NGHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI PHÁP MẠNG MAN QUANG THEO HƯỚNG NGN VÀ ỨNG DỤNG ĐÔ THỊ VIỆT NAM

Đề tài : NGHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI PHÁP MẠNG MAN QUANG THEO HƯỚNG NGN VÀ ỨNG DỤNG ĐÔ THỊ VIỆT NAM Đề tài tập trung thực hiện các nội dung chính sau:Chương 1. Nghiên cứu xu hướng phát triển mạng MAN thế giớiChương 2. Nghiên cứu các công nghệ và giải pháp mạng MANChương 3. Nghiên cứu và đề xuất các mô hình mạng MAN quang phù hợp với đô thị Việt Nam

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3

MỤC LỤC HÌNH VẼ 4

MỤC LỤC BẢNG BIỂU 4

Chương 1 NGHIÊN CỨU XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG MAN TRÊN THẾ GIỚI 7

1.1 Xu hướng phát triển mạng MAN trên thế giới 7

1.2 Xu hướng phát triển của công nghệ mạng MAN 8

1.3 Xu hướng phát triển của dịch vụ mạng MAN 10

Chương 2 NGHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ, GIẢI PHÁP TỔ CHỨC MẠNG MAN QUANG 17

2.1 Cấu trúc tổng quan của mạng MAN 17

2.1.1 Cấu trúc phân lớp dịch vụ 17

2.1.2 Cấu trúc phân lớp chức năng 18

2.2 Các công nghệ áp dụng xây dựng mạng MAN quang 19

2.2.1 Công nghệ Ethernet và Gigabit Ethernet 19

2.2.2 Công nghệ MLPS 21

2.2.3 Công nghệ SDH/SDH-NG 22

2.2.4 Công nghệ WDM 23

2.3 Các giải pháp mạng MAN quang áp dụng cho các đô thị 24

2.3.1 Mô hình kết nối Hub 24

2.3.2 Mô hình Ring 26

2.3.3 Mô hình Hub-Ring 28

2.3.4 Mô hình Ring 2 lớp kết nối đơn 30

2.3.5 Mô hình Ring 2 lớp kết nối kép 31

2.3.6 Mô hình Ring 3 lớp kết nối đơn 32

2.3.7 Mô hình Ring 3 lớp kết nối kép 33

Chương 3 NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH MẠNG MAN QUANG CHO ĐÔ THỊ VIỆT NAM 35

3.1 Các tiêu chí cho việc xây dựng mạng MAN 35

3.1.1 Giá thành mạng 35

3.1.2 Khả năng nâng cấp và mở rộng mạng 35

3.1.3 Khả năng cung cấp dịch vụ và đảm bảo chất lượng dịch vụ 35

3.1.4 Khả năng về quản lý 35

3.1.5 Tính tương hợp và chuẩn hóa 35

3.1.6 Tính mềm dẻo của mạng 36

3.2 Xem xét khả năng áp dụng của các giải pháp 36

3.2.1 Xem xét về khía cạnh năng lực truyền tải 36

3.2.2 Xem xét trên cơ sở giá thành mạng 37

3.2.3 Xem xét về trên cơ sở khả năng và chi phí nâng cấp mở rộng mạng 38

3.2.4 Xem xét trên khía cạnh đảm bảo chất lượng dịch vụ 39

3.2.5 Xem xét trên khía cạnh về tính mềm dẻo của mạng 39

3.2.6 Một số đánh giá và nhận xét chung về khả năng ứng dụng của các giải pháp công nghệ 40

3.3 Lựa chọn công nghệ cho mạng MAN đô thị Việt Nam 40

3.3.1 Hiện trạng hệ thống mạng viễn thông ở các đô thị Việt Nam 40

3.3.2 Khả năng kết nối giữa các thiết bị mạng hiện có với các mạng MAN 46

3.3.3 Lựa chọn công nghệ cho mạng MAN ở các đô thị Việt Nam 48

3.4 Các đề xuất lựa chọn mô hình mạng MAN theo hiện trang mạng viễn thông của các đô thị Việt Nam 52

3.5 Lộ trình triển khai mạng và dịch vụ mạng MAN quang 54

3.5.1 Giai đoạn đầu: Xây dựng kế hoạch triển khai mạng 55

3.5.2 Giai đoạn 2: Xây dựng mạng và triển khai cung cấp dịch vụ mạng MAN quang tại các tỉnh, thành phố lớn 59

3.5.3 Giai đoạn 3: Tích hợp chuyển đổi cơ sở hạ tầng và triển khai dịch vụ 61

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHỤ LỤC 69

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ATM Asynchonous transfer mode Mode chuyển giao không

