III.4.1.3.1. Chuyển mạch
Lựa chọn cụng nghệ:
Ta đó biết: Cụng nghệ ATM dựa trờn kỹ thuật chuyển mạch tế bào (cell) với cỏc cell cú chiều dài cố định là 53Bytes và truyền số liệu định hướng kết nối (connection oriented). Hệ thống thiết bị chuyển mạch ATM dựa trờn lớp 2 trong mụ hỡnh OSI và thực hiện bởi phần cứng cỏc tổng đài. Do cỏc đặc điểm đú, ATM
Lớp chuyển tải Service Nodes Service Nodes TP HCM M.Nam M.Bắc M.Trun g Lớp ứng dụng dịch vụ Lớp điều khiển
thường đảm bảo tốt chất lượng (QoS) cỏc dịch vụ nú truyền tải. ATM đỏp ứng được nhu cầu truyền dẫn và chuyển mạch tốc độ cao. Tuy nhiờn, cụng nghệ ATM cũng cú những hạn chế về mặt hiệu quả kinh doanh dịch vụ, do cụng nghệ thiờn về phần cứng nờn việc đầu tư vào hạ tầng mạng là lớn và chi phớ khỏ tốn kộm.
IP là một giao thức dạng khụng định hướng kết nối (connectionless oriented) và được coi là cú chất lượng QoS khụng được đảm bảo. Tuy nhiờn IP cú ưu điểm hơn ATM đú là quỏ trỡnh định tuyến được xử lý bằng phần mềm mạng, tương ứng với lớp 3 trong mụ hỡnh OSI. Trong khi ATM là chuyển mạch thiờn về phần cứng tương ứng với lớp 2 của mụ hỡnh OSI. Việc định tuyến bằng phần mềm, giỳp cho mạng IP được thiết kế mềm dẻo, nhỏ gọn, hiệu quả kinh tế cao, trong khi cỏc chuyển mạch ATM phải cú hệ thống phần cứng mạnh, cồng kềnh và chi phớ khỏ tốn kộm. Việc vận hành mạng IP đơn giản hơn rất nhiều so với vận hành mạng ATM
Ngày nay, việc ỏp dụng chuẩn MPLS (với cỏc ưu điểm như đưa ra dưới đõy) kết hợp với sự hỗ trợ của cỏc hóng thiết bị về khả năng định tuyến ưu tiờn theo lớp dịch vụ CoS (Class of Service), đó khiến IP trở thành mạng định hướng kết nối và việc truyền tin qua mụi trường mạng IP đạt chất lượng tốt, đỏp ứng được cỏc dịch vụ đũi hỏi thời gian thực như cỏc dịch vụ VoIP, Internet telephony…
Ƣu điểm chớnh của MPLS:
- Cho phộp mở rộng đa dịch vụ (VPLS, IPVPN…) trờn cựng một mạng đường trục tạo khả năng mở rộng mạng lừi và mạng đụ thị. Cỏc dịch vụ mở rộng, đa dạng hỗ trợ hàng ngàn khỏch hàng và hàng chục ngàn dịch vụ với thời gian cung cấp dịch vụ nhanh chúng vượt qua giới hạn khả năng của mạng truyền thống
- MPLS là một cụng nghệ đó được chuẩn hoỏ, cỏc giao thức tương tỏc đảm bảo tớnh tương thớch giữa cỏc thiết bị của cỏc nhà sản xuất khỏc nhau. Cỏc thiết bị mạng đều đó được thương mại hoỏ nờn giỏ thành hệ thống tương đối thấp.
- MPLS hỗ trợ nhiều cấu hỡnh mạng: MPLS hỗ trợ bất cứ cấu hỡnh mạng (Ring, Star, Mix) cho phộp sử dụng cỏc giao diện GE, POS, 10 GB quang, cú khả năng thiết lập đường kết nối riờng giữa hai nỳt bất kỳ với nhiều tốc độ khỏc nhau khụng đũi hỏi cựng tốc độ trờn cỏc tuyến tạo khả năng cấu hỡnh mạng mềm dẻo, linh hoạt…
- MPLS là một trong những cụng nghệ tiờn tiến nhất cú nhiều lợi điểm trong đú phải kể đến một số tớnh năng quan trọng như: Traffic engineering, MPLS-VPN, OAM, Billing, Accounting, khả năng phục hồi mạng khi cú lỗi (<50 ms), v.v..Nú đặc biệt thớch hợp cho việc triển khai cỏc mạng truyền số liệu chuyờn dựng và mạng nội đụ.
