Mạng cáp quang có vai trò quan trọng trong tốc độ phát triển mạng viễn thông VNPT. Đến nay, cáp sợi quang đã được triển khai trên 64/64 tỉnh thành, sử dụng chủ yếu cấu trúc hình ring như đã được nêu trọng mạng truyền dẫn sử dụng cáp quang như ở phần 3.1.2. Cụ thể về các tuyến như sau :
- Mạng vòng ring SDH : HNI-VYN-VII-TQG-TNN (Hà Nội-Vĩnh Yên-Việt Trì-Tuyên Quang-Thái Nguyên).
- Mạng vòng ring SDH : HNI-HDG-HP-HYN-TBN-NDH-PLY (Hà Nội-Hải Phòng-Hưng Yên-Thái Bình-Nam Định-Phủ Lý).
- Mạng vòng ring SDH : HNI-BNH-BGG-LSN-QNH-HDG (Hà Nội-Bắc Ninh-Bắc Giang-Lạng Sơn-Quảng Ninh-Hải Dương).
- Mạch vòng ring SDH : HNI-HBH-SLA-LCI-YBI (HNI-Hoà Bình-Sơn La- Lào Cai-Yên Bái).
- Mạch vòng ring SDH : HNI-VTI-TQG-HGG-CBG-BKN (HNI-Việt Trì- Tuyên Quang-Hà Giang-Cao Bằng-Bắc Kạn).
- Mạch vòng ring SDH : HCM-TNH-BDG (Tp.Hồ Chí Minh-Tây Ninh-Bình Dương).
- Mạch vòng ring SDH : HCM-XLC-VTU (HCM-Xuân Lộc-Vũng Tàu). - Mạch vòng ring SDH : HCM-BDG-BPC-DLK-GLI-BDH-KHA-NTG-NTN-
LDG (HCM-Bình Dương-Bình Phước-ĐăkLắc-Gia Lai-Khánh Hoà-Nha Trang-Ninh Thuận-Lâm Đồng).
- Mạch vòng ring SDH : HCM-LAN-MTO-VLG-CTO-DTP (HCM-Long An- Mỹ Tho-Vĩnh Long-Cần Thơ-Đồng Tháp).
- Mạch vòng ring SDH : CTO-STG-BLU-CMU-KGG-AGG (Cần Thơ-Sóc Trăng-Blây Ku-Cà Mau-Kiên Giang-An Giang).
Để đáp ứng nhu cầu trong tương lai và nâng cao chất lượng truyền dẫn, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông bắt đầu triển khai mạng cáp quang mặt phẳng 2, sử dụng công nghệ IP/MLSP lưu lượng lên tới 400G, theo giải pháp của hãng Cisco. Như được mô tả theo sơ đồ lưu lượng, đấu nối sau :
Hình 3.12 : Mạng quang đường trục mặt phẳng 2 sử dụng IP/MPLS/DWDM 3.1.4 Một số thiết bị trong mạng truyền tải IP
Có rất nhiều thiết bị tham gia trong mạng viễn thông, chúng cũng được chia thành 03 chủng loại
- Thiết bị chuyển mạch. - Thiết bị định tuyến. - Thiết bị truyền dẫn.
3.1.4.1 Thiết bị chuyển mạch (lớp 2)
Hiện nay, VNPT đang sử dụng thiết bị chuyển mạch trong mạng Internet đa số được sản xuất bởi hãng Cisco. Điển hình là loại Catalyst 5000. Hoạt động của thiết bị này ngoài tính năng chuyển mạch dung lượng lớn còn rất linh hoạt, có khả năng dự phòng và phát triển mở rộng dễ dàng. Đặt biệt, Catalyst 5000 hỗ trợ nhiều modul giao tiếp cho mạng LAN và ATM thông qua các giao tiếp Ethernet (100 Base TX), Fast Ethernet (FE), Gigabit Ethernet (GE), ATM, FDDI và Token Ring.
