Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................. I
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................... IV
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................ VI
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỨ VIẾT TẮT ................................VII
MỞ ĐẦU ..............................................................................................................X
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN) CỦA VNPT.....1
1. Đánh giá hiện trạng mạng............................................................................1
1.1.
Đánh giá hiện trạng mạng PSTN.......................................................1
1.2.
Đánh giá hiện trạng mạng IP.............................................................3
1.2.1.
Hiện trạng mạng VoIP ..................................................................3
1.2.2.
Hiện trạng mạng Internet ..............................................................8
1.2.3.
Đánh giá hiện trạng mạng IP.......................................................11
2. Các dịch vụ triển khai trên nền mạng NGN ............................................12
Đảm bảo QoS cho mạng..........................................................................27
5.
Cơ chế bảo vệ mạng IP/MPLS ...............................................................29
6.
Xác định cấu trúc mạng ..........................................................................40
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
i
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
7.
Định cỡ mạng ...........................................................................................40
8.
Cấu hình mạng chuyển mạch IP đến năm 2010 ...................................41
9.
8.1.
Xác định vấn đề .................................................................................42
Định cỡ kết nối mạng chuyển mạch miền Bắc ...........................83
9.2.2.
Định cỡ nút mạng chuyển mạch miền Bắc .................................83
9.2.3.
Định cỡ kết nối mạng chuyển mạch miền Trung........................85
9.2.4.
Định cỡ nút mạng chuyển mạch miền Trung..............................85
9.2.5.
Định cỡ kết nối mạng chuyển mạch miền Nam..........................86
9.2.6.
Định cỡ nút mạng chuyển mạch miền Nam................................86
9.2.7.
Định cỡ trục liên kết Hà Nội – Đà Nẵng – TP. Hồ Chí Minh.....87
9.2.8.
Định cỡ các liên kết với quốc tế..................................................87
Ưu nhược điểm của công nghệ WDM ........................................92
2.2.
Sự phát triển của WDM trong thời gian qua ...................................93
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
ii
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
2.3.
Lớp quang ..........................................................................................95
2.4.
Mạng toàn quang trong suốt (Transparency and All Optical
Networks)......................................................................................................98
2.5.
Chuyển mạch gói quang (Optical Packet Switching) ....................100
3.
Thực trạng mạng truyền dẫn của VNPT ............................................102
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
iii
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Cấu hình tổng thể mạng NGN hiện tại ................................................... 7
Hình 1.2 Hiện trạng mạng truy nhập VNN ........................................................... 9
Hình 1.3 Mô hình mạng ISP.................................................................................. 10
Hình 1.4 Mô hình mạng VNN IXP ....................................................................... 11
Hình 2.1 Mô hình kiến trúc giao thức MPLS/GMPLS....................................... 17
Hình 2.2 Ý tưởng về bảo vệ ................................................................................... 30
Hình 2.3 Chuỗi các sự kiện để bảo vệ tuyến khi có lỗi xảy ra............................ 30
Hình 2.4 Bảo vệ vòng (p-cycle).............................................................................. 32
Hình 2.5 Bảo vệ khôi phục cục bộ......................................................................... 33
Hình 2.6 Bảo vệ dự phòng động cục bộ................................................................ 34
Hình 2.7 Tái định tuyến toàn cục.......................................................................... 35