Đặc tớnh MPLS
Hiệu quả lưu chuyển dữ liệu IP Cú Chất lượng dịch vụ õm thanh, hỡnh ảnh Cú
Hồi phục 50ms Cú
Cỏp cần dựng Thấp
Topo mạng hỗ trợ Mix, Ring, Star
Chi phớ Thấp
Quản lý cấp nhà khai thỏc dịch vụ Tốt
Cài đặt Nhanh
Cung cấp dịch vụ Hàng phỳt
Khả năng trộn kờnh theo kiểu statistical (tổng dung lượng vào lớn hơn dung lượng kờnh chung ra)
Cao
Khả năng tận dụng băng thụng Cao
Xỏc suất mất gúi Thấp
Khả năng ỏnh xạ tự động đặc tớnh Tos từ lớp IP Tốt
Dự phũng băng thụng Thấp
Bảo vệ mạng Cao
Thời gian phục hồi <50ms
Độ phức tạp vận hành mạng Thấp Số lượng cỏp quang cần thiết cho triển khai Thấp
Lắp đặt Đơn giản
Thờm và bớt node mạng Đơn giản
Sự nhạy cảm với đồng hồ đồng bộ Thấp
Khả năng thiết lập dịch vụ mới Vài phỳt (rất nhanh) Hệ thống quản trị, xử lý tỡnh huống lỗi hệ thống Tốt
Hệ thống theo dừi lỗi Tốt
Hiệu quả dịch vụ Tốt Data Tốt Voice Tốt Video Tốt QoS Tốt Quản trị thụng lượng và nghẽn mạch Tốt
Bảng 3.1: Tổng hợp cỏc tiờu chớ lựa chọn cụng nghệ chuyển mạch
Xột trờn tổng thể cỏc yếu tố về kỹ thuật, kinh tế của cỏc giải phỏp cụng nghệ và hiện trạng cơ sở hạ tầng mạng, đề xuất lựa chọn cụng nghệ IP/MPLS cho cỏc chuyển mạch lớp chuyển tải mạng NGN của BCA.
Mạng chuyển mạch IP-MPLS được phõn thành 2 lớp: - Lớp lừi (Core-MPLS/IP Core Switch)
- Lớp biờn (Edge-Multiservice switch) Mạng chuyển mạch cấp trục (Core):
Cỏc tổng đài chuyển mạch Core là cỏc tổng đài IP-MPLS cú năng lực rất mạnh, được tổ chức tương ứng với 5 vựng lưu lượng, hỡnh thành 2 mặt phẳng (plane) hoạt động theo cơ chế dự phũng và phõn tải. Để đảm bảo độ an toàn cao, cỏc tổng đài chuyển mạch trong cựng một mặt phẳng được kết nối với nhau theo mụ hỡnh dạng lưới và từng cặp tổng đài tương ứng ở hai mặt phẳng được nối trực tiếp với nhau, hỡnh thành nờn 5 trung tõm chuyển mạch cho 5 vựng lưu lượng
Hỡnh 3.6: Cấu trỳc lớp truyền tải trong mạng NGN
Cỏc tổng đài cấp trục này được đặt tương ứng tại trung tõm mỗi vựng, Hà Nội đối với vựng Hà Nội, Hải Dương (dự kiến) đối với vựng cỏc tỉnh phớa Bắc, Đà Nẵng đối với cỏc tỉnh miền Trung, TP.HCM đối với vựng TP.HCM, Cần Thơ đối với cỏc tỉnh phớa Nam.
Cỏc tổng đài lớp lừi này cú nhiệm vụ chuyển mạch, định tuyến cho cỏc cuộc gọi, dữ liệu liờn vựng và sang cỏc mạng khỏc.
