Giải pháp được chọn lựa bao gồm các nhiệm vụ sau :
1. Kết nối 3 điểm truy nhập trục chính tại HNI, HCM, DNG và trung tâm chuyển mạch CTO qua mạng quang đường trục WDM 20Gbit/s sử dụng phương thức gói IP/SDH/WDM hoặc IP/NG-SDH /WDM (hay còn gọi là PoS) :
- Kế thừa được hạ tầng thiết bị hiện có, nên vốn đầu tư không cao; chỉ cần nâng cấp Card giao diện PoS cho các thiết bị định tuyến theo nhu cầu dung lượng giữa các cặp POP-trục.
- Chi phí đầu tư mới Card giao diện không lớn; tối đa 10 cặp Card giao diện quang cho trường hợp kết nối mạng lưới đầy đủ giữa các bộ định tuyến. - Dễ dàng chuyển hướng mạng quản lý/điều khiển tiến đến mô hình mạng
đồng cấp.
- Giải pháp tạo cơ sở cho việc tiến tới công nghệ IP trực tiếp trên sợi quang.
2. Trung tâm chuyển mạch HDG kết nối với các POP-trục còn lại qua mạng truyền tải quang vùng 1.
3. Vẫn tiếp tục duy trì quản lý/điều khiển phân tách (mô hình xếp chồng) thiết bị trong mạng truyền tải trong giai đoạn này.
- Phù hợp với mặt số liệu (phân tách quản lý/điều khiển giữa bộ định tuyến IP và thiết bị quang).
4. Duy trì POP-trục đa dịch vụ vì giai đoạn này hứa hẹn sự bùng nổ nhu cầu dịch vụ trong nước, do tác động của sự phát triển kinh tế. Do đó nhu cầu dịch vụ sẽ rất đa dạng gồm cả dịch vụ TDM và gói với nhu cầu băng tần khác nhau.
5. Kết nối nội đài giữa các cặp bộ định tuyến ở hai mặt sử dụng giải pháp Gigabit Ethernet cho những nơi có khoảng cách kết nối hơn 100 m.
- Chi phí Card giao diện này thấp so với những giải pháp khác - giảm được đáng kể chi phí đầu tư.
Hình 3.22 : Cấu hình mạng quang đường trục tới năm 2010
3.2.2 Giải pháp mạng đƣờng trục mục tiêu sau năm 2010 3.2.2.1 Về tiêu phát triển mạng trục
- Thứ nhất, vẫn duy trì mạng trục gồm POP trục Hà nội (HNI), Đà nẵng (DNG), Hồ Chính Minh (HCM) và 2 Trung tâm chuyển mạch Hải Dương (HDG) và Cần thơ (CTO).
- Thứ hai, triển khai mô hình mạng đồng cấp IP/quang theo phương án :
- Mặt số liệu : Tiếp tục sử dụng công nghệ IP/MPLS/NG-SDH/WDM và dần tiến lên xu thế IP/quang sử dụng chuyển mạch quang (OXC, OBS, OPS).
- Mặt quản lý/điều khiển : IP/GMPLS/quang.
- Thứ ba, xây dựng mạng quang theo khái niệm mạng quang chuyển mạch tự động (ASON).
3.2.2.2 Phân tích và lựa chọn giải pháp áp dụng
1. Xây dựng mạng toàn quang dựa trên hạ tầng chuyển mạch quang tiên tiến (OPS, OBS, OLS và WDM) :
- Mạng truyền tải quang sẽ đáp ứng được sự bùng nổ nhu cầu dịch vụ (lưu lượng truyền tải) trên mạng, vì dung lượng truyền tải của mạng này cỡ Terabit/s. - Cung cấp kết nối dung lượng cao giữa người sử dụng kết cuối đến kết cuối một
cách linh hoạt và tự động - thích hợp với bản chất mẫu lưu lượng số liệu thay đổi như ngày nay.
