HƢỚNG TỚI MẠNG NGN VÀ CÁC CễNG NGHỆ LIấN QUAN
Hiện nay tồn tại hai dạng mụi trƣờng truyề n dẫn phổ biến cho mạng đƣờng trục của cỏc nƣớc cú mạng viễn thụng phỏt triển là cỏp quang và viba. Nhƣng cú thể thấy rằng thụng tin cỏp quang đó chiếm ƣu thế tuyệt đối, và đõy cũng là sự lựa chọn dối với mạng truyền dẫn đƣờng trục Việt Nam.
Đối với mạng truyền dẫn đƣờng trục thỡ đến nay vẫn cú hai cụng nghệ đƣợc lựa chọn đú là cụng nghệ SDH và cụng nghệ WDM. Trong phần này sẽ đề cập và thuyết minh việc sử dụng cỏc cụng nghệ SDH và cỏc cụng nghệ khỏc trong từng giai đoạn.[4]
1) Giai đoạn 1
Tiếp tục sử dụng cụng nghệ SDH kết hợp với cụng nghệ WDM. Hai cụng nghệ này liờn kết với nhau để tạo ra một mạng truyền dẫn cú năng lực cao và linh hoạt.
Trong giai đoạn này cụng nghệ WDM đƣợc sử dụng chủ yếu với mục đớch tăng dung lƣợng, cũn cỏc yờu cầu khỏc về khả năng quản lý, giỏm sỏt băng tần, khả năng thiết lập lại cấu hỡnh mạng trong trƣờng hợp cú sự cố, chủ yếu đƣợc thực hiện bằng cụng nghệ SDH.
Yờu cầu đặt ra đối với giai đoạn này là cỏc thiết bị SDH phải đƣợc nõng cấp để cú thể sẵn sàng truyền tải đƣợc cỏc lƣu lƣợng nhƣ ATM, IP,…
a) Sự phỏt triển của cỏc thiết bị SDH theo hƣớng NGN
Cụng nghệ SDH cú rất nhiều cỏc ƣu điểm và phự hợp với mạng truyền dẫn hiện nay cũng nhƣ trong những năm tới. Cỏc ƣu điểm chớnh của cụng nghệ này là:
Đơn giản trong việc tỏch/ghộp kờnh
Tốc độ truyền dẫn lớn. Cỏc giao diện SDH đó đƣợc chuẩn hoỏ.
Cỏc kờnh quản lý mạng cung cấp khả năng vận hành, quản lý và bảo dƣỡng cho phộp mạng đƣợc quản lý hiệu quả hơn.
Khả năng giỏm sỏt, quản lý băng tần của SDH làm cho cụng nghệ này rất thớch hợp để truyền tải nhiều loại lƣu lƣợng.
Đó đƣợc triển khai rộng rói trờn mạng lƣới viễn thụng Việt Nam. Cú thể sử dụng cụng nghệ SDH để truyền tải cỏc tớn hiệu IP, ATM.
Cơ chế dự phũng đảm bảo tớnh an toàn mạng. Đặc biệt cụng nghệ SDH với sự đơn giản trong việc tỏch/xen kờnh đó cho phộp xõy dựng cỏc vũng Ring với cỏc cấu trỳc bảo vệ nhƣ USHR, BSHR 2/4 cú thể phục hồi mạng khi cú sự cố xảy ra trong thời gian khoảng vài trục ms.
DEMUX MUX
DEMUX MUX
DEMUX MUX
Tách kênh Xen kênh L-u l-ợng chuyển qua Xử lý tín hiệu ATM/IP Xử lý tín hiệu ATM/IP Xử lý tín hiệu STM-N Giao diện STM-N STM-N Giao diện SDH STM-N ISA ADM ISA ADM ADM ISA ADM CPE ISA B-UNI ISA DXC
Chớnh vỡ những lý do trờn, cụng nghệ SDH sẽ tiếp tục đƣợc sử dụng là cụng nghệ truyền tải cho mạng NGN và phỏt triển phự hợp trong giai đoạn này. Bƣớc điều chuyển mạng hiện nay để tiến tới một mạng số liệu đó tạo nờn một mụ hỡnh mạng mới. Cỏc kiến trỳc mạng khụng cũn dựa trờn cỏc trung tõm chuyển mạch bao gồm cỏc bộ chuyển mạch tổng đài nội hạt lớn cỏc tổng đài tandem lớn nữa.