Do cỏc yờu cầu đặc thự riờng của ngành cụng an, mạng thoại khụng được phộp chuyển mạch cỏc cuộc gọi ra quốc tế
Cỏc tổng đài lớp core theo hai mặt phẳng trong mụ hỡnh mạng NGN tương lai dựng chuyển mạch IP-MPLS (hỡnh vẽ), tuy nhiờn trong giai đoạn trước mắt, tận dụng cỏc tổng đài Toll hiện tại và một số tổng đài Local Tandem để làm một mặt
MPLS/IP Core MPLS/IP Core MPLS/IP Core MPLS/IP Core MPLS/IP Core MPLS/IP Core MPLS/IP Core MPLS/IP Core MPLS/IP Core MPLS/IP Core Plane1 Plane 2
Cỏc tỉnh phớa Bắc Hà Nội Miền Trung TP. HCM Cỏc tỉnh phớa Nam CM vựng đa dịch
phẳng cho việc truyền cỏc cuộc gọi PSTN. Cỏc tổng đài trong mặt phẳng TDM này được nối theo kiểu mắt lưới với nhau và được đấu với cỏc tổng đài Host tại cỏc tỉnh.
Hỡnh 3.7: Mạng chuyển mạch Core lớp truyền tải
Mạng chuyển mạch lớp biờn (Edge):
Mạng chuyển mạch lớp biờn, hay cũn gọi là lớp vựng, được hỡnh thành từ cỏc tổng đài chuyển mạch đa dịch vụ MSS, giao thức chuyển mạch chớnh vẫn là IP- MPLS để cựng với cỏc tổng đài lớp Core tạo nờn một mạng NGN IP MPLS. Ngoài ra, cỏc tổng đài này cú khả năng hỗ trợ chuyển mạch và định tuyến cho cỏc loại
Plane 1 Plane 2 Toll TDM Toll TDM Toll TDM MPLS/I P MPLS/I P MPLS/I P MPLS/I P MPLS/I P Toll TDM
Tới các node chuyển mạch biên MPLS/IP
Tới các tổng đài Host lớp truy nhập Vùng mạng TP.HCM Vùng mạng miền Nam Vùng mạng Hà Nội Vùng mạng Miền Bắc Vùng mạng M.Trung Toll TDM PSTN NGN
hỡnh dịch vụ khỏc như ATM, Frame Relay, IP VPN, xDSL từ cỏc node của lớp truy nhập trong vựng lờn lớp biờn.
Cỏc tổng đài biờn MSS này ra đời nhằm giảm dần và thay thế số tổng đài host đang phõn bổ theo địa bàn hành chớnh như hiện nay.
Cỏc tổng đài này được phẩn bổ ở một số Node mạng chớnh trong mỗi vựng, cú nhiệm vụ chuyển mạch cho cỏc dữ liệu cuộc gọi trong nội vựng. Cỏc thiết bị truy nhập đa dịch vụ trong vựng (thuộc lớp truy nhập) sẽ được kết nối tới cỏc chuyển mạch biờn từ đú cú thể cung cấp nhiều loại hỡnh dịch vụ khỏc nhau.
Như vậy, với mụ hỡnh tổ chức theo 5 vựng lưu lượng, tại mỗi vựng lưu lượng sẽ cú tổng đài IP-MPLS core và một vài tổng đài Multiservice (MSS) lớp biờn phõn bố ở một số node mạng chớnh trong vựng.
Cỏc tổng đài chuyển mạch vựng MSS sẽ được kết nối tới cặp chuyển mạch Core tương ứng.
Song song với cỏc tổng đài MSS cấp vựng này, chỳng ta đang cú một hệ thống cỏc tổng đài Host tại cỏc tỉnh. Tương lai, nếu cỏc tổng đài Host này cú năng lực mạnh, cú khả năng nõng cấp phự hợp với cấu trỳc NGN thỡ sẽ cho vào cấp vựng, một số tổng đài Host cú năng lực yếu hơn khụng nõng cấp được thỡ cú thể bổ sung thờm tớnh năng truy nhập và đưa vào hoạt động ở lớp truy nhập trong vựng.
Như vậy, ta cú thể thấy mụ hỡnh mạng NGN lớp truyền tải gồm 5 vựng lưu lượng trờn nền IP-MPLS, nhưng trong giai đoạn trước mắt cũn tồn tại hai mặt phẳng khỏc nhau về cụng nghệ, một mặt dựng cụng nghệ IP-MPLS và mặt kia dựng cụng nghệ TDM, chuyển mạch kờnh PCM như thụng thường
Mặt phẳng dựng cụng nghệ IP-MPLS sẽ định tuyến cho cỏc dữ liệu cuộc gọi từ mạng truy nhập, lờn cỏc tổng đài MSS cấp vựng và lờn tổng đài IP-MPLS core sau đú đi sang cỏc mạng khỏc.