3.1.4.2 Thiết bị định tuyến (lớp 3)
Có rất nhiều hãng cung cấp sản phẩm thiết bị định tuyến, VNPT chủ yếu sử dụng sản phẩm của hãng Cisco. Ngoài ra, còn sử dụng của các hãng khác như : Juniper, Plannet,...
3.1.4.2.1 Bộ định tuyến M160
Được sản xuất bởi hãng Juniper, với nhiệm vụ xử lý gói IP ở lớp 3, định tuyến trên mạng lõi và phân tán ở lớp 2. Đặc biệt, có ưu điểm hỗ trợ các đặc tính mới của MPLS với khả năng tập trung lưu lượng gói IP lên tới 240 Gb/s.
Hình 3.13: Bộ định tuyến đường trục Internet M160 của Juniper.
M160 hỗ trợ nhiều giao diện :
- 08 giao diện : OC-192C/STM-64c (tương đương 32 giao diện OC-48c/STM-16c).
- SONET/SPH : OC-3c/STM-1c, OC-12c/STM-4c (MM, SMSR, 80km), OC-48c/STM-16c, OC-192c/STM64C. - ATM : DS-3/E3, OC-3/STM-1, OC-12/STH-4.
- Truy nhập : DS-3, E1, E3, T1.
- Ethernet : 100/1000Mb/s và SX,LX, LH (quang 70 km). - Phân tích : OC-12, STM1, E1, DS-3, nDSC.
3.1.4.2.2 Các thiết bị định tuyến của Cisco
a. Bộ định tuyến Cisco 7204
Bộ này có vai trò là Gateway VPN, tập trung nhiều dịch vụ băng rộng nhờ giao diện Modul tập trung lưu lượng tới nhiều giao diện : STM1, FE, E1, GE, PCS. Bộ này hỗ trợ cả MPLS VPN lẫn L2TP (Layer Two Tunneling Protocol) và chất lượng dịch vụ còn được phân cấp theo từng lớp IP và ATM. Chức năng gateway thoại với giao diện lên tới 20 cổng E1. Về phía dịch vụ khách hàng : Bộ này có khả năng cung cấp dịch vụ QoS, MPLS, dịch vụ WAN (hỗ trợ VLAN, Netflow, KBAR), dịch vụ bảo mật (NAT, ACL), các dịch vụ thoại–video-hình ảnh và kết nối các doanh nghiệp qua E1 tới STM1.
Hình 3.14 : Mạng Internet đường trục sử dụng bộ định tuyến Cisco 7200
Hình 3.15 : Bộ định tuyến Cisco7200 VXR
Các giao diện của Cisco 7204
- 16 cổng Token ring.
- 32 cổng giao diện nối tiếp : ISDN, BRI, PRI, T3, E3, HSSI - 32 cổng đa kênh (cấu hình) cho T1, E1, ISDN, T3, STM-1) - 4 giao diện CO-48c/STM-4c và CO-3c/STM-1c.
- 4 cổng ATM và ATM-CES.
- Thích ứng dịch vụ tích hợp ISA và VPN
b. Bộ định tuyến Router 7513
Bộ định tuyến vòng có rất nhiều tính năng : - Cho phép phân tải các nguồn cung cấp.
- Có khả năng cấu hình trực tuyến các phần mềm. - Cho phép chèn và xoá trực tuyến các cổng. - Kiểm soát môi trường hoạt động và cảnh báo. - Có sử dụng bộ nhớ flash và khởi động nhanh.
Hình 3.16 : Bộ định tuyến Cisco dòng 7500 và mạng kết nối.
Các giao diện
- Giao diện chuyển mạch ATM (T1, E1, T3, E3, OC-3/STM-1, OC-12 STM-4). - Giao diện POS (OC-3/STM-1).
- Giao diện dịch vụ số : FDDI, HSSI (High Speed Serial Interface) và ISDN PRI.
- Hệ trợ đa kênh : T3, E3, T1, E1.