Cỏc mạng mới đƣợc thiết kế nhằm tận dụng cỏc lợi thế của truyền tải dữ liệu dạng gúi. Cỏc thiết bị SDH là cỏc thiết bị chủ yếu đƣợc sử dụng trong cỏc mạng truyền dẫn hiện nay cũng đƣợc phỏt triển để phự hợp với xu hƣớng này bằng cỏch đƣa thờm cỏc module chuyển mạch và định tuyến gúi (module xử lý tớn hiệu ATM/IP) vào trong cỏc thiết bị SDH.
Hỡnh 4.7 mụ tả cỏc thành phần truyền tải ADM và DCS đƣợc nõng cấp với module xử lý tớn hiệu ATM/IP. Module ATM/IP cú thể xử lý đồng thời cỏc chuỗi lƣu lƣợng dạng gúi hoặc dạng tế bào, do đú sẽ cung cấp một cơ sở cho mạng IP SDH ATM (ISA) tớch hợp.
Tớn hiệu IP, ATM và tớn hiệu TDM hiện tại đƣợc truyền qua cựng một mạng vật lý nhƣng đƣợc chứa trong cỏc ngăn chứa SDH/SONET riờng.
Cỏc module ATM/IP chỉ cần đƣa vào những nơi cú nhu cầu xen/rẽ lƣu lƣợng ATM/IP. Chức năng STM hiện tại dành cho xử lý lƣu lƣợng STM vẫn duy trỡ khụng thay đổi; cỏc đƣờng thuờ kờnh và thoại cơ bản khụng bị biến đổi thành ATM, mặc dự điều này đƣợc thực hiện nhờ kờnh ATM. Mặt khỏc, lƣu lƣợng VoIP đƣợc truyền tải theo dạng gúi, nhƣ vậy sẽ tận dụng đƣợc cỏc chức năng IP của mạng ISA.
b) Lợi điểm của chức năng ISA ATM/IP trong cỏc thành phần mạng truyền tải
Mở rộng khả năng cung cấp dịch vụ của mạng truyền tải. Tớnh sẵn sàng và khả năng phục hồi cao. Việc phõn tỏn chức năng ATM/IP trờn mạng chứ khụng tập trung trong cỏc node biờn/lừi đó thực sự làm tăng tớnh sẵn sàng và khả năng phục hồi mạng.
Trỏnh việc phải thay thế hoàn toàn mạng lƣới: khả năng chuyển mạch / định tuyến gúi (nhờ cỏc module ATM/IP) trong cỏc thiết bị SDH đúng vai trũ nhƣ bộ
định tuyến phõn tỏn hoặc một bộ đấu nối chộo ATM phõn tỏn. Vỡ cỏc kết nối IP và ATM cú thể đƣợc cung cấp quan mạng ISA nờn khụng cần thiết phải triển khai rộng rói cỏc thiết bị chuyển mạch ATM và bộ định tuyến (cỏc tổng đài ATM/IP) trờn mạng. ISA sẽ kết nối cú hiệu quả với cỏc thiết bị phớa thuờ bao ATM (CPE) cũng nhƣ kết nối cỏc chuyển mạch biờn với cỏc chuyển mạch lừi ATM cỡ lớn khi cần thiết. ISA sẽ cung cấp khả năng CPE-to-CPE ATM PVC trực tiếp. Do vậy, cỏc ứng dụng ATM VPC cú thể triển khai một cỏch dễ dàng.
Hiệu quả trong việc sử dụng băng tần: việc tập trung lƣu lƣợng IP và/hoặc ATM đó tiết kiệm đƣợc băng tần.
Giảm giỏ thành toàn mạng: việc tập trung lƣu lƣợng trong cỏc Ring truy nhập làm giảm giỏ thành toàn mạng. Hơn nữa, khả năng xen/rẽ lƣu lƣợng gúi tại cỏc thành phần mạng SDH cũng làm trỏnh đƣợc yờu cầu phải đấu vũng lƣu lƣợng đến cỏc chuyển mạch lừi và cỏc bộ định tuyến.
Tận dụng đƣợc chi phớ đó đầu tƣ vào hệ thống SDH: module ATM/IP là một thiết bị đƣợc rỏp thờm vào cỏc thiết bị mạng SDH vỡ vậy chỳng tận dụng đƣợc lợi thế đầu tƣ sẵn cú trong mạng truyền tải.
