2. Ngày hoàn thành đồ ỏn: / /20
3.6.2. Phương ỏn phỏt triển và giải phỏp điều khiển IP trờn WDM cho mạng đường trục của VNPT
đường trục của VNPT
3.6.2.1. Giai đoạn trước năm 2004
Hỡnh dưới đõy mụ tả phương thức triển khai IP trờn quang của VNPT trong giai đoạn này:
Hỡnh 3.3: Giai đoạn trước năm 2004 [5]
Trong giai đoạn này, để thực hiện truyền dẫn IP trờn quang phải qua cỏc tầng ATM và SDH. Cỏc gúi IP được cắt thành cỏc tế bào ATM và được gỏn cho cỏc kết nối ảo khỏc nhau nhờ cỏc card đường dõy SDH/ATM, sau đú được sắp xếp vào cỏc khung SDH. Cỏc khung này được gửi đến cỏc thiết bị WDM để thực hiện truyền dẫn tại cỏc lớp quang.
Ưu điểm của phương thức truyền dẫn này:
-ATM tạo cỏc kờnh ảo cố định (PVC) được quản lý bởi hệ thống quản lý ATM hoặc sử dụng kờnh ảo cú khả năng chuyển mạch (SVC) được thiết lập linh hoạt, tất cả đều trong cỏc đường ảo (VP) nhằm đảm bảo QoS cho dịch vụ IP.
-Sử dụng ghộp kờnh thống kờ: cho phộp bất kỳ người sử dụng nào cũng cú thể yờu cầu một băng thụng rộng trong một thời gian ngắn. Điều này giỳp đảm bảo được băng thụng cố định hay thay đổi tuỳ theo yờu cầu.
-Sử dụng giao thức ATM: cú thể phục vụ cho nhiều kiểu lưu lượng với cỏc yờu cầu QoS khỏc nhau tựy theo ứng dụng.
Bờn cạnh những ưu điểm trờn, phương thức này cũn tồn tại một số nhược điểm sau:
-Việc chia cỏc datagram cú độ dài thay đổi thành cỏc tế bào ATM cú độ dài cố định thỡ phải thờm cỏc tiờu đề và khi cú sự chờnh lệch về kớch thước thỡ phải cú
cỏc byte đệm đú là sắp xếp liờn tục cỏc datagram nhưng điều này sẽ làm tăng xỏc suất mất hai gúi liờn tiếp nhau trong trường hợp mất tế bào.
-Chi phớ cho vận hành, bảo dưỡng thiết bị ATM, SDH là tốn kộm.
-Tốc độ đường truyền cũn hạn chế.
3.6.2.2. Giai đoạn từ năm 2004 đến 2005
Phương thức triển khai trong giai đoạn này được mụ tả như sau:
Hỡnh 3.4: Giai đoạn từ năm 2004 đến 2005 [5]
Để khắc phục hạn chế về tốc độ truyền của cụng nghệ SDH, cụng nghệ Ethernet được đưa vào sử dụng.
So với cụng nghệ SDH, cụng nghệ Ethernet cú những ưu điểm sau:
-Tốc độ cao: với mục tiờu ban đầu là xõy dựng mạng hoạt động với tốc độ 10 Mbps. Tiếp đến sẽ nõng lờn tốc độ 100Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps mà khụng cần phải thay đổi giao thức Ethernet.
-Tớnh tương thớch: GbE hoàn toàn tương hợp với Ethernet truyền thống, khụng cần bất cứ kỹ năng quản lý thờm nào vỡ GbE thuần tuý là sự mở rộng chuẩn Ethernet. GbE được xem cú tớnh năng phối hợp hoạt động và quản lý rất tốt. Cỏc tài nguyờn truyền dẫn cú thể phỏt triển tự do giữa cỏc node cú nhu cầu lưu lượng lớn hơn và giảm đi giữa cỏc node cú sự trao đổi lưu lượng thấp.
-Chi phớ thấp: Card đường truyền Gigabit trong cỏc bộ định tuyến IP cú giỏ rẻ hơn so với card đường truyền cựng dung lượng sử dụng cụng nghệ SDH.
3.6.2.3. Giai đoạn 2005-2007
Với phương thức triển khai giai đoạn 2004–2005 cũn tồn tại một số nhược điểm:
-GbE với bản chất phi kết nối khụng hỗ trợ QoS và cỏc ứng dụng thời gian thực trừ khi mạng cung cấp.