Hình 2.8 Bảo vệ tuyến dự phòng đơn ................................................................... 36
Hình 2.9 Bảo vệ tuyến dự phòng đơn và bảo vệ 1+1........................................... 37
Hình 2.10 Bảo vệ 1+1 ............................................................................................. 39
Hình 2.11 Ví dụ về thuật toán thu nhỏ................................................................. 46
Hình 2.12 Ví dụ về thuật toán phân vùng ............................................................ 48
Hình 2.13 Biểu diễn trạng thái ban đầu của thuật toán mở rộng...................... 49
Hình 2.14 Ví dụ về thuật toán mở rộng................................................................ 50
Hình 2.15 Cấu hình mạng IP miền Bắc................................................................ 51
Hình 2.16 Cấu hình mạng IP miền Trung ........................................................... 52
Hình 2.17 Cấu hình mạng IP miền Nam.............................................................. 53
Hình 2.18 Đồ thị phân lớp Gd ................................................................................ 61
Bảng 1-Định cỡ kết nối mạng chuyển mạch miền Bắc ....................................... 83
Bảng 2-Định cỡ kết nút mạng chuyển mạch miền Bắc....................................... 85
Bảng 3-Định cỡ kết nối mạng chuyển mạch miền Trung................................... 85
Bảng 4-Định cỡ kết nút mạng chuyển mạch miền Trung .................................. 86
Bảng 5- Định cỡ kết nối mạng chuyển mạch miền Nam .................................... 86
Bảng 6-Định cỡ kết nút mạng chuyển mạch miền Nam ..................................... 87
Bảng 7- Định cỡ trục liên kết HNI-ĐNG-HCM .................................................. 87
Bảng 8- Định cỡ các liên kết với quốc tế .............................................................. 87
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
vi
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỨ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tên tiếng Anh
Tên tiếng Việt
APD
Avalanche Photo Diode
Diode thác lũ
APS
Automatic Protection Switching
ECMP
Equal Cost Multi Path
Đa đường đi chi phí bằng nhau
EDFA
Erbium Doped Fiber Amplifier
Bộ khuếch đại quang sợi
ESCON
Enterprise Serial Connection
FIS
Fault Indication Signal
Tín hiệu chỉ thị lỗi
Generalized Label Switching
Đường chuyển mạch nhãn tổng
Path
quát
Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế
International Telecommunication Tổ chức viễn thông quốc tế-Viễn
ITU-T
Union-Telecommunication
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
vii
thông
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
LER
Label Edge Router
Bộ định tuyến nhãn biên
LMP
Link Management Protocol
Giao thức quản lý tuyến
LSP
Network Design Problem
Vấn đề thiết kế mạng
NE
Network Element
Phần tử mạng
NGN
Next Generation Network
Mạng viễn thông thế hệ mới
OADM
Optical Add Drop Multiplexer
Trạm xen/rẽ trên tuyến quang
OIF
Optical Internetworking Forum
OLT
Optical Line Terminal
PC2PC
PC to PC
Máy tính đến máy tính
PC2Phone
PC to Phone
Máy tính đến điện thoại
PIN
p-type, intrinsic, n-type diode
PP
Primary Path
Tuyến chính
Bộ định tuyến chuyển mạch nguồn
PSLSR
Path Source Label Switch Router của tuyến
Public Switched Telephone
PSTN
Single Backup Path Protection
Bảo vệ tuyến dự phòng đơn
Signaling Connection Control
SCCP
Part
Phần điều khiển kết nối báo hiệu
SDH
Synchronous Digital Hierarchy
Phân cấp số đồng bộ
STP
Signaling Transfer Point
Điểm chuyển giao tin báo
VDC
VietNam Data Communication
Công ty truyền dữ liệu
VLSI
Mạng riêng ảo
VTN
VietNam Telecom National
Công ty viễn thông liên tỉnh
Wavelength Devision
Ghép kênh phân chia theo bước
Multiplexing
sóng
WDM
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
ix
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
MỞ ĐẦU
Cuối thể kỷ 20 nhiều nhà khai thác viễn thông trên thế giới đã chứng
kiến những biến động lớn về bản chất lưu lượng truyền tải trên mạng. Lưu
lượng phi thoại lấn lướt lưu lượng thoại truyền thống. Nguyên nhân sâu xa
của vấn đề này là do tốc độ phát triển phi thường của lưu lượng Internet và
đoạn 2010-2015” hy vọng là một trong những lời giải hữu ích cho bài toán trên.
Nội dung luận văn được trình bày gồm ba chương, cụ thể như sau:
Chương 1: Hiện trạng mạng thế hệ mới (NGN) của VNPT. Hiện trạng
mạng NGN bao gồm cả mạng PSTN, mạng VoIP, mạng Internet và các dịch vụ
đang được triển khai trên mạng NGN.