- Chức năng bảo vệ và khôi phục được thực hiện tự động qua giao thức báo hiệu/điều khiển và định tuyến quang (ví dụ GMPLS) - đảm bảo chất lượng dịch vụ rất cao cho khách hàng trước mọi sự cố trong mạng.
- Giá thành linh kiện, thiết bị và hệ thống chuyển mạch quang không ngừng giảm trong những năm qua , giảm chi phí đầu tư ban đầu, chi phí thay thế và nâng cấp hệ thống; cuối cùng giảm được giá thành dịch vụ.
- Hiện hạ tầng chuyển mạch quang được xem là đích hướng tới cuối cùng cho đến nay của mạng truyền tải.
Phương án này còn rất lâu nữa mới đạt được, nhưng sẽ là mục tiêu tiến tới của mạng viễn thông đường trục.
2. Quản lý hướng tới mô hình mạng đồng cấp ASON sử dụng GMPLS :
- Các thiết bị định tuyến có thể giám sát và yêu cầu tài nguyên ở lớp mạng quang cho các kết nối khi cấu hình động, dễ dàng linh hoạt lưu lượng mạng và nhanh chóng khắc phục sự cố, đảm bảo tốt chất lượng mạng (không có hiện tượng gián đoạn tuyến).
- Công nghệ này có thể giám sát tài nguyên mạng gồm gói, kênh TDM, bước sóng quang và cả sợi quang.
- Cung cấp và giải phóng kết nối tự động và nhanh chóng nhờ trao đổi các bản tin báo hiệu và điều khiển giữa các nút mạng, giảm chi phí lao động nhân công.
- Phù hợp với đặc thù của mạng TCT ở đó các POP được đặt cách xa nhau, lưu lượng giữa các hướng kết nối và trình độ đội ngũ kỹ thuật chưa đồng đều. Do đó, hệ thống quản lý điều khiển này sẽ khắc phục được những nhược điểm đó.
3. Kết nối nội đài giữa các cặp bộ định tuyến ở 2 mặt sử dụng giải pháp 10 Gbit Ethernet ở những nơi khoảng cách lớn hơn 100 m.
Hình 3.24 : Cấu trúc mạng trục mục tiêu sau năm 2010 của VNPT.
HNI HPG HCM CTO DNG Router OXC
Giải pháp POP-trục
Hình 3.25 : Giải pháp điểm truy nhập trục sau năm 2010
3.3. Lộ trình ứng dụng công nghệ IP trên quang cho mạng viễn thông đƣờng trục của Việt Nam thông đƣờng trục của Việt Nam
Chuyển đổi mạng là công việc nên thực hiện liên tục trong quá trình khai thác, nó gắn liền với những thay đổi về cấu hình, thiết bị, công nghệ,... Tuy nhiên, trong luận văn này chỉ tập trung vào những chuyển đổi mạng mang tính bước nhảy, nghĩa là chúng có ảnh hướng rất lớn đến giải pháp, công nghệ trong mạng.
Theo đánh giá, hiện nay mạng viễn thông đường trục có dung lượng truyền dẫn đáp ứng được yêu cầu của các loại hình dịch vụ hiện tại. Tuy nhiên, so với nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội thì cần phải nâng cấp mở rộng và phát triển thêm các hệ thống mới. Các bước chuyển đổi như được đề xuất trong phần sau :
3.3.1. Các bƣớc chuyển đổi trong mạng trục 3.3.1.1 Chuyển đổi mặt số liệu
Giai đoạn 2007-2010 2010-2015 Sau 2015
Mặt số liệu (Điểm truy nhập dịch vụ) IP/PoS/WDM (Điểm truy nhập dịch vụ) IP/PoS/WDM IP/(BOS)POS/WDM
BOS, POS:Chuyển mạch gói quang, chuyển mạch Burst quang.