- Các cổng FE/GE, Ethernet 10 Base -T, 10 Base-FL.
c. Bộ định tuyến Router dòng Cisco 3600 ( loại 3640 )
Với khả năng tích hợp dịch vụ, dòng Cisco 3600 dễ dàng phân phối, quản lý các thuê bao thoại, thuê bao số liệu dễ dàng. Đồng thời, cung cấp các dịch vụ cho các tổ chức thông qua các dịch vụ : ISDN PRI, ISDN BRI và kết nối tới mạng WAN, LAN qua card hỗ trợ Ethernet.
Ngoài ra, bộ Cisco 3640 còn tích hợp phần mềm bảo mật IOS, giúp bảo mật thông tin cho khách hàng và giao diện người dùng thân thiện qua qua phần mềm giao diện đồ họa :
Hình 3.17 : Mạng internet sử dụng bộ định tuyến Cisco 3600.
Các giao diện hỗ trợ :
- Module mạng nối tiếp : cả hai cổng đồng bộ/bất đồng bộ. - Module mạng LAN : Ethernet 10/100 Base TX/FX.
- Module mạng nối tiếp ISDN : 1-2 cổng ISDN PRI và 1 cổng Fast Ethernet hoặc 4-8 ISDN BRI.
- Module Modem : 8-10 cổng Modem tương tự, 6-30 Modem số. - Module ATM : STM1, E1, E3 (1-4 cổng).
3.2 Đề xuất giải pháp ứng dụng IP trên quang vào mạng viễn thông đường trục của VNPT thông đường trục của VNPT
Cho tới nay, đã có rất nhiều các giải pháp nhằm ứng dụng công nghệ IP trên quang vào mạng viễn thông quốc tế. Việc truyền tải trực tiếp IP trên sợi quang trong tương lai là một xu thế tất yếu. Cùng theo xu thế của thời đại, đồ án trên cơ sở các kiến thức về công nghệ IP, công nghệ truyền dẫn quang và hiện trạng mạng viễn thông đường trục của VNPT, từ đó đề xuất ra giải pháp ứng dụng công nghệ IP trên quang cho chính mạng viễn thông đường trục của VNPT từ nay tới năm 2015 như được trình bày cụ thể trong mục 3.2 này. Đây chính là nhiệm vụ chính của đồ án: phân tích công nghệ, phân tích hoàn cảnh thực tế, phân tích xu hướng phát triển công nghệ mạng truyền tải, dự báo lưu lượng mạng (nhu cầu lưu lượng) để đưa ra giải pháp là chọn mô hình phân lớp mạng nào là có tính kinh tế cao nhất, hợp với điều kiện của mạng VNPT nhất và xây dựng một lộ trình chuyển đổi trong từng giai đoạn : 2012-2013, 2013-2015 và sau năm 2015.
3.2.1 Đề xuất giải pháp mạng đường trục tới năm 2013
Trên cơ sở hạ tầng mạng viễn thông đường trục của VNPT đã trình bày ở trên. Kết hợp với hạ tầng và xu thế phát triển dự báo lưu lượng dữ liệu của mạng Internet và xu thế phát triển dịch vụ viễn thông. Đồ án đề xuất giải pháp mạng viễn thông đường trục áp dụng công nghệ IP trên quang đến năm 2013 theo những tiêu chí sau :
3.2.1.1 Về mục tiêu phát triển mạng trục
Thứ nhất, tiếp tục duy trì mô hình mạng của mạng NGN hiện có, trên cơ sở phân lớp IP/MPLS/SDH/WDM và IP/MPLS/NG-SDH/WDM cho mạng viễn thông đường trục, sử dụng hai hệ thống cáp quang đường trục 240 Gb/s hiện có. Cụ thể là: - Về mặt quản lý và điều khiển vẫn duy trì theo cách phân tách giữa hai lớp
thiết bị mạng lớp 3 (IP) và mạng truyền tải quang (WDM).
- Về mặt số liệu : Vẫn sử dụng phương thức kết nối POS giữa các bộ định tuyến IP-MPLS trong mạng quang.
- Về mặt kết nối quốc tế : Duy trì các phương thức kết nối như giai đoạn trước : IP/X.75/SDH, IP/Frame Relay/SDH, PoS, kết hợp mở rộng dung lượng theo nhu cầu thực tế và tiến tới áp dụng công nghệ IP/WDM trong tương lai.
