1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Trần Văn Long NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN
TRONG MẠNG IP TRÊN WDM VÀ ỨNG DỤNG
CHO MẠNG ĐƯỜNG TRỤC CỦA VNPT

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ: 60.52.70 8
Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Văn Võ
Hà Nội- 2010


quản lý cơ sở hạ tầng các mạng viển thông và thực hiện chức năng điều khiển IP/DWDM và giải pháp
IP/MPLS/DWDM
1.2. Một số giải pháp IP trên WDM.
1.2.1 Giải pháp IP/SDH/WDM
Có thể thực hiện một cách đơn giản để truyền dẫn khung SDH có đóng gói các IP datagram qua
mạng WDM nhờ sử dụng các Transponder (là bộ thích ứng bước sóng). Ta cũng có thể truyền dẫn các
khung SDH mang thông tin của các IP datagram trên mạng truyền tải SDH đồng thời với các loại lưu
lượng dịch vụ khác. Nhưng cùng với sự phát triển của cơ sở hạ tầng mạng truyền tải quang OTN thì
truyền dẫn trên mạng WDM là tất yếu và có nhiều ưu điểm hơn.
Để thực hiện truyền dẫn IP trên SDH có thể sử dụng các giao thức PPP/HDLC hay LAPS. Tương
ứng ta có các mô hình phân lớp như hình 1.1. Tuy nhiên, không thể đồng thời sử dụng hai mô hình này
(tức LAPS và HDLC không thể cùng tồn tại).
Giải pháp này tận dụng ưu điểm của SDH để bảo vệ lưu lượng IP chống lại sự cố đứt cáp nhờ chức
năng chuyển mạch tự động (APS). Điều này cũng có thể thực hiện trong lớp mạng quang dựa trên WDM.

Hình 1.1: Ngăn xếp giao thức IP/SDH.
1.2.2 Giải pháp IP/NG-SDH/WDM
Đây là giải pháp sử dụng công nghệ NG-SDH thay cho SDH. Mô hình phân lớp giải pháp IP/NG-
SDH/WDM được chỉ ra ở hình 1.2. Cho đến nay đã có nhiều tổ chức tiêu chuẩn đã nghiên các giao thức
nhằm sắp xếp lưu lượng số liệu vào trong tải đồng bộ SDH. Trong đó bộ tiêu chuẩn GFP, VCAT, LCAS
là bộ giao thức đã được ITU chuẩn hóa và đang được sử dụng trên thực tế để truyền tải lưu lượng IP trên
mạng SDH.
3 Hình 1.2: Mô hình phân lớp giải pháp IP/NG-SDH/WDM.
1.2.3 Giải pháp IP/GbE/WDM.
Ethernet là chuẩn hiện nay đang được sử dụng rộng rãi, bởi hầu hết các dịch vụ thông tin ứng dụng
trên nền mạng Internet và mạng LAN. Chính vì vậy, Gigabit Ethernet rất phù hợp trong môi trường Metro để
truyền tải lưu lượng IP qua các mạch vòng WDM hoặc thậm chí cho cả các tuyến WDM cự ly dài. Hiện nay, các

lý - điều khiển nguồn WDM sẽ được đề cập cùng nhau.
Mô hình kỹ thuật lưu lượng tích hợp IP/WDM được mô tả ở hình 1.7.

