Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng man e tại công ty điện thoại hà nội 3 (tt)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN TRỌNG TUẤN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG MAN-E TẠI CÔNG TY ĐIỆN THOẠI HÀ NỘI Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2014 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Tiến Ban Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Văn Khang Phản biện 2: TS Nguyễn Ngọc Minh Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: 10 30 ngày 09 tháng 08 năm 2014 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần chứng kiến phát triển nhanh chóng, vượt bậc cơng nghệ truy nhập băng rộng xDSL, FTTx dịch vụ VoIP, IPTV, VoD, …, đặc biệt xu hướng tiến lên NGN nhà khai thác Viễn thông Yêu cầu băng thông kết nối tới thiết bị truy nhập (IP DSLAM, MSAN) ngày cao, yêu cầu sở hạ tầng truyền tải phải đáp ứng công nghệ IP để sẵn sàng cho dịch vụ ngày tăng: multicast, end-to-end QoS, bandwitdh-ondemand, … Tất yêu cầu dẫn đến phát triển bùng nổ mạng MAN thành phố, đặc biệt mạng Ethernet-based MAN để truyền tải lưu lượng IP Hệ thống cáp quang cho phép cung cấp dịch vụ với tốc độ ngày cao giá thành ngày giảm Tốc độ truyền dẫn từ 100 Mbps dần thay tốc độ Gbps, 10 Gbps, chí 40 Gbps Việc cho phép nhà cung cấp dịch vụ sử dụng cơng nghệ Ethernet đơn giản để truyền thông tin với khoảng cách xa Với công nghệ Ethernet truyền thống mạng cáp đồng khoảng cách truyền dẫn tính đơn vị hàng chục mét 100 mét với cơng nghệ cáp quang, khoảng cách truyền dần tăng hàng trăm lần lên đến hàng chục kilomet Vì vậy, sử dụng cơng nghệ MAN-E để cung cấp dịch vụ chất lượng cao đa dạng đến khách hàng nhà cung cấp dịch vụ xu hướng chung toàn giới Trong nhiều năm qua, VNPT khẳng định vai trò chủ đạo, dẫn đầu phát triển hạ tầng viễn thơng, cơng nghệ thơng tin nói chung hạ tầng băng rộng nói riêng Trên băng rộng, dịch vụ cáp quang tốc độ cao VNPT cung cấp FTTH, FTTB, … Công ty Điện thoại Hà Nội với VNPT Hà Nội định hướng từ đến năm 2015 đưa dịch vụ băng rộng tới hộ gia đình, khách hàng sử dụng dịch vụ băng rộng lúc, nơi Cùng với phát triển dịch vụ yêu cầu chất lượng dịch vụ người dùng ngày cao Chất lượng dịch vụ vấn đề quan tâm hàng đầu người sử dụng nhà cung cấp mạng Chính vậy, cán công tác Công ty Điện thoại Hà Nội thuộc VNPT Hà Nội, học viên chọn hướng nghiên cứu "Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng MAN-E Công ty Điện thoại Hà Nội 3” làm đề tài luận văn tốt nghiệp cao học Cấu trúc luận văn gồm chương với