Chương 2: Thiết kế phần chuyển mạch cho mạng NGN. Kết quả là dung
lượng kết nối và dung lượng nút của ba miền Bắc, Trung và Nam.
Chương 3: Thiết kế phần truyền dẫn cho mạng NGN. Dựa trên mạng
truyền dẫn hiện tại tính ra dung lượng mạng đã sử dụng và còn là bao nhiêu, có
đáp ứng đủ cho nhu cầu phần chuyển mạch không. Nếu không thì phải mở rộng
theo hướng nào.
Tôi xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình
của Tiến sỹ Nguyễn Viết Nguyên trong quá trình thực hiện luận văn này.
Xin cảm ơn các thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình
giảng dạy, trang bị cho tôi kiến thức tổng hợp trong lĩnh vực Kỹ thuật Điện tử
Viễn thông.
Xin cảm ơn các đồng nghiệp đã đóng góp cho tôi nhiều ý kiến bổ ích
trong quá trình thực hiện đề tài.
Bản thân tôi có nhiều cố gắng, nỗ lực trong quá trình nghiên cứu, thực
hiện đề tài, nhưng do khả năng và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi
những sai sót. Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô,
chuyên gia và đồng nghiệp. Tôi hy vọng luận văn này sẽ đóng góp một phần nhỏ
vào sự nghiệp phát triển và hiện đại hóa mạng Viễn thông Việt Nam.
Hà Nội, tháng 10 năm 2007
Lã Thị Thu Hằng
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
xi
tăng dung lượng mạng PSTN trục có thể được thực hiện tương đối dễ dàng.
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
1
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
Đồng thời lưu lượng thoại PSTN cũng sẽ phải tiến tới xu hướng IP hoá để dễ
dàng tích hợp với các loại dịch vụ khác trên mạng trục chung.
Hiện tại mạng nội hạt PSTN thường được quản lý trên mô hình cấp tỉnh. Tại
mỗi tỉnh, lưu lượng được tập trung tại tổng đài host của tỉnh rồi được kết nối với
mạng đường trục quốc gia do VTN quản lý.
Hệ thống tổng đài TOLL gồm có 7 tổng đài AXE-10, hoạt động ổn định; số
cổng trung kế được trang bị như sau:
•
Tại Hà Nội: TOLL1: 808 cổng E1; TOLL2: 684 E1 và 8 STM1.
•
Tại TP.HCM: TOLL1: 724 E1; TOLL2: 1060 E1 và 12 STM1.
•
Tại Đà Nẵng: TOLL1: 288 E1; TOLL2: 342 E1 và 4 STM1.
•
Tổng đài Toll/CTO: 334 E1 và 2 STM1.
trung kế.
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
2
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
Toàn bộ 07 tổng đài AXE-10 đều là các STP quốc gia, có tính năng SCCP sử
dụng kết nối mạng di động cung cấp dịch vụ Roaming, ngoài ra còn có thể cung
cấp dịch vụ ISDN, v.v...
Với cơ cấu quản lý hiện nay, mô hình này là hợp lý. Tuy nhiên chúng ta cần
phải xem xét lại mạng nội hạt và phương thức kết nối vào mạng trục PSTN với
các lý do sau:
-
Nhu cầu các dịch vụ Internet sử dụng đường dây điện thoại để truy nhập
ngày càng phát triển.
-
Thay đổi cơ cấu tổ chức VNPT thành các tập đoàn.
-
Nhu cầu về băng thông và yêu cầu về chất lượng thoại ngày càng cao.
Cùng với xu hướng tích hợp lưu lượng thoại trên mạng trục, dần dần các tổng
đài host tại các tỉnh sẽ được thay thế bằng các Router/Switch kết nối vào mạng
trục IP.
Cung cấp các dịch vụ điện thoại IP đa dạng VoIP trả trước, VoIP thuê bao
trả sau, PC2PC, PC2Phone,… tới mọi đối tượng khách hàng.
