Đồ án Các phương thức tích hợp IP trên quang và ứng dụng trong NGN của tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Giáo viên huớng dẫn: TS. Hoàng Văn Võ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Yến Khoá: 2001-2006 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I Tổng quan Công nghệ ghép kênh theo bước sóng Internet Protocol – IP Các phương thức tích hợp IP trên quang Ứng dụng IP trên quang trong NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam Nội dung Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Sự phát triển của Internet Sự phát triển của công nghệ truyền dẫn Nỗ lực của các nhà cung cấp và các tổ chức Xu hướng tích hợp IP trên quang Tổng quan Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Các giai đoạn phát triển Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Công nghệ ghép kênh theo bước sóng Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật WDM Các đặc điểm của công nghệ WDM Một số công nghệ then chốt Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật WDM Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến a, Hệ thống WDM một hướng b, Hệ thống WDM hai hướng Các đặc điểm của công nghệ WDM 1. Tận dụng tài nguyên dải tần rất rộng của sợi quang 2. Có khả năng đồng thời truyền dẫn nhiều tín hiệu 3. Có nhiều ứng dụng 4. Giảm yêu cầu xử lý tốc độ cao cho một số linh kiện quang điện 5. Có khả năng truyền dẫn IP 6. Có khả năng truyền dẫn hai chiều trên cùng một sợi quang 7. Cấu hình mạng có tính linh hoạt, tính kinh tế và độ tin cậy cao Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Một số công nghệ then chốt Nguồn quang Bộ tách ghép bước sóng quang Bộ lọc quang Bộ đấu nối chéo quang OXC Bộ xen/rẽ quang OADM Chuyển mạch quang Sợi quang Bộ khuếch đại quang sợi Bộ thu quang Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Internet Protocol – IP Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến IP (Internet Protocol) là giao thức được thiết kế để kết nối các hệ thống chuyển mạch gói IP tập hợp các nguyên tắc cho việc xử lý số liệu tại các bộ định tuyến và host Phần mềm IP thực hiện chức năng định tuyến dựa trên địa chỉ IP IP không có cơ cấu để đảm bảo độ tin cậy, điều khiển luồng thứ tự đến IP có khả năng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau với các cấp chất lượng dịch vụ khác nhau Cho đến nay đã có hai phiên bản của IP, đó là: IP version 4 (IPv4) và IP version 6 (IPv6) Các phương thức tích hợp IP trên quang Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Tầng IP: Nhận dữ liệu, đóng gói thành các datagram Tầng LLC/SNAP: Thêm 8 byte tiêu đề vào IP datagram để thành AAL5-SDU Tầng AAL5: Thêm 8 byte tiêu đề và 0 đến 47 byte đệm để đảm bảo AAL5 – PDU có kích thước là bội của 48 byte - Tầng ATM: Phân tách các AAL5 - PDU thành các tải 48 byte, sau đó thêm 5 byte tiêu đề cho mỗi phần tải 48 byte để tạo ra các tế bào ATM 53 byte Tầng SDH: Sắp xếp các tế bào ATM vào các khung VC-n đơn hay khung nối móc xích VC-n-X c Các khung VC-n sẽ được ghép kênh thành các khung STM-N theo sơ đồ ghép kênh SDH - Các luồng STM-N sẽ được thực hiện ghép kênh và truyền dẫn trên mạng WDM Kiến trúc IP/ATM/WDM Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Các tế bào được truyền trực tiếp trên các phương tiện vật lý Ưu điểm: Nhược điểm: Chỉ có thể thực hiện cho các tế bào ATM Việc tách xen các luồng nhánh không linh hoạt Công nghệ truyền dẫn đơn giản đối với các tế bào ATM Tiêu đề của tín hiệu truyền dẫn trên lớp vật lý nhỏ ATM là phương thức truyền dẫn không đồng bộ  không đòi hỏi cơ chế định thời nghiêm ngặt với mạng Giảm chi phí lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng cho tầng SDH Kiến trúc IP/SDH/WDM Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến a) Sử dụng đóng gói PPP và các khung HDLC Tầng IP: gói số liệu Tầng PPP: đóng gói các datagram Tầng HDLC: tạo khung chứa PPP Tầng SDH: đặt các khung HDLC vào tải của các VC-4 hay VC-4-Xc . Sau đó, các khung này được xếp lên khung STM-1 b) Sử dụng LAPS LAPS là giao thức đơn giản được sử dụng để truyền dẫn IP (IPv4, IPv6), PPP và các giao thức khác của tầng trên Công nghệ Ethernet quang (GbE) Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Sử dụng để mở rộng dung lượng LAN tiến tới MAN và WAN nhờ các card đường truyền Gigabit trong các bộ định tuyến IP  Hấp dẫn trong môi trường Metro để truyền tải lưu lượng IP qua các mạch vòng WDM hoặc các tuyến WDM cự ly dài Sử dụng kiểu truyền song công  Phương pháp tạo khung và bao gói đơn giản Cấu trúc khung Gigabit Ethernet Kỹ thuật MPLS để truyền dẫn IP trên quang Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một giải pháp chuẩn hoá cho vấn đề định tuyến ở lớp 2 “Nhãn” là 1 số được gán tại bộ định tuyến IP ở biên của miền MPLS hoặc chuyển mạch nhãn xác định tuyến qua mạng Các gói được định tuyến 1 cách nhanh chóng mà không phải tìm kiếm địa chỉ đích trong gói IP MPLS đem lại 1 số lợi ích cho nhà cung cấp IP: Phát chuyển hiệu quả Dịch vụ phân biệt Mạng riêng ảo MPLS (VPN) Thiết kế lưu lượng GMPLS và mạng chuyển mạch quang tự động (ASON) – Hai mô hình cho mảng điều khiển quang tích hợp với công nghệ IP Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến GMPLS là sự mở rộng của giao thức MPLS nhằm hướng tới mảng điều khiển quang cho mạng quang GMPLS tập trung vào mảng điều khiển, thực hiện quản lý kết nối cho mảng số liệu gồm cả chuyển mạch gói (PSC) và chuyển mạch kênh (TDM, LSC, FSC) GMPLS cho phép phối hợp hoạt động nhiều kiểu giao diện khác nhau  Mang lại khả năng mở rộng tốt hơn bằng cách tạo nên sự phân cấp phát chuyển GMPLS và mạng chuyển mạch quang tự động (ASON) – Hai mô hình cho mảng điều khiển quang tích hợp với công nghệ IP Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến ASON là mạng truyền tải quang có năng lực kết nối động Kiến trúc ASON: Về cơ bản mảng điều khiển này phải thực hiện : Phục vụ cho nhiều công nghệ mạng truyền tải (như SDH, OTN) Đủ linh hoạt để thích ứng 1 loạt các kịch bản mạng khác nhau Công nghệ truyền tải gói động (DPT) Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Sử dụng các bộ định tuyến IP trong cấu hình Ring kép DPT sử dụng 1 giao thức mới là SRP (giao thức sử dụng lại không gian) Tối ưu việc sử dụng băng tần DPT đưa ra cơ chế bảo vệ riêng Tăng độ duy trì của mạng Phương thức truyền tải gói đồng bộ động (DTM) Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến DTM là 1 kỹ thuật dùng để khai thác hiệu quả dung lượng truyền dẫn, hỗ trợ lưu lượng băng rộng thời gian thực và lưu lượng Multicast IP over DTM là 1 kỹ thuật tận dụng triệt để hạ tầng mạng DTM cho truyền tải lưu lượng IP trên cơ sở hop – by – hop hoặc QoS Kiến trúc IP/WDM Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Dựa vào khả năng định tuyến  2 giai đoạn con: IP over WDM và IP over Optical IP over WDM Nguyên lý hệ thống: Các IP datagram phải được tập trung thành 1 luồng trước khi biến đổi để truyền dẫn ở miền quang trên bước sóng tương ứng nó - Tại đích, các datagram được đưa đến các Router tốc độ cao thực hiện định tuyến cho nó H×nh 4.21: M« h×nh overlay vµ peer. IP over WDM Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến H×nh 4.21: M« h×nh overlay vµ peer. Mô hình kiến trúc mạng IP/WDM Yêu cầu đối với IP/WDM: các dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối là hoàn toàn quang