nội dung sau: Chƣơng Giới thiệu tổng quan mạng MAN-E, cấu trúc đặc tính mạng, dịch vụ xu hướng phát triển MAN-E Chƣơng Trình bày giải pháp triển khai công nghệ MAN-E Công ty Điện thoại Hà Nội 3, dịch vụ triển khai đưa phân tích, đánh giá thực trạng trình triển khai Chƣơng Trình bày tiêu kỹ thuật cho dịch vụ MAN-E, công nghệ sử dụng vấn đề QoS MAN-E, sau đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng MAN-E Công ty Điện thoại Hà Nội 3 CHƢƠNG : TỔNG QUAN MẠNG MAN-E Mạng MAN-E phân khúc mạng nằm lớp Core lớp Access, có chức thu gom lưu lượng đảm bảo yêu cầu chất lượng dịch vụ cho khách hàng Mạng MAN-E yếu tố cốt lõi để nhà cung cấp dịch vụ triển khai cung cấp dịch vụ băng rộng chất lượng cao khách hàng 1.1 Các tính MAN-E MAN-E có chức thu gom lưu lượng đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng cho thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN) Có khả cung cấp kết nối Ethernet (FE/GE) tới khách hàng để truyền tải lưu lượng nội tỉnh, đồng thời kết nối lên mạng đường trục IP/MPLS NGN để chuyển lưu lượng liên tỉnh, quốc tế 1.2 Cấu trúc mạng MAN-E Kiến trúc mạng Metro dựa công nghệ Ethernet điển hình mơ tả hình 1.1 Hình 1.1: Cấu trúc mạng MAN-E [1] 4 Mơ hình phân lớp mạng MAN-E Mơ hình phân lớp mạng MAN-E định nghĩa theo MEF chia làm lớp bao gồm: - Lớp truyền tải dịch vụ (TRAN layer): bao gồm nhiều dịch vụ truyền tải - Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer): hỗ trợ dịch vụ thông tin liệu Ethernet lớp (trong mơ hình OSI) - Lớp dịch vụ ứng dụng: hỗ trợ ứng dụng truyền tải dựa dịch vụ Ethernet lớp - Lớp truyền tải dịch vụ (Transport Services Layer) 1.4 Các điểm tham chiếu mạng MAN-E Điểm tham chiếu mạng MAN-E tập điểm tham chiếu lớp mạng sử dụng để phân vùng liên kết qua giao diện Hình 1.3 quan hệ thành phần kiến trúc bên mạng MAN-E Các thành phần bên bao gồm: - Từ thuê bao đến dịch vụ MAN-E - Từ mạng MAN-E khác - Các mạng truyền tải dịch vụ (không phải Ethernet) khác Các thuê bao kết nối đến mạng MAN-E thông qua điểm tham chiếu giao diện Người dùng – Mạng (UNI: Uset – Network interface) Các thành phần mạng (NE: Internal Network Elements) I-INNIs ( Internal – NNIs) Hai mạng MAN-E độc lập kết nối với điểm tham chiếu External NNI (E-NNI) Một mạng MANE kết nối với mạng dịch vụ truyển tải khác điểm tham chiếu liên mạng Network Interworking NNI (NI-NNI) điểm tham chiếu liên dịch vụ Service Interworking NNI (SINNI) Hình 1.3: Mơ hình điểm tham chiếu [6] 1.5 Các thành phần vật lý mạng MAN-E Các thiết bị vật lý mạng thành phần mạng (NE: Network Element) mạng MAN-E Một thiết bị có nhiều chức khác thuộc nhiều lớp khác mơ hình mạng MAN-E - Các thiết bị biên khách hàng (CE: customes Edge) - Thiết bị biên nhà cung cấp dịch vụ (PE: Provider Edge) - Thiết bị lõi nhà cung cấp dịch vụ (P: Provider Core) - Thiết bị kết cuối mạng (NT: Network Termination) - Thiết bị biên truyền tải (TE: Transport Edge) 1.6 Kết luận chƣơng Trong chương trình bày tính cấu trúc mạng MAN-E điển hình, mơ hình phân lớp, điểm tham chiếu thành phần vật lý mạng MAN-E Sử dụng công nghệ MAN-E để cung cấp dịch vụ chất lượng cao, dịch vụ đa dạng đến khách hàng nhà cung cấp dịch vụ xu hướng chung tồn giới Cơng nghệ Ethernet hầu hết nhà cung cấp thiết bị giới hỗ trợ 7 CHƢƠNG : GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ MAN-E TẠI CÔNG TY ĐIỆN THOẠI HÀ NỘI 2.1.Đặc điểm, tổng quan mạng Viễn thông Công ty Điện thoại Hà Nội Hiện trạng mạng MAN-E Công ty Điện thoại Hà Nội cụ thể sau: * Lớp NPE (Agg Switch): - 05 thiết bị MEN Switch Cisco 7609 đặt Hà Đơng (HDG-Agg-7609), Ứng Hịa (UHA-Agg-7609), Xn Mai (XMI-Agg-7609), Hịa Lạc (HLC-Agg7609), Sơn Tây (STY-Agg-7609) kết nối với theo kết nối Ring với băng thông kết nối 20Gbps - Thiết bị NPE 7609 Hà Đông Xuân Mai kết nối lên 02 thiết bị Core MEN Switch Cisco 7609 Đinh Tiên Hoàng Cầu Giấy tuyến trung kế sau: x (2 x 10Gbps) * Lớp UPE (Acc Switch) 19 thiết bị (02 MEN Switch Cisco 7609 17 MEN Switch Cisco 7606) thiết lập thành vòng Ring 10Gbps kết nối lên NPE (Agg Switch 7609) Các vòng Ring cụ thể sau: - Ring 1: Hà Đông - Ứng Hòa - Xuân Mai - Hòa Lạc - Sơn Tây - Hà Đơng - Ring 2: Hà Đơng - Bình Đà - Ứng Hịa - Ứng Hịa - Hà Đơng - Ring 3: Hà Đơng - Thường Tín - Tía - Phú Xun - Ứng Hịa - Hà Đơng - Ring 4: Xuân Mai - Quốc Oai - Thạch Thất - Hòa Lạc - Xuân Mai - Ring 5: Sơn Tây - Ba Vì - Tản Lĩnh - Sơn Lộc - Hòa Lạc - Sơn Tây - Ring 6: Hà Đơng - Ngãi Cầu - Hồi Đức - Đan Phượng - Sơn Tây - Hà Đông CGY-GW-6509 MAN-E Network Topology DTHN3 DTH-GW-6509 Ge9/1 Ge4/1 Ge0/0 Ge9/12 Ge11/1/0 Ge12/0 Te1/1 Ge9/10 Ge1/1/2 Te2/0/0 Ge9/15 Ge15/1/0 Ge1/1/2 Te3/4 Ge9/11 Te5/0 Ge1/1/1 Ge10/0 Ge11/0 Ge9/0/3 Ge9/0/14 Ge16/1/3 Ge1/1/0 Ge16/1/0 Ge9/0/15 Ge9/0/16 Ge9/0/10 Ge9/0/11 Ge16/1/1 Ge16/1/2 Ge9/0/8 Te4/0/0 Te7/2 /0 3/0 s Po Ge9/0/9 Ge1/1/3 Te8/2 Ge9/0/7 Te14/0 Ge4/1 Ge4/2 M ST s Po HDG-BRASE320-01 HDG-BRASE320-02 Ge9/0/1 Ge9/0/13 Ge9/0/12 Ge4/0/0 Ge2/0/0 Ge9/0/2 Ge9/0/17 Ge1/0/0 Ge3/0/0 Ge9/0/0 HDG-BRASCISCO 10K Ge1/1/0 Ge1/1/1 Ge1/15 Ge4/1/0 HDG-PE7609-01 Ge9/0/5 Ge9/0/6 Ge9/15 Ge3/1/0 VTN-Core (M M ST eg (M aw e ) an