•
Hướng tới cơ sở hạ tầng viễn thông có khả năng cung cấp đa dịch vụ như
xDSL, MLPS VPN, VoATM,…
Mạng VoIP đã được đầu tư theo các giai đoạn như sau:
Quy mô giai đoạn 1
Triển khai mạng lõi IP gồm 03 node (Core IP M160 của Juniper) tại Hà Nội, Tp.
Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. 03 Core IP này kết nối với nhau bằng luồng STM-1
trên cơ sở mạng đường trục quốc gia.
Triển khai lắp đặt 13 Egde Router tại:
•
(02) Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh (ERX-1410 làm Edge Router, ERX-1410 làm
BRAS trong dự án ADSL pha 1 tại mỗi thành phố)
•
(02) Đồng Nai, Bình Dương (ERX-1410 có chức năng Edge Router riêng,
ERX-705 làm BRAS trong dự án ADSL pha 1 tại mỗi tỉnh)
•
(09) Hải Phòng, Quảng Ninh, Nghệ An, Huế, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Vũng
Tàu, Cần Thơ và An Giang (tại mỗi tỉnh lắp đặt 01 thiết bị ERX-1410 thực
hiện cả 2 chức năng Edge Router (dự án VoIP pha 1) và BRAS (dự án
Bổ sung thiết bị quản lý NetM Craft Terminal tại Đà Nẵng để thuận tiện
trong việc quản lý dòng thiết bị SURPASS.
•
Thiết bị quản lý cho các ERX mới.
Core Router:
-
Nâng cấp dung lượng kết nối giữa các Core Router M160 với nhau bằng
1×STM-16
-
Nâng cấp truyền dẫn từ các Edge Router ERX-1410 Hà Nội và Tp. Hồ
Chí Minh lên Core Router M160 bằng 1× STM-4.
-
Các Edge Router ERX-1410 tại các node khác kết nối lên Core bằng 1×
STM-1.
•
Edge Router:
-
Đầu tư mới 11 Edge Router tại các tỉnh Hà Tây (1), Phú Thọ (1), Bắc
Ninh (1), Thái Nguyên (1), Hải Dương (1), Nam Định (1), Gia Lai (1),
Đầu tư mới/ mở rộng tổng cộng 1.404 E1 kết nối PSTN về các MG.
Quy mô giai đoạn 3
•
Edge Router:
-
•
Mở rộng 11 Edge Router tại các tỉnh thành trong pha 2.
Media Gateway:
-
Đầu tư mới 02 MG 1200 tại thành phố Hà Nội (1), Tp. Hồ Chí Minh (1).
-
Mở rộng MG 1000 tại các tỉnh trong pha 2: Hà Tây, Phú Thọ, Bắc Ninh,
Thái Nguyên, Hải Dương, Nam Định, Nghệ An, Gia Lai, Đà Nẵng, Lâm
Đồng, Tiền Giang, Vĩnh Long, Bạc Liêu, An Giang.
-
Đầu tư mới/ mở rộng tổng cộng 1.673E1 kết nối PSTN về các MG.
Quy mô giai đoạn 4
•
Cấu hình tổng thể mạng NGN tính đến thời điểm hiện tại như sau:
Hình 1.1 Cấu hình tổng thể mạng NGN hiện tại
Mạng trục backbone với 02 Softswitch điều khiển, 3 Core M160 tại ba trung tâm
1, 2, 3 kết nối với nhau bởi các luồng 2.5 Gbps. Các Media Gateway vùng tại
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
7
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
tỉnh, thành phố kết nối với các hướng. Mạng NGN đã đưa vào hoạt động từ 01
tháng 07 năm 2004, toàn bộ lưu lượng VoIP 171 và khoảng 30% lưu lượng
PSTN.
1.2.2. Hiện trạng mạng Internet
•
Dung lượng kênh Internet quốc tế: VDC mới đưa vào khai thác kênh 155
Mbps đi Singapore, nâng tổng dung lượng kênh Internet quốc tế lên
6,2Gbps.
•
Trung kế Internet BackBone trong nước: HNI-HCM: 2,5Gbps; HNI-ĐNG:
2,5Gbps, HCM-ĐNG: 2,5Gbps.
