Luận văn Tìm hiểu cộng nghệ mạng MAN-E và Ứng dụng của mạng MAN-E tại VNPT Thái Nguyên

0 MỤC LỤC Trang MỤC LỤC .............................................................................................................0 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT.........................................3 DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................7 DANH MỤC BẢNG ..............................................................................................9 …… MỞ ĐẦU..............................................................................................................10 NỘI DUNG ..........................................................................................................12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGN.................................................................12 1.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM MẠNG NGN.............................................................12 1.1.1 Khái niệm .......................................................................................................12 1.1.2 Đặc điểm của mạng NGN ...............................................................................13 1.2 CẤU TRÚC LOGIC MẠNG THẾ HỆ MỚI ............................................................14 1.2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập ...........................................................................16 1.2.2 Lớp truyền thông ............................................................................................17 1.2.3 Lớp điều khiển ................................................................................................18 1.2.4 Lớp ứng dụng/dịch vụ .....................................................................................19 1.2.5 Mặt phẳng quản lý ..........................................................................................19 1.3 CẤU TRÚC VẬT LÝ ..............................................................................................20 1.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI......................21 1.4.1 IP .......................................................................................................................21 1.4.2 ATM ...................................................................................................................22 1 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ 1.4.3 MPLS .................................................................................................................23 Kết luận chương 1 .......................................................................................................25 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E VÀ CÁC DỊCH VỤ TRÊN MẠNG MAN-E ...................................................................................................26 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E ..................................................26 2.1.1 Tổng quan mạng quang Ethernet.....................................................................26 2.1.2 Các tính năng của MAN-E ..............................................................................27 2.1.3 Cấu trúc mạng MAN-E ...................................................................................28 2.1.4 Mô hình phân lớp mạng MAN-E ....................................................................29 2.1.5 Các điểm tham chiếu trong mạng MAN-E ......................................................31 2.1.6 Các thành phần vật lý trong mạng MAN-E .....................................................33 2.1.7 Lợi ích dùng dịch vụ Ethernet .........................................................................34 2.2 CÁC DỊCH VỤ CUNG CẤP QUA MẠNG MAN-E ................................................36 2.2.1 Mô hình dịch vụ Ethernet................................................................................36 2.2.2 Kênh kết nối ảo Ethernet (EVC: Ethernet Virtual Connection)........................37 2.2.3 Các loại dịch vụ trong MAN-E .......................................................................38 2.2.4 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet ......................................................................44 2.3 CÁC YÊU CẦU VỀ HIỆU NĂNG CHO MẠNG MAN-E ........................................52 2.3.1 Độ khả dụng ...................................................................................................52 2.3.2 Độ trễ khung ...................................................................................................53 2.3.3 Độ trôi khung..................................................................................................54 2.3.4 Tỷ lệ tổn thất khung ........................................................................................55 Kết luận chương 2 .......................................................................................................56 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG MAN-E TẠI VNPT ............57 3.1 KIẾN TRÚC MẠNG ..............................................................................................57 3.2 MẠNG MAN-E DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MPLS ................................................58 2 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ 3.2.1 Thiết kế lưu lượng MPLS ...............................................................................59 3.2.2 Hồi phục đường hầm.......................................................................................62 3.2.3 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS..................................................64 3.3 PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI, QUẢN LÝ ......................................................................66 3.3.1 Phương án kết nối ...........................................................................................66 3.3.2 Phương án quản lý mạng.................................................................................67 3.4 HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐIỀU KHIỂN MẠNG MAN-E ..........................................68 3.4.1 Quản lý topo mạng..........................................................................................68 3.4.2 Quản lý tài nguyên..........................................................................................69 3.4.3 Quản lý lỗi ......................................................................................................69 3.4.4 Quản lý hiệu năng ...........................................................................................70 3.4.5 Quản lý bảo mật..............................................................................................70 3.4.6 Quản lý cấu hình.............................................................................................70 3.4.7 Cấu hình dịch vụ qua giao diện đồ hoạ (provisiong)........................................70 3.4.8 Cấu hình trên thiết bị mạng (các router NE40E)..............................................71 3.5 XÂY DỰNG MẠNG MAN-E VNPT THÁI NGUYÊN .............................................71 3.5.1 Định hướng xây dựng mạng MAN-E ..............................................................71 3.5.2 Định cỡ mạng MAN-E...................................................................................72 Kết luận chương 3 .......................................................................................................79 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................80 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................81 PHỤ LỤC ............................................................................................................82 3 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT API Application Programming Interface giao diện lập trình ứng dụng AS Autonomous System một tập hợp các mạng có cùng chính sách định tuyến ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển mạch không đồng bộ BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến toàn cầu BRAS Broadband Remote Access Server Máy chủ truy nhập băng rộng từ xa BSS Base Station Subsystem Hệ thống trạm gốc CBS Commintted Burst Size Kích thước bùng nổ cam kết CDMA Code Division Multiple Access đa truy nhập phân chia theo mã CE Customer Edge Phía khách hàng CE-VLAN Customer Edge Virtual LAN VLAN phí khách hàng CIDR Classless Interdomain Routing Định tuyến giữa các Miền không phân biệt lớp CIR Commintted Information Rate Tốc độ truyền thông cam kết CoS Class of Service Lớp dịch vụ CPE Customer Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng CR-LDP Constranint - based Routing Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhã định tuyến cưỡng bức C-VLAN Carrier VLAN VLAN truyền tải DUT Device Under Test Thiết bị được đo kiểm DWDM Dense Wavelength Division Multiplex Ghép kênh theo bước sóng ghép mật độ cao E-LAN Ethernet LAN Dịch vụ mạng LAN qua Ethernet E-LINE Ethernet Line Dịch vụ đường thuê bao qua Ethernet EPL Ethernet Private Line Đường thuê kênh riêng Ethernet EP-LAN Ethernet Private LAN Mạn LAN riêng qua mạng Ethetnet E-Tree Ethernet Tree Dịch vụ dạng cây qua Ethernet EVC Ethernet Virtual Connection Đường kết nối ảo EVPL Ethernet Virtual Private Line Đường thuê kênh riêng ảo qua mạng Ethernet EVP-LAN Ethernet Virtual Private LAN Mạng LAN riêng ảo qua mạng ethernet FEC Forwarding Equivalence Class Tập hợp các gói vào mà có 4 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ cùng một nhãn ra FRR Fast ReRouter Định tuyến lại nhanh FS Feature Server Máy chủ đặc tính FTTx Fiber To The x Họ công nghệ sử dụng cáp quang tới một điểm GE Gigabit Ethenet Gigabit Ethenet GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức điều khiển truyền tin trên mạng IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức đặc nhiệm kỹ thuật Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyết Gateway bên trong IN Intelligent network mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức internet IPTV Internet Protocol Television Truyền hình Internet ISDN Integrated Services Digital Network Công nghệ băng hẹp ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế LAN Local Area Network Mạng nội bộ LSP Label-Switched Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR Label-Switched Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MAN-E Metro Area Network - Ethernet Mạng đô thị sử dụng công nghệ Ethernet MBA Maximum Burst Size Kích thước bùng nổ tối đa MEF Metro Ethernet Forum Diễn đàn Metro Ethernet MG Media Gateway cổng phương tiện MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển cổng phương tiện MP2MP Multi Point to Multi Point Đa điểm đến đa điểm MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MS Media server Cổng phương tiện MSAN Multi Service Access Node Thiết bị truy cập đa dịch vụ 5 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ NE Network Element Thành phần mạng NNI Network - Network Interface Giao diện Mạng - Mạng NT Network Termination Kết cuối mạng NGN Next generation networking Mnagj thế hệ sau OSI Open Systems Interconnection Reference Model Mô hình tham chiếu kết nối hệ thống mở OSPF Open Shortest Path First Là giao thức định tuyến theo trạng thái đường lien kết OSS Operations Support System quản lý vận hành hệ thống mạng P2P Point to Point Điểm đến điểm PC Personal Computer Máy tính cá nhân PIR Peak Information Rate Tốc độ truyền thông tối đa PON Passive Optical Networks mạng quang thụ động PSTN Public Switched Telephone Network mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PVC Permanent Virtual Circuit chuyển tiếp khung QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức đăng ký trước tài nguyên RTFM real time flow measurement Đo lưu lượng thời gian thực SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ SEN Service Excution Node gồm các nút thực thi dịch vụ SG Signaling Gateway Cổng báo hiệ SLA Service Level Agreement Thoả thuận cấp độ dịch vụ SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ S-VLAN Service Provider VLAN VLAN phía nhà cung cấp dịch vụ TDM Time division multiplexing Ghép kênh theo thời gian TE Transport Edge Kết cuối truyền dẫn ToS Type of Service Loại dịch vụ UNI User - Network Interface Giao diện người dùng - Mạng VLAN Virtual LAN Mạng LAN ảo VLAN ID Virtual LAN Indentify Số hiện VLAN VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức IP VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WDM Wavelength Division Multiplex Ghép kênh theo bước sóng 6 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ quang xDSL x Digital Subcriber Line Các dịch vụ kênh thuê bao số 7 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động trong NGN ........................12 Hình 1.2: Cấu trúc luận lý mạng thế hệ mới ....................................................................15 Hình 1.3: Mô hình 5 lớp chức năng của NGN .................................................................16 Hình 1.4: Cấu trúc mạng MAN-E ...................................................................................17 Hình 1.5: Các thành phần của Softswitch ........................................................................18 Hình 1.6: Cấu trúc vật lý mạng NGN ..............................................................................20 Hình 2.1: Cấu trúc mạng MAN-E điển hình...................................................................29 Hình 2.2: Mô hình mạng MAN-E theo các lớp...............................................................30 Hình 2.3: Mô hình các điểm tham chiếu..........................................................................32 Hình 2.4: Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MAN-E...............................................33 Hình 2.5: Mô hình cung cấp các dịch vụ Ethernet qua mạng MAN-E ............................36 Hình 2.6: EVC điểm – điểm............................................................................................37 Hình 2.7: EVC điểm – đa điểm ......................................................................................38 Hình 2.8: EVC dạng cây .................................................................................................38 Hình 2.9: Khuôn khổ định nghĩa dịch vụ Ethernet ..........................................................39 Hình 2.10: Dịch vụ E-Line..............................................................................................40 Hình 2.11: Dịch vụ E-LAN.............................................................................................41 Hình 2.12 . Quá trình thực hiện khi thêm một UNI vào mạng MAN-E...........................42 Hình 2.13: Dịch vụ E-Tree..............................................................................................42 Hình 2.14: Dịch vụ E-Tree nhiều gốc..............................................................................43 Hình 2.15: Ghép kênh dịch vụ ........................................................................................44 Hình 2.16: VLAN tag Preservation/Stacking ..................................................................50 Hình 2.17: VLAN tag Translation/Swapping ..................................................................51 Hình 2.18: Sự phân chia độ trễ trong mạng .....................................................................54 Hình 3.1: Cấu trúc phân lớp mạng MAN-E.....................................................................58 Hình 3.2: Chèn header trong MPLS ................................................................................59 Hình 3.3: Gói tin gán nhãn MPLS...................................................................................59 8 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ Hình 3.4: Luồng gói tin/nhãn khi thực hiện FRR cho bao vệ tuyến kết nối .....................63 Hình 3.5: Luồng gói tin/nhãn khi thực hiện FRR cho bao vệ nút.....................................64 Hình 3.6: Mô hình kết nội mạng MAN-E với mạng đường trục ......................................67 Hình 3.7: Topo mạng MAN-E ........................................................................................69 Hình 3.8 Sơ đồ mạng MAN-E Thái Nguyên giai đoạn 2010 – 2011................................79 9 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 3.1: Danh sách các Node MANE ...........................................................................78 10 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng, vượt bậc của các công nghệ truy nhập băng rộng mới (xDSL, FTTx…) và các dịch vụ mới (VoIP, IPTV, VoD…), đặc biệt là xu hướng tiến lên NGN của ác nhà khai thác Viễn thông: Yêu cầu về băng thông kết nối tới các thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN) ngày càng cao, yêu cầu về cơ sở hạ tầng truyền tải phải đáp ứng các công nghệ mới của IP để sẵn sàng cho các dịch vụ mới ngày càng tăng: multicast, end-to-end QoS, bandwitdh-on- demand…, yêu cầu đáp ứng băng thông cung cấp trực tiếp theo nhu cầu của khách hàng khách hàng (FE, GE), và các yêu cầu khác… Tất cả các yêu cầu trên dẫn đến sự phát triển bùng nổ của mạng MAN trong các thành phố, đặc biệt là mạng Ethernet-based MAN để truyền tải lưu lượng IP. Hệ thống cáp quang cho phép cung cấp dịch vụ với tốc độ ngày càng cao và giá thành ngày càng giảm. Tốc độ truyền dẫn từ 100Mbps dần được thay thế bằng tốc độ Gbps. 10Gbps thậm chí 40Gbps. Việc này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có thể sử dụng cồng nghệ Ethernet đơn giản để truyền thông tin với khoảng cách xa hơn. Với công nghệ Ethernet truyền thống trên mạng cáp đồng khoảng cách truyền dẫn chỉ tính bằng đơn vị hàng chục mét hoặc 100 mét thì với công nghệ cáp quang, khoảng cách truyền dần tăng hàng trăm nghìn lần lên đến hàng chục KM. Sử dụng công nghệ MAN-E để cung cấp dịch vụ chất lượng cao, dịch vụ đa dạng đến khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ đang là xu hướng chung trên toàn thế giới. Công nghệ Ethernet được hầu hết các nhà cũng cấp thiết bị trên thế giới hỗ trợ Tại Việt Nam côn nghệ mạng MAN-E đã được một số nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã triển khai và đưa vào khai thác thành công. Tiêu biếu là mạng MAN-E của Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam VNPT, Tập đoàn VNPT phát triển mạng MAN-E dự vào các đặc điểm như sau: Hiệu quả chi phí: Chi phí đầu tư và vận hành thấp. Đơn giản: Đã được tiêu chuẩn hóa và không ngừng được phát triển. Được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các tổ chức, doanh nghiệp và thiết bị gia đình. 11 Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7 Luận văn thạc sĩ Độ linh động cao: Quản lý băng thông và mở rộng băng thông kết nối rất dễ dàng. Hỗ trợ rất nhiều mô hình kết nối (topology) khác nhau. Tối ưu cho việc truyền tải thông tin dạng gói, đặc biệt là các gói tin IP. Mạng MAN-E là phân khúc mạng nằm giữa lớp Core và lớp Access, có tổ chức năng thu gom lưu lượng và đảm bảo yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho khách hàng. Mạng MAN-E chính là yếu tố cốt lõi để các nhà cung cấp dịch vụ triển khai cung cấp các dịch vụ băng rộng chất lượng cao đối với khách hàng. Tại Việt Nam công nghệ mạng MAN-E đang trong quá trình triển khai do đó có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu và phát triển tuy nhiên trong luận văn này xin được đi vào Tìm hiểu cộng nghệ mạng MAN-E và Ứng dụng của mạng MAN-E tại VNPT Thái Nguyên. Đề tài bao gồm 3 chương: Ch