Và đặc biệt, nhằm đỏp ứng nhu cầu lưu lượng tăng nhanh, truyền tải thụng tin với khoảng cỏch xa, hỗ trợ cỏc dịch vụ đũi hỏi băng thụng rộng thỡ xu thế tất yếu là phải nõng cấp 1 GbE lờn 10 GbE. Hơn nữa, 10 GbE cũn cú nhiều ưu điểm nổi trội hơn so với 1 GbE:
-10 GbE được trỡnh bày trong dự thảo tiờu chuẩn IEEE 802.3ae cho phộp Ethernet cú thể tớch hợp với những cụng nghệ tốc độ cao trờn mạng trục WAN, OC192. Ngoài ra, 10 GbE cũn đưa ra cỏc giao diện SONET/SDH, cỏc giao diện lớp vật lý WAN cho phộp truyền tải cỏc gúi được xõy dựng trờn cơ sở IP/Ethernet để truyền tải qua cỏc thiết bị truy cập của mạng SONET/SDH.
-10 GbE cú thể hỗ trợ tất cả cỏc dịch vụ tại lớp 2, 3 thậm chớ cỏc lớp cao hơn trong mụ hỡnh OSI. Ngoài ra, hầu hết lưu lượng trong cỏc mạng ngày nay được bắt nguồn từ Ethernet và IP, thiết lập một mạng Ethernet tốc độ cao là phương thức dễ nhất để gắn kết cỏc nhà kinh doanh, cỏc nhà cung cấp mạng với nhau.
-10 GbE cú thể hỗ trợ cả sợi đơn mode và đa mode. Khoảng cỏch đối với sợi đơn mode đó được nõng cấp từ 5 km (trong cụng nghệ GbE) lờn 40 km (trong cụng nghệ 10 GbE).
-10 GbE hỗ trợ cỏc dịch vụ băng thụng lớn. Cho phộp cỏc nhà cung cấp dịch vụ Internet và cung cấp cỏc dịch vụ mạng tạo ra những tuyến liờn kết tốc độ cao, giỏ thành thấp[22].
Mụ hỡnh phương thức truyền tải cho giai đoạn này như sau:
Hỡnh 3.5: Giai đoạn 2005-2007 [5]
3.6.2.4. Giai đoạn 2007-2010
Đối với Việt Nam, việc triển khai MPLS đó được xõy dựng trong mạng truyền tải của VNPT. Tập đoàn đó thiết lập mạng trục MPLS với 3 LSR lừi và cỏc LSR biờn. Cỏc thiết bị MPLS biờn đúng vai trũ như những LSR lối vào, lối ra. Cỏc mạng Internet quốc gia, mạng truyền số liệu, mạng DCN (quản lý) đều được kết nối với
cỏc LSR biờn. Việc chuyển tiếp cỏc thụng tin này được thực hiện qua mạng MPLS và đến cỏc LSR biờn lối ra.
Với cấu hỡnh này giỳp khả năng điều khiển định tuyến, chuyển mạch đơn giản dựa trờn cỏc nhón của MPLS.
Một khuyết điểm của định tuyến IP là khả năng kộm linh hoạt trong việc thay đổi đường truyền dữ liệu dẫn đến tỡnh trạng “nghẽn nỳt cổ chai”. Nguyờn nhõn là do cỏc gúi IP chỉ truyền theo một đường cố định dựa theo quỏ trỡnh định tuyến ban đầu. Chớnh vỡ vậy, vấn đề cõn bằng traffic khú thực hiện khi lưu lượng tập trung vào một tuyến nào đú. Thờm vào đú việc định tuyến giữa cỏc gúi IP độc lập với nhau mặc dự trong thực tế nhiều gúi IP cú mối quan hệ với nhau, vớ dụ cú cựng đớch đến, cựng một loại lưu lượng, cựng một cấp ưu tiờn v.v. Ngoài ra, sự tỏch biệt giữa kỹ thuật định tuyến và chuyển mạch đó bộc lộ nhiều điểm yếu trong xu hướng mở rộng và hội tụ của mạng mỏy tớnh ngày nay. Cỏc nhược điểm đú bao gồm: khả năng mở rộng, xõy dựng mạng riờng ảo, quản lớ chất lượng dịch vụ, điều khiển lưu lượng mạng v.v.
