Nội dung nghiên cứu ở chương này nhằm thực hiện các nghiên cứu về công nghệ GMPLS, tìm hiểu các vấn đề kỹ thuật thực hiện công nghệ GMPLS và chủ yếu
đi sâu về nghiên cứu các đặc tính của công nghệ cũng như tính chuyển hướng đa dạng, tính chuyển tiếp đa dạng, tính cân đối.
Ngoài ra trong chương này chúng ta cũng tiến hành tìm hiểu các hình thức báo hiệu trong GMPLS nhằm hiểu được cơ chế báo hiệu, cơ chế báo lỗi, cơ chế điều khiển, cũng như một số giao thức quan trọng trong, định tuyến trong nhằm cho chúng ta hiểu một cách cụ thể hơn về công nghệ GMPLS.
Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều dự án triển khai công nghệ GMPLS và chương này cũng đưa ra một số dự án như dự án MUPPED, dự án NOBEL ở châu Âu, dự án GARDEN ở Bắc Mỹ, dự án KDDI, dự án 3NTET, dự án NTT ở châu Á.
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG GMPLS CHO MẠNG TRUYỀN TẢI NGN CỦA VNPT
3.1. Định hướng phát triển mạng NGN của VNPT
Trong những năm gần đây các dịch vụ viễn thông trên nền công nghệ IP phát triển một cách đột biến và xu thế phát triển mạng viễn thông thế giới theo hướng IP- NGN. Mạng viễn thông Việt Nam cũng đã và đang từng bước phát theo hướng đó. VNPT sớm nhận rõ được vai trò và khả năng của mạng IP-NGN và đã định hướng trong tương lai từng bước chuyển sang mạng viễn thông IP-NGN để cung cấp đa dịch vụ linh hoạt, như điện thoại, truyền số liệu, Internet, phát thanh, truyền hình, giải trí qua mạng, điều khiển từ xa....
Cho tới nay, mạng NGN của VNPT đã triển khai xong với 2 mặt phẳng (VN1 và VN2) tới tất cả các tỉnh/thành phố trong cả nước và định hướng trong thời gian tới sẽ xây dựng mạng truyền dẫn quang với công nghệ DWDM dung lượng siêu cao tới 400Gb/s để đáp ứng cho việc truyền tải lưu lượng rất lớn của xã hội.
Đồng thời, VNPT đang và sẽ tiếp tục lựa chọn giao thức truyền tải cho mạng đường trục chủ yếu là IP, tạo nên kiến trúc IP trên DWDM và việc sử dụng công nghệ GMPLS là xu hướng tất yếu.
3.2. Hiện trạng mạng truyền tải NGN của VNPT
3.2.1. Tổng quan về hiện trạng mạng truyền tải NGN của VNPT
Mạng truyền tải băng rộng cho mạng NGN của VNPT gồm 02 phần rõ rệt:
+ Mạng truyền tải lớp trục gồm: Mặt phẳng 1 (VN1) và Mặt phẳng 2 (VN2). Thiết bị dùng chủ yếu của hãng Juniper, Alcatel-Lucent.
+ VN1: Đảm nhiệm truyền tải phần lớn lưu lượng thoại đường dài trong nước và quốc tế và một phần lưu lượng dữ liệu IP. Cấu trúc mạng VN1 được chỉ ra ở hình 3.1.
Hiện nay lưu lượng trên VN1 đang từng bước chuyển sang mặt phẳng của VN2.
Hình 3.1. Cấu trúc mạng VN1
+ VN2: Mạng truyền tải VN2 được xây dựng dựa trên mô hình kiến trúc phân lớp, gồm 3 lớp: Lớp truyền tải, Lớp gom, Lớp truy nhập. Cấu trúc mạng VN2 được chỉ ra ở hình 3.2. Trong phần này chỉ tập trung giới thiệu về lớp truyền tải. Lớp truyền tải bao gồm 2 phần chính:
Mạng lõi: Được xây dựng dựa trên 5 cặp core node tạo thành hai mặt phẳng A&B tại Hà nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh và Cần Thơ sử dụng thiết bị router T1600 của Juniper. Mạng lõi có nhiệm vụ trung chuyển các dạng lưu lượng như thoại, hình ảnh, số liệu, Internet…Các core node được kết nối với nhau bằng công nghệ POS (Packet over Sonet) sử dụng hệ thống truyền dẫn SDH/WDM . Các luồng kết nối hiện tại sử dụng là STM16 hoặc STM64. Trong tương lai có thể nâng cấp lên thành STM256…
Mạng biên: Được đặt tại tất cả các tỉnh, có nhiệm vụ tập trung, định tuyến và đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các loại lưu lượng. Các router biên PE sử dụng thiết bị 7750 SR7 của Alcatel lucent. Mạng biên được kết nối lên mạng lõi bằng công nghệ POS, sử dụng hệ thống truyền dẫn SDH/WDM. Các kết nối hiện tại cũng đang sử
dụng là STM16, STM64. Mạng biên kết nối xuống các lớp dưới (mạng gom – MANE, BRAS…) bằng công nghệ Ethernet. Các kết nối thường được sử dụng là Gigabit Ethernet (1GE) hoặc 10Gigabit Ethernet (10GE).
Hình 3.2. Cấu trúc mạng VN2
Đối với mạng truyền tải nội hạt, VNPT đã xây dựng các mạng MAN-E. Hình 3.3. là một ví dụ về cấu trúc mạng MAN-E của các VNPT tinh/thành phố của VNPT.
Thiết bị chủ yếu từ hai hãng Huawei và Cisco. Tùy theo dung lượng mà MAN-E ở mỗi Viễn thông có từ 2-3 lớp: Lớp lõi (core) lớp kết hợp (aggregation) và lớp truy nhập. Với dung lượng nhỏ thì không cần lớp aggregation.
Hình 3.3. Cấu trúc MAN-E của một Viễn thông tỉnh
3.2.2. M
ột số hệ thống truyền tải NGN đường trục của VNPT
Hiện nay, mạng truyền tải NGN đường trục của VNPT có các hệ thống truyền dẫn chính được trình bầy ở dưới đây.
3.2.2.1. Hệ thống DWDM đường trục Bắc-Nam 120G của Nortel.
Mạng được triển khai năm 2004,sử dụng thiết bị Nortel với dung lượng 20Gbps sau 3 lần mở rộng hiện tại dung lượng 120Gbps.
Hệ thống thiết bị bao gồm hai lớp: lớp thiết bị DWDM (thực hiện chức năng ghép/tách các bước sóng, bù suy hao công suất, bù tán sắc, tối ưu OSNR) sử dụng các thiết bị LH1600G Amp, Regen; lớp thiết bị SDH (thực hiện chức năng ghép các luồng tín hiệu bậc thấp lên các luồng tín hiệu SDH bậc cao, chuyển mạch bảo vệ thiết bị, chuyển mạch bảo vệ luồng tín hiệu) sử dụng các thiết bị TN4T, OM4200, OM4150, DXC. Thiết bị đấu nối trung gian giữa hai lớp SDH và WDM là card biến đổi bước sóng (WT) có chức năng chuyển đổi luồng tín hiệu SDH (STM16, STM64) thành luồng tín hiệu OTM (OTM1, OTM2) để đưa tới mô đun ghép/tách kênh.
Tuyến trục Backbone 120G được xây dựng theo cấu trúc chuỗi đa ring, gồm 5 ring nối với nhau liên tiếp tại các nút mạng trung gian như hình 3.4. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.4. Cấu trúc topo mạng của tuyến trục Backbone 120G
3.2.2.2.
3.2.2.3. Hệ thống DWDM đường trục Bắc-Nam 240G của Nortel.
Mạng được triển khai năm 2008 sử dụng thiết bị Nortel với dung lượng 80Gbps( 8 bước sóng 10Gbps), sau đó mở rộng năm 2012 lên 240Gbps.(8x10Gbps và 4x4Gbps).
Hệ thống thiết bị bao gồm hai lớp: lớp thiết bị DWDM (thực hiện chức năng ghép/tách các bước sóng màu băng C thành tín hiệu DWDM, bù suy hao công suất, tối ưu OSNR) sử dụng thiết bị CPL (với các cấu hình Terminal, AMP Line, ROADM); lớp thiết bị SDH (thực hiện chức năng ghép các luồng tín hiệu bậc thấp lên các luồng tín hiệu SDH bậc cao, chuyển mạch bảo vệ thiết bị, chuyển mạch bảo vệ luồng tín hiệu) sử dụng các thiết bị HDXc, OM6500-MSPP. Thiết bị đấu nối trung gian giữa hai lớp SDH và WDM là thiết bị OME6500-Broadband sử dụng các card biến đổi bước sóng (WT) có chức năng chuyển đổi luồng tín hiệu SDH (STM64, 4*STM64) thành luồng tín hiệu OTM (OTM2, OTM3) là bước sóng màu băng C để đưa tới mô đun ghép/tách kênh
Tuyến trục Backbone 240Gbps cũng được xây dựng theo cấu trúc mạng chuỗi đa ring, gồm 6 ring nối với nhau liên tiếp tại các nút mạng trung gian (hình 3.5).
3.3. Lựa chon phương án ứng dụng GMPLS cho mạng NGN của VNPT
Phương án ứng dụng truyển khai mạng GMPLS cho mạng NGN của VNPT về thực chất sẽ được triển khai trên cơ sở các thành phần chính cấu thành của mạng đó là thành phần mạng GMPLS đường trục và thành phần mạng Vùng hay có thể gọi là mạng vùng. Về thực chất về kiến trúc mạng Vùng tương đương với mạng vùng với
3.3.2.3. Hệ thống DWDM các ring phía Bắc của Huawei
Để đáp ứng dung lượng cho các tỉnh phía Bắc, năm 2008 VNPT đầu tư một mạng truyền dẫn quang với công nghệ hiện đại của hãng Huawei (hình 3.6). Các thiết bị ASON-GMPLS/DWDM như OSN 6800, thiết bị NG-SDH họ OSN như OSN 9500, OSN 7500 và OSN 3500 được sử dụng trên mạng lưới các Ring phía Bắc của VTN. Mặt phẳng điều khiển ASON-GMPLS thống nhất trên tất cả các thiết bị Optix OSN bao gồm thiết bị SDH, DWDM. OSN 6800 có cấu trúc dựa trên nền OTN và ASON. OSN 6800 sử dụng các ưu điểm của công nghệ ASON-GMPLS giúp cho nhà vận hành viễn thông xây dựng mạng truyền dẫn mềm dẻo, độ tin cậy cao với chi phí thấp.
Các thiết bị của hệ thống được quản lý bởi phần mềm quản lý mạng Optix iManager T2000. Mạng DWDM bao gồm các trạm ROADM hai hướng (2-degree ROADM), trạm ROADM nhiều hướng (multi-degree ROADM) và trạm lặp (ILA). Điều kiển lưu lượng
Hệ thống DWDM cung cấp dịch vụ STM-64 và 10GE với mức bảo vệ 1+1 và tái định tuyến (ASON-GMPLS lớp DWDM), khi có nhiều lỗi trong mạng dịch vụ vẫn được bảo đảm, các dịch vụ này cung cấp giữa HNI-HPG, HNI- LSN và HNI-QNH. Thời gian chuyển mạch bảo vệ nhỏ hơn 50ms.
Hình 3.6. Mạng DWDM phía Bắc của Huawei
Dòng thiết bị OSN NG-SDH OSN 9500, OSN 7500 và OSN 3500 là phương tiện thực hiện truy cập, ghép và bảo vệ các tín hiệu tốc độ thấp như E1, STM-1, STM- 16 và GE. Dịch vụ được bảo vệ với hình thức bảo vệ 1+1 và tái định tuyến của ASON- GMPLS lớp SDH. Các bước sóng lớp DWDM được cấp phát tĩnh không có bảo vệ cung cấp các kênh STM-64 cho lớp SDH.
Có 3 kiểu bảo vệ lưu lượng được sử dụng .
Bảo vệ đường quang (OLP). Được dùng trong mạng DWDM để bảo vệ đường tổng khi đường định tuyến bị lỗi. OLP được sử dụng trong những đoạn có hai đường cáp độc lập giữa hai điểm dịch vụ liền kề như YBI-LCI, YBI-PTO, HGG-BLC, LCI- LCU.
Bảo vệ quang vĩnh cửu 1+1 với dịch vụ bước sóng. Được dùng trong mạng DWDM để bảo vệ dịch vụ STM-64 và 10GE khi đường định tuyến bị lỗi và nút bị lỗi. Bảo vệ dựa trên nền ASON-GMPLS thiết bị OSN 6800 và WSS dựa vào ROADM.
Tái định tuyến 1+1 với dịch vụ E1, STM-1, GE và STM-16. Được dùng trong mạng NG-SDH để bảo vệ dịch vụ khi đường định tuyến bị lỗi và nút bị lỗi. Bảo vệ dựa trên nền ASON-GMPLS tại lớp SDH. Mạng ASON-GMPLS lớp DWDM cung cấp kết nối STM-64 không bảo vệ cho lớp SDH.
Như vậy với việc sử dụng mặt phẳng điều khiển sử dụng công nghệ ASON- GMPLS làm tăng quản lý kết nối và khả năng phục hồi. Thiết lập dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end) và tạo mức dịch vụ.
3.3. Ứng dụng GMPLS cho mạng truyền tải quang cho VNPT
Việc sử dụng GMPLS để kiến tạo một mặt phẳng điều khiển thống nhất đối với các lớp mạng của VNPT để tạo khả năng tạo ra một mạng đơn giản về điều hành và quản lý, cho phép cung cấp các kết nối từ đầu cuối tới đầu, quản lý tài nguyên mạng một cách hoàn toàn tự động và cung cấp các mức chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau các ứng dụng trên mạng là cần thiết.
Tuy nhiên, vấn đề lựa chọn được giải pháp triển khai hợp lý là một vấn đề cần được xem xét kỹ lưỡng. Dưới đây, luận văn sẽ xem xét lựa chọn giải pháp triển khai GMPLS cho mạng truyền tải quang của VNPT. Để giải quyết vấn đề này, trước hết chúng ta xem xét các phương án có thể ứng dụng GMPLS cho mạng truyền tải quang của VNPT.
Như đã trình bầy ở chương 1, công nghệ GMPLS có vai trò đặc biệt đối với mạng truyền tải NGN. GMPLS không chỉ thống nhất quản lý giữa các thực thể mạng ở phương thức chuyển mạch gói mà MPLS đã thực hiện mà còn cả trong lĩnh vực chuyển mạch thời gian, không gian. Đồng thời, GMPLS còn mở rộng chức năng hỗ trợ giao thức IP để điều khiển thiết lập hoặc giải phóng các đường chuyển mạch nhãn LSP cho mạng hỗn hợp bao gồm cả chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, chuyển mạch quang.
Tuy nhiên, việc ứng dụng hiệu quả cho mạng truyền tải NGN sẽ phụ thuộc cụ thể vào các giải pháp cho mạng truyền tải của NGN. Hiện này, giải pháp công nghệ IP/WDM có vai trò chủ đạo trong mạng truyền tải NGN với 3 mô hình giải pháp chính sau:
- Mô hình giải pháp ngang hàng (peer).
- Mô hình giải pháp mạng chồng lấn (over lay). - Mô hình giải pháp lai giữa mô hình trên (Hybrid).
Mặt khác, mạng truyền tải NGN bao gồm mạng lõi (mạng đường trục) và mạng biên (mạng Vùng).
Vì vậy, dưới đây em sẽ nghiên cứu ứng dụng GMPLS cho 3 mô hình mạng truyền tải trên cho mạng lõi và mạng biên.
3.3.1. Phương án triển khai GMPLS cho mạng đường trục của VNPT
3.3.1.1. Phương án triển khai GMPLS cho mạng đường trục của VNPT theo mô hình chồng lấn (Overlay Model) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phương án mạng truyền tải đường trục tổ chức theo mô hình chồng lấn về cấu trúc tô-pô mạng vẫn dựa trên cơ sở mạng đường trục hiện tại (hình 3.1).