w ga ) an /2 3/0 HDG-BRASERX 1410 /2 n3 Te Ten 1/0/1 DTH-CORE-7609 MAN-E Hà Nội NCU-Acc-7606 Te 1/0 /0 /0 1/0 0/ Te n2 / Ten4/0/1 Ten1/0/0 Ten3/0/0 Ten1/0/1 Ten3/0/1 Ten1/0/1 Ge 4/0 /2 Ge 4/0 /3 Ten1/0/0 HLC-Acc-7606 Ten1/0/1 14 /1 Ge 4/0 Te 4/ Ge 9/0 Ge /0 9/0 /1 Ge9/0/2 /0/1 PXN-Acc-7606 Legend XMI-Agg-7609 Ten1/0/0 HLC-Agg-7609 18 Ten1 UHA-Agg-7609 3/ Ten Ten2/0/0 Ten4/0/0 3/0/ Ten 0/0 TIA-Acc-7606 /0/0 Ten1 /0 Ten3/0/0 /0/1 n2 Te /0/0 n2 Te 172.31.0.X Ge4/0/0 11 SLC-Acc-7606 n Te 15 Ten2/0/0 13 /1 1/0 UHA-Acc-7606 15 9/0 Ge Ge9/0/5 1/ 0/ Te n 2/ 0/ Te n /0/0 14 Ge2/0/1 0/ /0 Te n2 / 1/0 Ten1 /0/1 Ten1 Ten1 /0/0 Te1/ /0/1 Ten2 /1 Ten1/0/1 /1 Ten1/0/0 Te /0 13 /0 n1 /1 10 TLH-Acc-7606 /1 /0 n1 Te 12 Ten1/0/0 1/0 19 1/0 1/0 Ten1/0/0 TTT-Acc-7606 Te n Te n CMY-Acc-7606 QOI-Acc-7606 BVI-Acc-7606 Ten1/0/1 /0/0 1/2 Te HDG-Acc-7609 STY-Agg-7609 n Te Ten1/0/0 Ten1 BDA-Acc-7606 /1 HDG-Agg-7609 16 1/0 Ten2/0/1 /0/1 Ten1 Ten1 /0/1 Te1 /1 Ten1/0/1 Ten2 /0/0 Ten1 /0/0 n Te 12 Ten4/0/1 TTN-Acc-7606 20 Te8/1 Ten1/0/0 Te n 11 Ten3/0/0 /0/0 Ten1 /1 Ten7 Ten4/0/0 Ten1/0/1 /0/1 /1 Te n7 /0/0 Te n8 /0/1 Ten 4/0 /0 /0/0 Ten3 Ten 4/0 Te 1/ /0/1 n Te Te n3 /2 DPG-Acc-7606 Ten1/0/1 Ten Ten 1/0 /0 Ten3/0/ CGY-CORE-7609 n1/2 Te n STY-Acc-7609 n Te Te n1 / 0/ HDC-Acc-7606 Te n3 /1 /0/0 Ten1 17 MDC-Acc-7606 172.31.3.X Core Router Loopback IP Address Agg Router Loopback IP Address Cisco 7609 Cisco 7606 BRAS Cisco 6509 XMI-Acc-7606 Hình 2.1: Topo mạng MAN-E Công ty Điện thoại Hà Nội [4] 2.2 Giải pháp triển khai dịch vụ băng rộng cho Công ty Điện thoại Hà Nội 2.2.1 Xây dựng topo mạng MAN-E Công ty Điện thoại Hà Nội Mạng MAN-E Công ty Điện thoại Hà Nội xây dựng dựa theo định hướng sau: - Xây dựng cấu trúc mạng MAN-E triển khai mạng truy nhập quang, chuẩn bị tốt hạ tầng để sẵn sàng cung cấp dịch vụ băng rộng, dịch vụ tốc độ cao 9 - Dung lượng mạng MAN-E xây dựng để đáp ứng nhu cầu dự báo phát triển dịch vụ: Internet, truyền số liệu, dịch vụ băng rộng dịch vụ thoại (trên sở thiết bị MSAN trang bị mới) Cấu trúc mạng MAN-E truy nhập quang giai đoạn đầu gồm phần sau: - Mạng MAN-E Ethernet, làm chức thu gom lưu lượng thiết bị mạng truy nhập (MSAN/IP-DSLAM), lưu lượng khách hàng kết nối trực tiếp vào mạng MAN-E để chuyển tải lưu lượng nội tỉnh, đồng thời kết nối lên mạng trục IP/MPLS NGN để chuyển lưu lượng liên tỉnh, quốc tế - Hệ thống mạng cáp quang truy nhập, sử dụng để kết nối thiết bị mạng MAN-E cung cấp cáp quang truy nhập đến tòa nhà, khu công nghiệp, khu chế xuất khách hàng lớn Hiện Công ty Điện