Chớnh vỡ lẽ đú kỹ thuật MPLS (Multi-protocol label switching) chuyển mạch nhón đa giao thức ra đời để vận chuyển cỏc gúi IP qua cỏc mạng bằng phương phỏp chuyển mạch gúi ảo. MPLS là cụng nghệ kết hợp những đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến linh hoạt ở lớp ba và chuyển mạch ở lớp hai cho phộp truyền gúi nhanh trong mạng lừi. Trước khi thõm nhập vào mạng MPLS thỡ cỏc gúi IP sẽ được cỏc thiết bị định tuyến ở biờn của mạng MPLS gắn thờm cỏc nhón để vận dụng kỹ thuật nối- chuyển mạch ảo. Và trước khi rời khỏi mạng MPLS cỏc nhón này sẽ bị cắt bỏ để trả lại dạng nguyờn thuỷ của cỏc gúi IP bởi cỏc thiết bị định tuyến ở vựng biờn. Phương phỏp này dựng để vận chuyển dữ liệu nhanh với băng thụng lớn (như là õm thanh, phim ảnh v.v.) và nú cú thể hoạt động trong trường hợp cú nhiều sự chuyển vận nhiều loại dữ liệu trong cựng một mạng.
Chuyển mạch kờnh ảo dựa vào nhón giỳp cho việc định tuyến dữ liệu diễn ra nhanh chúng so với trường hợp định tuyến IP truyền thống, vỡ nú khụng phải xử lý cỏc mào đầu quỏ phứt tạp như trong mạng IP, và ngoài ra nú cú thể thực quỏ trỡnh chuyển mạch mềm một cỏch linh động. Nhờ vào sự phận loại cỏc gúi dữ liệu bằng cỏc thờm vào cỏc một số trường ưu tiờn trong gúi MPLS, ta cú thể đảm bảo vấn đề QoS cho mạng IP.
Nhưng bờn cạnh đú, MPLS cũn tồn tại một số nhược điểm:
-Việc hỗ trợ đồng thời nhiều giao thức sẽ gặp phải những vấn đề phức tạp trong kết nối.
-Hợp nhất VC cần phải được nghiờn cứu sõu hơn để giải quyết vấn đề chốn gúi tin khi trựng nhón (interleave).
Với đặc điểm của mạng thế hệ sau là tỏch riờng lớp ứng dụng và dịch vụ với lớp mạng. Mặt khỏc, MPLS chủ yếu dành cho mảng số liệu. Mục tiờu hướng tới là mảng điều khiển quang cho mạng quang nhằm đơn giản hoỏ, tăng tớnh đỏp ứng và mềm dẻo trong việc cung cấp cỏc phương tiện trong mạng quang. IETF và OIF đó phỏt triển tiờu chuẩn GMPLS.
GMPLS với cỏc đặc điểm đó được giới thiệu trong chương 2:
-GMPLS đảm bảo sự phối hợp giữa cỏc lớp mạng khỏc nhau.
-GMPLS tập hợp cỏc tiờu chuẩn với một giao thức bỏo hiệu chung cho phộp phối hợp hoạt động, trao đổi thụng tin giữa lớp truyền tải và lớp số liệu.
-GMPLS được phỏt triển trong nỗ lực nhằm làm đơn giản hoỏ và bỏ bớt mụ hỡnh mạng 4 lớp hiện tại. GMPLS loại bỏ cỏc chức năng chồng chộo giữa cỏc lớp bằng cỏch thu hẹp cỏc lớp mạng.
-GMPLS cho phộp tạo ra nhiều dịch vụ hơn cho khỏch hàng trong khi đú giỏ thành hoạt động lại thấp.
-GMPLS mang lại chất lượng dịch vụ tốt hơn và thiết kế lưu lượng trờn Internet, một xu hướng và mục tiờu chớnh của bất cứ nhà cung cấp dịch vụ nào.
3.6.2.5. Giai đoạn 2010 đến 2013
Về mạng lừi gồm 5 nỳt mạng: Hà nội, Đà nẵng, TP.Hồ Chớ Minh, Hải phũng và Cần Thơ. Tổ chức mạng lừi thành 2 mặt phẳng để thực hiện bảo vệ thiết bị và cõn bằng tải. Bằng cỏch xõy dựng một mạng NGN VN2, sử dụng cụng nghệ IP/MPLS.