Cú thể đầu tƣ dần dần: khả năng thờm cỏc module ATM/IP vào cỏc thiết bị SDH trong khi hệ thống vẫn làm việc, đảm bảo việc đƣa và dịch vụ IP và ATM vào một cỏch cú hiệu quả khi nhu cầu lƣu lƣợng ATM/IP tăng trong tƣơng lai. Cỏc module ATM/IP cú thể đƣợc triển khai dần dần, chỉ khi nào và ở nới cú nhu cầu thực sự.
2) Giai đoạn 2
Xõy dựng mạng truyền tải dựa trờn mạng truyền tải quang OTN. Mụi trƣờng truyền dẫn gần nhƣ đƣợc quang hoỏ hoàn toàn. Lỳc này cụng nghệ quang sẽ phải thực sự thực hiện cỏc nhiệm vụ nhƣ cụng nghệ SDH đó thực hiện nhƣ: yờu cầu quản lý, giỏm sỏt băng tần, khả năng thiết lập lại cấu hỡnh của mạng,…
Mục tiờu cuối cựng là truyền trực tiếp lƣu lƣợng IP/MPLS trờn mụi trƣờng quang, bỏ qua cỏc thiết bị trung gian ATM/SDH.
Việc phỏt triển mạng truyền tải theo hƣớng OTN là một tất yếu bởi cỏc lý do sau:
Thứ nhất, Internet ra đời cựng với dịch vụ mà nú cung cấp đó dẫn tới sự bựng nổ về nhu cầu lƣu lƣợng.
Thứ hai, cụng nghệ truyền dẫn quang đó và đang và sẽ thu đƣợc nhiều thành tựu đột biến, nhanh chúng thoả món cỏc yờu cầu cao về truyền dẫn và cấu trỳc mạng.
Thứ ba, sự giảm giỏ thành nhanh chúng của cụng nghệ quang. Đầu tƣ cho hệ thống truyền dẫn trở nờn rất hiệu quả, đặc biệt cho mạng đƣờng trục.
Thứ tƣ, cỏc tiến bộ đạt đƣợc trong cụng nghệ WDM và cỏc cụng nghệ tiờn tiến khỏc liờn quan tới cấu trỳc mạng “hoàn toàn quang”.
Vỡ vậy, tất cả cỏc điều trờn đó cho phộp xhỳng ta tiến hành việc xõy dựng một mạng OTN. Tuy nhiờn để thực sự xõy dựng một mạng OTN thỡ cần phải chỳ ý đến: khả năng hiện tại của cụng nghệ WDM và cỏc vấn đề tiếp tục đƣợc giải quyết để cụng nghệ này trở thành nền tảng thực sự cho mạng NGN.
b) Cỏc yờu cầu đối với OTN
Cỏc thiết bị SDH đó đƣợc sử dụng thành cụng trong việc xõy dựng cỏc hệ thống truyền dẫn quang đơn kờnh, mạng SDH và mạng quang khỏc nhau ở một số điểm, đặc biệt là trong việc mở rộng dung lƣợng và định tuyến. Trong mạng SDH, khi tốc độ truyền dẫn cực đại của hệ thống đó đƣợc sử dụng hết, để tăng dung lƣợng phải lắp thờm cỏc hệ thống mới trờn cỏc sợi quang mới. Cũn trong mạng quang, việc mở rộng chỉ đơn giản là tăng thờm số kờnh bƣớc súng trờn cựng một sợi quang. Chức năng định tuyến của mạng SDH đƣợc thực hiện bằng khe thời gian, cũn chức năng định tuyến của mạng quang đƣợc thực hiện bằng cỏc kờnh quang.
Việc ứng dụng rộng rói cụng nghệ WDM, một cỏch chớnh xỏc hơn là sử dụng cụng nghệ WDM trong cỏc hệ thống điểm-điểm để tăng dung lƣợng là bƣớc đầu tiờn để tiến tới OTN. Tuy nhiờn, nếu mạng truyền tải chỉ đơn giản là cỏc hệ thống WDM điểm-điểm kết nối cỏc phần tử lớp dịch vụ mà khụng thể thực hiện đầy đủ cỏc chức năng “networking” thỡ lớp dịch vụ sẽ phải thực hiện chức năng này và chức năng phục hồi mạng dẫn đến dung lƣợng lớp dịch vụ tăng lờn gấp đụi và tuổi
thọ của lớp này sẽ giảm đi nhiều. Vỡ vậy, việc cung cấp một lớp truyền tải với đầy đủ cỏc chức năng “networking” sẽ đem lại rất nhiều cỏc ƣu điểm. Đứng trờn khớa cạnh của mạng OTN, cỏc điểm cơ bản là : mở rộng dung lƣợng một cỏch cú hiệu quả, quản lý băng tần một cỏch linh hoạt, cơ chế dự phũng và tăng độ tin cậy cho mạng.