Hình 1.7: Kỹ thuật lưu lượng tích hợp trong IP/WDM

CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
TRONG MẠNG IP TRÊN WDM
Truyền tải IP trên WDM là một xu thế phát triển tất yếu của các mạng viễn thông hiện nay. Song
để hiện thực hoá điều này còn nhiều vấn đề kỹ thuật cần phải giải quyết. Một trong những vấn đề kỹ
thuật có tính then chốt, đó là các giải pháp điều khiển IP trên WDM.
2.1 Phương pháp điều khiển tĩnh IP trên WDM.
Phương pháp này được áp dụng đối với giai đoạn đầu tiên, người ta tổ chức truyền tải IP trên
mạng WDM theo mô hình xếp chồng, các bộ định tuyến IP kết nối trực tiếp với các hệ thống WDM cung
cấp băng thông lên đến terabit trên một kết nối được cấp phát tĩnh và việc điều khiển trong mạng IP trên
WDM được thực hiện độc lập giữa hai mạng IP và WDM.
Trong mạng IP sử dụng các cơ chế điều khiển của riêng nó như kỹ thuật chia tải, MPLS-TE, v.v.
Còn trong mạng WDM trong giai đoạn này do công nghệ còn hạn chế nên việc cấp phát bước sóng hoàn
toàn tĩnh nên việc điều khiển lưu lượng trên mạng này là các chức năng bảo vệ và phục hồi truyền thống.
2.1.1 Điều khiển lưu lượng trong mạng IP.
Việc ánh xạ các luồng lưu lượng lên một topo vật lý có sẵn gọi là điều khiển lưu lượng (TE -
Traffic Engineering). Mục đích của TE là cân bằng tải lưu lượng trên các kết nối, router, và switch khác
nhau trong mạng, cho nên không một phần tử nào trong mạng sử dụng quá nhiều hoặc dưới mức sử
dụng, TE cho phép các ISP khai thác đầy đủ cơ sở hạ tầng mạng.
2.1.1.1. Các thành phần của TE.
Thành phần lựa chọn đường (Path Selection Component):
Có hai phương pháp chính để xác định con đường vật lý cho LSPs và một phương pháp kết hợp
hai phương pháp đó, cụ thể như sau.
- Tính toán đường đi offline.
- Tính toán đường đi online.

phụ thuộc vào sự thay đổi thông tin trạng thái đang diễn ra trên mạng. Khi đường dẫn và bước sóng đã
được xác định, các bộ OXC tại các nút mạng được lập trình để thiết lập các lightpath đã được chỉ định
trước.
Mục tiêu:
- Tối thiểu hóa số bước sóng cần sử dụng.
- Hoặc tối đa số kết nối có thể thiết lập ứng với một số lượng bước sóng và một tập kết nối cho
trước.
Thông thường bài toán S-RWA được chia thành hai vấn đề riêng rẽ: vấn đề định tuyến và vấn đề
gán bước sóng.
2.1.2.2 Bảo vệ và khôi phục.
6

Cơ chế bảo vệ tại lớp truyền tải quang rất bị giới hạn trong mạng quang đa bước sóng khi so sánh với cơ
chế bảo vệ bởi mạng quang thông minh. Hình 2.3.
Lớp đoạn truyền dẫn quang: sử dụng hình thức bảo vệ đường quang,
Lớp đoạn ghép kênh quang: chủ yếu sử dụng cơ chế bảo vệ của SONET/SDH,
Lớp kênh quang: sử dụng chức năng bảo vệ kênh quang.

Hình 2.3: Bảo vệ trong mạng truyền tải quang
2.2 Phương pháp điều khiển IP trên quang động.
Phương pháp này được áp dụng cho mạng IP trên WDM với mô hình xếp chồng , hai mạng IP và
WDM vẫn sử dụng mặt phẳng điều khiển riêng của mình trong phần này chủ yếu nghiên cứu về điều
khiển động lưu lượng của lớp WDM.
2.2.1. Mô hình xếp chồng định tuyến bước sóng.
Tất cả các giải pháp định tuyến bước sóng sẵn có hiện nay đều tập trung vào lớp truyền tải. Các
giao thức định tuyến IP nổi tiếng như OSPF và IS-IS, hoặc các giao thức định tuyến ATM, như giao thức
giao diện mạng riêng (PNNI), được làm thích ứng để tạo ra một giao thức định tuyến được dùng bởi các
WR. Sử dụng giao thức định tuyến bước sóng này, các đấu nối có thể cung cấp một cách linh động cho
các bộ định tuyến IP nối liền nhau hoặc các thiết bị ở lớp dịch vụ khác mà mà tập trung ở phần trên của
OTN. Kiểu mạng này (nơi mà hai lớp mạng độc lập được triển khai với nhau) được gọi là mô hình xếp