Cấu hỡnh mạng đường trục của mạng viễn thụng VNPT giai đoạn 2010-2013 cú thể tổ chức theo sơ đồ hỡnh 3.6.
Hỡnh 3.6. Cấu hỡnh mạng trục giai đoạn 2010-2013 [14]
Về mạng biờn: Cỏc điểm trục được tổ chức thành nỳt đa dịch vụ ở tất cả cỏc tỉnh thành.
Về mặt quản lý và điều khiển: vẫn duy trỡ theo cỏch phõn tỏch giữa hai lớp thiết bị mạng lớp 3 (IP) và mạng truyền tải quang (DWDM). Ở lớp truyền tải quang, về cơ bản vẫn duy trỡ giải phỏp điều khiển tĩnh cho cỏc hệ thống hiện tại, từng bước sử dụng phương thức điều khiển động thay thế cho cỏc hệ thống cấp phỏt bước súng tĩnh hiện nay, bằng cỏch gắn vào bộ định tuyến IP ngoài thụng qua giao diện điều khiển chuẩn tới mỗi OXC. Cỏc bộ định tuyến này được xem như là cỏc bộ điều khiển định tuyến bước súng và cung cấp cỏc chức năng như là quản lý tài nguyờn quang, quản lý cấu hỡnh và dung lượng, địa chỉ, định tuyến, kỹ thuật lưu lượng, phỏt hiện trạng thỏi mạng và cả sự phục hồi. Trong giai đoạn này cỏc dự ỏn đầu tư mới bắt buộc phải sử dụng cụng nghệ định tuyến động dựa trờn GMPLS.
Về mặt số liệu: vẫn sử dụng phương thức kết nối POS giữa cỏc bộ định tuyến IP-MPLS trong mạng quang.
3.6.2.6. Giai đoạn 2013 đến 2015
Trờn cơ sở mạng đường trục giai đoạn 2010-2013 của VNPT cộng với sự phỏt triển cụng nghệ mới trờn thế giới và với quan điểm đầu tư phỏt triển mạng gắn với tớnh hiệu quả, nờn trong giai đoạn này VNPT cần thực hiện cỏc vấn đề sau:
-Loại bỏ kiến trỳc IP-MPLS/ SDH/DWDM.
-Chỉ tiếp tục duy trỡ cỏc kiến trỳc IP-MPLS/NG-SDH/DWDM và IP/GE/NG- SDH/DWDM.
-Đầu tư thử nghiệm giải phỏp IP/DWDM với kiến trỳc IP trờn quang DWDM theo mụ hỡnh mạng ngang hàng cho mạng đường trục NGN của VNPT[14].
Trong đú, nờn thực hiện cỏc giải phỏp kỹ thuật sau:
Về mạng lừi: Vẫn duy trỡ 5 nỳt mạng Hà nội, Đà nẵng, TP.Hồ Chớ Minh, Hải phũng và Cần Thơ. Tổ chức mạng lừi vẫn thành 2 mặt phẳng để thực hiện bảo vệ thiết bị và cõn bằng tải. Tuy nhiờn, cấu hỡnh mạng lừi nờn tổ chức theo cỏu trỳc Mesh để tăng tớnh an toàn của mạng trục (cú thể thực hiện kết nối vật lý kết hợp với kết nối logic)[14]. Cấu hỡnh mạng đường trục giai đoạn 2013- 2015 được trỡnh bầy ở hỡnh 3.7.
Hỡnh 3.7. Cấu hỡnh mạng trục giai đoạn 2013 – 2015 [14]
Về mạng biờn: Cỏc điểm trục được tổ chức thành nỳt đa dịch vụ ở tất cả cỏc tỉnh thành.
Về mặt số liệu: vẫn sử dụng phương thức kết nối POS (SDH và NG-SDH) giữa cỏc bộ định tuyến IP- MPLS trong mạng quang. Đồng thời, kết hợp sử dụng cỏc bộ định tuyến qua mạng truyền tải quang
Về mặt quản lý và điều khiển: Tập trung giải quyết vấn đề điều khiển cho mặt truyền tải quang DWDM trở thành mạng định tuyến bước súng động dựa trờn cụng nghệ GMPLS. Bởi vỡ, GMPLS sẽ là một bộ phận khụng thể thiếu khi triển khai mạng thế hệ sau. Nú tạo thành cầu nối giữa lớp IP và quang. Với vai trũ làm cầu nối động giữa mạng truyền tải truyền thống và cỏc lớp IP.