Tớnh thụng suốt đối với dịch vụ: một trong cỏc yờu cầu quan trọng để OTN trở thành cơ sở hạ tầng cho mạng NGN là phải đảm bảo tớnh thụng suốt đối với dịch vụ. Điều này hoàn toàn cú thể thực hiện đƣợc với cụng nghệ WDM.
Thực hiện lớp quản lý quang: việc sử dụng rộng rói DWDM đó buộc cỏc nhà khai thỏc phải làm thế nào để cú thể quản lý một cỏch cú hiệu quả một số lƣợng lớn cỏc kờnh bƣớc súng để cung cấp dịch vụ nhanh chúng và tin cậy cho khỏch hành. Để làm đƣợc điều này đũi hỏi OTN phải cung cấp cỏc chức năng khai thỏc quản lý và bảo dƣỡng đối với từng bƣớc súng. Điều này đƣợc thực hiện nhờ cỏc thiết bị xen/tỏch kờnh hoặc thiết bị kết nối chộo và cỏc kỹ thuật chuyển đổi bƣớc súng để thớch ứng với việc tăng và thay đổi lƣu lƣợng. Nhƣ vậy OTN sẽ quản lý băng tần của cỏc kờnh quang, cũn cỏc kờnh truyền tải với dung lƣợng thấp hơn sẽ đƣợc quản lý bằng SDH.
Độ tin cậy của mạng: vấn đề đặt ra là mạng NGN làm thế nào để cú thể cung cấp cỏc dịch vụ với độ tin cậy nhƣ mạng điện thoại hiện nay. Xột về khớa cạnh mạng truyền tải thỡ mạng phải đảm bảo khả năng phục hồi nhanh trờn mạng khi cú sự cố và sử dụng dung lƣợng một cỏch cú hiệu quả nhờ cơ chế dự phũng chung. Đối với mạng truyền số liệu băng rộng thời gian phục hồi mạng lại càng trở nờn quan trọng hơn. Thời gian chuyển mạch bảo vệ của mạng truyền tải phải đảm bảo cỡ vài trục đến vài trăm ms. Ngoài ra mạng cũn phải sử dụng tối ƣu băng tần hiện cú.
4.3 KẾT NỐI MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG NGN
Trong phần này đƣa ra cỏc giải phỏp kết nối điển hỡnh trong cấu trỳc mạng NGN theo loại kết nối và khu vực ứng dụng trờn cơ sở lộ trỡnh chuyển đổi sang NGN, phự hợp với mạng truyền dẫn quang hiện cú của VNPT và xu thế phỏt triển mạng quang trờn thế giới.[4]
4.3.1 Cỏc giải phỏp kỹ thuật kết nối
Kết nối của truyền dẫn cung cấp cho lớp chuyển mạch trong cấu trỳc NGN của VNPT cú cỏc đặc điểm sau:
Cấp đƣờng trục:
Core-Core: cấu trỳc dạng lƣới đầy đủ giữa cỏc core 5 vựng, đƣợc tải trờn hệ thống đƣờng trục Bắc - Nam SDH 2,5Gbps và hệ thống 20 Gbps trờn cụng nghệ WDM.
Core-TGW và kết nối với cổng quốc tế TDM. Kết nối này cú đặc điểm chủ yếu giữa cỏc trạm gần nhau của VTN và VTI và cú cỏc giao diện TDM thụng thƣờng nờn kết nối này sử dụng cỏc hệ thống truyền dẫn hiện tại là phự hợp.
Edge-core: cấu trỳc dạng Hub đơn và kộp giữa cỏc edge đến 1 hoặc 2 core trong một vựng. Cỏc kết nối này cũng cú 2 loại phõn biệt: nội đài và liờn đài.
