BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
NGUYỄN VĂN BÌNH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MAN-E VÀ
ỨNG DỤNG TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG PHÚ THỌ
NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ :. 60.52.7023.04.3898 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI – 2009


hội và văn hoá trong môi trường các đô thị và thành phố lớn đã dẫn
đến nhu cầu trao đổi thông tin là rất lớn, đa dạng cả về loại hình
dịch vụ, tốc độ. Đồng thời, với sự hình thành và phát triển bùng nổ
các tổ hợp văn phòng, các khu công nghiệp, công nghệ cao, các
khu chung cư và thêm vào đó là các dự án phát triển thông tin của
chính phủ, các các cơ quan, các công ty, làm cho nhu cầu trao đổi
thông tin như tiếng nói, dữ liệu, hình ảnh, tăng đột biến.
Để đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin đó, cơ sở hạ
tầng mạng truyền thông của các khu đô thị, các thành phố cần
phải có khả năng linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông
rộng, dung lượng lớn và đa dịch vụ.
Hiện tại, các mạng nội bộ LAN (Local Area Network) của
các cơ quan, xí nghiệp chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu trao đổi
thông tin với phạm vi địa lý rất hẹp. Đồng thời, các mạng truy
nhập hiện tại với công nghệ chủ yếu là TDM (chuyển mạch kênh
PSTN, công nghệ SDH) không thể đáp ứng nhu cầu trao đổi thông
tin hiện nay của xã hội cả về loại hình dịch vụ và lưu lượng.
Do đó, việc tìm kiếm các công nghệ để xây dựng một cơ sở
hạ tầng mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network) đáp ứng
được yêu cầu trao đổi thông tin nói trên là cấp thiết đối với những
nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông trên thế giới nói chung và Việt
Nam nói riêng.
Trên thế giới, các nhà cung cấp các dịch vụ Viễn thông đã
tập trung nghiên cứu, phát triển và ngày càng hoàn thiện các giải
pháp công nghệ cho các đô thị và các thành phố lớn. Trong đó,
với những ưu việt của mình nên giải pháp công nghệ MAN-E
2 (Metropolitan Area Network-Ethernet) được rất nhiều nhà cung


thông tỉnh Phú Thọ. Các phương pháp thiết kế và tính
toán dung lượng trong MAN-E của VNPT và ứng dụng
cho Viễn thông Phú Thọ.
Do thời gian và hiểu biết còn hạn chế, đề tài không thể tránh
khỏi thiếu sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp của
các thầy giáo, cô giáo và các bạn.
I. TỔNG QUAN VỀ MAN-E
Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh về kinh tế, xã
hội và văn hoá trong môi trường các đô thị và thành phố lớn đã
dẫn đến nhu cầu trao đổi thông tin là rất lớn, đa dạng cả về loại
hình dịch vụ, tốc độ. Để đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin
đó, MAN-quang (MAN- Metropolitan Area Network) với khả
năng linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, dung
lượng lớn và đa dịch vụ là một giải pháp cơ sở hạ tầng mạng
truyền thông chủ đạo của các khu đô thị, các thành phố.
Để truyền tải thông tin và phát huy hiệu quả cơ sở hạ tầng
MAN-quang, người ta đã sử dụng nhiều giải pháp công nghệ khác
nhau, như: công nghệ SDH-NG, công nghệ WDM, công nghệ RPR,
công nghệ Gigabit Ethernet, công nghệ ATM, công nghệ MPLS,
Tuy nhiên, vấn đề đặt ra cho các nhà xây dựng và cung cấp
dịch vụ MAN là trên cơ sở mục tiêu xây dựng mạng cần phải lựa
chọn được công những công nghệ phù hợp để áp dụng vào việc
xây dựng mạng. Trên cơ sở những công nghệ mạng được lựa
chọn, các nhà thiết kế mạng sẽ xây dựng những cấu hình mạng
thích hợp, lựa chọn thiết bị phù hợp để xây dựng được mạng đáp
ứng với những mục tiêu đề ra ban đầu.
Công nghệ Ethernet và Gigabit Ethernet có những ưu điểm
nổi bật như: có khả năng hỗ trợ rất tốt cho ứng dụng truyền tải dữ
4

