6. Dự kiến bố cục của luận văn
2.1.3.2Các công nghệ mạng truy nhập quang
a. Mạng truy nhập quang chủ động (Active Optical Network - AON)
Sử dụng các thiết bị quang tích cực (Sw) và cung cấp các kết nối P2P thông quađôi sợi quang kết nối thẳng từ thiết bị Switch đặt tại nhà trạm tới thiết bị IP- DSLAMhoặc qua thiết bị Switch đặt trung gian (cấu trúc mạng MAN-E).
AON và xDSL là các công nghệ sử dụng các thiết bị truyền tải chủ động, có các cơ chế định tuyến, chuyển mạch gói tin…, dùng nguồn điện mạng lưới để duy trì hoạtđộng. Mô hình mạng điển hình của hệ thống như sau:
L2 Switch và IP-DSLAM là các thiết bị gom lưu lượng từ thiết bị đầu cuối
tại nhà khách hàng. Các thiết bị này kết cuối kênh quang đặt tại điểm chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ.
Hình 2.2 Sơ đồ mạng truy nhập quang chủ động b. Thiết bị Switch L2
*Switch ME 3400:
ME 3400 thuộc dòng thiết bị chuyển mạch Catalyst 3400 Series củaCisco, có cấu trúc mô đun, chỉ có 1 rack unit.Model number: ME-3400-24TS-A
24 cổng FastEthernet đánh số từ 1 đến 24 dùng cho downlink2 cổng GigaEthernet đánh số từ 1 đến 2 dùng cho Uplink hoặc downlink.
+Chức năng: ME 3400 là một Switch trong mạng truy nhập của mạng MEN mới, đóng vai trò tập trung lưu lượng của các khách hàng mạng MEN.
+Nhiệm vụ:Cung cấp các kết nối tới khách hàng và tới Switch Agg7609.
+Các kết nối chính:
- Kết nối các thiết bị của khách hàng qua các đường GE.
- Kết nối với các Switch Aggregation thông qua các đường GE.
*Switch SW4924
SW4924 thuộc dòng thiết bị chuyển mạch Catalyst 4924 Series của Cisco, có cấu trúc mô đun, chỉ có 1 rack unit.Năng lực chuyển mạch: 48GBPS.
Model number: ME-4924G-24-10GE:
24 cổng GigaEthernet đánh số từ 1 đến 24 dùng cho downlink
4 cổng GigaEthernet đánh số từ 25 đến 28 dùng cho Uplink hoặc downlink, 2 cổng uplink 10GigaEthernet sử dụng giao diện X2.
+Chức năng: SW4924 là một Switch trong mạng truy nhập của mạng MEN mới, đóng vai trò tập trung lưu lượng của các khách hàng mạng MEN.
+Nhiệm vụ: Cung cấp các kết nối tới khách hàng và tới Switch Agg7609
- Kết nối các thiết bị của khách hàng qua các đường GigabitEthernet
- Kết nối với các Switch Aggregation thông qua các đường GE.
c.Mạng truy nhập quang thụ động (Passive Optical Network -PON)
Một nhược điểm rất lớn của mạng quang tích cực chính là ở thiết bị chuyển mạch. Với công nghệ hiện tại, thiết bị chuyển mạch bắt buộc phải chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân tích thông tin rồi tiếp tục chuyển ngược lại để truyền đi. Điều này sẽ làm giảm tốc độ truyền dẫn tối đa có thể trong hệ thống FTTH. Ngoài ra do đây là những chuyển mạch có tốc độ cao nên các thiết bị này rất đắt, không phù hợp với việc triển khai đại trà cho mạng truy cập.
