Mạng truyền tải hoàn toàn quang (OTN) sử dụng kỹ thuật WDM với những ƣu điểm vƣợt trội mà khụng một hệ thống truyền tải nào cú thể cú đƣợc đó và đang đƣợc xem là mục tiờu để xõy dựng phục vụ cho việc triển khai mạng thế hệ sau (NGN).[5],[29] Việc xõy dựng mạng OTN cũng đƣợc tiến hành ở Việt nam. Chớnh vỡ vậy, trong nội dung chƣơng này của luận văn trỡnh bày những đề xuất trong việc xõy dựng mạng truyền tải theo hƣớng NGN tại Việt Nam. Xuất phỏt từ thực tiễn mạng lƣới, về tớnh khả thi của cụng nghệ và thiết bị mạng, luận văn cũng thực hiện vận dụng những kinh nghiệm triển khai OTN để đƣa ra cấu trỳc, cỏch thức kết nối, cụng nghệ mạng nhằm đƣa ra kiến trỳc mạng và lộ trỡnh xõy dựng phự hợp với thực tế mạng lƣới viễn thụng nƣớc ta hiện nay.
4.1 TỔ CHỨC VÀ ĐỊNH HƢỚNG CHO CẤU TRÚC MẠNG NGN CỦA VIỆT NAM VIỆT NAM
Trờn cơ sở đỏp ứng cỏc yờu cầu về cơ sở hạ tầng viễn thụng quốc gia, cấu trỳc mạng viễn thụng theo định hƣớng NGN Việt Nam cần đƣợc xõy dựng để hƣớng tới cỏc mục tiờu cụ thể nhƣ sau:
- Đỏp ứng cung cấp cỏc dịch cụ viễn thụng hiện nay và cỏc loại dịch vụ viễn thụng thế hệ mới bao gồm: cỏc dịch vụ cơ bản, cỏc dịch vụ gia tăng, cỏc dịch vụ truyền số liệu, Internet cố định và di động, đa phƣơng tiện. Cụ thể là cỏc loại dịch vụ viễn thụng nhƣ ATM, IP, FR, X25…
- Mạng xõy dựng phải cú cấu trỳc đơn giản: giảm tối đa cỏc cấp chuyển mạch và chuyển tiếp truyền dẫn, nõng cao hiệu quả sử dụng, chất lƣợng mạng lƣới và giảm thiểu chi phớ khai thỏc và bảo dƣỡng.
- Mạng phải cú độ linh hoạt, tớnh sẵn sàng và hiệu năng cao: tiế n tới tớch hợp mạng thoại và truyền số liệu trờn mạng đƣờng trục băng rộng, cấu trỳc mạng phải cú độ linh hoạt cao, bảo đảm an toàn mạng lƣới và chất lƣợng dịch vụ, dễ dàng mở
rộng dung lƣợng, triển khai dịch vụ mới. Việc thay đổi cấu trỳc mạng hiện tại đƣợc tiến hành theo từng bƣớc theo điều kiện thực tế cho phộp. Tận dụng tối đa cỏc thiết bị hiện cú trờn mạng để cú thể phỏt triển dịch vụ B-ISDN, đỏp ứng nhu cầu cỏc dịch vụ Internet, dịch vụ IP, ATM,…
4.1.1 Mục tiờu xõy dựng mạng truyền tải đƣờng trục, mạng truy nhập cho NGN Việt Nam
Cấu trỳc mạng viễn thụng thế hệ sau (NGN) của Việt nam đƣợc xem xột trờn hai gúc độ: cấu trỳc vật lý và chức năng mạng.
Xột về cấu trỳc vật lý, mạng viễn thụng NGN đƣợc chia ra thành 2 lớp: lớp lừi/chuyển mạch và lớp truy nhập. Trong đú, lớp lừi/truyền tải bao gồm cỏc hệ thống truyền dẫn và hệ thống chuyển mạch nhƣ sau:
Cỏc tuyến truyền dẫn liờn vựng, cỏc tuyến truyền dẫn trung kế kết nối cỏc node chuyển mạch vựng.
Cỏc node chuyển mạch cổng quốc tế (Gateway), cỏc node chuyển mạch vựng (Toll) và cỏc node chuyển mạch vựng.
Lớp truy nhập bao gồm:
Hữu tuyến: cỏc hệ thống truy nhập cỏp đồng và cỏp quang… Vụ tuyến: thụng tin di động, truy nhập vụ tuyến cố định. Xột về mặt chức năng, cấu trỳc mạng NGN đƣợc chia ra làm 5 lớp:
Lớp chuyển tải (Transport) Lớp truy nhập (Access) Lớp điều khiển (Control)
Lớp ứng dụng (Service/Application) Lớp quản lý (Management)
Trong mạng này, cấu trỳc lớp chuyển tải đúng vai trũ quan trọng cú chức năng chuyển tải toàn bộ lƣu lƣợng đƣợc yờu cầu với chất lƣợng dịch vụ tốt. Vị trớ lớp chuyển tải nhằm đỏp ứng cho NGN cú thể đƣợc mụ tả nhƣ hỡnh 4.1 bao gồm cỏc hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn nhằm thực hiện cỏc chức năng chuyển mạch, định tuyến và truyền cỏc dịch vụ giữa cỏc thuờ bao của lớp truy nhập dƣới sự điều khiển của lớp điều khiển. Mạng hiện cú đó tồn tại một mạng chuyển tải với khả
năng tiềm tàng cho tƣơng lai bao gồm cỏc nỳt chuyển mạch và mạng truyền dẫn quang. Khi tiến tới cấu trỳc NGN, mạng chuyển tải này cần phải cú một cấu trỳc phự hợp trờn cơ sở mạng hiện cú.
Cỏc yờu cầu của lớp truyền tải đƣờng trục:
Việc chuyển tải lƣu lƣợng trờn mạng lƣới viễn thụng đƣợc thực hiện trờn cơ sở cỏc hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch. Cho tới nay, cú rất nhiều cỏc hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch với đủ cỏc cấu hỡnh chủng loại tham gia. Trong cỏc hệ thống truyền dẫn thƣờng chủ yếu bao gồm cỏc hệ thống vệ tinh, vi ba cỏp quang. Trong cỏc hệ thống này, truyền dẫn cỏp quang đang chiếm ƣu thế và đúng vai trũ rất quan trọng trong việc truyền tải lƣu lƣợng lớn thụng tin giữa cỏc vựng với nhau.
Mạng truyền dẫn (Truyền dẫn quang) Chuyển mạch và định tuyến Lớp điều khiển Lớp ứng dụng dịch vụ Lớp truy nhập L ớ p q u ả n l ý ( m ạ n g , d ịc h v ụ ) Điều chỉnh tới NGN Truy nhập Truy nhập Tổng đài
Hình 4.1 Lớp truyền tải trong cấu trúc NGN
Nhỡn chung, cỏc lớp truyền tải đều cú yờu cầu đặt ra, nhƣng lớp truyền tải đƣờng trục nhằm thoả món yờu cầu cho mạng thế hệ sau sẽ cú cỏc yờu cầu riờng biệt đặc thự của chỳng. Bởi vỡ chỳng cú vai trũ cực kỳ quan trọng là thƣờng xuyờn truyền tải một một lƣu lƣợng rất lớn thụng tin trờn khoảng cỏch xa nờn yờu cầu đặt ra thƣờng khắt khe hơn. Căn cứ vào yờu cầu chung của lớp truyền tải của mạng NGN, vào hiện trạng mạng truyền dẫn đƣờng trục quốc gia, và dựa vào tớnh khả thi của cụng nghệ truyền dẫn cú thể triển khai trong thời gian tới; mạng truyền dẫn đƣờng trục quốc gia cần thoả món cỏc yờu cầu sau:
Một trong cỏc mục tiờu quan trọng của mạng đƣờng trục thế hệ sau là phải thực sự trở thành một cơ sở hạ tầng thống nhất, cú khả năng truyền tải nhiều loại
hỡnh dịch vụ, phự hợp để đỏp ứng đƣợc sự phỏt triển dịch vụ sau này. Vỡ vậy mạng truyền tải phải cú khả năng truyền tải tớn hiệu dƣới dạng gúi.
Để tạo thuận lợi cho việc phỏt triển cỏc dịch vụ sau này, yờu cầu quan trọng nhất của lớp truyền tải là tớnh thụng suốt (service transpearency), tức là khả năng truyền cỏc tớn hiệu khỏch hàng (client) trờn đú mà khụng xử lý, khụng cần biết nội dung tớn hiệu đú là gỡ.
Nhƣ vậy cú thể nhận thấy rằng mạng truyền tải đƣờng trục thế hệ sau chớnh là sự kết nối cỏc thiết bị chuyển mạch và định tuyến gúi bằng mạng truyền dẫn đƣợc xõy dựng dựa trờn cụng nghệ SDH và cụng nghệ quang (cụ thể là cụng nghệ WDM).