thành phố hoặc chỉ là một mạng để liên kết một vài khu nhà
5 (chung cư, khu công nghệ/công nghiệp, các cơ quan tổ chức, các
trường đại học, viện nghiên cứu) với nhau. Thiết bị MAN có thể
được xây dựng và quản lý bởi nhiều tổ chức khác nhau hoặc chỉ
với một nhà cung cấp dịch vụ MAN duy nhất. Các công nghệ
được lựa chọn áp dụng để xây dựng MAN chủ yếu tập trung vào 6
loại công nghệ chính là:
 IP/ATM.
 WDM.
 SONET/SDH-NG.
 Ethernet/Giagabit Ethernet (GbE).
 RPR.
 Chuyển mạch kết nối MPLS/GMPLS.
Các công nghệ này được xây dựng khác nhau cả phạm vi và
các phương thức mà chúng sẽ được sử dụng. Trong một số trường
hợp, các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng lại triển khai cùng một công
nghệ cho các ứng dụng khác nhau. Ví dụ, GbE có thể được sử
dụng để cung cấp năng lực truyền tải cơ sở hoặc để cung cấp các
dịch vụ gói Ethernet trực tiếp đến khách hàng.
2.2. Cấu trúc tổng quan của MAN.
2.2.1. Cấu trúc phân lớp dịch vụ.
Theo cấu trúc này, MAN được chia thành 2 lớp: Lớp mạng
lõi (Core) và lớp truy nhập (Access).
+ Lớp truy nhập thực hiện chức năng tích hợp các loại hình
dịch vụ bao gồm cả dịch vụ từ người sử dụng và dịch vụ mạng.
Lớp mạng này thực thi kết nối cung cấp các loại hình dịch vụ xuất
phát từ mạng truy nhập ứng dụng bởi nhiều công nghệ truy nhập

video đáp ứng cả yêu cầu thời gian thực và đáp ứng được yêu cầu
về QoS cho mỗi loại thông tin. Để thực hiện yêu cầu này, rất
nhiều chức năng và giao thức đã được thiết lập trên nền công nghệ
ATM: PNNI (Private Network Node Interface) cung cấp các chức
năng kiểu OSPF cho tín hiệu và dẫn hướng cho thông tin về QoS
7 trong toàn mạng ATM, đa giao thức trên ATM (MPOA) cho phép
thiết lập những kết nối tắt giữa các điểm hay hệ thống trong các
mạng con khác nhau, khắc phục được hiện tượng nghẽn cổ chai
xảy ra giữa các router và các chức năng để nâng cao khả năng kết
nối vật lý. Hiện nay việc truyền tải tín hiệu IP qua ATM trên các
mạng thông tin quang được thực hiện chủ yếu qua hai phương
thức: IP/ATM/SDH/WDM và IP/ATM/WDM.
2.3.2. Công nghệ WDM-MAN.
Công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM hay DWDM là
công nghệ truyền tải trên sợi quang đã xây dựng và phát triển từ
những năm 90 của thế kỷ trước. Các hệ thống WDM hiện nay có
tốc độ truyền dẫn kênh 2,5Gbps hoặc 10Gbps và có thể tích hợp tới
100 bước sóng trên một sợi quang cho phép truyền dẫn dung lượng
hàng ngàn Gigabit trên một sợi quang (Các hệ thống WDM tốc độ
Terabits ghép trên một sợi quang đã được thử nghiệm trong các
phòng thí nghiệm trên thế giới và hứa hẹn nhiều ứng dụng trong
thực tế). Nguyên lý cơ bản của công nghệ này là thực hiện truyền
đồng thời các tín hiệu quang thuộc nhiều bước sóng khác nhau trên
một sợi quang. Băng tần truyền tải thích hợp của trên sợi quang
được phân chia thành những bước sóng chuẩn với khoảng cách
thích hợp giữa các bước sóng (đã được chuẩn hóa bởi tiêu chuẩn
G.692 của ITU-T), mỗi bước sóng có thể truyền tải một luồng