Các mạng viễn thông ngày nay đều dựa trên các thiết bị chủ động, tại thiết bị
tổng đài của nhà cung cấp dịch vụ lẫn thiết bị đầu cuối của khách hàng cũng như
các trạm lặp, các thiết bị chuyển tiếp và một số các thiết bị khác trên đường truyền. Các thiết bị chủ động là các thiết bị này cần phải cung cấp nguồn cho một số thành phần, thường là bộ xử lý, các chíp nhớ…
Với mạng PON, tất cả các thành phần chủ động giữa tổng đài CO và người sử dụng sẽ không còn tồn tại mà thay vào đó là các thiết bị quang thụ động, điều khiển lưu lượng trên mạng dựa trên việc phân tách năng lượng của các bước sóng quang học tới các điểm đầu cuối trên đường truyền. Việc thay thế các thiết bị chủ động sẽ tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ vì họ không còn cần đến năng lượng và các thiết bị chủ động trên đường truyền nữa. Các bộ ghép / tách thụ động chỉ làm các công việc đơn thuần như cho đi qua hoặc ngăn chặn ánh sáng… Vì thế, không cần năng lượng hay các động tác xử lý tín hiệu nào và từ đó, gần như kéo dài vô hạn khoảng thời gian trung bình giữa các lần lỗi truy cập MTBF (Mean
Time Between Failure), giảm chi phí bảo trì tổng thể cho các nhà cung cấp dịch vụ.
Mạng quang thụ động được xây dựng nhằm giảm số lượng các thiết bị thu, phát và sợi quang trong mạng thông tin quang FTTH. PON là một mạng điểm tới đa (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
điểm, một kiến trúc PON bao gồm một thiết bị đầu cuối kênh quang được đặt tại trạm trung tâm của nhà khai thác dịch vụ và các bộ kết cuối mạng cáp quang ONU/ONT (Optical Network Unit/Optical Network Terminal) đặt tại gần hoặc tại nhà thuê bao.Giữa chúng là hệ thống phân phối mạng quang ODN bao gồm cáp quang, các thiết bị tách ghép thụ động.
Hình 2.3 Sơ đồ kiến trúc của mạng PON
Với việc sử dụng các thiết bị chia ghép thụ động (splitter) tại các điểm chia ghép tín hiệu quang gần với thuê bao, mạng PON cho phép giảm dung lượng sợi quang phải triển khai trên mạng, đảm bảo tiết kiệm chi phí đầu tư thiết bị lắp đặt tại nhà trạm và chi phí đầu tư, khai thác, bảo dưỡng trên toàn mạng lưới. Do vậy, hiện tại PON được xem là giải pháp tốt cho việc triển khai rộng rãi mạng cáp quang truy nhập. Công nghệ PON bao gồm:
TPON (Telephony PONs) đuợc triển khai vào nhưng năm 90s;
BPON (Broadband PON) được chuẩn hóa dựa trên nền ATM năm 1998. EPON (Ethernet PON), GPON (Gigabit PON) ra đời 2003, và 2004. WPON (Wavelength Division PON).
Công nghệ GPON.
GPON (Gigabit Passive Optical Network) là công nghệ mạng quang thụ động sử dụng cổng FE/GE hoặc VDSL (veryhigh Speed…), triển khai tại lớp truy nhập với tốc độ chiều Download đến 2,5 Gbps, tốc độ Upload đến 1,2 Gbps trong
đó tồn tại các thiết bị giữa điểm chuyển mạch của nhà cung cấp và thiết bị khách hàng là các thành phần thụ động (passive - không sử dụng nguồn điện).
Hình 2.4 Sơ đồ tổng quát của GPON
Hình 2.5Mô hình mạng điển hình của một hệ thống GPON
OLT(Optical Line Terminal) là thiết bị kết cuối kênh quang đặt tại điểm chuyểnmạch của nhà cung cấp dịch vụ. Đây có thể được coi là thiết bị chuyển mạch quang vớicác giao diện quang Uplink là NxGE hoặc Nx10GE kết nối đến mạng
MAN-E. Giaodiện Downlink được gọi là các PON Port kết nối đến Splitter trước
khi đến thiết bị đầucuối khách hàng ONT.
ONT(Optical Network Terminal) là thiết bị kết cuối mạng quang đặt tại nhàkhách hàng hoặc B-ONT đặt tại doanh nghiệp(Bussiness ONT). Phần mạng tồn tại giữaOLT và ONT được gọi là mạng phân phối quangODN.
ONU(Optical Network Unit): thiết bị kết cuối mạng cáp quang tích cực, kết
nốivới OLT thông qua mạng phân phối quang(ODN) thường dùng chotrường hợp kết nốitới buiding hoặc tới các vỉa hè, cabin(FTTB, FTTC, FTTCab).
Splitter là bộ chia thụ động(không sử dụng nguồn điện), có thể chia đến 1:128 vàcó thể được triển khai làm nhiều cấp, trong đó tối đa 2 cấp đối với mạng ODN(OpticalDistribution Network), thường được đặt tại các điểm phân phối quang(DP) và các điểmtruy nhập quang(AP).