Mặt phẳng chuyển mạch kờnh PCM, cỏc cuộc gọi PSTN vẫn thực hiện như thụng thường, từ cỏc tổng đài vệ tinh, lờn cỏc Host và đến cỏc tổng đài Toll cấp vựng và đi sang cỏc mạng khỏc
Cú một số loại hỡnh dịch vụ sẽ đi từ mạng PSTN sang NGN (IP-MPLS) như cỏc dịch vụ VoIP, do đú sẽ cú cỏc kết nối chỳng ta sẽ xem xột cụ thể trong lộ trỡnh chuyển đổi mạng NGN ở phần sau
III.4.1.3.2. Truyền dẫn
Hệ thống truyền dẫn liờn tỉnh của mạng viễn thụng Cụng an do phớa Bưu điện cung cấp do đú hoàn toàn sử dụng cỏc cụng nghệ mạng truyền dẫn của Bưu điện, đú là cụng nghệ truyền dẫn SDH kết hợp với cụng nghệ WDM. Cải tạo, nõng cấp và mở rộng năng lực của cỏc hệ thống hiện cú để cú thể đỏp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng IP-MPLS; Để đảm bảo an toàn cho mạng lưới đề phũng cỏc trường hợp xảy ra sự cố, mạng truyền dẫn lớp chuyển tải sử dụng cấu trỳc mạng Ring kết hợp với kỹ thuật SDH và WDM với cơ chế bảo vệ hợp lý về thiết bị, sợi và tuyến cỏp quang; Trong tương lai sẽ tiến tới mạng truyền dẫn toàn quang OTN (Optic Transport Network),
Cũng tương tự như mạng NGN của VNPT, lớp chuyển tải của Bộ Cụng An được tổ chức thành 2 cấp: cấp đường trục quốc gia và cấp vựng:
Cấp đường trục quốc gia: gồm toàn bộ cỏc nỳt chuyển mạch đường trục (MPLS/IP Core) và cỏc tuyến truyền dẫn đường trục được tổ chức thành hai Plane A&B. Số lượng và quy mụ nỳt chuyển mạch đường trục quốc gia phụ thuộc vào mức độ phỏt triển lưu lượng trờn mạng đường trục. Kết nối chộo giữa cỏc nỳt đường trục cú nhiệm vụ chuyển mạch cuộc gọi giữa cỏc vựng lưu lượng phải >= 2,5Gb/s [10] nhằm đảm bảo an toàn mạng.
Cấp vựng: bao gồm toàn bộ cỏc nỳt chuyển mạch vựng ATM/IP, cỏc nỳt chuyển mạch MPLS/IP nội vựng được kết nối ở mức > 155Mb/s [10] lờn hai Plane chuyển mạch cấp trục quốc gia qua cỏc tuyến truyền dẫn liờn vựng.
MPLS/I P Mặt A Mặt B MPLS/I P MPLS/IP MPLS/IP MPLS/I P MPLS/I P MPLS/I P MPLS/I P MPLS/IP MPLS/I P Cấp đ-ờng trục Lớp truyền tải
Hỡnh 3.8: Lớp truyền tải mạng NGN
III.4.1.4. Lớp truy nhập
Trong cấu trỳc mạng thế hệ mới NGN, lớp truy nhập bao gồm toàn bộ cỏc nỳt truy nhập hữu tuyến và vụ tuyến làm nhiệm vụ cung cấp đa loại hỡnh dịch vụ cho thuờ bao. Tổ chức mạng truy nhập trong cấu trỳc mạng thế hệ mới của BCA theo định hướng sau:
. Lớp truy nhập bao gồm toàn bộ cỏc nỳt truy nhập hữu tuyến và vụ tuyến được tổ chức khụng theo địa giới hành chớnh.
. Cỏc nỳt truy nhập của vựng lưu lượng chỉ được kết nối đến nỳt chuyển mạch đường trục (qua cỏc nỳt chuyển mạch nội vựng) của vựng đú mà khụng được kết nối đến nỳt đường trục của vựng khỏc.
. Cỏc tuyến kết nối nỳt truy nhập với nỳt chuyển mạch nội vựng cú dung lượng ≥ 2Mb/s và phụ thuộc vào số lượng thuờ bao và lưu lượng tại nỳt .