- Bờn cạnh cỏc yờu cầu trờn thỡ mạng truyền tải đƣờng trục cũn phải bảo đảm:
+) Mạng ỏp dụng cỏc cụng nghệ tiờn tiến, nhƣng phải đảm bảo cấu trỳc đơn giản và cú hiệu quả, khụng phức tạp, khụng quỏ nhiều cấp.
+) Cấu trỳc mạng phải đảm bảo tớnh linh hoạt và độ sẵn sàng cao: cú khả năng ứng phú và phục hồi nhanh khi cú sự cố. Dễ dàng nõng cấp, mở rộng dung lƣợng và triển khai dịch vụ.
+) Bảo đảm chất lƣợng truyền dẫn cho mọi dịch vụ.
+) Đủ năng lục truyền tải dung lƣợng lớn thụng suốt: truyền lƣu lƣợng lớn mà khụng tắc nghẽn.
Cú độ an toàn cao: Cấu trỳc kết hợp với cụng nghệ ỏp dụng phải cú độ an toàn cao trong mọi tỡnh huống.
+) Mạng phải đảm bảo trong việc quản lý và khai thỏc, khắc phục sự cố. +) Cấu trỳc mạng phải đảm bảo tớnh kế thừa và tận dụng triệt để mạng truyền dẫn hiện cú. Đầu tƣ cho mạng phải hiệu quả và kinh tế.
4.1.2 Đỏnh giỏ hiện trạng và cấu trỳc mạng truyền dẫn đƣờng trục đơn kờnh ở Việt Nam
Trong mạng truyền dẫn quốc gia, mạng truyền dẫn đƣờng trục Bắc-Nam đúng vai trũ hết sức quan trọng trong mạng truyền tải. Do đặc trƣng địa hỡnh của Việt nam trải dài và hẹp, hai đầu Bắc và Nam tập trung nhiều tỉnh thành và hai diểm
đầu cuối là hai thành phố lớn nhất nƣớc, nờn mạng truyền dẫn đƣờng trục đúng vai trũ là huyết mạch duy nhất trờn toàn bộ mạng lƣới.
Hiện tại, mạng truyền tải đƣờng trục và liờn tỉnh do cụng ty VTN quản lý. Mạng truyền dẫn liờn tỉnh chủ yếu là cỏc hệ thống truyền dẫn cỏp quang, phần nhỏ là vụ tuyến. Trong đú mạng cỏp quang liờn tỉnh phần lớn là dƣới dạng cỏc Ring SDH.
Để đảm bảo an toàn mạng lƣới và nõng cao chất lƣợng phục vụ khỏch hàng, tuỳ thuộc vào địa hỡnh mỗi khu vực, việc kết nối giữa cỏc nỳt vựng và nỳt khu vực đƣợc thực hiện bằng cỏc Ring cỏp quang hoặc hai phƣơng thức truyền dẫn cỏp quang và vi ba.
Tuyến trục chớnh Bắc-Nam: là tuyến truyền dẫn quan trọng nhất và chiếm gần 80% tổng lƣu lƣợng ở Việt Nam.
Phƣơng thức: Cỏp quang và Viba, cụng nghệ :PDH và SDH Tuyến thụng tin quang đƣờng trục
Cấu hỡnh mạng: tuyến truyền dẫn đƣờng trục quang quan trọng nhất ở nƣớc ta là tuyến thụng tin Bắc-Nam. Đõy là tuyến cỏp quang đƣờng trục Hà nội-TPHCM đó lắp đặt và đƣa vào sử dụng từ năm 1995, sử dụng cụng nghệ truyền dẫn SDH, cú dung lƣợng lớn nhất là 1008 luồng E1. Tuyến truyền dẫn quang này gồm hai tuyến: tuyến cỏp quang dọc theo quốc lộ 1A và tuyến cỏp quang trờn đƣờng dõy điện lực 500KV. Chỳng tạo nờn một mạng đƣờng trục hiện đại với lƣu lƣợng lớn nhất truyền trờn nú.