GPON chỉ dùng một sợi quang để truyền dữ liệu cho cả chiều Downloadvà Upload do sử dụng 2 bước sóng khác nhau : bước sóng 1490 nm cho dữ liệu chiềuDownload, 1310nm cho dữ liệu chiều Upload.
Đối với chiều Download từ OLT xuống ONT, dữ liệu được mã hóa theo ID củaONT nhận và truyền theo phương thức Broadcast, tại một thời điểm tất cả các ONT đềunhận được dữ liệu từ OLT tuy nhiên chỉ có ONT có ID phù hợp mới giải mã được dữ liệu.
Hình 2.6 Truyền dữ liệu đường xuống theo phương thức quảng bá
Đối với chiều Upload từ ONT lên OLT, dữ liệu được truyền theo phương thức đa truy nhập phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing). ONT muốn truyền dữ liêu phải đăng ký với OLT để được cấp phát time-slot. OLT sẽ truyền tín hiệu đồng bộ đến các ONT và chỉ định time-slot dành cho mỗi ONT.
Theo chu kỳ thời gian, ONT sẽ được phép truyền dữ liệu tại time-slot đã được OLT phân bổ.
Thiết bị mạng GPON
Các loại OLT hiện đang dùng trên mạng VNPT-Hanoi * OLT của hệ thống Huawei sử dụng: MA 5600T * OLT của hệ thống ALU sử dụng: ISAM 7342, 7360
Hình 2.7 Nguyên lý ghép kênh phân chia theo thời gian(TDMA)
Hình 2.8 Kết nối tổng thể mạng G-PON-Giải pháp Triple – Play 2.1.3.3 Các dịch vụ cung cấp trên nền Metronet L2 SW.
a. MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới điểm:
Thiết bị đầu cuối khách hàng sử dụng Ethernet Switch L2 và L3
Mô tả dịch vụ:Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VNPT Hà Nội để cung cấp kết nối trực tiếp giữa 2 điểm của khách hàng.
Giao diện tạiđầu cuối khách hàng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Fast Ethernet/Gigabit Ethernet quang (FE/GE quang). Fast Ethernet/Gigabit Ethernet đồng (FE/GE đồng).
Yêu cầu thiết bị đầu cuối của khách hàng(CPE):
Thiết bị đầu cuối phải sử dụng Ethernet Switch L2 hỗ trợ 802.1Q tag.
Mô hình kết nối:
Hình 2.9 MetroNet Ethernet P2P thiết bị đầu cuối khách hàngL2 Phương thức tính cước:Theo tốc độ cổng.
Địa chỉ IP:Địa chỉ dùng riêng của khách hàng (Private IP).
b. MetroNet cung cấp kết nối KTR Ethernet điểm tới đa điểm:
Mô tả dịch vụ:Sử dụng công nghệ Ethernet over MPLS (EoMPLS) trên hạ tầng mạng MAN-E của VTHN để cung cấp kết nối điểm tới đa điểm cho khách hàng.
Ứng dụng:Kết nội trụ sở chính với các chi nhánh nằm trên địa bàn Hà Nội; Kết nối LAN, kết nối WAN . . . cho khách hàng.
Giao diện tại cuối khách hàng:
Fast Ethernet/Gigabit Ethernet quang (FE/GE quang).
Fast Ethernet/Gigabit Ethernet đồng (FE/GE đồng).
Yêu cầu thiết bị đầu cuối của khách hàng(CPE):Thiết bị đầu cuối khách hàng phải sử dụng Ethernet Router, Ethernet Switch L3.
Mô hình kết nối:
Hình 2.11 MetroNet cung cấp KTR Ethernet điểm tới đa điểm. Phương thức tính cước:Theo tốc độ cổng.
Địa chỉ IP:Địa chỉ dùng riêng của khách hàng (Private IP).
2.1.4 Truyền tải dịch vụ của mạng di động trên Man-E. 2.1.4.1 Giới thiệu chung 2.1.4.1 Giới thiệu chung
Việc truyền tải cho dịch vụ di động củaVinaphone và VMS Mobifone qua hạ
tầng mạng MAN-E trở thành lựa chọn tối ưu. Số lượng các kênh truyền dẫn cho các Node B / SingleRAN đang tăng trưởng với tốc độ lớn, và VNP/VMS đang là các khách hàng lớn nhất của VNPT Hà Nội.