thoại sang truyền tải theo các giao thức truyền dữ liệu (ví dụ như
dịch vụ thoại qua IP (VoIP) Trong khi đó, các cơ sở hạ tầng
mạng SDH hiện có khó có khả năng đáp ứng nhu cầu truyền tải
lưu lượng gia tăng trong tương lai gần. Do vậy yêu cầu đặt ra là
cần phải có một cơ sở hạ tầng truyền tải mới để có thể đồng thời
truyền tải trên nó lưu lượng của hệ thống SDH hiện có và lưu
lượng của các loại hình dịch vụ mới khi chúng được triển khai. Đó
chính là lý do của việc hình thành một hướng mới của công nghệ
SDH, đó là SDH thế hệ kế tiếp SDH-NG.
9 2.3.4. Công nghệ Ring gói tự hồi phục.
Khác với các công nghệ truyền dẫn truyền thống như
SONET/SDH, vòng Ring RPR có cấu trúc gồm hai vòng cáp
quang, trong đó, một vòng phía trong (Inner Ring) và một vòng
phía ngoài (Outer Ring), các gói được truyền trên hai vòng Ring
này theo hai hướng ngược chiều nhau. Mỗi vòng có thể sử dụng
để mang đồng thời cả các gói dữ liệu và các gói điều khiển. Các
vòng Ring này (Outer Ring và Innner Ring), có tính chất hỗ trợ
lẫn nhau, vừa đảm bảo việc nâng cao lưu lượng truyền dẫn vừa
đảm nhận chức năng bảo vệ khi có sự cố trên hệ thống.
RPR sử dụng giao thức điều khiển truy nhập MAC mới –
Spatial Reuse Protocol do IETF chuẩn hoá trong RFC số 2892 để
đóng gói dữ liệu trong mạng có cấu hình Ring kép. Thiết bị IP với
với giao diện RPR có thể kết nối với thiết bị SDH hay sử dụng hệ
thống cáp quang hiện có mà không cần thiết bị SDH nữa. Điều
này cho phép giảm mức chi phí đầu tư và tăng hiệu quả quản lý
mạng lên rất nhiều.
RPR còn cho phép các thiết bị trên mạng tự động phát hiện

mạch nhãn đa giao thức (MPLS) và công việc hiện tại là hướng
MPLS thành một mảng điều khiển không chỉ đơn thuần sử dụng
cho bộ định tuyến mà còn với thiết bị cũ như SDH và thiết bị mới
như OXC. Những nỗ lực này đã tạo ra mảng điều khiển chung
chuẩn hoá, một phần tử thiết yếu trong sự phát triển của mạng
quang mở và tương hợp. Trước hết, một mảng điều khiển chung
sẽ làm đơn giản hoá hoạt động khai thác và bảo dưỡng, do đó
giảm được chi phí vận hành mạng. Tiếp đến, mảng điều khiển
chung cung cấp một loạt kịch bản phát triển từ mô hình xếp chồng
đến mô hình đồng cấp, ở đây mô hình xếp chồng được thực hiện
bằng cách sử dụng tập hợp con tính năng của mô hình đồng cấp.
Để thực hiện ý tưởng trên, một số sửa đổi và thêm tính năng
vào giao thức định tuyến và báo hiệu MPLS để thích ứng với đặc
11 tính riêng của chuyển mạch quang cần được thực hiện. Những
công việc này được đảm nhiệm bởi tổ chức IETF (Internet
Engineering Task Force). GMPLS (Generalized MPLS) là tên gọi
mới của giao thức MPLS đã được mở rộng thành mảng điều khiển
chung cho mạng truyền tải thế hệ sau.
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là một công nghệ
mới xuất hiện nhưng đã chiếm được lòng tin của người sử dụng,
nhờ sự tích hợp mô hình phát chuyển trao đổi nhãn với định tuyến
lớp mạng. Những nỗ lực ban đầu của MPLS tập trung vào IPv4 để
hỗ trợ các giao thức định tuyến IP tìm đường kết nối trong mạng.
Tuy nhiên, MPLS cũng cung cấp khả năng thiết kế lưu lượng:
chuyển luồng lưu lượng từ các tuyến ngắn nhất được xác định
theo thuật toán của giao thức định tuyến đến tuyến có tiềm ẩn
nghẽn thấp nhất qua mạng.

