mạng có Do cần phải vạch lộ trình hợp lý cho tiến trình xây dựng mạng hướng tới GMPLS Lộ trình sau: Giai đoạn 2008-1010 Giai đoạn thực triển khai mạng GMPLS theo phương án mô tả mục III.2.3.1 với việc triển khai công nghệ GMPLS toàn phạm vi đường trục với việc trang bị thiết bị OXC cho nút đường trục Hà Nội, Đà Nẵng Tp Hồ Chí Minh song song với việc mở rộng nâng cấp hệ thống truyền dẫn WDM đường trục (các tuyến mới, dung lượng phát triển, mở rộng theo qui hoạch) nhằm đáp ứng yêu cầu kết nối mạng đường trục Hệ thống triển khai với đầy đủ chức Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -109GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang điều khiển, quản lý, định tuyến mạng GMPLS để tạo thành mặt phẳng điều khiển quản lý thống toàn mạng theo công nghệ GMPLS Trong mạng vùng 1, vùng vùng chưa triển khai mạng hoàn chỉnh theo công nghệ MPLS Việc kết nối mạng vùng mạng đường trục đơn kết nối mặt truyền tải vật lý, không áp dụng giao thức định tuyến, báo hiệu, quản lý điều khiển mạng vùng mạng truyền tải trục Giai đoạn từ năm 2010 đến năm 2015 Giai đoạn thực phương án triển khai mạng với mạng trục GMPLS mạng vùng mạng IP/MPLS mô tả mục III.2.3.2 Khi mạng đường trục xây dựng để thực chức GMPLS phạm vi toàn mạng đường trục, mạng vùng 1, vùng vùng triển khai hoàn chỉnh theo công nghệ IP/MPLS Trong giai đoạn thực triển khai ứng dụng MPLS liên thông mạng vùng thông qua mạng trục GMPLS theo phương thức “đường hầm” theo cấu hình “bó” LSP Cũng giai đoạn việc xây dựng mạng GMPLS hoàn tất mạng vùng riêng lẻ (hoặc thành phố lớn Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng) Khi giải pháp kết nối mạng với mạng trục theo phương thức mạng GMPLS hoàn toàn mô tả mục III.2.3.3 Giai đoạn sau năm 2015 Giai đoạn mạng GMPLS vùng 1, vùng vùng triển khai hoàn tất Phương án triển khai mạng GMPLS vùng lựa Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -110GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang chọn theo phương án mô tả mục III.2.2 Trong giai đoạn thực triển khai mạng GMPLS hoàn toàn toàn mạng VNPT (bao gồm mạng trục, mạng vùng 1, vùng vùng 3) theo phương án mô tả mục III.2.3.3 Như vậy, mặt phẳng điều khiển báo hiệu quản lý phạm vi toàn mạng Đồng thời, ứng dụng dịch vụ mạng MPLS/GMPLS cung cấp toàn mạng Việc kết nối mạng GMPLS VNPT với mạng cung cấp dịch vụ khác, nhà khai thác mạng khác thực tùy theo cấp kết nối phụ thuộc vào đổi công nghệ mạng Tuy nhiên giải pháp kết nối mạng mạng GMPLS áp dụng cách phù hợp mô hình kịch kết nối mạng trục mạng vùng mô tả mục Các mốc thời gian lộ trình phát triển mạng GMPLS nói thay đổi dài ngắn tùy thuộc vào tình hình thực tế khả thực công nghệ nhu cầu thực tế phát triển mạng Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -111GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Nghiên cứu tìm hiểu công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS đưa đề xuất giải pháp áp dụng triển khai công nghệ mạng truyền tải nói chung VNPT nói riêng công việc cần thiết Hiện nay, xây dựng mạng hướng tới mạng NGN xu hướng tất yếu để phát triển mạng viễn thông nước giới Nếu xét khía cạnh kỹ thuật việc xây dựng giải pháp tổng thể cho mạng NGN cần phải giải nhiều vấn đề phạm vi phân lớp mạng Trong đó, yêu cầu xây dựng sở hạ tầng mạng truyền tải kiến tạo mặt điều khiển báo hiệu quản lý mạng thống yêu cầu mang tính chủ yếu định đến lực thực mạng Theo xu hướng phát triển