Giới thiệu tổng quan về hạ tầng cung cấp truyền tải cho dịch vụ di động trên
MAN-E mục đích để kỹ thuật viên có cái nhìn đầy đủ trong việc giám sát và xử lý
các sự cố liên quan đến BTS/Node B/SingleRAN của các công ty cung cấp dịch vụ di động VNP và VMS.
2.1.4.2 Mô hình truyền tải dịch vụ mạng di dộng VNP qua mạng MAN-E Kết nối từ MAN-E sang Vinaphone phone bố trên 4 Switch Agg khác nhau:
TDH-Agg-7609-01; MDH-Agg-7609-01, OIK-Agg-7609-01; LTG-Agg-7609-01
Các đặc điểm chính khi cấu hình dịch vụ 2G/3G VNP trên MAN-E
-Mô hình sử dụng là H-VPLS, theo mô hình này tất cả lưu lượng 2G/3G sẽ
được gom về Switch Agg sau đó sẽ được đẩy sang Switch Agg tập trung kết cuối sang VNP.
-Một vlan 2G/3G chỉ thuộc về một Switch Agg
-Mỗi Switch Agg có một nhóm các vlan 2G/3G
-Trên các Switch Agg tạo các VFI l2 kết nối về nhánh chính và xuống các (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Switch Acc-7606 tương ứng( các Switch Acc kết nối trực tiếp lên Agg) có NobeB
-Trên các Switch Acc-7606 có NobeB thực hiện xconnect trực tiếp lên VFI
l2 thuộc Agg tương ứng(Switch Agg có kết nối trực tiếp).
-Tại nhánh chính kết cuối sang VNP tạo các VFI l2 xconnect tới các Switch
Agg có NobeB kết nối vào.
Hình 2.12 Mô hình truyền tải dịch vụ mạng di dộng VNP
Hình 2.13 Cấu hình dịch vụ 2G/3G VNP trên MAN-E
2.1.4.3 Mô hình truyền tải dịch vụ mạng di động VMS qua mạng MAN-E.
VMS-Mobifone thuê đường truyền trên mạng MAN-E của VNPT-Hà Nội
làm đường kết nối các trạm BTS (2G) hoặc Node B (3G) với BSC/RNC, là các đường Metronet Layer 2 kết nối point- multipoint (điểm - đa điểm). Giữa các MUX của VMS (có thể là BSC hoặc RNC) kết nối với nhau bởi đường kết nối point to point (điểm - điểm).VMS sử dụng mô hình hỗn hợp 2 mô hình VPN L2 về các RNC/ MBSC và mô hình kênh thuê riêng Điểm - Điểm kết các điểm gốc RNC/ MBSC của VMS nhằm chuyển lưu lượng giữa các trung tâm này:
Hình 2.14 Mô hình mạng di động VMS qua mạng VNPT Hà Nội
Các kênh GE nối điểm tới điểm (P2P) mục đích kết nối các Mux => Mux của VMS để chuyền tài Lưu Lượng.
Các VPN L2 ( mô hình H-VPLS cấu hình trên MAN-E) điểm nhánh chính là 2x1GE kết nối MAN-E vào các Mux , các nhánh lẻ VNPL2 là các kênh FE/GE kết nối đến Node B / Sing-RAN của VMS trên một vùng phục vụ của RNC / MBSC của Mux đó.
Hình 2.15Mô hình truyền tải dịch vụ mạng di động VMS 2.2 Mạng Vinaphone.
Mạng di động Vinaphone là một trong 2 mạng di động đầu tiên được cấp phép cung cấpdịch vụ tại thị trường Việt Nam sau Mobifone và đều thuộc Tập đoàn Bưu chính Viễn thôngViệt Nam(VNPT). Mạng Vinaphone từ khi thành lập năm 1996 đã triển khai hệ thống thôngtin di động GSM 900, sau đó mở rộng băng tần thêm GSM 1800 và gần đây nhất vào tháng10/2009 đã trở thành mạng di động đầu tiên ở Việt Nam cung cấp dịch vụ 3G theo chuẩnWCDMA. Cho đến hiện nay, Vinaphone vẫn có 3 Trung tâm tại Hà Nội, Hồ Chí Minh và ĐàNẵng, đảm bảo việc quản lý, giám sát, điều hành, phát triển hạ tầng phục vụ phủ sóng và dịchvụ tới 64/64 tỉnh, thành phố.Dưới đây sẽ trình bày một số đặc điểm cấu trúc hệ thống thông tin di động Vinaphoneđối với cả hệ thống 2G GSM và 3G WCDMA.