3.5. Các dịch vụ cung cấp qua MAN-E.
3.5.1. Mô hình dịch vụ Ethernet.
Để xác định các loại hình dịch vụ cung cấp qua môi trường
Ethernet, trước hết cần xem xét mô hình tổng quát. Mô hình dịch
vụ Ethernet là mô hình chung cho các dịch vụ Ethernet, được xây
13 dựng trên dựa trên cơ sở sử dụng các thiết bị khách hàng để truy
cập các dịch vụ. Trong mô hình này sẽ định nghĩa các thành phần
cơ bản cấu thành dịch vụ cũng như một số đặc tính cơ bản cho
mỗi loại hình dịch vụ. Nhìn chung các dịch vụ Ethernet đều có
chung một số đặc điểm, tuy nhiên vẫn có một số đặc tính đặc
trưng khác nhau cho từng dịch vụ riêng. Mô hình cơ bản cho các
dịch vụ Ethernet Metro như chỉ ra trên Hình 3.2.

Hình 3.2. Mô hình cung cấp các dịch vụ Ethernet qua MAN
Trong mô hình này chủ yếu đề cập đến các kết nối mạng mà
trong đó thuê bao được xem là một phía của kết nối khi trình bày
về các ứng dụng thuê bao. Tuy nhiên cũng có thể có nhiều thuê
bao (UNI) kết nối đến MAN từ cùng một vị trí.
Trên cơ sở các dịch vụ chung được xác định trong mô hình,
nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai các dịch vụ cụ thể tuỳ theo
nhu cầu khách hàng. Những dịch vụ này có thể được truyền qua
các môi trường và các giao thức khác nhau trong MAN như
SONET, DWDM, MPLS, GFP, Tuy nhiên, xét từ góc độ khách
hàng thì các kết nối mạng xuất phát từ phía khách hàng của giao
diện UNI là các kết nối Ethernet.
14


hoặc nhiều UNI khác. Mỗi UNI được kết nối đến một EVC đa
điểm. Khi có các UNI thêm vào, chúng được kết nối đến cùng
EVC đa điểm do đó đơn giản hoá quá trình cung cấp và kích hoạt
dịch vụ.
3.5.2.3. Dịch vụ E-LAN theo cấu hình điểm - điểm.
Dịch vụ E-LAN có thể được sử dụng để kết nối chỉ hai UNI,
điều này dường như tương tự với dịch vụ E-Line nhưng ở đây có
một số khác biệt đáng kể. Với dịch vụ E-Line, khi một UNI được
thêm vào, một EVC cũng phải được bổ sung để kết nối UNI mới
đến một trong các UNI đã tồn tại. Hình 3.5 minh hoạ khi một UNI
được thêm vào và sẽ có một EVC mới được bổ sung để tất cả các
UNI có thể kết nối được với nhau khi dùng dịch vu E-Line.
16
Hình 3.5. Quá trình thực hiện khi thêm một UNI vào MAN
Với dịch vụ E LAN, khi UNI mới cần thêm vào EVC đa
điểm thì không cần bổ sung EVC mới vì dịch vụ E-LAN sử dụng
EVC đa điểm - đa điểm. Dịch vụ này cũng cho phép UNI mới trao
đổi thông tin với tất cả các UNI khác trên mạng. Trong khi với
dịch vụ E-Line thì cần có các EVC đến tất cả các UNI. Do đó,
dịch vụ E-LAN chỉ yêu cầu một EVC để thực hiện kết nối nhiều
bên với nhau.
Tóm lại, dịch vụ E-LAN có thể kết nối một số lượng lớn các
UNI và sẽ ít phức tạp hơn khi dùng theo dạng lưới hoặc hub và
các kết nối sử dụng các kỹ thuật kết nối điểm - điểm như Frame
Relay hoặc ATM. Hơn nữa, dịch vụ E-LAN có thể được sử dụng
để tạo một loạt dịch vụ như mạng LAN riêng và các dịch vụ LAN
riêng ảo, trên cơ sở này có thể triển khai các dịch vụ khách hàng.

