Quỏ trỡnh xõy dựng mạng truyền dẫn NGN ỏp dụng cụng nghệ WDM cho tuyến điểm - điểm để nõng dung lượng. Tuyến điểm- điểm dung lượng cao chỉ là bước đầu tiờn trong quỏ trỡnh khai thỏc cụng nghệ WDM. Cỏc mạng Ring và Mesh WDM sử dụng cỏc bộ nối chộo quang (ODXC) và bộ ghộp kờnh xen rẽ quang (OADM) tạo nờn bước tiếp theo trong xu hướng phỏt triển tới mạng photonic (hoàn toàn quang) dung lượng siờu cao. Cỏc thiết bị này cần cú cỏc thành phần quang trong cấu trỳc của chỳng để cung cấp cỏc nối kết giữa cỏc cổng đầu vào và đầu ra trong quỏ trỡnh truyền dẫn lưu lượng của mạng NGN. Tuỳ thuộc vào cỏch tiếp cận và kiến trỳc được sử dụng mà cần cú cỏc bộ lọc cú thể điều chỉnh, cỏc bộ chuyển đổi bước súng, cỏc bộ xen rẽ, cỏc bộ tổ hợp, cỏc bộ chuyển tiếp bước súng... Tiếp
đến là cần cú cỏc bộ nguồn, bộ tỏch quang, bộ khuếch đại quang và bộ ghộp/tỏch kờnh quang MUX/DEMUX) để tạo nờn tuyến quang hoàn chỉnh.
Với cụng nghệ SDH, khi xõy dựng cỏc mạng quang cần cú sự quan tõm về kớch cỡ của mạng, do bản chất tương tự của tớn hiệu quang. Rất nhiều cỏc thành phần của mạng quang coi tớn hiệu đi qua theo kiểu tớn hiệu tương tự (analog). Tuy nhiờn cỏc hàm truyền đạt của cỏc thành phần này khụng lý tưởng và vỡ vậy chỳng làm suy giảm chất lượng của tớn hiệu khi đi qua. Trong cỏc hệ thống WDM cũn xảy ra tương tỏc đa kờnh, cỏc hiệu ứng phi tuyến làm suy giảm tớn hiệu khi truyền qua sợi. Vỡ vậy cú thể định nghĩa độ dài thụng suốt là độ dài mà qua đú tớn hiệu quang cú thể được truyền trung thực mà khụng cú bất cứ chuyển đổi điện nào.
Topo Mesh và kết nối các Ring OADM OXC OADM OADM OADM OADM OXC OXC OXC OXC OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADM OADMM OADM OADM Xu h-ớng phát triển công nghệ Ring WDM kết nối đầy đủ Ring WDM kết nối tập trung
Truyền dẫn WDM chuỗi có OADM
Truyền dẫn WDM điểm- điểm
1996 1998 2000 2002
Hỡnh 4.1: Cấu trỳc mạng
Hỡnh 4.1 chỉ ra xu hướng phỏt triển cú thể của mạng photonic tương ứng với xu hướng phỏt triển cụng nghệ của cỏc khối cơ bản. Để xõy dựng nờn một mạng chuyển tải hoàn toàn quang khả thi và cú lợi về kinh tế thỡ ngoài thỏch thức ban đầu về cụng nghệ đường truyền quang chất lượng cao, cỏc bộ nối chộo, và cỏc nỳt chuyển mạch quang thỡ cũn cần phải vượt qua thỏch thức về cấu trỳc mạng. Cỏc thành phần cấu trỳc cơ bản đú là cỏc topo Ring và Mesh và cú thể tổ hợp theo vài cỏch như kết hợp Ring/Mesh, phõn cấp đa Ring.
Ngoài việc xem xột cụng nghệ, cỏc thành phần cấu tạo đường truyền quang và cấu trỳc mạng thỡ cũng cần phải xem xột đến hệ thống bỏo hiệu và giỏm sỏt. Khi
xõy dựng mạng thỡ cũng cần cú sự giỏm sỏt xem cỏi gỡ sẽ xảy ra ở trong mạng. Trong khi khai thỏc chắc chắn sẽ gặp phải cỏc sự kiện được dự tớnh trước và cỏc sự kiện khụng xỏc định trước, đụi khi khụng mong muốn. Do đú cần cú hệ thống bỏo hiệu và giỏm sỏt cho mạng. So với mạng SDH, thỡ cú rất nhiều vấn đề cần phải được đề cập trong mạng WDM.
Rào cản quan trọng tiếp theo cần vượt qua đú là phỏt triển một mụ hỡnh thụng tin hiệu quả để trớch và xử lý tất cả cỏc trường thụng tin nhận từ mạng. Cỏc thử nghiệm gần đõy đó chỉ ra rằng ỏp dụng thẳng cỏch tiếp cận mụ hỡnh phõn lớp được phỏt triển cho mạng SDH đó nảy sinh ra một số vấn đề đối với mạng WDM.
a. Cấu trỳc mạng quang trong tương lai
WDM
Giao diện quang mở
SDH ATM IP ATM SDH SDH ATM IP ATM IP Hỡnh 4.2: Cỏc lớp khỏch hàng trờn lớp truyền dẫn quang WDM
Mục tiờu rừ ràng của cỏc mạng chuyển tải NGN hiện đại đú là càng hỗ trợ nhiều khỏch hàng càng tốt và đảm bảo hiệu quả về chi phớ và an toàn trong tương lai. Một trong những lý do để chấp nhận mạng truyền dẫn WDM đú là độ thụng suốt của mạng.
Trờn cơ sở cấu trỳc phõn lớp của mạng truyền dẫn quang theo nhu cầu dịch vụ và cụng nghệ như trờn, cú thể xõy dựng cấu trỳc vật lý mạng truyền dẫn quang như sau.
- Triển khai sợi quang trong mạng Feeder (phần từ tổng đài đến bộ MUX/tập trung) càng gần tới khỏch hàng dõn cư càng tốt để phần rẽ bằng cỏp đồng cú thể sử dụng cụng nghệ ADSL. Lớp truyền dẫn quang OADM OXC Packet OXC Packet OADM IP: ATM SDH PON (ATM) (S uper) PON (ATM) Giao diện quang mở
10 Mbit/s 50 Mbit/s 100 Mbit/s
Vô tuyến/ Di động ADSL (SDH, ATM, WDM, IP) Truy nhập Chuy ển tải SDH: ADM SDH: DXC WDM WDM 32x10 Gbit/s
Hỡnh 4.3: Hướng phỏt triển của mạng truy nhập và mạng chuyển tải
- Tương tự trong mạng lai cỏp quang và đồng trục thỡ phần sợi quang càng đến gần thuờ bao dõn cư càng tốt để phục vụ một số nhỏ hơn thuờ bao bằng cấu trỳc mạng cỏp đồng trục hỡnh cõy.
- Truy nhập cỏp đồng sẽ dần thay thế bằng truy nhập cỏp quang, vớ dụ giải phỏp lai giữa FTTC và cụng nghệ VDSL cho phộp tốc độ đường xuống lờn tới 50 Mbit/s.
- Khi nhu cầu theo dự bỏo đến năm 2010 là 100 Mbit/s cho một khỏch hàng, thỡ sẽ yờu cầu đường truy nhập quang trực tiếp đến thuờ bao (FTTH). Xu hướng này cho thấy ớt nhất 90% mạng truy nhập là cỏp quang, trong khi chỉ cú 10% là cỏp đồng ở thời điểm đú.
- Ngoài cỏc cơ chế truy nhập cố định này, thỡ truy nhập vụ tuyến cú thể sẽ tiếp tục tăng trưởng và đỏp ứng cỏc nhu cầu khỏc về mạng.
c. Mạng chuyển tải
Mạng chuyển tải sẽ đỏp ứng chức năng là truyền tổng lưu lượng phỏt ra từ mạng truy nhập. Qua phõn tớch và nghiờn cứu của cỏc nước, cú một số đỏnh giỏ đó chỉ ra rằng dung lượng đường truyền cú thể đạt cỡ 1 Tbit/s vào năm 2010 và tăng lờn đến 10 Tbit/s vào năm 2015. Hiện nay rất nhiều mạng đang phỏt triển theo kiến trỳc SDH gồm cú topo Mesh với cỏc DXC kết nối cỏc Ring.
Dung lượng đường truyền backbone hiện nay đang được nõng cấp bằng WDM và tổng dung lượng là 32x10 Gbit/s sẽ là khả thi trong trong tương lai gần. Để nõng cấp mạng một cỏch kinh tế hơn nữa thỡ cần thấy được lớp mạng truyền dẫn quang WDM sẽ tương tự như SDH. Như hỡnh 4.3, ta cú mạng topo Mesh với cỏc bộ nối chộo quang kết nối cỏc vũng Ring quang. Phớa bờn phải của sơ đồ chỉ ra một hướng hơi khỏc đú là cụng nghệ truyền dẫn kiểu gúi bao gồm cỏc bộ nối chộo gúi. Lớp truyền dẫn quang do tớnh trong suốt mà cú thể được sử dụng để đỏp ứng truyền dẫn cỏc gúi này với dung lượng cao và khoảng cỏch dài.
Túm lại, rất khú dự bỏo chớnh xỏc xu thế phỏt triển mạng truy nhập và mạng chuyển tải vỡ cú một số lý do làm mở rộng tốc độ thay đổi cụng nghệ như xu hướng tự do hoỏ và cạnh tranh trong cụng nghiệp viễn thụng và cụng nghệ thụng tin. Việc quang hoỏ mạng truyền dẫn sẽ ngày càng thõm nhập vào mạng, nhưng nú xảy ra vào thời điểm nào thỡ chưa biết chắc chắn được.
Cú một điều đỏng lưu ý là cú đến 80% chi phớ mạng nằm ở trong phần truy nhập, do vậy hướng nào mà làm tối thiểu chi phớ quỏ độ sẽ rất hấp dẫn. Vỡ lý do
này, giải phỏp FTTx cựng với kỹ thuật xDSL cú vẻ hấp dẫn, cho phộp tổ hợp thớch hợp phần Feeder bằng cỏp quang và phần phõn bố bằng cỏp đồng để đỏp ứng được nhu cầu dung lượng. Cỏc kỹ thuật cỏp quang - cỏp đồng trục và vụ tuyến cũng rất hấp dẫn.
Trong mạng truyền dẫn, sự phỏt triển của WDM sẽ tạo thuận lợi cho phỏt triển đến lớp mạng truyền dẫn hoàn toàn quang. Lớp này cú thể bao gồm cỏc Ring quang nối kết bằng cỏc bộ nối chộo quang. Cấu trỳc này sẽ đỏp ứng được nhu cầu dung lượng tăng lờn Terabit dự bỏo trong những năm 2020.
4.2. GIẢI PHÁP NÂNG CẤP MẠNG TRUYỀN DẪN ĐƢỜNG TRỤC QUỐC GIA TIẾN TỚI MẠNG THẾ HỆ SAU NGN
Từ xu thế phỏt triển mạng, việc xõy dựng cấu trỳc mạng truyền dẫn đường trục của mạng viễn thụng Việt Nam được xỏc định như sau [3], [4].
4.2.1 Cấu trỳc mạng truyền dẫn đƣờng trục hiện tại
- Mạng truyền dẫn đường trục quốc gia hiện tại đang khai thỏc được xõy dựng trờn cơ sở cỏc tuyến truyền dẫn quang cụng nghệ SDH và cỏc tuyến viba.
- Cấu trỳc dạng Ring và Mesh là chủ yếu. Tuy nhiờn trong mạng liờn tỉnh, cỏc tuyến thẳng điểm - điểm vẫn cũn đỏng kể.
- Tuyến đường trục Bắc - Nam là tuyến truyền dẫn 2,5 Gbit/s là sự kết hợp của hai tuyến cỏp sợi đơn mode theo đường 1A và đường điện lực 500 kV.
4.2.2 Định hƣớng xõy dựng mạng truyền dẫn đƣờng trục quốc gia
Định hướng việc nõng cấp mạng truyền dẫn đường trục quốc gia nờn được tiến hành làm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Tiếp tục sử dụng cụng nghệ SDH kết hợp với cụng nghệ WDM. Thực hiện cải tạo và nõng cấp cụng nghệ SDH để sẵn sàng đỏp ứng việc chuyển tải cỏc lưu lượng IP, ATM
- Giai đoạn 2: Tiến hành xõy dựng mạng chuyển tải dựa trờn OTN. Cuối cựng là thực hiện truyền trực tiếp lưu lượng IP/MPLS qua sợi quang.