2.2.1Cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống GSM:
Mạng Vinaphone ban đầu sử dụng GSM 900 là hệ thống thông tin di động dùng băng tầnxung quanh băng tần 900 MHz(890 - 960) được chia thành 2 dải tần:Dải tần từ 890 – 915 MHz dùng cho đường lên từ MS đến BTS (Uplink) và dải tần từ 935–960MHz dùng cho đường xuống từ BTS đến MS(Downlink).
Khoảng cách giữa các sóng mang trong hệ thống GSM là 200 KHz. Mà hệ thống GSMcó 2 băng tần rộng 25 MHz bao gồm 25MHz / 200 = 125 kênh. Trong đó kênh 0 là dãy bảovệ, còn các kênh từ 1 – 124 được gọi là kênh tần số vô tuyến
tuyệt đối. Trong đó, Vinaphoneđược cấp phát kênh từ 1 – 41, Viettel từ kênh 42 – 83 và Mobifone từ kênh 84 -124.Tương tự, với dải băng tần 1800 MHz dùng cho đường lên từ 1710 – 1785 MHz vàđường xuống từ 1805 – 1880 MHz, Vinaphone được cấp dải kênh với tần số trong khoảng từ1710.1 – 1723.5 Mhz (Uplink) và
1805.1 – 1818.5 MHz(Downlink).Do Vinaphone sử dụng hệ thống GSM nên về cơ
bản sẽ có cấu trúc tương tự như cấutrúc chuẩn của hệ thống GSM do ETSI quy định. Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSMđược phân chia thành các thành phần cơ bản được cho trong hình dưới đây:
• Hệ thống chuyển mạch (SS) • Hệ thống trạm gốc (BSS).
• Hệ thống điều hành, giám sát hoạt động (OSS)
Hình 2.16 các thành phần chức năng hệ thống GSM 2.2.1.1 Cấu trúc hệ thống chuyển mạch (SS)
Hệ thống chuyển mạch bao gồm các thành phần:
*MSC(Mobile Switching Center): Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động.MSC chịu trách nhiệm về việc thiết lập sự kết nối các kênh lưu thông:
* Tới hệ thống quản lý hạ tầng vô tuyến BSS(trực tiếp tới BSC qua giao diện
A).
* Tới hệ thống chuyển mạch di động MSC khác (kết nối MSC – MSC qua
giao diệnE). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Tới những mạng chuyển mạch khác khi MSC đóng vai trò G-MSC(ví dụ tớiPSTN, mạng ngoài…)Trung tâm chuyển mạch di động có chức năng xử lý các cuộc gọi đi và đến, đồng thời cung cấp các chức năng điều khiển hoạt động cho tất cả các trạm cơ sở trong cùng một hệ thống. Chính vì vậy MSC là một bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống thông tin di động. Nó bao gồm các bộ phận điều khiển và quản lý toàn bộ hệ thống để đạt được hiệu quả cao đồng thời phải đảm bảo tuyệt đối về an ninh và an toàn.
*HLR (Home Location Register): Bộ ghi định vị thưởng trú
Bộ ghi định vị thường trú có chức năng quản lý toàn bộ dữ liệu thuê bao. Nó là cơ sở dữ liệu thuê bao để quản lý nhận thực, cấp phát, hủy, quản lý các dịch vụ người dùng.
*VLR(Visitor Location Register): Bộ ghi định vị tạm trú
Bộ ghi định vị tạm trú thường nằm kết hợp trong MSC. Trong thời gian máy di động cập nhật vị trí, dữ liệu thuê bao được chuyển từ HLR tới VLR hiện tại. Dữ liệu này được lưu trữ trong VLR trong suốt thời gian mà MS di chuyển trong vùng này. VLR sẽ cung cấp dữ liệu cho thuê bao bất kỳ lúc bào nó cần cho việc xử lý một