3.3.1.2 Chuyển đổi mặt quản lý và điều khiển 2007-2010 2010-2015 Sau 2015 2007-2010 2010-2015 Sau 2015 Phân lớp IP/SDH/WDM IP/MPLS/NG-SDH /WDM IP/MPLS/WDM IP/GMPLS/WDM IP/MPLS/WDM IP/WDM
3.3.1.3 Chuyển đổimặt chuyển mạch quang
Trƣớc 2007 2007-2010 2010-2015 Sau 2015 Công nghệ WDM điểm-điểm WDM vòng ring Định tuyến bước sóng tĩnh -> động Định tuyến bước sóng động Định tuyến bước sóng động Chuyển mạch gói quang Ứng dụng chuyển mạch quang OADM CM bảo vệ OADM CM bảo vệ OXC OADM CM bảo vệ OXC CM bảo vệ OXC + Giai đoạn 2007 - 2010
Giai đoạn trước năm 2007 đã trình bày ở hiện trạng mạng, giai đoạn 2007- 2010 này bắt đầu triển khai mạng theo công nghệ IP/MPLS/NG-SDH/WDM cho mạng đường trục mặt phẳng 2. Mạng đường trục DWDM 20Gb/s chuyển sang trang bị các bộ OXC tại 3 nút trung tâm Hà Nội, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh. Đồng thời, bổ sung thêm 3 nút chuyển mạch OXC mới là Qui Nhơn, Vinh, Buôn Ma Thuột để hình thành mạng quang trục theo hình mạng lưới và được bảo vệ bởi tuyến cáp quang trục 1A và tuyến quang trục đường Hồ Chí Minh. Cụ thể theo tiêu chí sau :
- Duy trì mạng đường trục WDM như giai đoạn trước.
- Nâng cấp dung lượng theo yêu cầu thực tế, giai đoạn sau 2010.
- Nâng cấp mạng đường trục WDM thành mạng ASON (mạng chuyển mạch quang tự động).
- Nâng cấp hoặc thay thế các thiết bị OXC thành thiết bị chuyển mạch gói quang. - Các giao thức OSPF, IS-IS và RSVP-TE, CR-LDP (của MPLS) của IP sẽ
được triển khai trong thiết bị chuyển mạch gói quang cho quản lý/điều khiển kết nối.
Hình 3.26 : Giải pháp mạng chuyển mạch quang mục tiêu cho mạng trục 2010
+ Giai đoạn 2010-2015
Trong giai đoạn này, tuyến cáp quang biển (như đã nêu ở trên) đã hoàn thành, có chức năng truyền tải chính, thay cho tuyến quốc lộ 1A (sử dụng liên kết OXC giữa Hà Nội, Đà Nẵng, Qui Nhơn, Tp Hồ Chí Minh).
Nâng cấp các nút POP - trục với công nghệ WDM sử dụng chuyển mạch quang OXC xử lý luồng quang động. Đồng thời, từng OXC hỗ trợ cả chức năng giao tiếp cho lưu lượng gói.
+ Giai đoạn sau 2015
Trong giai đoạn này, tiếp nâng cấp các bộ OXC thành thiết bị chuyển mạch gói quang, để tạo tiền đề cho tiến trình tiến tới mạng chuyển mạch toàn quang (khi công nghệ lúc đó tương ứng cho phép).
3.3.2 Chuyển đổi trong lớp mạng IP 3.3.2.1 Giai đoạn tới năm 2010 3.3.2.1 Giai đoạn tới năm 2010
1.Mở rộng lớp mạng IP trục, đưa thêm nút trục mới : Hải phòng (Hải dương) và Cần thơ (4 bộ định tuyến, 2 cho mỗi nút).
2.Thiết kế lại lưu lượng mạng trục (dựa trên MPLS) cho cấu trúc mạng mới. 3.Duy trì phương thức kết nối POS với thiết bị truyền tải. Thay thế những
giao diện POS (trong giai đoạn trước) không đáp ứng được dung lượng bằng các giao diện POS có tốc độ cao hơn tại những kết nối trục yêu cầu.
4.Quản lý/điều khiển tài nguyên mạng IP qua các giao thức : OSPF, IS-IS và RSVP-TE, CR-LDP (của MPLS).