Xõy dựng mạng truyền dẫn được bỏm sỏt theo cấu trỳc mạng PSTN cú tổ chức thành 5 vựng lưu lượng với mục tiờu tăng năng lực mạng Toll hiện cú giai đoạn 2001-2005 như sau:
+ Trang bị mới tổng đài Toll HDG, Toll DGN2
+ Thay thế 2 tổng đài TDX-10 HNI 5k và TDX10 HCM 8k bằng hệ thống tổng đài cụng nghệ mới đảm bảo đầy đủ cỏc tớnh năng cần thiết.
+ Mở rộng nỳt tổng đài Toll HNI, TP. Hồ Chớ Minh.
Vùng 2 Vùng 1-A Vùng 1-B Vùng 3-A Vùng 3-ĐNG Vùng 3-B Vùng 5-A Vùng 5-B Vùng 4 Toll HDG 15k Toll HNI 6k Toll HDG 12k Toll HNI 12k AXE 10 29k AXE 10 18k Toll DNG 15k AXE 10 30k Toll C30 12k T1DX 10 9k Toll CTO 12k Toll CTO 12k HCM Toll HNI Toll Hà Nội Đà Nẵng TP. Hồ Chí Minh
Hỡnh 4.4: Cấu trỳc chuyển mạch PSTN giai đoạn 2000-2005
Trờn cơ sở đú thực hiện xõy dựng mạng truyền dẫn theo:
a. Phõn vựng lưu lượng
Cấu trỳc mạng thế hệ mới được xõy dựng dựa trờn những vựng lưu lượng. Phõn vựng lưu lượng và dựa vào phõn bố thuờ bao theo vựng địa lý, khụng tổ chức theo địa bàn hành chớnh. Căn cứ vào phõn bố thuờ bao, mạng NGN của VNPT được phõn thành 5 vựng lưu lượng như sau:
Vựng 1: Cỏc tỉnh phớa Bắc trừ Hà Nội Vựng 2: Hà Nội
Vựng 3: Cỏc tỉnh miền Trung và Tõy Nguyờn Vựng 4: TP. Hồ Chớ Minh
Vựng 5: Cỏc tỉnh phớa Nam trừ TP. Hồ Chớ Minh
b. Tổ chức lớp ứng dụng và dịch vụ
Lớp ứng dụng và dịch vụ được tổ chức thành một cấp cho toàn mạng nhằm đảm bảo cung cấp dịch vụ đến tận nhà thuờ bao một cỏch thống nhất và đồng bộ. Số lượng nỳt ứng dụng và dịch vụ phụ thuộc vào lưu lượng dịch vụ, số lượng và loại hỡnh dịch vụ, và được tổ chức thành cặp (Plane A&B), phõn tỏn theo dịch vụ nhằm đảm bảo tớnh an toàn hệ thống.
Nỳt ứng dụng và dịch vụ được kết nối ở mức Gigabit Ethernet 1+1 với nỳt điều khiển đặt tại cỏc Trung tõm mạng NGN ở Hà Nội và TP. Hồ Chớ Minh.
c. Tổ chức lớp điều khiển
Lớp điều khiển cú chức năng điều khiển lớp chuyển tải và lớp truy nhập cung cấp cỏc dịch vụ của mạng NGN, gồm nhiều module như module điều khiển kết nối ATM, điều khiển định tuyến kết nối IP, điều khiển kết nối cuộc gọi thoại, bỏo hiệu số 7... Lớp điều khiển được tổ chức thành 2 cấp cho toàn mạng thay vỡ cú 4 cấp như trước đõy và được phõn theo cỏc vựng lưu lượng.
Số lượng nỳt điều khiển phụ thuộc vào lưu lượng của từng vựng và được tổ chức thành cặp (mặt phẳng A&B) nhằm bảo đảm tớnh an toàn cho hệ thống. Mỗi nỳt điều khiển được kết nối với một cặp nỳt chuyển mạch ATM+IP đường trục.
d. Tổ chức lớp chuyển tải
Lớp chuyển tải phải cú khả năng chuyển tải cả hai loại lưu lượng ATM và IP được tổ chức thành hai cấp: đường trục quốc gia và cấp vựng thay vỡ 4 cấp như năm 2000.
+ Cấp đường trục quốc gia: gồm toàn bộ cỏc nỳt chuyển mạch đường trục (Core ATM+IP) và cỏc tuyến truyền dẫn đường trục được tổ chức thành hai mặt phẳng A&B, kết nối chộo giữa cỏc nỳt đường trục tối thiểu là 2,5 Gbit/s.
+ Cấp vựng: gồm toàn bộ cỏc nỳt chuyển mạch (ATM+IP), cỏc bộ tập trung ATM nội vựng bảo đảm việc chuyển mạch cuộc gọi nội vựng và từ vựng này sang vựng khỏc. Cỏc nỳt chuyển mạch (ATM+IP) nội vựng được kết nối ở mức tối thiểu 155 Mbit/s lờn cả hai mặt chuyển mạch cấp trục quốc gia qua cỏc tuyến truyền dẫn nội vựng. Cỏc bộ tập trung ATM được kết nối ở mức tối thiểu lờn cỏc nỳt chuyển mạch (ATM+IP) nội vựng và ở mức tối thiểu nxE1 với cỏc bộ truy nhập (xem hỡnh 3.3).
Cỏc nỳt chuyển mạch ATM+IP nội vựng được đặt tại vị trớ cỏc tổng đài Host hiện nay và được kết nối trực tiếp với nhau thụng qua cỏc cổng quang của nỳt ATM+IP, sử dụng cỏc sợi quang hiện cú trong tuyến mạch vũng sợi quang của mạng nội vựng. Cỏc nỳt chuyển mạch ATM+IP nội vựng phải tớch hợp tớnh năng Broadband RAS nhằm thực hiện chức năng điểm truy nhập IP POP băng rộng cho cỏc thuờ bao xDSL.
Số lượng và quy mụ cỏc nỳt chuyển mạch ATM+IP của một vựng trong giai đoạn đầu phụ thuộc vào nhu cầu dịch vụ tại vựng đú.
Cỏc bộ tập trung ATM cú nhiệm vụ tập trung cỏc luồng E1 lẻ thành luồng ATM 155 Mbit/s. Cỏc bộ tập trung ATM được đặt tại cỏc nỳt truyền dẫn nội tỉnh. Số lượng và quy mụ tập trung ATM phụ thuộc vào số nỳt truy nhập và số thuờ bao của nỳt truy nhập.
e. Tổ chức lớp truy nhập
Lớp truy nhập gồm toàn bộ cỏc nỳt truy nhập được tổ chức khụng phụ thuộc theo địa giới hành chớnh. Cỏc nỳt truy nhập của cỏc 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 kờnh kết nối nỳt truy nhập với cỏc nỳt chuyển mạch nội vựng cú tốc độ phụ thuộc vào số lượng thuờ bao tại nỳt, ớt nhất là nxE1.
Cỏc thiết bị truy nhập thế hệ mới phải cú khả năng cung cấp cổng dịch vụ POTS, VoIP, IP, ATM, FR, X.25, IP-VPN, xDSL...
4.2.3 Xõy dựng mạng truyền dẫn đƣờng trục quốc gia tiến tới NGN
a. Cấu trỳc mạng
Việc xõy dựng mạng truyền dẫn đường trục quốc gia phải dựa trờn nguyờn tắc chung và cấu trỳc lớp chuyển tải của quỏ trỡnh phỏt triển mạng NGN, nhằm mục tiờu đạt được mạng truyền dẫn để chuyển tải lưu lượng lớn thụng suốt dọc quốc gia tiến tới NGN. Vỡ vậy cấu trỳc của mạng truyền dẫn cú thể được xõy dựng dựa trờn cơ sở mạng hỡnh 4.5. Giao diện quang OLT ADM PON ONU DSL Vô tuyến Truy nhập Mạng truyền tải/lõi (O)ADM (O)DXC Hỡnh 4.5: Cấu hỡnh mạng truyền dẫn tổng thể
Trong cấu trỳc mạng truyền dẫn cú sự kế thừa của cấu trỳc mạng hiện tại và cỏc cụng nghệ đang sử dụng. Do đú vẫn tận dụng cấu hỡnh Ring cỏp trong việc xõy
dựng mạng. Cỏc thiết bị truyền dẫn trờn tuyến truyền dẫn đường trục là cỏc thiết bị đủ mạnh về năng lực để bảo đảm thụng suốt lưu lượng cao và phự hợp với cấu hỡnh