3.1.1 Mạng đường trục
Hình III.1 Mạng đường trục của VNPT
Mạng đường trục của VNPT (hình III.1) có nhiệm vụ truyền dẫn các lưu lượng thông tin liên quan cũng như thông tin đi quốc tế. Hệ thống mạng đường trục gồm các core Router, các PE và BRAS.
Hiện nay, mạng lõi VNPT gồm 3 core router Juniper M160 đặt tại Hà Nội, Đà Nẵng và TP Hồ Chí Minh. Với các core router này, năng lực chuyển mạch của mạng lõi có thể lên đến 160Gbps. Dòng M-Series của Juniper hỗ trợ nhiều mô hình dịch vụ mới:
- Đồng thời chạy các dịch vụ khác nhau: Layer 2 Virtual Circuit, Layer 2 VPN, Layer 2.5 interworking VPN, Layer 3 1547 VPN, VPLS, IPsec, IP over IP và GRE.
- Điều khiển chất lượng dịch vụ với các chỉ số trễ và Jitter thấp cộng với hiệu quả cao trong hỗ trợ các dịch vụ thoại, video và các ứng dụng thời gian thực khác.
- Có thể áp dụng các mô hình dịch vụ theo DLCI, VP ( Virtual Path), VC (Virtual Circuit), VLAN, Kênh thuê riêng, và theo chất lượng dịch vụ
- Phân loại, giới hạn tốc độ, điều khiển, lập dịch xoay vòng, lập dịch theo mức độ ưu tiên,… áp dịng trong vận hành hệ thống.
- Ánh xạ chất lượng dịch vụ lớp 2 (802.1p, CLP, DE) với chất lượng dịch vụ lớp 3 (IP DSCP, MPLS EXP).
- Hỗ trợ IPv6 (thực hiện bằng phần cứng, IPv6 over MPLS, IPv6 over IPv4 GRE tunnel, IPv6/IPv4 dual stack).
- Hỗ trợ multicast: IGMP v1/v2/v3, PIM-SM, PIM-DM, MLD, SSM, RP, MSDP, BSR, multicast trong các VPN MPLS/BGP.
Các core router được kết nối vòng với nhau bằng các giao diện PÓ (Packet Over SDH). Mạng đường trục hiện nay sử dụng công nghệ SDH. Giao diện kết nối giữa các core router sử dụng khung STM-16 với dung lượng 2.5 Gbps.
Từ các core router, mạng lõi kết nối tới hệ thống mạng gom và mạng truy nhập của VNPT thông qua các PE và các BRAS. Các BRAS hiện nay chủ yếu là các router Juniper N-series mà cụ thể là ERX – 1410 (năng lực chuyển mạch lên đến 10Gbps). Đa số các tỉnh hiện đang sử dụng cùng một thiết bị đóng vai trò làm BRAS và PE. Riêng tại Hà Nội, Đà Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh thì sử dụng PE là các router Juniper M20.
Các PE, BRAS kết nốí đến các core router theo cấu trúc dạng sao Kết nối giữa PE/BRAS và core router thực hiện qua các giao diện POS, đóng gói trong các khung truyền dẫn STM-1 (dung lượng 155Mbps) hoặc STM-4 (dung lượng 622Mbps). Riêng tại Hà Nội, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh, kết nối từ PE/BRAS đến các core router là các giao diện GE (dung lượng 1Gbps).
Hiện nay, VNPT đang tiến hành chuyển đổi toàn bộ hệ thống mạng sang mạng thế hệ mới NGN. Trong đó, mạng lõi sẽ sử dụng công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS trên nền tảng IP (IP/MPLS). Toàn bộ mạng lõi hiện nay đã vận hành theo giao thức IP/MPLS.
Với hiện trạng này, các lưu lượng unicast và multicast qua mạng lõi theo phương án sau:
Đối với các lưu lượng unicast: thiết lập các đường chuyển mạch nhãn LSP từ nguồn đến đích, cụ thể là từ một PE/BRAS này đến một PE/BRAS khác. Đối với các lưu lượng multicast sử dụng multicast VPN giữa các PE/BRAS
khác nhau trong cùng một nhóm multicast.
Dự kiến khi triển khai NGN hoàn tất, mô hình kết nối mạng lõi và mạng gom/mạng truy nhập của các tỉnh thành như hình III.2:
Hình III.2: Mô hình kết nối từ mạng lõi đến mạng gom/mạng truy nhập tại các tỉnh thành
3.1.2 Mạng gom và mạng truy nhập
Mạng gom và mạng truy nhập của VNPT do các viễn thông tỉnh thành quản lý. Hiện nay VNPT đang tiến hành xây dựng hệ thống mạng gom và mạng truy nhập theo mô hình mạng MEN (Metro Ethenet Network). Các mạng MEN kết nối vào mạng lõi IP/MPLS qua các PE/BRAS. Tuy nhiên quá trình chuyển đổi này chưa hoàn tất, một số tỉnh đã triển khai, một số tỉnh chưa triển khai. Do đó, trong hệ thống mạng gom và mạng truy nhập của VNPT đang tồn tại song song cả hai mô hình.
3.1.2.1. Mô hình khi chưa triển khai MEN
Kết nối từ mạng các viễn thông tỉnh thành đến mạng core thông qua PE/BRAS (xem hình III.3). Mạng truy nhập của các viễn thông tỉnh thành có cấu trúc sao, phân thành nhiều cấp:
Hệ thống các DSLAM được kết nối đến các switch lớp 2 hoặc kết nối trực tiếp đến các access switch.
Các switch lớp 2 (và các DSLAM) được tập trung tại access switch trước khi chuyển tiếp lên PE/BRAS.
Trong hệ thống tồn tại song song cả ATM-DSLAM và IP-DSLAM.
Mạng truy nhập hoạt động hoàn toàn ở lớp 2. Kết nối từ các ATM-DSLAM đến các switch lớp 2 cũng như các access switch thường là STM-1. Trong khi đó, với các IP-DSLAM mới triển khai thì các kết nối này là kết nối GE.
Hình III.3 Mạng truy nhập và mạng gom tại các tỉnh thành chưa triển khai MEN
3.1.2.2. Mô hình mới (đã và đang triển khai MEN)
Đối với các tỉnh đã triển khai mạng MEN, hệ thống mạng được chia làm 2 thành phần: phần lõi và phần truy nhập (xem hình III.4). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phần lõi của mạng MEN bao gồm từ 3 đến 4 thiết bị Carrier Ethernet cỡ lớn (còn gọi là các core switch) kết nối vòng với nhau (sử dụng công nghệ RPR). Dung lượng tối thiểu của vòng core là 10Gbps.
Hình III.4 Mô hình mạng gom và mạng truy nhập tại các tỉnh thành đã tiến hành triển khai MEN
Các core switch kết nối vào mạng lõi của VNPT thông qua các PE/BRAS. Dự kiến, khi xây dựng hoàn tất, mỗi mạng MEN sẽ kết nối vào mạng lõi của VNPT thông qua 2 PE kết nối full-mesh với 2 core switch của MEN. Kết nối từ core switch đến PE thường là kết nối GE.
Phần truy nhập bao gồm các DSLAM, các thiét bị MSAN, và các thiết bị Carrier Ethernet khác (còn gọi là các access switch).
Các DSLAM kết nối dạng sao đến các access switch bằng các dao diện GE. Dự kiến sẽ dần thay thế tất cả các ATM-DSLAM bằng các IP-DSLAM.
Kết nối giữa các access switch và các core switch có thể theo cấu trúc dạng vòng, dạng mesh hoặc dạng sao sử dụng các giao diện GE.
3.2 Giải pháp kỹ thuật cung cấp dịch vụ IPTV trên mạng viễn thông của VNPT
Trên cơ sở đánh giá hiện trạng mạng viễn thông VNPT, và cơ sở lý thuyết nghiên cứu được trình bày ở chương 1 và chương 2 chúng ta có thể có một số kết luận như sau:
- Đối với cơ sở hạ tầng mạng lõi, VNPT hoàn toàn có thể triển khai thành công dịch vụ IPTV.
- Đối với cơ sở hạ tầng mạng truy nhập hiện tại thuần tuý sử dụng công nghệ xDSL, VNPT có thể thực hiện triển khai dịch vụ IPTV tuy nhiên cần phải giới hạn về quy mô triển khai và thoả thuận chất lượng dịch vụ với khách hàng. Trong luận văn tốt nghiệp, tôi xin đề xuất trình bày giải pháp cung cấp dịch vụ IPTV dựa trên nền tảng hiện có của mạng VNPT. Trong tương lai, khi nhu cầu dịch vụ được nâng cao, thì để triển khai dịch vụ IPTV thành công cần thay đổi công nghệ của mạng truy nhập để đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như yêu cầu về số lượng người dùng và băng thông.
- Giao thức sử dụng trong hệ thống IPTV đối với các ứng dụng multicast là giao thức IPMG V.2 vì giao thức này hỗ trợ hầu hết các ứng dụng cũng như các thiết bị mạng hiện có. Đối với các ứng dụng unicast, giao thức RTSP được sử dụng, vì nó đảm bảo tính thời gian thực cho các dịch vụ cung cấp cho khách hàng.
- Do mạng truy nhập hiện tại của VNPT là mạng sử dụng công nghệ ADSL, ADSL 2 và ADSL 2+, nên kỹ thuật mã hoá chỉ nên sử dụng giao thức H264, vì đây là giao thức rất hiệu quả ở băng thông thấp. Kết quả đo kiểm chất lượng video của chuẩn H264 tại băng thông 1,5 Mbps tốt hơn chuẩn MPEG- 2 tại băng thông 3 Mbps.
3.2.1 Nguyên tắc tổ chức
• Bước đầu triển khai hệ thống cung cấp dịch vụ tại các thành phố lớn có nhu cầu sử dụng dịch vụ cao dựa theo kết quả nghiên cứu phân tích nghiên cứu thị trường. Tiếp tục mở rộng hệ thống khi có nhu cầu thực tế tại các địa phương khác.
• Phần Điều khiển truy nhập (Access System): được triển khai và quản lý khai thác bởi các các đơn vị quản lý hạ tầng NGN.
• Đối với phần Cung cấp nội dung (Content System): hệ thống VoD Server được triển khai và khai thác bởi các đơn vị quản lý hạ tầng, nội dung dữ liệu VoD sẽ được cung câp bởi các đơn vị cung cấp dịch vụ nội dung. Phần cung cấp nội dung chương trình quảng bá (TV Headend) được triển khai và quản lý khai thác bởi các đơn vị cung cấp dịch vụ nội dung. Đơn vị quản lý hạ tầng có thể hợp tác kinh doanh cung cấp dịch vụ với nhiều nhà cung cấp dịch vụ nội dung khác nhau để đa dạng hóa nội dung cung cấp.
• Các đơn vị quản lý hạ tầng tiến hành triển khai và quản lý khai thác thiết bị đầu cuối cho các khách hàng sử dụng dịch vụ.
• Hệ thống Middleware đặt tập trung tại các trung tâm lớn như Hà nội, TPHCM. Bước đầu chỉ triển khai 1 hệ thống dùng chung cho toàn mạng, trong các bước phát triển dịch vụ tiếp theo tùy theo số lượng khách hàng, phân bố khách hàng, năng lực hệ thống và năng lực truyền dẫn… sẽ tiến hành mở rộng hoặc phân tán bớt một phần cho các hệ thống nhỏ cấp vùng. • Hệ thống VoD triển khai theo mô hình phân tán, đặt gần lớp Truy nhập
(Access) của mạng truyền dẫn để tiết kiệm băng thông cho phần mạng Tập trung (Distribution) và mạng Lõi (Core). Các VoD Server phân tán theo kiến trúc cây (các Server cấp thấp cập nhật nội dung từ các Server cấp cao hơn), có thể đặt tại các vùng, tiểu vùng, hoặc tại mỗi tỉnh/TP tùy theo số lượng và phân bố thuê bao dự kiến phục vụ.
• Các chương trình quảng bá được triển khai theo phương thức Multicast trên nền mạng IP. Hệ thống mạng cần phải hỗ trợ và cấu hình cho phép lưu lượng IP Multicast mang nội dung từ trung tâm hệ thống cung cấp dịch vụ tới đầu cuối khách hàng trong phạm vi cung cấp dịch vụ (tiến tới trên phạm vi toàn quốc).
• Các chương trình theo yêu cầu (on Demand) được triển khai theo phương thức IP Unicast trong các phạm vi nhất định (vùng, tiểu vùng, thành phố…). Các lưu lượng này phải được giới hạn chỉ trong phạm vi cung cấp dịch vụ
tương ứng, không được chạy xuyên suốt giữa các vùng cung cấp dịch vụ khác nhau gây lãng phí băng thông của hệ thống đường trục.
• Nội dung các chương trình phải tuân theo các chuẩn mã hóa đảm bảo chất lượng âm thanh, hình ảnh tốt sử dụng băng thông hợp lý.
• Hệ thống quản lý, xác thực, tính cước và lập báo cáo được triển khai tại trung tâm, kết nối với Middleware theo các giao diện chuẩn, có thể dễ dàng nâng cấp mở rộng hoặc chỉnh sửa phù hợp với các chính sách kinh doanh, khai thác dịch vụ đa dạng.
• Các đơn vị quản lý hạ tầng trực tiếp khai thác dịch vụ với khách hàng được triển khai các hệ thống giám sát theo dõi tình hình cung cấp dịch vụ và lập báo cáo... Các hệ thống này kết nối và lấy dữ liệu từ hệ thống quản lý trung tâm hệ thống trung tâm.…
3.2.2 Cấu trúc tổng quát
Sơ đồ cấu trúc tổng quát của một hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV được mô tả trong hình III.5, trong đó:
• Các thành phần được đặt tại trung tâm hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV gồm: hệ thống Middleware, Digital Right Maganament, hệ thống tính cước và quản lý, các Server Streaming cho phần nội dung truyền hình quảng bá và các Server VoD trung tâm. Các bộ phận này được kết nối trực tiếp qua giao diện IP Gigabit Ethernet với mạng truyền tải tại phân vùng thích hợp dành cho việc kết nối với các hệ thống cung cấp dịch vụ.
• Hệ thống tính cước và quản lý có thể được đặt tại một phân vùng khác dành riêng cho các hệ thống tính cước và database khách hàng. Phân vùng này yêu cầu mức độ an ninh cao hơn. Kết nối sử dụng IP FE hoặc GE.
• Kết nối giữa các nhà cung cấp dịch vụ nội dung tới hệ thống Server cung cấp dịch vụ của nhà khai thác hạ tầng mạng sử dụng giao thức IP, tuỳ theo khoảng cách, dung lượng thông tin, mô hình phối hợp khai thác và hạ tầng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cơ sở đã có mà có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau như: kết nối FE, GE, IP/MPLS VPN hoặc thuê chỗ đặt, thuê hosting trên Server của nhà khai thác cơ sở hạ tầng …
• Các hệ thống VoD đặt phân tán tại các vùng, tiểu vùng, tỉnh/thành phố có mật độ sử dụng dịch vụ cao sẽ được kết nối trực tiếp vào hệ thống mạng lõi IP tại khu vực tương ứng thông qua giao diện GE sử dụng giao thức IP.
