Sự bựng nổ băng tần trong cỏc mạng mang nhờ sử dụng DWDM đó dẫn đến yờu cầu hoạt hoỏ và điều khiển dịch vụ nhanh chúng, tin cậy. Quỏ trỡnh cung cấp cỏc kết nối bằng nhõn cụng của cỏc mạng hiện tại mất nhiều thời gian và thiếu thuyết phục. Mạng quang với quỏ trỡnh cung cấp tự động sẽ vƣợt qua những hạn chế của mạng hiện tại.
Cỏc tiếp cận cho kiến trỳc của một hệ thống sử dụng mạng quang cú thể chia thành mụ hỡnh kiến trỳc xếp chồng và mụ hỡnh đồng cấp.
2.3.3.4.1 Mụ hỡnh dịch vụ xếp chồng
Mụ hỡnh này cũn đƣợc gọi là mụ hỡnh khỏch-chủ. Cỏc thiết bị khỏch là cỏc router nằm trờn biờn mạng. Cỏc router đƣợc nối đến cỏc cỏc thiết bị mạng truyền tải (OXC/OADM) trờn mạng quang thụng qua cỏc đƣờng quang. Cỏc Router biờn trao đổi thụng tin đến cỏc phần tử mạng truyền tải (TNE) thụng qua giao diện user-mạng (UNI). Cỏc thiết bị khỏch khụng nhỡn thấy cấu trỳc bờn trong của mạng quang ngoại trừ cỏc nỳt quang mà chỳng kết nối đến. Nhờ sử dụng UNI, cỏc router đƣa ra cỏc yờu cầu băng tần đối với cỏc TNE. TNE phản hồi lại thụng tin về trạng thỏi đƣờng cú đƣợc thiết lập hay khụng. Giao thức bỏo hiệu hỗ trợ cho quỏ trỡnh tƣơng tỏc với TNE thụng qua LDP hoặc RSVP-TE dựa trờn cỏc kờnh điều khiển gồm:
- Thiết lập cỏc đƣờng quang - Loại bỏ cỏc đƣờng quang - Thay đổi đƣờng quang - Trạng thỏi đƣờng quang
Hỡnh 28. Mụ hỡnh dịch vụ xếp chồng
Đối với mỗi yờu cầu thiết lập đƣờng quang, định tuyến đƣợc thực hiện bờn trong mạng quang và thiết bị khỏch đớch đƣợc liờn lạc cho việc thiết lập tuyến. Thụng tin duy nhất mà thiết bị nguồn đƣa ra là địa chỉ thiết bị đớch và lƣợng băng tần mà nú yờu cầu. Thiết bị biờn của mạng định tuyến đến thiết bị mạng gần với địa chỉ đớch đƣợc xỏc định trong yờu cầu và một đƣờng đƣợc thiết lập.
2.3.3.4.2 Mụ hỡnh dịch vụ đồng cấp
Mụ hỡnh này cũn đƣợc gọi là mụ hỡnh tớch hợp dịch vụ, về mặt chức năng cú thể xem nhƣ tƣơng tự với mụ hỡnh xếp chồng ngoại trừ ở đõy cỏc thiết bị khỏch cú thể nhỡn thấy cấu trỳc topo bờn trong của mạng quang. Router biờn cú thể quyết định cỏc đƣờng đi thụng qua cỏc gúi trờn cỏc cổng ra đến cỏc TNE. Router cũng cú thể cú chức năng đấu nối chộo biờn. Khụng cú sự phõn biệt giữa router và mạng quang khi quan tõm đến mặt điều khiển.
Việc trao đổi thụng tin định tuyến giữa mạng quang và client sử dụng giao thức IGP giống nhƣ OSPF với cỏc mở rộng về thiết kế lƣu lƣợng phự hợp. Cỏc thụng bỏo về trạng thỏi tuyến OSPF từ cỏc phần tử mạng quang bao gồm thụng tin về loại liờn kết, cỏc liờn kết thành phần.
2.3.4 Kết luận
Bỏo hiệu và điều khiển/quản lý là một phần khụng thể tỏch rời khi xõy dựng mạng truyền tải. Điều này cũn đặc biệt hơn nữa khi sử dụng mạng quang để truyền tải lƣu lƣợng IP với đặc tớnh lƣu lƣợng thay đổi.