công nghệ mạng viễn thông năm tới công nghệ SDH-NG công nghệ GMPLS xem giải pháp công nghệ chủ đạo để xây dựng hệ thống truyền tải quang hệ thống điều khiển báo hiệu quản lý mạng thống đa phân lớp mạng NGN Cơ sở hạ tầng mạng truyền tải xây dựng sở công nghệ nói điều kiện đảm bảo cho mục tiêu xây dựng sở hạ tầng mạng hội tụ cung cấp đa dịch vụ theo phân lớp mạng, dung lượng mạng lớn để cung cấp loại hình kết nối từ tốc độ thấp đến tốc độ cao với giao diện kết nối, tiện ích kết nối Điều quan trọng toàn trình điều khiển báo hiệu cung cấp dịch vụ thực mặt điều khiển chung, thống cho phép người sử dụng linh hoạt việc lựa chọn loại hình kết nối hiệu truyền ứng dụng mạng Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -112GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang Theo mục tiêu nghiên cứu đề ra, đề tài thực hai nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu thứ nghiên cứu công nghệ GMPLS, tìm hiểu vấn đề kỹ thuật thực công nghệ, tiêu chuẩn tình hình triển khai áp dụng công nghệ giới Phần thứ hai dựa nghiên cứu công nghệ trạng, đề tài nghiên cứu đề xuất phương án triển khai mạng lộ trình triển khai mạng sở công nghệ GMPLS phù hợp cho mạng VNPT KHUYẾN NGHỊ Tại thời điểm công nghệ GMPLS giai đoạn nghiên cứu triển khai thử nghiệm nhằm hoàn thiện chức đầy đủ mạng GMPLS xét khía cạnh thiết bị tiêu chuẩn giao diện, giao thức áp dụng cho mạng Theo nghiên cứu dự báo phát triển thị trường công nghệ giai đoạn tới năm 2010 nhà khai thác thúc đẩy việc triển khai xây dựng sở hạ tầng mạng theo xu hướng mạng IP quang (IP+Optical Transport Networks) mà trọng tâm sở hạ tầng ngày triển khai mạng theo kiến trúc giao thức GMPLS/ASON nhằm đáp ứng nhu cầu truyền tải liệu thông tin ngày tăng từ người sử dụng thuộc mạng sở công nghệ có công nghệ áp dụng phân lớp Mạng đường trục NGN VNPT xây dựng triển khai áp dụng công nghệ IP/MPLS Một số dịch vụ dựa sở công nghệ triển khai áp dụng dịch vụ mạng riêng ảo (VPN) lớp Bước tiếp phát triển năm mở rộng khả áp dụng công nghệ MPLS xuống mạng bưu điện tỉnh/ thành phố để triển khai dịch vụ mạng MPLS phạm vi mạng toàn quốc Trong tương lai mạng NGN VNPT phát triển hướng tới mạng quản lý, Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -113GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang điều khiển tập trung theo xu hướng phát triển chung thể giới mạng sở công nghệ GMPLS với mô hình kiến trúc GMPLS/ASON Mặc dù vậy, phương án triển khai mạng GMPLS phạm vi toàn mạng VNPT (bao gồm mạng đường trục mạng vùng) thời điểm khởi đầu phương án tính khả thi trạng công nghệ, nhu cầu thực tế, giá thành xây dựng mạng, khả phối hợp với mạng có Tuy nhiên việc hướng tới mạng GMPLS cần thiết, cần phải vạch lộ trình hợp lý cho tiến trình xây dựng mạng hướng tới GMPLS Trên sở kết nghiên cứu đề tài, tác giả đề tài đề xuất số kiến nghị sau đây: Triển khai hệ thống truyền dẫn quang SDH hệ (SDH-NG) nhằm thay dần hệ thống truyền dẫn SDH truyền thống để có hệ thống truyền tải quang tích hợp cung cấp kết nối đa tốc độ, đa giao diện mạng NGN Các thiết bị SDH triển khai mạng cần tuân thủ tiêu chuẩn ITU-T thiết bị truyền tải quang SDH hệ (G.7041/Y.1303, G.707, G.783, G.7042/Y.1306, G.709/G.798) Hệ thống quản lý NMS thiết bị SDH-NG cần phải có khả hỗ trợ mở rộng nâng cấp định hướng thực quản lý, điều khiển, báo hiệu cung ứng dịch vụ theo chuẩn GMPLS kết nối đa nhà cung cấp phục vụ mục đích triển khai mạng