Sử dụng GMPLS cỏc nhà cung cấp dịch vụ khụng nhất thiết phải loại bỏ tất cả cỏc thiết bị mạng hiện cú và mua thiết bị mới từ cựng một nhà cung cấp vỡ cơ sở mạng đó triển khai hiện tại vẫn đủ khả năng để mở rộng lờn GMPLS. Hơn nữa, họ cũng khụng phải đợi đến khi hoàn thành tiờu chuẩn GMPLS cuối cựng mới thu được lợi nhuận.
3.6.2.7. Định hướng phỏt triển và giải phỏp điều khiển IP trờn quang cho mạng đường trục của VNPT giai đoạn sau 2015
Trờn cơ sở mạng đường trục giai đoạn 2010-2015 của VNPT; tỡnh hỡnh sử dụng cụng nghệ MPLS và cỏc hệ thống NG-SDH của mạng đường trục (dung lượng hạn chế, tạo thắt nỳt cổ chai cho mạng đường trục) và sự phỏt triển cụng nghệ mới trờn thế giới, nờn trong giai đoạn này VNPT cần thực hiện cỏc vấn đề sau:
-Loại bỏ tiếp kiến trỳc IP-MPLS/ NG-SDH/DWDM,
-Duy trỡ và tập trung phỏt triển giải phỏp kiến trỳc IP/DWDM với kiến trỳc IP trờn quang DWDM theo mụ hỡnh mạng ngang hàng với giải phỏp điều khiển GMPLS cho mạng đường trục NGN của VNPT.
Về phần quản lý và điều khiển: Áp dụng mụ hỡnh ngang hàng cho mạng IP/WDM ở mạng cả mạng lừi tại 5 nỳt mạng HNI, HPG, DNG, HCM và CTO và mạng biờn. Sử dụng dụng cụng nghệ GMPLS để thống nhất mặt phẳng điều khiển của mạng lừi IP và mạng truyền tải DWDM.
3.7. Tổng kết chương
Túm lại, trong chương này em trỡnh bày khỏi quỏt về mạng NGN. Tỡnh hỡnh ỏp dụng và triển khai IP trờn quang hiện nay cũng như định hướng phỏt triển và giải phỏp điều khiển IP trờn quang cho mạng đường trục của VNPT trong những năm sắp tới.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Việc ứng dụng kỹ thuật IP trờn quang là một xu hướng tất yếu của mạng viễn thụng hiện nay. Chớnh vỡ vậy, em đó chọn hướng nghiờn cứu với đề tài:“Giải phỏp truyền tải IP trờn quang”. Với mục tiờu tỡm hiểu, học hỏi và hy vọng đúng gúp một phần nhỏ kết quả nghiờn cứu vào quy hoạch và phỏt triển mạng viễn thụng của tập đoàn bưu chớnh viễn thụng việt nam VNPT. Bản đồ ỏn đó được hoàn thành với cỏc nội dung chớnh sau:
-Tổng quan về sự phỏt triển của Internet, cụng nghệ truyền dẫn. Tỡm hiểu sơ bộ về ưu nhược điểm của cỏc mụ hỡnh truyền dẫn IP trờn quang.
-Tỡm hiểu xu hướng phỏt triển kỹ thuật truyền tải IP trờn quang.
-Tỡm hiểu Internet Protocol – IP, với hai phiờn bản là IPv4 và IPv6. Trong đú bao gồm: khuụn dạng gúi tin, quỏ trỡnh phõn mảnh và tỏi hợp, vấn đề định tuyến, cỏc đặc tớnh vượt trội của IPv6 so với IPv4 và sự chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6.
-Tỡm hiểu cỏc kiến trỳc tớch hợp IP trờn quang.
-Đỏnh giỏ và phõn tớch cỏc phương thức tớch hợp IP trờn quang, từ đú ứng dụng vào mạng viễn thụng của VNPT.
Hướng phỏt triển của đề tài là nghiờn cứu khả năng nõng cấp mạng SDH hiện