•
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
Hình 1.3 Mô hình mạng ISP
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
10
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
Hình 1.4 Mô hình mạng VNN IXP
1.2.3. Đánh giá hiện trạng mạng IP
Cùng với sự phát triển mạnh của các dịch vụ IP, mạng trục IP hiện nay đang
trên đà phát triển rất nhanh và cả về dung lượng lẫn chất lượng, phương thức, thủ
Lã Thị Thu Hằng – Cao học khóa 2005 – 2007
11
Thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn 2010 - 2015
tục. Hiện tại các Router/Switch trục đã có mặt ở một số các tỉnh thành và trung
tâm phát triển, tuy nhiên một số các tỉnh thành khác việc phát triển Internet vẫn
còn nhỏ, qui mô manh mún, tạm thời. Mạng trục IP hiện thời cũng chưa đáp ứng
được nhu cầu của người sử dụng, chất lượng và tốc độ vẫn còn hạn chế. Do đó
theo nhu cầu phát triển của dịch vụ trong những năm tới chúng ta cần phát triển
đường trục IP rộng khắp tới tất cả các tỉnh thành. Với tốc độ phát triển dịch vụ IP
như hiện nay thì vấn đề cần quan tâm đầu tiên sẽ là dung lượng đường truyền.
Do đó công tác dự báo cho các dịch vụ IP sẽ vô cùng quan trọng. Ngoài ra việc
-
Ngoài ra, khách hàng có thể lựa chọn gọi 1719 theo phương thức “Gán tài
khoản trả trước” tức là cung cấp cho khách hàng khả năng sử dụng dịch
vụ từ máy điện thoại cố định mà không cần nhập mã pin code.
•
Dịch vụ miễn cước người gọi 1800 (Freephone)
-
Cho phép người sử dụng thực hiện cuộc gọi miễn phí tới nhiều đích khác
nhau thông qua một số điện thoại duy nhất trên toàn quốc. Cước phí của
dịch vụ sẽ tính cho thuê bao đăng ký dịch vụ 1800.
-
Lợi ích của dịch vụ:
Đối với người sử dụng dịch vụ: Không phải trả cước cuộc gọi. Có
thể gọi từ bất kỳ nơi nào mà chỉ cần nhớ một số điện thoại duy
nhất.
Đối với thuê bao đăng ký sử dụng dịch vụ: Khuyến khích khách
hàng gọi tới trung tâm hỗ trợ và giới thiệu sản phẩm. Dễ dàng
quảng bá với một số điện thoại duy nhất trên toàn quốc. Thuê bao
có thể tổ chức nhiều đích đến khác nhau linh hoạt theo thời gian
(ngày trong tuần, giờ trong ngày hoặc theo vị trí xuất phát của cuộc
gọi).
•
Là dịch vụ cung cấp kết nối mạng riêng ảo cho khách hàng trên nền mạng
IP/MPLS
-
Lợi ích của dịch vụ
Linh hoạt, ổn định theo yêu cầu riêng biệt.
Khai thác hiệu quả mềm dẻo. Người sử dụng có thể vừa thực hiện
kết nối mạng riêng ảo vừa có thể truy cập Internet.
Dễ dàng nâng cấp tốc độ đường truyền, kiểm soát được chất lượng
dịch vụ và mở rộng các site.
Dễ dàng cấu hình và quản lý mạng.
Kiểm soát được chất lượng dịch vụ.
Cung cấp cho người sử dụng các kênh thuê riêng được bảo mật
theo tiêu chuẩn quốc tế.
Triển khai nhanh chóng, thuận tiện với chi phí thấp.
•
Dịch vụ truyền hình hội nghị (Video Conference)
-
Là dịch vụ truyền dẫn tín hiệu hình ảnh và âm thanh giữa hai hay nhiều
điểm khác nhau, cho phép nhiều người tham dự tại các địa điểm có thể
trao đổi trực tiếp bằng hình ảnh, âm thanh qua màn hình và loa.
-
Lợi ích của dịch vụ:
Copyright: Tài liệu đại học ©