Kiến trúc IP/WDM Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến IP over Optical Về cơ bản, chỉ cần nâng cấp các thiết bị tại các nút của mạng IP over WDM Trong giai đoạn này, các datagram có thể nằm cùng trên 1 bước sóng khi truyền dẫn nhưng tại các nút nó được xử lý riêng rẽ mà không cần thực hiện biến đổi E/O  Cần trang bị các phần tử chuyển mạch gói quang tại các nút mạng H×nh 4.21: M« h×nh overlay vµ peer. Sơ đồ khối thiết bị chuyển mạch gói quang Ứng dụng IP trên quang trong NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Mạng thế hệ sau của Tổng công ty Tình hình triển khai IP trên quang của Tổng công ty Đề xuất phương án IP trên quang cho Tổng công ty trong những năm tới Mạng thế hệ sau của Tổng công ty Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Nguyên tắc tổ chức Mạng thế hệ sau của Tổng công ty được phân thành 3 vùng lưu lượng: - Vùng lưu lượng 1: Bao gồm toàn bộ thuê bao của 28 tỉnh phía Bắc từ Hà Giang đến Hà Tĩnh - Vùng lưu lượng 2: Toàn bộ thuê bao thuộc 14 tỉnh Miền Trung và Tây Nguyên từ Quảng Bình đến Đắc Lắc - Vùng lưu lượng 3: Toàn bộ thuê bao của 19 tỉnh thuộc đồng bằng Nam Bộ và đồng bằng Sông Cửu Long Mạng thế hệ sau của Tổng công ty Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Cấu trúc Tình hình triển khai IP trên quang của Tổng công ty Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Giai đoạn trước năm 2004 Giai đoạn từ năm 2004 đến nay Đề xuất phương án IP trên quang cho Tổng công ty trong những năm tới Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Giai đoạn 2005 – 2006 Đề xuất phương án IP trên quang cho Tổng công ty trong những năm tới Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Giai đoạn 2006 - 2010 VNPT đã thiết lập 1 mạng trục MPLS với 3 LSR lõi và các LSR biên. Các mạng Internet quốc gia, mạng truyền số liệu, mạng quản lý đều được kết nối đến các LSR biên  Khả năng điều khiển định tuyến, chuyển mạch đơn giản dựa trên các nhãn của MPLS  Nhược điểm: Khó hỗ trợ QoS xuyên suốt Việc hỗ trợ đồng thời nhiều giao thức → phức tạp trong kết nối Hợp nhất VC cần được nghiên cứu sâu hơn để giải quyết vấn đề chèn gói tin khi trùng nhãn Đề xuất phương án IP trên quang cho Tổng công ty trong những năm tới Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Giai đoạn 2006 - 2010 MPLS chủ yếu dành cho mảng số liệu Mục tiêu: mảng điều khiển quang cho mạng quang  GMPLS GMPLS đảm bảo sự phối hợp giữa các lớp mạng khác nhau GMPLS tập hợp các tiêu chuẩn với 1 giao thức báo hiệu chung  phối hợp hoạt động, trao đổi thông tin giữa lớp truyền tải và lớp số liệu GMPLS nhằm đơn giản hoá và bỏ bớt mô hình mạng 4 lớp hiện tại Ngoài ra, GMPLS hứa hẹn mang lại chất lượng dịch vụ tốt hơn và thiết kế lưu lượng trên Internet ← Xu hướng và mục tiêu chính của bất cứ nhà cung cấp dịch vụ nào Đề xuất phương án IP trên quang cho Tổng công ty trong những năm tới Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Giai đoạn sau năm 2010 Với tình hình thực tế và các mục tiêu hướng tới Các nội dung sau cần được triển khai: Xây dựng mạng DWDM cho các vùng và các công ty Viễn thông trên cơ sở mạng trục quốc gia DWDM Tổ chức IP trên quang cho các công ty Viễn thông Kết luận Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến Các nội dung: 1. Tìm hiểu sơ bộ về các giai đoạn truyền dẫn IP trên quang 2. Công nghệ ghép kênh theo bước sóng 3. Giao thức Internet IP với hai phiên bản là IPv4 và IPv6 4. Các phương thức tích hợp IP trên quang 5. Nguyên tắc tổ chức, cấu trúc mạng thế hệ sau, tình hình triển khai và đề xuất phương án IP trên quang trong NGN cho Tổng công ty Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!