GMPLS sau Đối với mạng đường trục giai đoạn sử dụng thiết bị truyền dẫn quang với thiết bị ADM cung cấp giao diện SDH truyền Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -114GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang thống (các giao diện E1, STM-n) Trong giai đoạn xây dựng hệ thống truyền tải quang tuyến cáp quang (đường Hồ Chí Minh, cáp quang biển trục Bắc Nam) nâng cấp mở rộng hệ thống truyền tải có cần xây dựng hệ thống SDH hệ có tính cung cấp đa loại hình giao diện hỗ trợ cho thiết bị định tuyến/chuyển mạch gói mạng trục NGN Mô hình triển khai áp dụng phù hợp dựa kiến trúc xếp chống giao thức IP/MPLS/NGSDH/WDM cho giai đoạn trước mắt từ tới năm 2010 mở rộng triển khai sang mô hình IP/GMPLS/NG-SDH/WDM cho giai đoạn tiếp sau (có thể sau năm 2010) mạng đường trục triển khai xây dựng mạng theo kiến trúc GMPLS/ASON Đối với phạm vi mạng lõi mạng đô thị MAN mạng lõi vùng, tùy thuộc vào trạng cấu trúc tô-pô mạng dung lượng mạng theo qui hoạch cụ thể vùng để triển khai mô hình thích hợp Mô hình kiến trúc giao thức phù hợp IP/MPLS/NG-SDH IP/MPLS/NG-SDH/WDM Xây dựng mạng GMPLS tiến hành theo giai đoạn theo lộ trình hợp lý Giai đoạn đầu (2008-2010) nên triển khai xây dựng GMPLS cho mạng đường trục với việc triển khai thiết bị OXC cho nút đường trục Hà Nội, Đà Nẵng Tp Hồ Chí Minh với việc mở rộng nâng cấp hệ thống truyền dẫn WDM đường trục (các tuyến mới, dung lượng phát triển, mở rộng theo qui hoạch) nhằm đáp ứng yêu cầu kết nối mạng đường trục Giai đoạn thứ hai (2010-2015) thực kết nối mạng GMPLS đường trục với mạng IP/MPLS xây dựng vùng 1, vùng Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -115GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang vùng để thực triển khai ứng dụng MPLS liên thông mạng vùng thông qua mạng trục GMPLS theo phương thức “đường hầm” theo cấu hình “bó” LSP Giai đoạn (sau năm 2015) tiến hành xây dựng mạng GMPLS cho vùng thực kết nối mạng GMPLS vùng với mạng GMPLS đường trục để tạo thành mặt phẳng điều khiển báo hiệu quản lý phạm vi toàn mạng Giai đoạn thực triển khai ứng dụng dịch vụ mạng MPLS/GMPLS toàn mạng Việc kết nối mạng GMPLS VNPT với mạng cung cấp dịch vụ khác, nhà khai thác mạng khác thực tùy theo cấp kết nối phụ thuộc vào đổi công nghệ mạng Các mốc thời gian lộ trình phát triển mạng GMPLS nói thay đổi dài ngắn tùy thuộc vào tình hình thực tế khả thực công nghệ nhu cầu thực tế phát triển mạng, Tuy nhiên nên thực bước phát triển xây dựng mạng GMPLS theo trình tự nói Các kết nghiên cứu đề tài thể qua nội dung nghiên cứu có ý nghĩa tài liệu tham khảo hữu ích công nghệ giải pháp công tác xây dựng, qui hoạch phát triển mạng truyền tải quang hệ xét khía cạnh định hướng, lựa chọn công nghệ giai đoạn trước mắt tương lai sau Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 -116GMPLS giải pháp áp dụng vào mạng truyền tải quang TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT: [1] Đề tài mã số: 010-2004-TCT-RDP-VT-09 “Nghiên cứu công nghệ giải pháp mạng MAN quang theo hướng NGN đến năm 2010”, Tập đoàn VNPT [2] Đề tài mã số: 006-2003-TCT-RDP-VT-16 “Nghiên cứu xây dựng giải pháp bảo vệ phục hồi mạng thông tin quang WDM” Tập đoàn VNPT TIẾNG ANH: [3] Draft-ietf-ccamp-gmpls-routing-05.txt, “Routing Extensions in Support of GMPLS” [4] Draft-ietf-ccamp-lmp-07.txt, “Link Management