Hình III. 5 Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV
Trên cở sở phân tích và đánh giá nêu trên, giải pháp triển khai dịch vụ IPTV trên nền tảng mạng hiện có và xu hướng phát triển mạng của VNPT nên trải qua 2 giai đoạn.
Giai đoạn 1: Nhu cầu sử dụng dịch vụ chỉ tập trung tại các thành phố lớn, chưa có hệ thống mạng MAN E tại các viễn thông tỉnh thành
Giai đoạn 2: Nhu cầu sử dụng dịch vụ đã xuất hiện trên toàn mạng, hệ thống mạng MAN E tại các viễn thông tỉnh thành đã hoàn chỉnh.
3.2.3 Yêu cầu về QoS
Có 3 tham số quan trọng về chỉ tiêu chất lượng dịch vụ IPTV đó là độ trễ (delay), dịch pha (jitter) và tỉ lệ mất gói tin (packet loss rate). Để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho khách hàng, giá trị các tham số như bảng sau:
Service Delay Jitter Packet loss rate
BTV 1s 1s 1/1000
VoD 1s 1s 1/1000
Video conference 90 ms 20ms 1/1000
3.3 Giải pháp triển khai dịch vụ IPTV giai đoạn 13.3.1 Cấu trúc mạng 3.3.1 Cấu trúc mạng
Cấu trúc mạng ở giai đoạn 1 như hình III.6. Tất cả các lưu lượng từ trung tâm IPTV đều được định tuyến đến thiết bị PE M20 của Công ty Viễn thông Liên tỉnh (VTN). Các lưu lượng dich vụ sau đó đi qua mạng core đến BRAS tại các tỉnh thành. Từ BRAS, các lưu lượng được đẩy xuống các access switch lớp 2, DSLAM, và cuối cùng tới thuê bao.
Hình III. 6 Mô hình đấu nối hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV
Chú ý:
- Hiện nay các ATM-DSLAM đang dần được thay thế bởi các IP-DSLAM. Vì vậy các thuê bao của dịch vụ IPTV sẽ được triển khai trên các IP- DSLAM.
Do nhu cầu sử dụng cũng như băng thông chiếm dụng của dịch vụ VoD rất lớn nên để giảm tải cho hệ thống mạng, đặc biệt là mạng đường trục, các VoD server thứ cấp sẽ được triển khai tại các địa điểm gần với thuê bao hơn. Có hai vị trí có thể bố trí các VoD server thứ cấp:
- Bố trí VoD server tại BRAS.
- Bố trí VoD server tại access switch.
Giải pháp bố trí VoD server thứ cấp tại các BRAS khả thi hơn vì:
- Bố trí VoD server tại các access đòi hỏi chi phí rất lớn cho một số lượng lớn VoD server.
- BRAS là điểm tập trung lưu lượng với số lượng thuê bao hợp lý.
- BRAS hoạt động ở lớp 3 nên việc cấu hình, đảm bảo QoS và quản lý cũng dễ dàng hơn.
3.3.2 Mô hình hoạt động
3.3.2.1 Mạng khách hàng (home network)
Mạng khách hàng sử dụng mô hình ánh xạ dịch vụ multi-VC
Dịch vụ IPTV được cung cấp trên các kết nối ADSL2+. Mỗi kết nối ADSL2+ đến thuê bao gồm có 2 PVC khác nhau nhằm cung cấp 2 loại dịch vụ:
- PVC 1: cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (HSI) - PVC 2: cung cấp dịch vụ video (bao gồm cả VoD, BTV,…) Khách hàng sử dụng các thiết bị đầu cuối khác nhau cho từng loại dịch vụ:
- Video: STB (Set-Top Box) - Internet: PC (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết nối ADSL2+ được kết cuối bởi modem hoặc gateway. Các thiết bị này chuyển