Mạng cỏp quang đƣờng trục cú cấu hỡnh Ring vu hồi, đƣợc cấu trỳc từ 4 vũng ring con, đƣợc giỏm sỏt, quản lý, điều khiển tập trung với 4 vũng Ring con với tờn theo địa bàn hành chớnh nhƣ sau:
Hà Nội – Hà Tĩnh Hà tĩnh – Đà Nẵng
Đà Nẵng – Quy Nhơn (và Đà Nẵng – Plõy ku) Quy Nhơn (Plõy ku) = Tp.HCM
Trong đú, nửa vũng Ring trờn đƣờng cỏp quang theo tuyến đƣờng dõy điện lực 500KV chủ yếu sử dụng làm đƣờng dự phũng, bảo vệ cho lƣu lƣợng thụng tin trờn tuyến cỏp quang dọc theo quốc lộ 1A.
Kết nối cỏc Ring thuộc loại kết nối chỉ cú 1 nỳt (trừ hai nỳ nối giữa ring 3 và 4 là Quy Nhơn và Plõy ku)
Cấu hỡnh tuyến đƣợc thể hiện trờn hỡnh 4.3 và phõn bổ lƣu lƣợng trong hỡnh 4.4[4] Chế độ bảo vệ: MS SPRING1 MS SPRING2 Nút A Nút B N1 N2 N3 N4 TA RA RB TB
Hình 4.2 Cơ chế bảo vệ các kết nối giữa các vòng Ring
Mỗi ring đƣợc bảo vệ theo kiểu MS-SPRing (MS-BSHR)
Kết nối bảo vệ (HTH và ĐNG) giữa cỏc ring thuộc kiểu trong cựng lớp bảo vệ (chained intra layer protection internetworking)
Trong trƣờng hợp của R1 và R2 chỉ giao với cỏc ring lõn cận tại 1 nỳt (HTH và ĐNG), khụng cú N2 và N4. Nếu xẩy ra sự cố ỏ nỳt N1 hoặc N3 thỡ Ring 1 khụng thể kết nối đƣợc với Ring 2. Kết nối bảo vệ này chƣa hợp lý chỉ cú khả năng bảo vệ lƣu lƣợng theo từng Ring mà khụng cú khả năng bảo vệ lƣu lƣợng kết nối giữa cỏc ring khi cú sự cố tại nỳt kết nối (mức bảo vệ 1)
Nỳt N2, N4 tồn tại trong trƣờng hợp Ring 3 và Ring 4 nối nhau ở Quy Nhơn và Plõy ku. Đú là kiểu mached – node bảo đảm an toàn khi cú sự cố xẩy ra tại nỳt kết nối tƣơng ứng mức bảo vệ 3 (chained inter- layer protection internetworking)
Cỏp quang: Do tớnh chất đầu tƣ cỏc tuyến trờn mạng đƣờng trục với cỏc nhà cung cấp khỏc nhau mà cỏc loại cỏp sợi quang đƣợc lắp đặt trờn tuyến cú khỏc về tham số. Tuy nhiờn, chỳng cựng sử dụng một loại là đơn mode tiờu chuẩn G.652 nờn khỏ tƣơng đồng với nhau.
500KV PLU 500KN DNG 500KV HTH 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 16x 500KV HBH 500KV PLM
16E1 16E1 16E1 16E1 16E1 16E1 16E1 16E1 16E1 16E1 16E1 16E1 16E1
1x32E1 1xTN 3xTN 1x 198E1 3xTN 4X 198E1 5 STM-1e HNI
NĐH NBH THA HTH NMR DHI DHA HUE ĐNG QHI TKY LKN
QNN THA NTG PRG NMT PTT XLC BHA HCM Tuyến cáp quang Hà Nội-Hoà Bình 622Mbps (STM-4) 73Km 12Km 12Km 5Km 15Km 15Km 100Km 100Km 67Km 67Km AKE 14Km 7x STM-1e 7x STM-1e 6xTN 4X 120 121 R2 R4 119 116 R7 116 R9 R11 120 59 113 R13 R15 109 52 R16 65 R18 131 130 R20 132 R22 65 96 41 63 144 16x 50 VIH 97 55 97 73 109 4xSTM-1e 140 81 63E1 114 125 106 58 94 117 49 32 HBN P&T
Hình 4.3 Cấu hình tuyến cáp quang đ-ờng trục Bắc - Nam
PKU
63E1 1x TN-
HNI
NĐH NBH THA VIH HTH QBH QTI HUE DNG QNI QNN PLU PYN KHA NTN BTN HCM
Đang dùng STM-1 # 1 Kênh lẻ STM-1 # 2 STM-1 # 3 STM-1 # 4 STM-1 # 5 STM-1 # 6 VTI STM-1 # 7 VTI STM-1 # 8 TV STM-1 # 9 VC3 VC3 VC3 Giao tiếp 140TV Luồng STM-1 # 9 dùng quá qui định an toàn mạng