GMPLS là một cụng nghệ đƣợc thiết kế cho mục đớch điều khiển mạng quang để truyền tải lƣu lƣợng IP. Năng lực GMPLS thể hiện ở phõn cấp đối tƣợng quản lý và điều khiển: năng lực chuyển mạch gúi (PSC), năng lực chuyển mạch kờnh (TDM), năng lực chuyển mạch bƣớc súng quang (WSC) và năng lực chuyển mạch sợi quang (FSC). Những chức năng này cho phộp thiết lập linh hoạt kết nối phự hợp theo những yờu cầu biến động của lƣu lƣợng IP. GMPLS là sản phẩm của tổ chức IETF, bao gồm tập hợp giao thức để thực hiện hoạt động quản lý và điều khiển mạng quang.
Khỏc với GMPLS, Mạng chuyển mạch quang tự động (ASON), một sản phẩm của ITU-T, là một mụ hỡnh tham chiếu cho việc xõy dựng mạng chuyển mạch quang phục vụ việc truyền tải lƣu lƣợng số liệu. ASON xỏc định mối quan hệ giữa cỏc hệ thống chuyển mạch quang (OXC) với cỏc thiết bị Lớp 3 (cỏc bộ định tuyến IP) qua giao diện O-UNI và giữa cỏc hệ thống chuyển mạch quang với nhau qua giao diện O-NNI.
GMPLS/ASON đƣợc xem là cụng nghệ điều khiển trụ cột để triển khai mụ hỡnh IP/quang. Sự thành cụng của mụ hỡnh này gắn liền với năng lực quản lý/điều khiển của cụng nghệ GMPLS/ASON.
Trong những năm tới chỳng ta sẽ thấy sự phỏt triển vững chắc của cụng nghệ này do cỏc hoạt động chuẩn hoỏ đó và đang đƣợc đẩy mạnh trong những năm qua. Cỏc sản phẩm thƣơng mại đó xuất hiện từ giữa năm 2002, hoạt động trờn những giao thức độc quyền của nhà cung cấp. Theo dự bỏo thỡ năm 2008 sẽ đƣợc xem là
mốc đỏnh dấu sự hiện diện bựng nổ của cụng nghệ này trờn mạng của nhà khai thỏc, và chỳng ta sẽ chờ đến thời điểm đú để kiểm chứng dự bỏo này.
Mụ hỡnh ASON/GMPLS cú thể sẽ chiếm lĩnh thị trƣờng mạng đƣờng trục trong giai đoạn 2005-2008. Cụng nghệ này sẽ đƣợc triển khai ở cỏc mạng đƣờng trục lớn sau đú sẽ đƣợc đẩy dần ra biờn mạng.
CHƢƠNG 3 ÁP DỤNG CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN TẢI IP QUA MẠNG QUANG VÀO MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN
Nội dung chƣơng này sẽ giới thiệu chung nhất về nguyờn tắc và cấu trỳc mạng NGN. Việc ỏp dụng cỏc phƣơng phỏp truyền tải IP qua mạng quang vào mạng thế hệ mới NGN sẽ dựa trờn một vớ dụ thực tế là mạng NGN đang triển khai của Tổng Cụng ty Bƣu chớnh Viễn thụng Việt Nam (viết tắt VNPT).
3.1 Giới thiệu chung mạng thế hệ mới NGN
3.1.1 Nguyờn tắc tổ chức mạng thế hệ mới NGN
Mạng NGN đƣợc tổ chức trờn cỏc nguyờn tắc cơ bản sau đõy:
- Đỏp ứng nhu cầu cung cấp cỏc loại hỡnh dịch vụ viễn thụng phong phỳ đa dạng, đa dịch vụ, đa phƣơng tiện.
- Mạng cú cấu trỳc dơn giản.
- Nõng cao hiệu quả sử dụng, chất lƣợng mạng lƣới và giảm thiểu chi phớ khai thỏc và bảo dƣỡng.
- Dễ dàng mở rộng dung lƣợng, phỏt triển cỏc dịch vụ mới. - Độ linh hoạt và tớnh sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh.
- Tổ chức mạng dựa trờn số lƣợng thuờ bao theo vựng địa lý và nhu cầu phỏt triển dịch vụ.
3.1.2 Cấu trỳc mạng thế hệ mới NGN
Cho đến nay NGN vẫn là xu hƣớng phỏt triển mới mẻ, chƣa cú một khuyến nghị chớnh thức nào của ITU về cấu trỳc NGN. Mỗi hóng cung cấp thiết bị đƣa ra một số giải phỏp khỏc nhau cho vấn đề này.
Cỏc diễn đàn, hiệp hội và tổ chức viễn thụng khỏc đang cố gắng để tiến tới những nguyờn tắc chung và những chuẩn chung cho mạng NGN.
Từ cỏc mụ hỡnh này, chỳng ta cú thể nhận thấy cấu trỳc mạng viễn thụng thế hệ mới cú đặc điểm chung là xõy dựng trờn cỏc lớp thực hiện chức năng khỏc nhau gồm:
- Lớp truy nhập (Access):
- Lớp truyền tải (Transport/Core). - Lớp điều khiển (Control).
- Lớp quản lý (Management).
Hỡnh 30 Cấu trỳc mạng viễn thụng thế hệ mới
Hỡnh 30 Cấu trỳc mạng viễn thụng thế hệ mới Trong đú:
- Lớp truy nhập (Access):
+ Vụ tuyến (Wireless): thụng tin di động, vệ tinh, truy nhập vụ tuyến cố định. + Hữu tuyến: (Wire): Cỏp đồng, cỏp quang.
- Lớp truyền tải (Transport/Core). : + Truyền dẫn: quang SDH, WDM.
+ Chuyển mạch ATM/IP.
- Lớp điều khiển (Control):
Hiện nay đang rất phức tạp, khả năng tƣơng thớch giữa cỏc thiết bị của cỏc hóng là vấn đề quan tõm.
- Lớp quản lý (Management): Đõy là lớp đặc biệt xuyờn suốt cỏc lớp trờn. Cỏc chức năng quản lý đƣợc chỳ trọng là:
+ Quản lý mạng + Quản lý dịch vụ + Quản lý kinh doanh
Xem xột từ gúc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thỡ mụ hỡnh cấu trỳc mạng thế hệ mới cú thờm lớp ứng dụng dịch vụ (hỡnh sau)
Lớp quản
lý
(Manageme
nt)
Lớp truyền tải (Transport/Core) Lớp điều khiển (Control)
Hỡnh 31 Cấu trỳc mạng viễn thụng thế hệ mới gúc độ kinh doanh
3. 2 Cỏc thiết bị liờn quan
3.2.1 Cỏc thiết bị liờn quan đến truyền tải lưu lượng IP trong mạng VNPT
Nội dung phần này trỡnh bày cỏc đặc tớnh cơ bản của cỏc thiết bị tham gia vào việc truyền tải lƣu lƣợng IP trờn mạng quang của VNPT. Luận văn chủ yếu tập trung vào xem xột năng lực thiết bị dƣới gúc độ giao diện kết nối (cỏc phần khỏc chỉ đƣợc đề cập nếu liờn quan). Do sự đa dạng của cỏc thiết bị trờn mạng nờn để đơn giản hoỏ, chỳng ta phõn thiết bị theo cỏc lớp ứng với mụ hỡnh liờn kết mạng OSI.
- Thiết bị định tuyến thực hiện chức năng liờn kết cỏc mạng
- Thiết bị chuyển mạch đảm nhận kết nối cỏc thiết bị trong một mạng - Thiết bị truyền dẫn quang cung cấp dung lƣợng kết nối giữa cỏc nỳt mạng
3.2.1.1 Thiết bị định tuyến
A. Thiết bị M160 của Juniper
Tớnh năng
M160 thực hiện chức năng xử lý gúi IP ở lớp 3 và định tuyến trờn mạng lừi và phõn tỏn ở Lớp 2.
Hỗ trợ cỏc đặc tớnh MPLS
- LSP tạo/huỷ thụng qua giao thức RSVP, IS-IS TE - Định tuyến nhanh MPLS, nối chộo và OSPF-TE
Lớp quản
lý (Man
agem
ent)
Lớp truyền tải (Transport/Core) Lớp điều khiển (Control)
Lớp truy nhập (Access)
Cấu trỳc chuyển mạch và xử lý gúi tin
Tập trung gúi IP dung lƣợng đạt tới 205 Gbit/s.
Cỏc giao diện hỗ trợ
- Giao diện modul đƣợc thiết kế gồm 4 giao diện với cỏc phần cứng khỏc trờn một khe
- Cú 8 giao diện OC-192c/STM-64c hay 32 giao diện OC-48c/STM-16c trờn một board mạch
- SONET/SDH: OC-3c/STM-1c, OC-12c/STM-4c, OC-48c/STM-16c, OC- 192c/STM-64c (chế độ tập trung hoặc phõn kờnh)
- ATM: DS-3/E3, OC-3/STM-1, OC-12/STM-4 - Ethernet: 100/1000 Mbit/s
- Truy nhập: DS-3, E1, E3, T1
- Phõn kờnh: nxDS-0, DS-3, E1, STM-1, OC-12
Giao diện quang tuỳ chọn
- Ethernet: SX, LX, LH với chặng 70 km
- SONET/SDH: MM, SMSR, SMIR, SMLR với chặng 80 km
B. Thiết bị định tuyến của Cisco đang khai thỏc trờn mạng
+ Cisco 7204
Tớnh năng
- Năng lực xử lý tới 1 Mbit/s, cung cấp năng lực xử lý và định tuyến phẩm chất cao
- Tuỳ lựa kết nối cực đại đỏp ứng đƣợc cỏc yờu cầu topo với khả năng lựa chọn mật độ cổng và giao diện mạnh
- Đa dịch vụ, hỗ trợ QoS, bảo mật, MPLS, băng rộng, và đặc tớnh quản lý của mạng thế hệ sau
Cỏc ứng dụng của dũng sản phẩm này
- Thiết bị tập trung dịch vụ băng rộng nhờ: tớnh mềm dẻo, giao diện Module cho tập trung lƣu lƣợng STM - 1, E1, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, POS. - Chất lƣợng dịch vụ/phõn cấp dịch vụ (QoS/CoS) theo IP và ATM.
- Hỗ trợ MPLS VPN và L2TP
- Hỗ trợ cỏc dịch vụ IP và kết cuối PPP
- Cung cấp đa dịch vụ: gateway thoại với giao diện với số cổng từ 2 tới 20 E1. - Thiết bị kết cuối khỏch hàng (CPE): cung cấp dịch vụ sinh lợi nhuận gồm QoS, MPLS (MPLS VPN, MPLS QoS, MPLS TE), dich vụ của WAN (hỗ trợ VLAN, NetFlow, NBAR), cỏc dịch bảo mật (NAT, ACL, mật mó phần cứng cho VPN), và tổng hợp thoại/số liệu/hỡnh ảnh.
- Kết nối mạng Enterprise qua giao diện E1 tới STM1 giữa cỏc văn phũng hay trạm truy nhập từ xa của cỏc tập đoàn.
Giao diện hỗ trợ
Router 7204 nằm trong dũng sản phẩm 7200 của Cisco, đƣợc thiết theo một dải rộng giao diện bao gồm:
- Thiết kế modul 4 phần cứng giao tiếp với cỏc bộ phần khỏc trờn một khe - 32 cổng Ethernet 10BASE-T và 10BASE-FL, Fast Ethernet 100BASE-T
(RJ-45 và MII), và Gigabit Ethernet - 16 cổng Token Ring
- Cú thể cấu hỡnh 32 cổng giao diện nối tiếp ISDN BRI, PRI, HSSI, T3, E3 - Cú thể cấu hỡnh 32 cổng đa kờnh cho T1 và E1, ISDN PRI, T3 và STM-1 - 4 cổng Giao diện POS : OC-192c/STM-64c, CO-48c/STM-4c và CO-
3c/STM-1c
- Giao diện RPR: CO-48c/STM-4c và CO-3c/STM-1c
- 4 cổng giao tiếp ATM (đơn mode và đa mode) và ATM-CES - Thớch ứng thoại số
- 8 cổng trộn T1/E1
+ Router 7513
Tớnh năng
Router 7513 cú cỏc tớnh năng nhƣ sau:
- Cú khả năng cấu hỡnh trực tuyến cỏc phần mềm – Cú khả năng cấu hỡnh thay đổi lại cỏc phần mềm mà khụng cần phải khởi động hay ngắt cỏc ứng dụng và cỏc dịch vụ mạng.
- Khả năng chốn và xoỏ trực tuyến (OIR) – Cho phộp ngƣời sử dụng cú thể thờm, bớt, hoặc thay thế cỏc cổng kết nối mà khụng cần phải khởi động lại hệ thống. OIR cho phộp giảm đƣợc sự can thiệp của ngƣời vận hành.
- Khởi động nhanh – Cho phộp hệ thống cú thể khởi động trong vũng khoảng 35 giõy sau khi phần mềm đƣợc cập nhật, tối thiểu hoỏ đƣợc cỏc tỏc động ảnh hƣởng đến mạng.
- Kiểm soỏt mụi trƣờng hoạt động – Cảnh bỏo cỏc hiện tƣợng lờn xuống bất thƣờng, cho phộp giải quyết cỏc sự cố ngay khi hệ thống cũn đang hoạt động. - Cho phộp phõn tải cỏc nguồn cung cấp.
- Bộ nhớ chớp ( Flash Memory) – Cho phộp cập nhật cỏc phần mềm và cỏc vi mó nhanh và tin cậy. Cho phộp quản lý tập trung, trỏnh đƣợc cỏc yờu cầu phải tham dũ từ cỏc phớa của Router khi cập nhật phần mềm hay vi mó.
Giao diện hỗ trợ
- Giao diện với chuyển mạch ATM (T1, E1, T3, E3, OC-3/STM-1, OC- 12/STM-4)
- Hỗ trợ đa kờnh T3, E3, T1, và E1 - Giao diện với RPR OC12/STM4 - Hỗ trợ giao diện POS (OC-3/STM-1)
- Cung cấp cỏc cổng Gigabit Ethernet, Fast Ethernet (100Base-T và MII), Ethernet 10Base-T, AUI, và 10Base-FL
- Sử dụng giao thức IBM channel, Token Ring - FDDI, HSSI và ISDN PRI
3.2.1.2 Thiết bị chuyển mạch Lớp 2
Một trọng những thiết bị chuyển mạch Lớp 2 điển hỡnh sử dụng trong mạng Internet của VNPT hiện nay là Catalyst 5000 của Cisco.
Tớnh năng
Họ thiết bị Catalyst 5000 cú khả năng phục vụ cho cỏc toà nhà lớn, hoặc mạng Intranet chuyển mạch nhờ tớnh linh hoạt, yờu cầu dự phũng và mở rộng tốt. Kiến trỳc độc lập với mụi trƣờng hỗ trợ tất cả cụng nghệ mạng LAN và ATM qua một loạt cỏc modul giao tiếp Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, ATM, Token Ring, và chuyển mạch Gigabit Ethernet.
Năng lực
Cổng giao diện Số lượng giao diện
hỗ trợ trờn modul Catalyst 5000
Gigabit Ethernet 9/3/2 20
Group-Switched 10BaseT Ethernet 48 192
Switched 10BaseT Ethernet (RJ-21) 48/24 192 Switched 10BaseT Ethernet (RJ-45) 48/24 96
Switched 10BaseFL Ethernet 12 48
Group-Switched 100BaseTX Ethernet 24 96 Switched 10/100BaseTX Backbone 24/12 98
Switched 10/100BaseTX Desktop 24 98
Switched 100BaseFX 12 50
ATM Uplink 1 (dual-PHY) 4 (dual-PHY)
3.2.1.3 Thiết bị truyền dẫn
A.Thiết bị SDH
* Họ thiết bị FLX của Fujitsu
Tớnh năng
Họ thiết bị FLX là cỏc thiết bị ghộp kờnh STM-1, STM-4 hoặc STM-16 của Fujitsu cú khả năng truyền tải cỏc cấp tốc độ 2 Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps cho kờnh PDH hoặc STM-1/STM-4 cho cỏc kờnh SDH. Tớnh năng của nú bao gồm:
- Cấu hỡnh mềm dẻo – Cú thể làm đầu cuối, ghộp xen rẽ, hub, cỏc bộ chuyển tiếp cũng nhƣ là cỏc bộ nối xuyờn.
- Cú khả năng cập nhật.
- Đƣợc thiết kế theo cỏc module.
- Cú khả năng chịu đựng đƣợc cỏc sự cố do truyền dẫn gõy ra.
- Cú thể tải về nhanh và dễ dàng cỏc phần mềm cập nhật từ hệ thống quản lý. - Cú thể phỏt ra tớn hiệu cảnh bỏo hay đƣa ra bỏo cỏo thống kờ tới hệ thống
quản lý.