thoại Hà Nội cung cấp dịch vụ băng rộng cho khoảng 70.200 thuê bao Megavnn; 6.200 thuê bao FTTH; 7.750 thuê bao MyTV 2.2.2 Phương án triển khai dịch vụ băng rộng 2.2.2.1 Internet băng rộng (MegaVnn) Là dịch vụ truy nhập Internet băng rộng qua mạng VNN Tập đoàn Bưu Viễn thơng Việt Nam (VNPT) cung cấp, dịch vụ cho phép khách hàng truy nhập Internet với tốc độ cao dựa công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL Tốc độ Download lên đến Mbps 2.2.2.2 Dịch vụ mạng riêng ảo VPN (MegaWan) Là dịch vụ cung cấp mạng riêng ảo (VPN) mạng cáp đồng xDSL cáp quang MetroNet để kết nối mạng máy tính vị trí địa lý khác 10 Các điểm kết nối nằm địa bàn Hà Nội: dịch vụ MegaWAN nội tỉnh Các điểm kết nối nằm tỉnh/thành phố khác nhau: dịch vụ MegaWAN liên tỉnh 2.2.2.3 Internet băng rộng cáp quang (FiberVNN) Là dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao băng thông đối xứng thông qua cổng Ethernet mạng MAN-E đôi cáp sợi quang Tốc độ tối đa lên đến 100 Mbps 2.2.2.4 Dịch vụ MetroNet Là dịch vụ cung cấp tuyến kết nối để kết nối điểm với để trao đổi thông tin, liệu… thông qua cổng Ethernet mạng MAN-E, công nghệ IP/MPLS cáp sợi quang 2.2.2.5 Dịch vụ MyTV Dịch vụ Truyền hình tương tác IPTV (thương hiệu MyTV) dịch vụ truyền hình qua giao thức Internet Tập đồn Bưu Viễn thơng Việt Nam - VNPT cung cấp tới khách hàng dựa công nghệ IPTV (Internet Protocol Television), tín hiệu truyền hình chuyển hóa thành tín hiệu IP, truyền qua hạ tầng mạng băng thông rộng VNPT đến thiết bị đầu cuối STB (Set - top - box) tới TV khách hàng 2.2.2.6 Dịch vụ FiberVNN hệ thống GPON - Cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (FiberVNN) cáp quang với công nghệ G-PON tới khách hàng VNPT Hà Nội 2.2.2.7 Dịch vụ FiberVNN + MyTV HD hệ thống GPON - Cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (FiberVNN) dịch vụ Truyền hình tương tác độ phân giải cao (MyTV HD) cáp quang với công nghệ G-PON tới khách hàng VNPT Hà Nội 11 2.2.2.8 Dịch vụ điện thoại cố định IMS + FiberVNN hệ thống GPON - Cung cấp dịch vụ điện thoại cố định cáp quang với công nghệ GPON tới khách hàng VNPT Hà Nội - Cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (FiberVNN) cáp quang với công nghệ G-PON tới khách hàng VNPT Hà Nội 3.3.2.9 Dịch vụ điện thoại cố định IMS + FiberVNN + MyTV HD hệ thống GPON - Cung cấp dịch vụ điện thoại cố định cáp quang với công nghệ GPON tới khách hàng VNPT Hà Nội - Cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (FiberVNN) dịch vụ Truyền hình tương tác độ phân giải cao (MyTV HD) cáp