3.3.2.2 Giai đoạn 2010-2015
1. Sử dụng GMPLS cho quản lý và điều khiển kết nối trong mạng IP/MPLS/NG-SDH/WDM. Thay thế hoặc nâng cấp giao thức cũ băng giao thức OSPF, IS-IS và RSVP-TE, CR-LDP.
2. Tiếp tục nâng cấp cho mạng trục mặt phẳng 2, theo công nghệ IP/GMPLS/WDM, cùng chia tải với mặt phẳng 1.
3.3.2.3 Giai đoạn sau 2015
1. Tiếp tục duy trì công nghệ mạng trục quang hiện có.
2. Thay thế dần các bộ định tuyến trục bằng bộ định tuyến IP tích hợp chuyển mạch gói quang(tương lai xa, khi bộ chuyển mạch quang được hiện thực). 3. Sử dụng IP/WDM cho quản lý và điều khiển kết nối trong mạng IP/quang.
Thay thế hoặc nâng cấp giao thức cũ bằng giao thức mới được thiết kế cho chuyên dụng cho mạng chuyển mạch quang.
KẾT LUẬN
Tóm lại, nghiên cứu công nghệ tích hợp IP trên quang(IP/WDM) và ứng dụng cho mạng viễn thông đường trục là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao. Bởi vì tích hợp IP trên quang phù hợp với xu thế phát triển của công nghệ, dịch vụ truyền thông, định hướng sản phẩm của hãng sản xuất trên thế giới và cũng phù hợp với xu thế phát triển mạng viễn thông Việt nam. Giải pháp tích hợp IP trên quang đặc biệt rất có ý nghĩa cho mạng đường trục, nó mang lại một mạng viễn thông có lưu lượng rất lớn (hàng Terabit/s), dễ dàng cung cấp nhiều loại dịch vụ cho nhiều cấp độ khách hàng và ngày càng đơn giản cấu trúc mạng, giảm chi phí đầu tư mạng. Chính vì vậy, em đã chọn đề tài luận văn của mình : “Nghiên cứu công nghệ tích hợp IP trên quang (IP/WDM) và ứng dụng cho mạng viễn thông đường trục của
Việt Nam”.
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về công nghệ IP, WDM và các giải pháp tích hợp IP trên quang, kết hợp với xử lý các tài liệu có liên quan và gắn kết với hiện trạng mạng viễn thông đường trục của Việt nam (tập trung vào mạng viễn thông của VNPT), em đã hoàn thành luận văn với các nội dung chính sau :
- Nghiên cứu các giải pháp tích hợp IP trên quang.
- Đề xuất giải pháp áp dụng công nghệ tích hợp IP trên quang vào mạng viễn thông của Việt nam.
- Kiến nghị về mạng viễn thông đường trục trong tương lai.
Trong nội dung đề xuất giải pháp IP trên quang cho mạng viễn thông đường trục của Việt Nam, đề tài luận văn chia làm 2 giai đoạn với các giải pháp tương ứng phù hợp với điều kiện và lộ trình phát triển của mạng viễn thông Việt nam. Đó là :
+ Từ nay tới năm 2010 :
- Tiếp tục nâng cấp đổi mới mạng tiến theo xu thế của thế giới và duy trì mô hình mạng của mạng NGN hiện có, sử dụng công nghệ IP/MPLS/SDH/WDM (giai đoạn trước 2008), IP/MPLS/NG-SDH/WDM (giai đoạn 2008-2010) trên hai hệ thống cáp quang đường trục SDH và WDM hiện có.
IP/MPLS/DWDM nhằm nâng cao độ an toàn, khả năng truyền tải cho mạng viễn thông đường trục của Việt nam.
+ Giai đoạn 2010-2015 :
- Chủ yếu chuyển sang áp dụng công nghệ IP/MPLS/NG-SDH và IP/MPLS/ DWDM cho mạng đường trục, nhằm đáp ứng nhu cầu lưu lượng mạng.