- MPLS hỗ trợ truyền tải lưu lượng ATM
- MPLS hỗ trợ truyền tải lưu lượng Ethernet
- MPLS kết hợp với công nghệ IP
4.6.2.3. Đối với lớp mạng lõi MAN.
Chức năng thực hiện của mạng lõi MAN cần phải đáp ứng
được nhu cầu truyền tải lưu lượng trong mạng một cách hiệu quả
được thể hiện ở các khía cạnh dưới đây:
18 - Tối ưu hóa về truyền tải lưu lượng phù hợp với kích cỡ và
dung lượng hệ thống, hình thái lưu lượng trao đổi trong mạng và
đạt được hiệu suất sử dụng đường thông cao.
- Hỗ trợ truyền tải đa dịch vụ, đa giao thức bao gồm cả các
dịch vụ sử dụng ở phân lớp cao (lớp 3) và phân lớp thấp (dịch vụ
lớp 2).
- Thực hiện trên một hạ tầng quản lý mạng thống nhất, tránh
sự chồng chéo về quản lý.
- Có khả năng mở rộng và nâng cấp khi nhu cầu lưu lượng
tăng.
4.6.3. Một số tiêu chí khi lựa chọn công nghệ.
Một điều cần phải khẳng định rằng: MAN thế hệ mới được
xây dựng là tổ hợp của các công nghệ truyền dẫn, công nghệ
chuyển mạch/định tuyến được lựa chọn. Do vậy chúng ta chỉ có
thể lựa chọn giải pháp công nghệ xây dựng MAN dựa trên tổ hợp
công nghệ truyền dẫn, chuyển mạch nào đó để đạt được những
tiêu chí cụ thể đề ra trước khi xây dựng mạng. Để xác định công
nghệ nào được lựa chọn, trước hết cần phải xác định được những
tiêu chí chủ yếu cho việc xây dựng mạng. Các tiêu chí chủ yếu đó
là: Năng lực truyền tải của mạng, giá thành của mạng, khả năng

vào các số liệu khảo sát đã thu thập được, tác giả xin đề xuất cấu
hình MAN-E trên địa bàn tỉnh Phú Thọ giai đoạn 2009-2010 với
cấu hình như hình 4.1 dưới đây.
20

Hình 4.1. Cấu trúc MAN-E Viễn thông Phú Thọ giai đoạn
2009-2010
- Cấp I: Bao gồm 02 thiết bị Core CES tại 02 trạm là Việt
Trì và Phú Thọ, đây là những nơi tập trung lưu lượng rất lớn. Tại
Việt Trì và Phú Thọ sẽ đấu nối lên BRAS và PE của VTN đặt tại
Việt Trì. Hiện tại có trạm Viễn thông của VTN đặt tại Việt Trì nên
việc đấu nối từ trạm Việt Trì sang VTN là rất thuận tiện.
- Cấp II: Bao gồm 12 thiết bị Access CES tại 12 trạm trọng
điểm của tỉnh như là trung tâm tỉnh, huyện và khu công nghiệp.
Trong đó có 9 điểm là trung tâm của các huyện, thị và 3 điểm là ở
các khu công nghiệp và điểm tập trung dân cư có lưu lượng lớn.
Các thiết bị Access CES này sẽ kết nối với nhau và tạo nên các
Ring.
21 KẾT LUẬN
Luận văn gồm 4 phần bắt đầu bằng việc giới thiệu về MAN-
E, tổng quan về MAN, tiếp đến là phân tích ưu, nhược điểm, khả
năng ứng dụng và so sánh giữa các công nghệ, cuối cùng là đề
xuất xây dựng MAN của tỉnh Phú Thọ.
Các vấn đề chính luận văn đạt được là: