Thiết kế truyền tải MPLS trong mạng thế hệ mới

Điều này có ảnh hưởng lớn đến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, hiệu quả khai thác cao, dễ

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

-

NGUYỄN TRUNG KIÊN

THIẾT KẾ TRUYỀN TẢI MPLS TRONG MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI CHUYÊN NGÀNH: TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH

MÃ SỐ: 60.48.15

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2010

Luận văn được hoàn thành tại:

Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học: TS Trịnh Anh Tuấn

………

Phản biện 1: ………

………

Phản biện 2: ………

………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm……

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

MỞ ĐẦU

Ngày nay, trong ngành công nghiệp viễn thông đang diễn ra

sự hội tụ của viễn thông với công nghệ thông tin, hội tụ của các dịch

vụ thoại truyền thống và các dịch vụ dữ liệu mới Điều này có ảnh hưởng lớn đến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, hiệu quả khai thác cao, dễ phát triển Để đáp ứng các yêu cầu này, một số nhà sản xuất thiết bị viễn thông và một số tổ chức nghiên cứu về viễn thông đã đưa ra các ý tưởng và mô hình về cấu trúc mạng thế hệ sau NGN

VNPT cũng đã có nhiều đề tài, nhiệm vụ định hướng cho việc nghiên cứu tìm hiểu các giải pháp và xây dựng nguyên tắc thiết

kế mạng NGN nói chung và mạng truyền tải trong NGN nói riêng, tuy nhiên việc thiết kế mạng truyền tải cho mạng NGN của VNPT trong giai đoạn bùng nổ băng thông đáp ứng cho các dịch vụ luôn được cập nhật, để phù hợp với thực trạng phát triển

Với xu hướng chuyển dần sang mạng NGN như vậy, một loạt các vấn đề được đặt ra như kiến trúc mạng, phối hợp điều khiển, báo hiệu giữa các phần tử trong mạng, chất lượng dịch vụ… cho mạng thế hệ sau Trong đó, việc xây dựng thiết kế mạng truyền tải

dữ liệu là phần rất quan trọng để đáp ứng được nhu cầu của khách hàng về chất lượng dịch vụ

Trong khuôn khổ luận văn “Thiết kế truyền tải MPLS trong mạng thế hệ mới” tập trung chủ yếu đến một số nội dung cơ bản sau:

Chương 1: Tổng quan, phân tích xu hướng công nghệ và hiện trạng triển khai mạng NGN

Chương 2: Giới thiệu kiến trúc và công nghệ cơ bản trong mạng NGN đưa ra những mô tả tổng quan về kiến trúc phân lớp và

sơ đồ đấu nối vật lý phổ biến của mạng NGN

Chương 3: Thiết kế truyền tải trong mạng NGN, dựa trên kiến trúc đề xuất và công nghệ được lựa chọn thiết kế mạng truyền tải

CHƯƠNG 1: XU HƯỚNG VIỄN THÔNG TRÊN THẾ GIỚI

VÀ SỰ RA ĐỜI MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI 1.1 Xu hướng công nghệ viễn thông trên thế giới

Các hệ thống viễn thông hiện tại được phát triển từ các hệ thống điện báo và điện thoại từ thế kỷ 19 Hệ thống điện thoại đầu tiên tương đối đơn giản do Alexander Graham Bell phát minh năm

1876 Thời đó, các công ty viễn thông cung cấp dịch vụ cho một số lượng lớn thuê bao thông qua các mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN được ghép kênh phân chia theo tần số (FDM: Frequency Division Multiplexing) hoặc ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM: Time Division Multiplexing) Kỹ thuật FDM được sử dụng

từ lâu và ngày nay người ta hay dùng kỹ thuật TDM hơn do dễ truyền dữ liệu không lỗi và tin tức tiếng nói có dung lượng cao

Sau khoảng thời gian dài phát triển, công nghệ viễn thông trên thế giới đã có nhiều thay đổi dẫn đến sự ra đời của nhiều mạng viễn thông mới, phổ biến nhất hiện nay là: mạng điện thoại cố định PSTN, mạng điện thoại di động, mạng Internet, hệ thống thông tin vệ tinh

Các mạng trên song song cùng tồn tại Mỗi mạng yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau Điều đó dẫn đến một số nhược điểm như sau:

1.1.1 Lý do dẫn đến sự ra đời của mạng viễn thông thế hệ mới

 Xu thế đổi mới công nghệ viễn thông

 Tiết kiệm chi phí đầu tư:

 Tiết kiệm chi phí vận hành:

 Cơ hội kinh doanh mới:

1.1.2 Định nghĩa và đặc điểm mạng viễn thông thế hệ mới

Định nghĩa mạng NGN nêu ra dưới đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể là khái niệm tương đối chung nhất khi đề cập đến NGN:

“Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ

chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ mới (NGN - Next Generation Network) ra đời là mạng

có cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động”

Dựa vào đặc điểm của mạng NGN, nó còn có một số tên gọi khác:

- Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau)

- Mạng hội tụ (hỗ trợ cả thoại, dữ liệu và video, cấu trúc mạng hội tụ)

Hình 1.1 Sơ đồ mạng NGN

Mạng viễn thông thế hệ mới NGN có 4 đặc điểm chính:

 Nền tảng là hệ thống mở

 Linh hoạt trong việc cung cấp dịch vụ

 Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên giao thức thống nhất là giao thức IP

 Mạng NGN có dung lượng ngày càng lớn, đủ đáp ứng nhu cầu trong tương lai

1.2 Hiện trạng triển khai mạng NGN trên thế giới

1.2.1 Khái quát hiện trạng triển khai NGN tại một số nước

Trong khoảng 5 năm trở lại đây, khi các giao thức truyền dữ liệu dùng trong mạng NGN dần được hoàn thiện và tiêu chuẩn hóa, rất nhiều nước đã tiến hành thử nghiệm và triển khai rộng rãi mạng NGN Các nước đi tiên phong trong việc triển khai mạng NGN là Anh, Pháp, Mỹ, Úc, Nhật Bản, Trung Quốc,… Mỗi nước đều xây dựng lộ trình chuyển đổi từ mạng cũ sang mạng NGN:

 Anh

Công ty đầu tiên của Anh triển khai mạng NGN là THUS plc bắt đầu triển khai mạng NGN từ năm 1999 bao gồm 10.600 km cáp quang với hơn 190 POP (Point Of Presences – tạm dịch: điểm kết nối) trên toàn nước Anh

Năm 2004, British Telecom bắt đầu xây dựng hạ tầng mạng NGN Đến tháng 1/2005, 1000 khách hàng đã được cung cấp dịch vụ thoại trên nền mạng mới

Từ 2006 – 2008, BT triển khai thiết bị all-IP trên mạng của mình BT bắt đầu chuyển thử nghiệm 1 số khách hàng ở Wales sang mạng NGN vào năm 2007 Mục tiêu năm 2011 hoàn thành chuyển đổi trên toàn nước Anh

 Pháp

Năm 2005, Tập đoàn France Telecom xây dựng kế hoạch triển khai NGN Mục tiêu là đến năm 2008 hoàn thành chuyển đổi sang NGN và từ 2008 sẽ giới thiệu các dịch vụ mới trên nền NGN

 Mỹ

Khoảng 1/4 số hộ gia đình ở Mỹ được dùng dịch vụ băng rộng thế hệ mới vào cuối năm 2008

AT&T triển khai mạng FTTN (Fiber To The Node) vào năm

2004 Tháng 1/2008, AT&T triển khai được FTTN cho 7,9 triệu thuê bao hộ gia đình Tháng 3/2009, AT&T tiếp tục mở rộng mạng băng rộng vô tuyến và hữu tuyến

Verizon bắt đầu xây dựng mạng truy nhập cáp quang FTTH vào năm 2004 Trong 4 năm tiếp theo, 11 triệu hộ gia định thuê bao của Verizon đã sử dụng mạng FTTH Dự kiến đến năm 2010, Verizon mở rộng mạng FTTH trên toàn nước Mỹ và đạt tổng số thuê bao là 18 triệu hộ gia đình

 Australia

11/2005, Telstra – công bố kế hoạch chuyển mạng sang NGN Kế hoạch chia thành các bước sau:

- Xây dựng mạng lõi (core) NGN sử dụng công nghệ

IP, dự kiến hoàn thành vào năm 2007

- Thay thế mạng di động CDMA bằng mạng GSM 3G với độ phủ sóng tương đương hoặc rộng hơn hiện tại

- Kết nối 1/3 số lượng thuê bao (khoảng cách đến tổng đài là 1,5 km) bằng công nghệ ADSL 2+, 2/3 số lượng thuê bao còn lại dùng công nghệ FTTN

- Giảm số lượng hệ thống kinh doanh và hỗ trợ vận hành Số điểm full-time equivalent (FTE) của Telstra là 52000, dự kiến giảm 6000 đến 8000 điểm trong 3 năm, giảm 10000 điểm sau 5 năm

Mục tiêu của Telstra là cấu trúc lại toàn bộ mạng lưới của họ

từ mạng lõi đến mạng di động, sắp xếp lại mạng truy nhập cố định, sắp xếp lại hệ thống hỗ trợ và vận hành

 Nhật Bản

Nhật Bản bắt đầu triển khai công nghệ FTTH vào năm 2005 Tháng 12/2006, NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation Corp.) thử nghiệm các dịch vụ của mạng NGN Mục tiêu của NTT là xây dựng được mạng NGN full-IP truy nhập cáp quang trước năm