Cấp vựng và truy nhập
Edge-Edge: giữa cỏc biờn giới với nhau cú cấu trỳc lƣới.
Giữa AN (Access Network) và Edge: Dạng Hub đơn và kộp giữa cỏc AN đến một hoặc nhiều Edge.
Giao diện kết nối
Đối với cỏc giao diện nội đài (giao diện trực tiếp giữa cỏc Router và TGW): do khoảng cỏch kết nối ngắn giữa cỏc thiết bị Router và TGW, cho nờn sử dụng cỏc giao diện trực tiếp sẽ hiệu quả hơn việc sử dụng thụng quan lớp truyền dẫn quang chẳng hạn giao diện của thiết bị Router nhƣ: Gb hay 10Gb Ethernet điện quang; hoặc STM-1/4/16 điện/quang. Nếu Router chỉ cú giao diện điện thỡ cú thể sử dụng cỏc bộ chuyển đổi điện quang (Modem quang hay Media Converter) với chi phớ rất thấp so với hệ thống truyền dẫn.
Đối với cỏc hệ thống truyền dẫn quang hiện cú:
Trong quỏ trỡnh chuyển đổi NGN, việc tận dụng tối đa hệ hống truyền dẫn hiện cú là rất cần thiết nhằm giảm đỏng kể chi phớ đầu tƣ xõy dựng mạng. Do vậy trong giai đoạn đầu mạng truyền dẫn quang hiện tại cú thể cung cấp phƣơng tiện truyền dẫn cho kết nối của mạng chuyển mạch gúi tƣơng ứng nhƣ sau:
Cấp đƣờng trục giữa Core-Core sử dụng giao diện luồng STM-1 và thiết bị Router cung cấp giao diện STM-1 với cấu trỳc VC-4, sử dụng cỏc lớp giao thức IP/ATM/VC-4/STM-1 hoặc thụng qua giao thức PPP hoặc sử dụng giao diện E3/DS3 (VC3). Thiết bị Router sử dụng giao diện PDH cú cấu trỳc giao thức IP/PPP/PDH.
Khi cú nõng cấp và triển khai cỏc hệ thống truyền dẫn mới:
Sử dụng sợi mới dể triển khai cỏc hệ thống truyền dẫn quang cụng nghệ mới nhƣ POS, RPR, WDM và cần cung cấp cỏc giao diện chuẩn với thiết bị Router nhƣ ở trờn: GbE, 10GbE hoặc STM-n.
Đối với mạng truyền dẫn cú khoảng cỏch nỳt nhỏ (<80Km) trong cấp vựng, MAN, và truy nhập giữa E và AN thỡ nờn triển khai hệ thống chuyển mạch đủ lớn cỡ STM-1/4/16 để giảm chi phớ thiết bị và sử dụng cỏc cụng nghệ POS, RPR.
Đối với cấp đƣờng trục, hệ thống nõng cấp 20Gbps WDM sau này cung cấp giao diện kờnh quang trong suốt cỏc lớp trờn. Tuy nhiờn để kết nối giữa cỏc thiết bị Router với hệ thống WDM cần bộ chuyển đổi (Transponder) để phự hợp với kế hoạch phõn bổ bƣớc súng của hệ thống WDM. Ngoài ra, cú thể sử dụng cỏc bộ ghộp kờnh để chuyển đổi giữa cỏc giao diện GbE sang tốc độ STM-16 của hệ thống WDM.
4.3.2 Cấu hỡnh và kết nối mạng truyền tải tiến tới NGN
1) Giai đoạn 2001-2005: giai đoạn này cơ bản đó đƣợc tiến hành Cấu hỡnh mạng truyền dẫn thời kỳ đầu giai đoạn 1 nhƣ hỡnh 4.8
HNI VNH Hue DNG QNI NTr BMT B.hoaHCM
C.tho
B.duong
: Thiết bị xen rẽ ADM : Thiết bị nối chéo số DXC : Thiết bị lặp Quốc lộ 1A
Đ-ờng 500KV
Mạng đƣợc tiếp tục nõng cấp và xõy dựng trờn cơ sở tuyến trục Bắc - Nam hiện cú và tuyến dọc đƣờng dõy 500KV.
Hệ thống tiếp tục sử dụng cụng nghệ SDH. Việc nõng cấp cụng nghệ này với tốc độ STM-16, và thụng quan hoàn thiện thiết bị (bao gồm ADM, DXC và TM)