- Sử dụng công nghệ GMPLS để quản lý toàn bộ mạng trục quang. Thay thế hoặc nâng cấp các giao thức cũ bằng giao thức OSPF, IS-IS và RSVP-TE, CR-LDP mới chuyên dụng cho mạng trục quang.
- Công nghệ DWDM vẫn giữ vai trò chủ đạo trong mạng viễn thông đường trục. Chi tiết về lộ trình được trình bày tại mục 3.3. của chương 3, lộ trình này hoàn toàn tuân thủ theo xu hướng chung của thế giới. Bởi vì, đây là công nghệ được phát triển, nghiên cứu trên phạm vi toàn cầu và chuẩn hoá toàn cầu. Tuy nhiên, vẫn có sự khác nhau giữa các các giải pháp chi tiết của các hãng sản xuất thiết bị viễn thông, nhưng nhìn chung đều tuân theo quy tắc chung : bắt đầu từ mạng trục rồi phân nhánh dần về mạng truy nhập. Đã có nhiều giải pháp khả thi, với tính ưu việt khác nhau, song phương án nào được lựa chọn còn phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng hiện có của nhà cung cấp dịch vụ, chiến lược kinh doanh của họ và chính sách của nhà nước.
Công nghệ tích hợp IP trên quang là một vấn đề mới, còn nhiều vấn đề nghiên cứu lựa chọn áp dụng. Để triển khai giải pháp này cho mạng viễn thông đường trục của Việt nam, em xin đề xuất một số kiến nghị sau :
- Công nghệ IP vẫn là công nghệ chủ đạo vì dịch vụ viễn thông trên nền IP vẫn tiếp tục phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng dịch vụ, đặc biệt là các dịch vụ tiện ích dân dụng : giải trí, mua sắm, thanh toán trực tuyến ...
- Xu thế tất yếu trong mạng viễn thông trong tương lại sẽ sử dụng cáp sợi quang từ mạng lõi (trục) đến mạng truy nhập (đưa cáp sợi quang về tới tận khách hàng – FTTH). Tất nhiên, quá trình tiến tới mạng toàn quan sẽ phải thực hiện theo một lộ trình, tương ứng với sự phát triển của công nghệ vật liệu, tin học và viễn thông. Để có được một kết quả hiện thực mạng toàn quang sẽ phải mất từ 15 đến 20 năm nữa.
- Kiến trúc mạng trong tương lai sẽ đơn giản chỉ gồm hai lớp IP và sợi quang. Các lớp trung gian khác sẽ bị loại bỏ dần để giảm độ phức tạp của mạng, giảm chi phí đầu tư mạng và tạo thuận lợi cho các dịch vụ trong mạng NGN.
- Tiếp tục nghiên cứu công nghệ chuyển mạch quang : Chuyển mạch Burst quang (OBS), chuyển mạch nhãn quang (OLS), chuyển mạch gói quang (OPS) nhằm kết hợp với công nghệ ghép kênh DWDM, WDM, sợi quang chất lượng cao để xây dựng một mạng toàn quang với dung lượng cực lớn (hàng Terabit/s) trong tương lai.
Qua nghiên cứu và bảo vệ luận văn, em đã hoàn thành được các yêu cầu của một luận văn tốt nghiệp thạc sĩ. Mặc dù được sự giúp đỡ nhiệt tình của cán bộ hướng dẫn, các thầy cô trong Trường đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, sự góp ý của các đồng nghiệp và sự cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu của bản thân, song do khả năng và thời gian thực hiện luận văn ngắn hạn nên luận văn này không tránh khỏi thiết sót. Em rất mong được sự góp ý kiến chỉ bảo của các thày cô, các đồng nghiệp, các độc giả quan tâm, để luận văn ngày càng hoàn thiện và có tính khả thi cao hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt :
1. TS. Vũ Văn San & TS. Hoàng Văn Võ (1998), Kỹ thuật thông tin quang, Nhà