2010 để phục vụ được 30 triệu thuê bao Công ty NTT East đã triển khai cáp quang đến 75% số hộ gia đình trong vùng phục vụ Khoảng 100.000 thuê bao đăng ký sử dụng dịch vụ FTTH của NTT mỗi tháng Đến cuối tháng 3/2007, NTT có 6,08 triệu thuê bao cáp quang NTT đạt được 10 triệu thuê bao cáp quang vào tháng 9/2008 Dự kiến toàn bộ thuê bao sẽ có kết nối cáp quang trước năm 2010

Hình vẽ sau đây cho chúng ta thấy sự thay đổi về công nghệ trong thị trường viễn thông Nhật Bản Năm 2005, công nghệ truy nhập FTTH đã vượt qua truy nhập băng rộng cable và ngày càng bám sát DSL

Hình 1.2 Thị trường băng rộng ở Nhật

Vào năm 2007, số lượng thuê bao băng rộng FTTH của NTT

đã lớn hơn số lượng thuê bao DSL

Hình 1.3 Số lượng thuê bao băng rộng của NTT

 Trung Quốc

Trung Quốc đã xây dựng diễn đàn về NGN và hoạt động tương đối sớm Một trong những mục tiêu của diễn đàn NGN là nghiên cứu xu hướng phát triển và các công nghệ NGN mới nhất Hội nghị đầu tiên của diễn đàn NGN Trung Quốc diễn ra vào năm

2000 Hội thảo tập trung vào công nghệ và xu hướng phát triển mạng

lõi NGN vì Trung Quốc vốn là một nhà sản xuất thiết bị NGN lớn cho các nước khác trên thế giới Các công ty như Huawei và ZTE là các nhà cung cấp giải pháp viễn thông hàng đầu thế giới

China Telecom triển khai NGN đầu tiên ở Shenzhen và Zhaoqing năm 2002 Ở Shenzhen, China Telecom có 600.000 kết nối

và 150.000 thuê bao Từ đó cho thấy NGN có thể thay thế các tổng đài PSTN trên quy mô lớn Sau đó, China Telecom bắt đầu chuyển đổi công nghệ vào năm 2005, với kế hoạch hoàn thành chuyển đổi toàn bộ mạng sang NGN từ 5 đến 15 năm Đến cuối năm 2005, China Telecom hoàn thành nâng cấp mạng trục (backbone network)

Trong cùng khoảng thời gian đó, 5 nhà cung cấp dịch vụ khác được chính phủ Trung Quốc hỗ trợ cũng đẩy nhanh tiến độ xây dựng mạng lưới

Hình 1.4 Chi phí đầu tư của China Telecom năm 2003, 2004

theo các công nghệ

Chính phủ Trung Quốc và 25 trường đại học hàng đầu của nước này đã xây dựng mạng NGN khác với tên gọi CERNET, chính thức hoạt động từ tháng 12/2004, kết nối 25 trường đại học với tốc

độ từ 1Gbps đến 10Gbps Một năm sau, mạng CERNET được mở rộng kết nối đến 100 trường đại học và dự kiến sẽ kết nối thêm 180 trường ở pha mở rộng tiếp theo

Cuối năm 2008, Trung Quốc xây dựng mạng cáp quang tốc

độ cao trên toàn quốc Mạng trục có băng thông đạt 1000 Gbps Mạng trục này cho phép toàn bộ thuê bao truy nhập với tốc độ 100Mpbs

Trong 2 năm tới, chính phủ Trung Quốc dự kiến phát triển mạng truy nhập vô tuyến băng rộng thế hệ mới, không chỉ tập trung vào công nghệ 3G mà còn tập trung vào LTE, 4G và các công nghệ khác

1.2.2 Các loại hình dịch vụ hiện đang được khai thác trên mạng NGN

Ba dịch vụ cơ bản nhất được khai thác trên mạng NGN là VoIP, IPTV/VoD và dịch vụ dữ liệu băng rộng sử dụng phương thức truy nhập FTTH

 Dịch vụ VoIP

Hình 1.5 Số lượng thuê bao VoIP của 10 nước năm 2008

 Dịch vụ IPTV

Hình 1.6 Số lượng thuê bao IPTV của 10 nhà cung cấp dịch

vụ năm 2008

Tổng số thuê bao Internet là 4 triệu Số lượng người sử dụng Internet là trên 16 triệu (đạt 18% dân số)

Việt Nam được đánh giá là một trong những nước có tốc độ tăng trưởng thuê bao điện thoại cao nhất (tăng 213% so với đầu năm 2005)