quang với công nghệ G-PON tới khách hàng VNPT Hà Nội 2.2.2.10 Dịch vụ MegaWAN nội tỉnh (VPN L3) hệ thống GPON - Cung cấp kết nối MegaWAN nội tỉnh cáp quang với công nghệ G-PON tới khách hàng VNPT Hà Nội 2.2.2.11 Dịch vụ MegaWAN liên tỉnh (VPN L3) hệ thống GPON - Cung cấp kết nối MegaWAN liên tỉnh cáp quang với công nghệ G-PON tới khách hàng 2.4 Kết luận chƣơng Chương trình bày tổng quan mạng MAN-E Cơng ty Điện thoại Hà Nội Xây dựng đưa topo mạng MAN-E cụ thể Công ty Điện thoại nhằm đáp ứng nhu cầu dung lượng dự phòng cho tương lai Trong chương đưa giải pháp loại dịch vụ cung cấp cho khách hàng, mơ hình cụ thể loại dịch vụ 12 CHƢƠNG : ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG MAN-E TẠI CÔNG TY ĐIỆN THOẠI HÀ NỘI 3.1 Tổng quan QoS Mục tiêu QoS cung cấp thứ tự ưu tiên mạng bao gồm băng thơng, kiểm sốt JIT(biến động trễ) sử dụng cho ứng dụng kinh doanh tương lai đổi với mạng diện rộng, mạng cung cấp dịch vụ [10] Chất lượng dịch vụ xem xét chất lượng dịch vụ end-to-end nên giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ triển khai tất mạng 3.2 Thành phần QoS Từ khía cạnh dịch vụ mạng, QoS liên quan tới lực cung cấp yêu cầu chất lượng dịch vụ cho người sử dụng Có hai kiểu lực mạng để cung cấp chất lượng dịch vụ mạng chuyển mạch gói Thứ nhất, mạng chuyển mạch gói phải có khả phân biệt lớp dịch vụ Thứ hai, mạng có lớp dịch vụ khác nhau, mạng phải có chế ứng xử khác với lớp cách cung cấp đảm bảo tài nguyên phân biệt dịch vụ mạng 13 Hình 3.1: Các khía cạnh chất lƣợng dịch vụ [5] 3.2.1 Các tham số đánh giá QoS 3.4.1.1 Độ tin cậy 3.4.1.2 Băng thông 3.4.1.3 Độ trễ 3.4.1.4 Biến động trễ 3.4.1.5 Tổn thất gói 3.2.2 Lớp dịch vụ Lớp dịch vụ chia lưu lượng mạng thành lớp khác cung cấp dịch vụ cho gói tin theo lớp dịch vụ mà gói tin thuộc vào Mỗi lớp dịch vụ xác định mức yêu cầu chất lượng dịch vụ Để nhận dạng lớp dịch vụ, thiết bị mạng xác định theo số yếu tố gồm: kiểu dịch vụ ToS thứ tự ưu tiên dịch vụ; nhận dạng thiết bị gửi, nhận dạng thiết bị nhận dịch vụ 14 3.2.3 Phân loại lưu lượng QoS Tất ứng dụng yêu cầu mức chất lượng dịch vụ đó, ứng dụng có số đặc tính khác Để nhận biết yêu cầu chất lượng dịch vụ, hệ thống thường nhận biết qua lớp dịch vụ 3.3 QoS theo cách nhìn nhà tổ chức mạng Đứng góc độ VNPT (Gồm vai trị Operator, Provider ASP) để giải QoS đồng thời phải giải hai vấn đề : Thoả mãn tối đa yêu cầu khách hàng sử dụng tài nguyên cách hiệu 3.3.1 Thỏa mãn yêu cầu khách hàng Thoả mãn yêu cầu khách hàng thoả mãn yêu cầu ràng buộc định lượng hố (Chẳng hạn: Băng thơng