VC3 VC3
Giao tiếp STM1 đến mạng Ring VTI
Giao tiếp 140TV Giao tiếp STM-1 VTI Giao tiếp STM-1 VTI
Cần đ-ợc trang bị thêm Đang dùng Đang dùng Đang dùng Đang dùng Đang dùng Đang dùng Đang dùng
Thiết bị truyền tải quang: Cỏc chủng loại thiết bị đựoc dựng trờn mạng đƣờng trục cũng tƣơng đối đa dạng theo cỏc nhà cung cấp khỏc nhau và thƣờng theo đầu tƣ của toàn tuyến. Tại cỏc tỉnh dọc theo quốc lộ 1A đều cú ớt nhất một thiết bị ADM cấp STM-16 và một thiết bị ADM cấp STM-1 để xen rẽ cỏc luồng 2Mbps tổng số cú:
18 trạm lặp sử dụng khuếch đại quang +10dBm 21 ADM cấp STM-16 (TN-16X)
28 ADM cấp STM-1 (TN-1X)
Tại trạm Hà Tĩnh, Đà Nẵng, Quy Nhơn, Plõy ku cú sử dụng 2 ADM cấp STM-16 lắp theo kiểu back to back để thực hiện cỏc chức năng đấu nối chộo. Mỗi trạm đầu cuối ghộp kờnh xen/rẽ gồm thiết bị TN-1X và một thiết bị TN-16X.
4.1.3 Đỏnh giỏ khả năng của hệ thống truyền quang dang sử dụng theo hƣớng phục vụ cho NGN
Về cấu hỡnh tuyến truyền dẫn quang đường trục Bắc Nam: tuyến đƣợc xay dựng rất kịp thời nhằm đỏp ứng nhu cầu truyền tải lƣu lƣợng lớn từ Bắc tới Nam với chất lƣợng cao và đảm bảo tin cậy. Mặt khỏc, đõy cũng là tuyến truyền dẫn quang với quy mụ lớn đầu tiờn ở nƣớc ta, và ỏp dụng cụng nghệ truyền dẫn tiờn tiến nhằm làm nền tảng vững chắc cho việc phỏt triển mạng truyền dẫn những năm sau.
Sau gần 10 năm khai thỏc, cú thể đỏnh giỏ sơ lƣợc tại thời điểm hiện tại nhƣ sau:
Tuyến sử dụng cụng nghệ truyền dẫn SDH với cấu hỡnh ring là hợp lý để bảo vệ toàn bộ lƣu lƣợng khi cú sự cố đứt cỏp hay tại một nỳt nào đú. Vỡ vậy cấu hỡnh tuyến cú thể phỏt triển tiếp cận với mạng truyền dẫn cho mạng NGN.
Xột tổng quỏt cỏc yếu tố với mạng đƣờng trục thỡ kiểu MS-SPRing cú nhiều ƣu điểm. Do vậy kiểu bảo vệ MS-SPRing 2 sợi trờn tuyến đƣờng trục của Việt Nam là hợp lý (thực tế thỡ việc ỏp dụng cấu hỡnh bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ dung lƣợng Ring, khả năng xen rẽ. khả năng truyền dung lƣợng phụ, tớnh đơn giản của cơ chế bảo vệ, số nỳt tối đa trờn một Ring,…) Mạng đƣờng trục là nơi cần phải bảo vệ cho toàn bộ lƣu lƣợng kết nối giữa cỏc Ring, khụng chỉ trong trƣờng hợp sự cố tại một nỳt mà cả trong trƣờng hợp trờn mỗi Ring đồng thời xuất hiện một sự cố. Khả năng bảo vệ của tuyến là phự hợp và khụng ảnh hƣởng gỡ tới mạng sau này khi
nõng cấp nờn hệ thống ghộp kờnh quang WDM. Điều này cú thể duy trỡ trong việc nõng cấp mạng tiếp theo theo hƣớng cho mạng NGN.
Cú thể coi tuyến WDM là sự xếp chồng của cỏc tuyến SDH độc lập lờn nhau. Do đú cơ chế bảo vệ của từng tuyến SDH vẫn hoạt động độc lập. Nhƣ vậy việc ghộp cỏc tớn hiệu SDH 2,5Gbps bằng kỹ thuật WDM khụng làm ảnh hƣởng tới cơ chế bảo vệ của mạng.