Năm 2005, Việt Nam có 8 nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tập trung vào các loại hình dịch vụ khác nhau: VNPT, Viettel, VPT, SPT, HaNoi Telecom, Vishipel, VTC và FPT

1.3.2 Kiến trúc mạng viễn thông Việt Nam

Mạng viễn thông Việt Nam được tạo nên bởi các mạng khác nhau:

- PSTN: cung cấp dịch vụ thoại cố định, dịch vụ truyền số liệu tốc độ thấp (Internet dial-up), dịch vụ giá trị gia tăng đơn giản

- Mạng số liệu/IP: cung cấp dịch vụ Internet, VPN, leased line,…

- Mạng điện thoại di động: cung cấp dịch vụ thoại, Internet

di động và dịch vụ giá trị gia tăng (mobile TV,…) Công nghệ sử dụng là GSM và CDMA Cuối năm 2009, các công ty thông tin di động Vinaphone, Mobifone, Viettel đã cung cấp dịch vụ 3G trên nền công nghệ W-CDMA

1.3.3 Tình hình triển khai NGN ở Việt Nam

Đến năm 2010, VNPT đã thực hiện được 2 pha triển khai NGN, cung cấp thành công nhiều dịch vụ mới và đang tiến hành pha

mở rộng mạng trên toàn quốc

Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khác như Viettel, SPT, VPT, FPT Telecom,… đang nghiên cứu xây dựng mạng NGN của họ

 VNPT xây dựng mạng NGN theo 2 bước:

- Bước 1: xây dựng mạng lõi NGN truyền tải dịch vụ dữ liệu, Internet, VoIP

- Bước 2: chuyển lưu lượng thoại từ PSTN sang NGN

Lộ trình triển khai NGN của VNPT:

 Năm 2003: VNPT xây dựng mạng trục (backbone) NGN với

2 softswitch và 3 Core router M160 ở Hà Nội, Đà Nẵng và

- 17 tỉnh được cung cấp dịch vụ MegaVNN (Internet tốc độ cao) dùng công nghệ ADSL và 26 tỉnh/thành phố khác thông qua POP/Internet

- Xây dựng mạng Metro công nghệ Ethernet (MAN-E: Metropolitan Area Network - Ethernet) ở TP Hồ Chí Minh

Hình 1.8 Sơ đồ mạng NGN VNPT năm 2004

 Từ năm 2007 đến 2008, VNPT xây dựng mạng MAN-E tại tất cả các tỉnh/thành phố và mạng trục IP Core

 Từ năm 2009 đến nay, VNPT tiến hành mở rộng mạng

IP Core MAN-E 1

1.4 Dịch vụ khai thác trên mạng NGN Việt Nam

Các mốc phát triển dịch vụ trên nền NGN có thể được tóm tắt như sau:

 Năm 2002:

- VNPT triển khai VoIP tại 39 tỉnh/thành phố

- Thử nghiệm dịch vụ ADSL ở Hải Phòng, Bình Dương, Đồng Nai, Hà Nội, TP Hồ Chí Minh

 Năm 2003:

- VDC triển khai dịch vụ Wifi phục vụ Seagames 22 ở Hà Nội, TP Hồ Chí Minh

- Tháng 7/2003, dịch vụ truy nhập Internet Mega VNN (dùng công nghệ ADSL) chính thức được thương mại hóa

- Dịch vụ VoIP 1717, 171 triển khai trên toàn quốc, dịch

- Tin nhắn SMS (Short Message Systems) trên mạng thoại

cố định: F-SMS (VNPT Hà Nội triển khai)

- Hội nghị truyền hình (VTN)

- IP CENTREX (Central Office Exchange Service) (VTN)

- Thử nghiệm dịch vụ truyền hình quảng bá (IPTV) và theo yêu cầu (VoD) trên mạng truy nhập xDSL (VASC và VNPT Hà Nội thực hiện) Tháng 9/2009 chính thức bắt đầu triển khai trên toàn quốc

 Tháng 5/2010 khai trương dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao sử dụng công nghệ FTTH

1.5 Tóm tắt chương

Như vậy trong nội dung chương 1 là những số liệu thống kê

cụ thể về tình hình triển khai NGN trên thế giới và tại Việt Nam Những số liệu đó cho thấy NGN đã trở nên phổ biến, trở thành xu hướng tất yếu

Ngoài ra, chương này cũng đã giới thiệu một số dịch vụ cơ bản trên mạng NGN, số liệu phát triển thuê bao của các dịch vụ đó trên mạng NGN của VNPT được tổng hợp và cập nhật từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC VÀ CÔNG NGHỆ

TRONG MẠNG NGN

2.1 Kiến trúc chức năng của mạng NGN

Từ giải pháp của các hãng khác nhau trên thị trường hiện nay, có thể đưa ra mô hình kiến trúc chức năng của mạng NGN gồm