Protocol” [5] Draft-ietf-ccamp-ospf-gmpls-extensions-09.txt, “OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS” [6] http://www.ietf.org/html.charters/ccamp-charter.html: GMPLS Charter [7] http://www.javvin.com/protocol/rfc3031.pdf: MPLS Architecture http://www.javvin.com/protocol/rfc3945.pdf: GMPLS Architecture [8] RFC 3471, “Generalized MPLS – Signaling Functional Description” [9] RFC 3473, “Generalized MPLS Signaling – RSVP-TE Extensions” [10] Technical overview: Next-generation SONET for Cable MSOs, Nortel Networks Khương Ngọc Bính Lớp Cao học KTĐT 2005-2007 i MỤC LỤC MỤC LỤC i THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU viii PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN I: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GMPLS CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS/GMPLS I.1 Giới thiệu chung I.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS II.2.1 Khái niệm công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS II.2.2 Các thành phần MPLS .9 II.2.3 Hoạt động mạng MPLS 14 II.2.4 Đường hầm MPLS .16 I.3 Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS 18 I.3.1 Sự phát triển MPLS hướng tới GMPLS 18 I.3.2 Các giao thức GMPLS 19 I.3.3 Những vấn đề mạng GMPLS giải pháp 21 I.3.4 Một số vấn đề tồn mạng GMPLS 33 CHƯƠNG II: TÌNH HÌNH XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN CHO GMPLS VÀ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI GMPLS TRÊN THẾ GIỚI 35 II.1 Các tổ chức xây dựng tiêu chuẩn công nghệ GMPLS .35 ii II.1.1 Tổ chức nghiên cứu đặc biệt kỹ thuật mạng liên kết IETF 35 II.1.2 Tổ chức diễn đàn mạng quang liên kết OIF 37 II.1.3 Tổ chức tiêu chuẩn viễn thông quốc tế ITU-T .40 II.1.4 Mối quan hệ tổ chức nghiên cứu đề xuất tiêu chuẩn cho mạng GMPLS 41 II.2 Nghiên cứu tình hình triển khai GMPLS giới 42 II.2.1 Dự án MUPPED (châu Âu) 42 II.2.2 Dự án NOBEL (châu Âu) .45 II.2.3 Dự án thử nghiệm mạng GMPLS hãng KDDI (Nhật bản) 48 II.2.4 Một số dự án triển khai mạng GMPLS khác: 49 II.2.5 Các nhà sản xuất thiết bị GMPLS thương mại .50 PHẦN II: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ÁP DỤNG GMPLS VÀO MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG CỦA VNPT 52 CHƯƠNG I: XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI QUANG 52 I.1 Xu hướng phát triển dịch vụ viễn thông .52 I.1.1 Sự bùng nổ dịch vụ Internet .52 I.1.2 Sự tích hợp dịch vụ 52 I.1.3 Khả di động chuyển vùng 53 I.1.4 Yêu cầu QoS theo nhiều mức độ khác 53 I.1.5 Độ an toàn cao 53 I.1.6 Tính linh hoạt, tiện dụng 53 iii I.1.7 Giá thành 54 I.2 Xu hướng phát triển công nghệ truyền tải quang 54 I.2.1 Sự phát triển cấu trúc mạng .54 I.2.2 Xu hướng phát triển công nghệ truyền tải quang 55 I.3 Kết luận 57 CHƯƠNG II: HIỆN TRẠNG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG CỦA VNPT.59 II.1 Mạng truyền dẫn quang quốc tế 59 II.1.1 Tuyến cáp biển TVH 59 II.1.2 Tuyến cáp quang CSC 59 II.1.3 Tuyến cáp quang biển SEA-ME-WE (SMW-3) 60 II.1.4 Tuyến cáp sợi quang TP Hồ Chí Minh - Phnompenh 60 II.1.5 Dự án xây dựng tuyến cáp AAG nối trực tiếp sang Mỹ .61 II.1.6 Đánh giá khả đáp ứng yêu cầu: 61 II.2 Mạng truyền dẫn quang quốc gia .62 II.2.1.Tuyến truyền dẫn quang đường trục 62 II.2.2 Tuyến Liên tỉnh cấp vùng .72 II.3 Mạng truyền dẫn quang nội tỉnh .75 II.3.1 Mạng truyền dẫn quang trung kế liên đài .77 II.3.2 Mạng truy nhập quang 79 II.4 Nhận xét .80 iv CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ÁP DỤNG GMPLS TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG CỦA VNPT .83 III.1 Các yếu tố thúc thúc đẩy xu hướng triển khai xây dựng mạng sở công nghệ GMPLS .83 III.1.1 Các yếu tố xu hướng giới Việt Nam công nghệ dịch vụ viễn thông 83 III.1.2 Định hướng phát triển ngành viễn thông .86 III.2 Đề xuất giải pháp áp dụng công nghệ GMPLS mạng viễn thông VNPT .88 III.2.1 Mô hình tổ chức mạng GMPLS đường trục VNPT 88 III.2.2 Mô hình tổ chức mạng GMPLS mạng Metro 94 III.2.3 Mô hình tổ chức mạng GMPLS tổng thể .100 III.2.4 Đề xuất lộ trình triển khai xây dựng mạng GMPLS 107 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Danh mục hình vẽ: Hình P1C1-1: Mô tả lớp MPLS Hình P1C1-2 Định dạng nhãn MPLS 11 Hình P1C1-3: Gán nhãn với lớp liên kết liệu ATM 11 Hình P1C1-6 : Quan hệ giao thức LDP với giao thức khác 14 Hình P1C1-8 Đường hầm MPLS 17 Hình P1C1-9: Cấu trúc ngăn giao thức GMPLS 21 Hình P1C1-10: Thiết lập LSP qua môi trường mạng không đồng công nghệ GMPLS 24 Hình P1C1-11: Cơ chế chuyển tiếp kế cận 29 Hình P1C1-12: Minh họa LSP với cấu hình mạng ví dụ 29 Hình P1C1-13: Cấu trúc phân cấp LSP 30 Hình P1C1-14: Quá trình thực quản lý hư hỏng mạng GMPLS 32 Hình P1C1-15: Cơ chế phục hồi hỗ trợ mạng GMPLS 32 Hình P1C2-1: Mô hình xác định đối tượng đề xuất khuyến nghị tiêu chuẩn mạng quang OIF đề xuất 38 Hình P1C2-2: Mô hình quan hệ trao đổi thông tin tổ chức xây dựng tiêu chuẩn GMPLS chủ yếu 41 Hình P1C2-3: Mô hình kiến trúc mạng MUPPED 44 Hình P1C2-4: Kịch triển khai mạng theo kiến trúc GMPLS/ASON MUPPED 44 Hình P1C2-5: Kịch triển khai cấu hình mạng thử nghiệm thực tế theo kiến trúc GMPLS/ASON MUPPED 45 Hình P1C2-6: Cấu trúc phân định chức thực mạng GMPLS thử nghiệm dự án NOBEL 47 ix Hình P1C2-7: Lộ trình triển khai thực dự án NOBEL 47 Hình P1C2-8: Mạng thử nghiệm GMPLS KDDI 48 Hình P2C1-1 Minh hoạ tính đa dạng ứng dụng việc giao dịch mạng doanh nghiệp giới (Nguồn: ESISISPO) 52 Hình P2C2-1: Cấu hình mạng đường trục 20 Gbit/s VTN 63 Hình P2C2-2: Các bước sóng sử dụng mạng đường trục 20 Gbit/s VTN .64 Hình P2C2-3::Mạng đường trục 20G VTN sử dụng 2,5G/bước sóng 70 Hình P2C2-4: Mạng đường trục 20G VTN sử dụng 10G/bước sóng 71 Hình P2C2-5: Mạng đường trục 40G VTN sau nâng cấp xong 71 Hình P2C3-1: Tổ chức mạng GMPLS đường trục theo mô hình Overlay 90 Hình P2C3-2: Tổ chức mạng GMPLS đường trục theo mô hình Peer 92 Hình P2C3-3: Tổ chức mạng GMPLS đường trục theo mô hình lai ghép 94 Hình P2C2-4: Tổ chức mạng GMPLS Metro theo mô hình Overlay 95 Hình P2C3-7: Phương án triển khai mạng với mạng trục GMPLS 102 Hình P2C3-8: Phương án triển khai mạng với mạng trục GMPLS mạng vùng mạng IP/MPLS 105 Hình P2C3-9: Phương án triển khai GMPLS hoàn toàn 106 Danh mục bảng biểu: Bảng P1C1-1: Các hoạt động MPLS 16 Bảng P1C1-2: Chức thực GMPLS 19 Bảng P1C1-3: Các giao thức GMPLS 20 Bảng P1C1-4: Các vấn đề cần giải hệ thống quản lý điều khiển GMPLS 23 ... giao thc GMPLS Khng Ngc Bớnh Lp Cao hc KTT 2005-2007 -2 1GMPLS v gii phỏp ỏp dng vo mng truyn ti quang Cu trỳc ngn xp giao thc GMPLS c th hin hỡnh P1C1-9 Hỡnh P1C1-9: Cu trỳc ngn giao thc GMPLS Lu... trin ca mng quang s l rt dy c Mt mng cỏp quang cú cn phi qun lý cú th lờn ti hong chc ti hng trm si quang trờn cựng mt tuyn, mi mt si quang li cú th truyn ti hng trm ti hng ngn bc súng quang, vic...- 3GMPLS v gii phỏp ỏp dng vo mng truyn ti quang PHN I: NGHIấN CU CễNG NGH GMPLS CHNG I: TNG QUAN V CễNG NGH MPLS /GMPLS I.1 Gii thiu chung í tng u tiờn v