- Về mạng trục gồm 3 điểm truy nhập-trục : Hà nội, Đà nẵng và TP.Hồ Chí Minh và xây dựng 2 trung tâm chuyển mạch : Hải dương (HDG) và Cần Thơ (CTO).
- Về điểm truy nhập trục : điểm trục được tổ chức thành nút đa dịch vụ.
Thứ hai, tổ chức mạng trục thành 2 mặt phẳng để thực hiện bảo vệ thiết bị và cân bằng tải. Bằng cách xây dựng một mạng quang đường trục mặt phẳng 2, sử dụng công nghệ IP/MPLS/DWDM với cấu hình mạng và ma trận lưu lượng cho toàn các tỉnh/thành trên cơ sở cấu trúc mạng hiện có kết hợp với việc dự báo lưu lượng trong tương lai.
3.2.1.2 Lựa chọn và phân tích giải pháp áp dụng IP trên quang.
1.Kết nối 3 điểm truy nhập trục chính tại HNI, HCM, DNG và trung tâm chuyển mạch CTO qua mạng quang đường trục WDM 240Gbit/s sử dụng phương thức gói IP/SDH/WDM hoặc IP/NG-SDH /WDM (hay còn gọi là PoS) :
- Kế thừa được hạ tầng thiết bị hiện có, nên vốn đầu tư không cao; chỉ cần nâng cấp Card giao diện PoS cho các thiết bị định tuyến theo nhu cầu dung lượng giữa các cặp POP-trục.
- Chi phí đầu tư mới Card giao diện không lớn; tối đa 10 cặp Card giao diện quang cho trường hợp kết nối mạng lưới đầy đủ giữa các bộ định tuyến. - Dễ dàng chuyển hướng mạng quản lý/điều khiển tiến đến mô hình mạng
đồng cấp.
- Giải pháp tạo cơ sở cho việc tiến tới công nghệ IP trực tiếp trên sợi quang.
2. Trung tâm chuyển mạch HDG kết nối với các POP-trục còn lại qua mạng truyền tải quang vùng 1.
3. Vẫn tiếp tục duy trì quản lý/điều khiển phân tách (mô hình xếp chồng) thiết bị trong mạng truyền tải trong giai đoạn này.
- Phù hợp với mặt số liệu (phân tách quản lý/điều khiển giữa bộ định tuyến IP và thiết bị quang).
4. Duy trì POP-trục đa dịch vụ vì giai đoạn này hứa hẹn sự bùng nổ nhu cầu dịch vụ trong nước, do tác động của sự phát triển kinh tế. Do đó nhu cầu dịch vụ sẽ rất đa dạng gồm cả dịch vụ TDM và gói với nhu cầu băng tần khác nhau.
5. Kết nối nội đài giữa các cặp bộ định tuyến ở hai mặt sử dụng giải pháp Gigabit Ethernet cho những nơi có khoảng cách kết nối hơn 100 m.
- Chi phí Card giao diện này thấp so với những giải pháp khác - giảm được đáng kể chi phí đầu tư.
Hình 3.19: Cấu hình mạng quang đường trục tới năm 2013
3.2.2 Giải pháp mạng đường trục mục tiêu sau năm 2013
3.2.2.1 Về tiêu phát triển mạng trục
- Thứ nhất, vẫn duy trì mạng trục gồm POP trục Hà nội (HNI), Đà nẵng (DNG), Hồ Chính Minh (HCM) và 2 Trung tâm chuyển mạch Hải Dương (HDG) và Cần thơ (CTO).
- Thứ hai, triển khai mô hình mạng đồng cấp IP/quang theo phương án :
- Mặt số liệu : Tiếp tục sử dụng công nghệ IP/MPLS/NG-SDH/WDM và dần tiến lên xu thế IP/quang sử dụng chuyển mạch quang (OXC, OBS, OPS).
- Mặt quản lý/điều khiển : IP/GMPLS/quang.
- Thứ ba, xây dựng mạng quang theo khái niệm mạng quang chuyển mạch tự động (ASON).