Như hình 2.7, có thể thực hiện định tuyến cho đường ánh sáng tập trung bằng sử dụng một máy
chủ điều khiển lưu lượng. Các WR hoạt động như máy trạm tương ứng. Máy chủ duy trì một cơ sở dữ
liệu thông tin bao gồm topo và bảng thống kế của các nguồn tài nguyên vật lý. Thông tin về các vị trí
nguồn tái nguyên và địa chỉ áp dụng cũng như lược đồ tên cũng được duy trì.

Hình 2.7: Định tuyến tập trung để thiết lập đường ánh sáng
Định tuyến đường ánh sáng phân tán
Điều khiển mạng phân tán, như hình 2.8, bảo đảm đường ánh sáng được cung cấp trong thời gian
rất nhỏ. Đó là điều đặc biệt quan trọng trong việc phục hồi mạng. Mỗi bộ định tuyến bước sóng duy trì
một cơ sở dữ liệu riêng và khởi tạo một thuật toán riêng của nó.

8

Hình 2.8: Thiết lập định tuyến với điều khiển phân tán
2.3 Phương pháp điều khiển tích hợp IP trên quang.
2.3.1 Mô hình điều khiển tích hợp IP/WDM.
Với mô hình mạng ngang hàng của mạng IP/WDM, một mặt phẳng điều khiển đơn cho cả lớp
truyền tải quang và lớp dịch vụ làm cho cả hai lớp truyền tải quang và lớp dịch vụ không thể còn là
những lớp đơn lẻ.
Trong mô hình kiến trúc này, các bộ định tuyến IP của lớp dịch vụ và các WR của lớp truyền tải
quang duy trì các quan hệ ngang hàng (hình 2.9. Bởi vì tất cả các thành phần của mạng là một bộ phận
của cùng phạm vi định tuyến, topo của mạng WDM là sẵn sàng cho lớp dịch vụ của mạng.

Hình 2.9: Trong mô hình ngang hàng
2.3.2. Kiến trúc và các phần tử.
Một mạng IP/WDM sử dụng phương pháp điều khiển tích hợp điển hình được chỉ ra ở hình 2.10.

Hình 2.10: OTN với các WR và LSR
2.3.3 Cơ chế điều khiển tích hợp trong mạng IP/WDM dựa trên GMPLS.
Hình 2.11 chỉ ra một mạng ở đó mọi nút được cấu tạo bởi một bộ định tuyến IP và một bộ nối

cụ thể và cung cấp một con trỏ đến giao thức lớp trên để có thể truyền tải trên LSP.

10 Hình 2.14: Các thủ tục thiết lập LSP quang thông qua bản tin RSVP RESV.

CHƯƠNG 3
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN IP TRÊN WDM CHO MẠNG ĐƯỜNG TRỤC CỦA
VNPT

3.1 Hiện trạng mạng truyền tải IP trên WDM và giải pháp điều khiển trên mạng đường trục của
VNPT
VNPT sớm nhận rõ được vai trò và khả năng của mạng NGN và đã từng bước chuyển sang mạng
viễn thông NGN để cung cấp đa dịch vụ linh hoạt, như điện thoại, truyền số liệu, Internet, phát thanh,
truyền hình, giải trí qua mạng, điều khiển từ xa Cho tới nay, mạng NGN của VNPT đã triển khai song
dự án NGN giai đoạn 2 gọi tắt là VN2 tới tất cả các tỉnh/thành phố trong cả nước và VNPT đang từng
bước chuyển lưu lượng từ mạng giai đoạn 1 VN1 sang VN2.
Để đáp ứng cho việc truyền tải lưu lượng rất lớn hiện nay, trong mạng truyền tải NGN VNPT đã
xây dựng các hệ thống truyền dẫn quang với công nghệ DWDM tạo nên kiến trúc IP trên DWDM.
3.1.1 Tổng quan hiện trạng lớp truyền tải NGN của VNPT và giải pháp điều khiển.
Mạng truyền tải VN2 được xây dựng dựa trên mô hình kiến trúc phân lớp,
gồm 3 lớp: Lớp truyền tải, Lớp gom, Lớp truy nhập.
Trong phần này chỉ tập trung giới thiệu về lớp truyền tải. Lớp truyền tải bao gồm 2 phần chính:

Hình 3.1: Mô hình logic của mạng VN2
Mạng lõi: Được xây dựng dựa trên 5 cặp core node tạo thành hai mặt phẳng A&B tại Hà nội, Hải
Phòng, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh và Cần Thơ sử dụng thiết bị router T1600 của Juniper. Các core node
được kết nối với nhau bằng công nghệ POS (Packet over Sonet) sử dụng hệ thống truyền dẫn
SDH/WDM .

sơ đồ hình 3.3.
Về mạng biên: Các điểm trục được tổ chức thành nút đa dịch vụ ở tất cả các tỉnh thành.
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 (DWDM). Ở lớp truyền tải quang, về cơ bản vẫn duy trì giải pháp điều khiển tĩnh
cho các hệ thống hiện tại, từng bước sử dụng phương thức điều khiển động thay thế cho các hệ thống cấp
phát bước sóng tĩnh hiện nay, bằng cách gắn vào bộ định tuyến IP ngoài thông qua giao diện điều khiển
chuẩn tới mỗi OXC. Các bộ định tuyến này được xem như là các bộ điều khiển định tuyến bước sóng và
cung cấp các chức năng như là quản lý tài nguyên quang, quản lý cấu hình và dung lượng, địa chỉ, định
tuyến, kỹ thuật lưu lượng, phát hiện trạng thái mạng và cả sự phục hồi. Trong giai đoạn này các dự án
đầu tư mới bắt buộc phải sử dụng công nghệ định tuyến động dựa trên GMPLS.
12

Về mặt số liệu: vẫn sử dụng phương thức kết nối POS giữa các bộ định tuyến IP-MPLS trong mạng
quang.
3.2.2 Giai đoạn 2013 đến 2015.
Trên cơ sở mạng đường trục giai đoạn 2010-2013 của VNPT cộng với sự phát triển công nghệ
mới trên thế giới và với quan điểm đầu tư phát triển mạng gắn với tính hiệu quả, nên trong giai đoạn này
VNPT cần thực hiện các vấn đề sau:
- Loại bỏ kiến trúc IP-MPLS/ SDH/DWDM,
- Chỉ tiếp tục duy trì các kiến trúc IP-MPLS/NG-SDH/DWDM và IP/GE/NG-SDH/DWDM,
- Đầu tư thử nghiệm giải pháp IP/DWDM với kiến trúc IP trên quang DWDM theo mô hình mạng
ngang hàng cho mạng đường trục NGN của VNPT.
Trong đó, nên thực hiện các giải pháp kỹ thuật sau:
Về mạng lõi: Vẫn duy trì 5 nút mạng Hà nội, Đà nẵng, TP.Hồ Chí Minh, Hải phòng và Cần Thơ. Tổ
chức mạng lõi vẫn thành 2 mặt phẳng để thực hiện bảo vệ thiết bị và cân bằng tải. Tuy nhiên, cấu hình
mạng lõi nên tổ chức theo cáu trúc Mesh để tăng tính an toàn của mạng trục (có thể thực hiện kết nối vật
lý kết hợp với kết nối logic). Cấu hình mạng đường trục giai đoạn 2013- 2015 được trình bầy ở hình 3.4.

Hình 3.4: Cấu hình mạng trục giai đoạn 2013-2015
Về mạng biên: Các điểm trục được tổ chức thành nút đa dịch vụ ở tất cả các tỉnh thành.