Theo xu hướng phỏt triển cỏc dịch vụ NGN, tổ chức mạng truy nhập nờn bao gồm cỏc hỡnh thức truy nhập sau:
Phương thức truy nhập vụ tuyến
- Sử dụng cụng nghệ WLL đa dịch vụ, WLAN, WI-FI, WIMAX…
- Phỏt triển cỏc hỡnh thức truy nhập vụ tuyến cho cỏc dịch vụ viễn thụng cơ bản như: điện thoại, fax cho cỏc vựng xõu, vựng xa; thụng tin vụ tuyến bộ đàm chỉ huy
- Truy nhập qua vệ tinh
Phương thức truy nhập hữu tuyến
- Tăng cường năng lực cung cấp dịch vụ bằng cỏch sử dụng cụng nghệ truy nhập cỏp đồng (xDSL, cỏp đồng trục…), truy nhập cỏp quang (cỏc chuẩn
Fastethernet/ GigabitEthernet…)
Thiết bị, hệ thống lớp truy nhập
- Cỏc thiết bị truy nhập thế hệ mới phải cú khả năng cung cấp cỏc cổng giao tiếp : POTS, VoIP, IP, ATM, X25, FR, IP-VPN và xDSL…Thiết bị truy nhập thuờ bao phải cú khả năng cung cấp cỏc loại hỡnh dịch vụ: Dịch vụ thoại, số liệu và thuờ kờnh riờng tốc độ cao tới 2 Mb/s bao gồm cả VoIP, cỏc loại hỡnh dịch vụ băng rộng trờn nền IP.
- Đối với cỏc tổng đài Host và vệ tinh TDM hiện cú trờn mạng thỡ phải tiếp tục mở rộng tận dụng cỏc Host và tổng đài vệ tinh ở những chỗ chưa cú yờu cầu dịch vụ mới.
- Đối với cỏc loại tổng đài Host và vệ tinh cú khả năng bổ xung nõng cấp phự hợp với cấu trỳc NGN thỡ khi cú nhu cầu phỏt triển thuờ bao và dịch vụ sẽ tiến hành bổ xung nõng cấp, biến cỏc tổng đài Host và vệ tinh này thành cỏc điểm nỳt truy nhập NGN.
- Đối với cỏc loại tổng đài Host và vệ tinh khụng cú khả năng bổ xung nõng cấp phự hợp theo cấu trỳc NGN thỡ khi cú nhu cầu phỏt triển thuờ bao và dịch vụ sẽ tiến hành lắp đặt cỏc thiết bị truy nhập mới kết nối về cỏc Multiservice Switch. Dần dần loại bỏ cỏc tổng đài Host và vệ tinh cũ khụng phự hợp với cấu trỳc NGN.
III.4.1.5. Lớp quản lý
Lớp quản lý mạng viễn thụng thế hệ mới là một lớp đặc biệt xuyờn suốt cỏc lớp, từ lớp ứng dụng đến lớp truy nhập.
Lớp quản lý mạng viễn thụng BCA được xõy dựng trờn cơ sở mụ hỡnh mạng TMN của ITU với đầy đủ 4 lớp là: quản lý phần tử mạng, quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý kinh doanh.
Việc tổ chức và thực hiện quản lý theo mụ hỡnh phõn cấp: Cấp Bộ và cấp vựng lưu lượng.
Trung tõm quản lý mạng viễn thụng Bộ CA tại Hà Nội phải cú khả năng thực hiện được cỏc chức năng của cỏc lớp:
Quản lý mạng
Phục vụ trực tiếp cụng tỏc chiến đấu khi cú yờu cầu Cỏc trung tõm quản lý vựng lưu lượng cú nhiệm vụ:
Quản lý trực tiếp cỏc phần tử mạng
Quản lý và xử lý trực tiếp đối với cỏc thiết bị mạng thuộc phạm vi quản lý vựng, quản lý lớp mạng truy nhập
Tổ chức cỏc OMC theo chủng loại thiết bị hỗ trợ cụng tỏc quản lý, điều hành, khai thỏc
Cung cấp cỏc số liệu cho Trung tõm quản lý mạng Bộ CA theo yờu cầu và tham gia vào quỏ trỡnh quản lý mạng và dịch vụ.
Cỏc hệ thống thiết bị viễn thụng NGN sẽ được trang bị trờn mạng cần phải cú cỏc khả năng kết nối để được quản lý bởi Trung tõm quản lý mạng vựng và Trung tõm quản lý mạng của Bộ tại Hà Nội
Thay đổi cỏch thức thực hiện vận hành khai thỏc hiện nay và thay đổi tổ chức