3.2.2.2 Phân tích và chọn chọn giải pháp áp dụng
1. Xây dựng mạng toàn quang dựa trên hạ tầng chuyển mạch quang tiên tiến (OPS, OBS, OLS và WDM) :
- Mạng truyền tải quang sẽ đáp ứng được sự bùng nổ nhu cầu dịch vụ (lưu lượng truyền tải) trên mạng, vì dung lượng truyền tải của mạng này cỡ Terabit/s. - Cung cấp kết nối dung lượng cao giữa người sử dụng kết cuối đến kết cuối một
cách linh hoạt và tự động - thích hợp với bản chất mẫu lưu lượng số liệu thay đổi như ngày nay.
- Chức năng bảo vệ và khôi phục được thực hiện tự động qua giao thức báo hiệu/điều khiển và định tuyến quang (ví dụ GMPLS) - đảm bảo chất lượng dịch vụ rất cao cho khách hàng trước mọi sự cố trong mạng.
- Giá thành linh kiện, thiết bị và hệ thống chuyển mạch quang không ngừng giảm trong những năm qua , giảm chi phí đầu tư ban đầu, chi phí thay thế và nâng cấp hệ thống; cuối cùng giảm được giá thành dịch vụ.
- Hiện hạ tầng chuyển mạch quang được xem là đích hướng tới cuối cùng cho đến nay của mạng truyền tải.
Phương án này còn rất lâu nữa mới đạt được, nhưng sẽ là mục tiêu tiến tới của mạng viễn thông đường trục.
2. Quản lý hướng tới mô hình mạng đồng cấp ASON sử dụng GMPLS :
- Các thiết bị định tuyến có thể giám sát và yêu cầu tài nguyên ở lớp mạng quang cho các kết nối khi cấu hình động, dễ dàng linh hoạt lưu lượng mạng và nhanh chóng khắc phục sự cố, đảm bảo tốt chất lượng mạng (không có hiện tượng gián đoạn tuyến).
- Công nghệ này có thể giám sát tài nguyên mạng gồm gói, kênh TDM, bước sóng quang và cả sợi quang.
- Cung cấp và giải phóng kết nối tự động và nhanh chóng nhờ trao đổi các bản tin báo hiệu và điều khiển giữa các nút mạng, giảm chi phí lao động nhân công.
- Phù hợp với đặc thù của mạng TCT ở đó các POP được đặt cách xa nhau, lưu lượng giữa các hướng kết nối và trình độ đội ngũ kỹ thuật chưa đồng đều. Do đó, hệ thống quản lý điều khiển này sẽ khắc phục được những nhược điểm đó.
3. Kết nối nội đài giữa các cặp bộ định tuyến ở 2 mặt sử dụng giải pháp 240 Gbit Ethernet ở những nơi khoảng cách lớn hơn 100 m.
Hình 3.21 : Cấu trúc mạng trục mục tiêu sau năm 2013 của VNPT. HNI HPG HCM CTO DNG Router OXC
Giải pháp POP-trục
Hình 3.22 : Giải pháp điểm truy nhập trục sau năm 2013
3.3. Xây dựng lộ trình ứng dụng công nghệ IP trên quang cho mạng viễn thông đường trục của VNPT mạng viễn thông đường trục của VNPT
Chuyển đổi mạng là công việc nên thực hiện liên tục trong quá trình khai thác, nó gắn liền với những thay đổi về cấu hình, thiết bị, công nghệ,... Tuy nhiên, trong đồ án này chỉ tập trung vào những chuyển đổi mạng mang tính bước nhảy, nghĩa là chúng có ảnh hướng rất lớn đến giải pháp, công nghệ trong mạng.
Theo đánh giá, hiện nay mạng viễn thông đường trục có dung lượng truyền dẫn đáp ứng được yêu cầu của các loại hình dịch vụ hiện tại. Tuy nhiên, so với nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội thì cần phải nâng cấp mở rộng và phát triển thêm các hệ thống mới. Các bước chuyển đổi như được đề xuất trong phần sau :