Hình 3.1. Tổ chức mạng GMPLS đường trục theo mô hình Overlay
Theo đó mạng sẽ bao gồm 3 nút trục chính. Tại mỗi một nút đường trục này sẽ đặt một thiết bị chuyển mạch quang OXC có chức năng GMPLS các nút OXC này đấu chéo nhau thông qua hệ thống truyền dẫn quang DWDM để thực hiện chuyển mạch bước sóng mang các tín hiệu với tốc độ có thể đạt tới tốc độ của STM 16/64 hoặc 10Gbit Ethernet. Tại các nút mạng trục này còn đặt các bộ định tuyến đường trục (Router trục), các bộ định tuyến này kết nối với các chuyển mạch OXC tại nút tương ứng. Giao diện kết nối điều khiển báo hiệu giữa Router trục và OXC là giao diện UNI. Trong khi đó giao diện điều khiển báo hiệu giữa các OXC là giao diện I-NNI. Các thiết bị Router trục sử dụng để kết nối các mạng cấp tương ứng hoặc kết nối với mạng cung cấp các loại hình dịch vụ/ công nghệ khác nhau, chẳng hạn như kết nối với các mạng PSTN, xDSL, PLMN, MAN khu vực với sự đa dạng về công nghệ như TDM, ATM, Ethernet, MPLS….Đặc điểm của mạng theo mô hình này là công nghệ GMPLS được triển khai trong phạm vi mạng truyền tải quang đường trục. Các thiết bị OXC thực hiện các chức năng chuyển mạch quang, cung cấp dịch vụ kết nối quang như
cung ứng băng thông, băng thông theo theo yêu cầu, mạng quang ảo OVPN, kênh quang riêng…Mặt phẳng điều kiển/báo hiệu được tạo lên bởi sự liên kết các đối tượng OCC (kênh điều khiển báo hiệu quang) thông qua các giao diện I-NNI thực hiện các giáo thức báo hiệu và định tuyến GMPLS trong mạng quang đường trục. Các thiết bị Router trục kết nối trao đổi báo hiệu với các thiết bị OXC trục tương ứng thông qua giao diện UNI. Như vậy, các Router trục không có quyền kiểm soát tài nguyên của mạng truyền tải quang. Mạng truyền tải quang đường trục kết nối với các thiết bị định tuyến trong khái niệm “đám mây’ IP/MPLS.
Đánh giá các phương án ứng dụng GMPLS đường trục của VNPT theo mô hình chồng lấn
Ưu nhược điểm của phương án triển khai GMPLS mạng đường trục theo mô hình chồng lấn:
- Phù hợp với việc kết nối mạng của nhiều nhà khai thác mạng khác nhau, thực hiện hệ thống điều khiển báo hiệu và quản lý riêng theo từng nhà khai thác.
- Phù hợp cho thực hiện kết nối mạng định tuyến Router với mạng truyền tải quang có hệ thống định tuyến, điều khiển báo hiệu riêng rẽ.
- Cho phép triển khai mở rộng quản lý mạng truyền tải quang mà không ảnh hưởng tới mạng định tuyến Router hiện có.
Nhược điểm của phương án triển khai mạng đường trục theo mô hình chồng lấn:
- Thông tin điều khiển/báo hiệu và định tuyến bị “che dấu” ở ranh giới giữa các phạm vi phân lớp mạng, do đó hạn chế hiệu quả sử dụng tài nguyên chung của mạng
- Cơ chế thực hiện quản lý và điểu khiển các sự cố hư hỏng mạng có thể phức tạp
- Không phù hợp với mạng có cấu trục kết nối Mesh đầy đủ .
3.3.1.2. Phương án triển khai GMPLS cho mạng đường trục của VNPT theo mô hình ngang hàng (Peer Model)
Về cơ bản cấu trúc kết nối của mô hình mạng ngang hàng tương tự như mô hình mạng chồng lấn. Chỉ có một khác biệt đó là các Router trục kết nối với các OXC theo