đồng bộ

DWDM Dense wavelength division

multiplexing

Ghép kênh theo bướcsóng mật độ cao

ISP Internet service provider Nhà cung cấp dịch vụ

internet

trường MAN Metropolitan area network Mạng vùng đô thị

MPLS Multi Protocol label switching Chuyển mạch nhãn đa

giao thức

NG SONET/SDH Next Generation SONET/SDH SONET/SDH thế hệ sau

PSTN Public Switched Telephone

Network

Mạng điện thoại côngcộng

SDH Synchronous Digital hierarchy Phân cấp số đồng bộSLA Service Level Agreement Thỏa thoận cấp độ dịch

vụSONET Synchronous optical network Mạng quang đồng bộTDM Time division multiplexing Ghép kênh theo thời gian

MỤC LỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Xu hướng phát triển các phương thức truyền tải lưu lượng 10

Hình 2.1 Cấu trúc mô hình tổng quan mạng WAN 17

Hình 2.2 Cấu trúc phân lớp chức năng theo nút thiết bị của mạng MAN 18

Hình 2.3 Mô hình kết nối Hub 25

Hình 2.4 Mô hình Ring 27

Hình 2.5 Mô hình Hub – Ring kết hợp 29

Hình 2.6 Mô hình Ring 2 lớp kết nối đơn 30

Hình 2.7 Mô hình Ring 2 lớp kết nối kép 31

Hình 2.8 Mô hình Ring 3 lớp kết nối đơn 33

Hình 2.9 Mô hình Ring 3 lớp kết nối kép 34

Hình 3.1 Mô hình mạng MAN 51

Hình 3.2 Mô hình mạng MAN sử dụng công nghệ DWDM 52

Hình 3.3 Các bước tiến hành chuyển đổi mạng 63

Hình 3.4 Lược đồ lộ trình phát triển mạng và dịch vụ mạng MAN quang 65

MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Dự báo nhu cầu băng rộng Error! Bookmark not defined. Bảng 1.2 Dự báo nhu cầu dịch vụ băng rộng – trường hợp Mức trung bình 16

Bảng 3.1 So sánh trễ mạng giữa các giải pháp công nghệ 36

Bảng 3.2 So sánh khả năng bảo vệ và chi phí cho xây dựng cơ cấu bảo vệ 37

Bảng 3.3 So sánh thông lượng đường thông và phần tỉ lệ sử dụng băng thông ứng với các loại hình công nghệ 37

Bảng 3.4 So sánh giá thành xây dựng mạng dựa trên cơ sở một số giải pháp công nghệ 38

Bảng 3.5 So sánh khả năng nâng cấp mạng đối với một số giải pháp công nghệ 39

Bảng 3.6 So sánh khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ giữa các giải pháp công nghệ 39

Bảng 3.7 So sánh tính năng mềm dẻo của các giải pháp công nghệ 39

Bảng 3.8 Thuộc tính SLA của một số dịch vụ điển hình 56

Bảng 3.9 Phân cấp giá trị của các thuộc tính SLA 56

MỞ ĐẦU

Ngày nay, thế giới đang bước sang kỷ nguyên của nền kinh tế tri thức, trong đóthông tin là động lực thúc đẩy sự phát triển của xã hội Do đó, nhu cầu truyền thôngngày càng lớn với nhiều dịch vụ mới băng rộng và đa phương tiện trong đời sống kinh

tế – xã hội của từng quốc gia cũng như kết nối toàn cầu Để đáp ứng được vai trò độnglực thúc đẩy sự phát triển của kỷ nguyên thông tin, mạng truyền thông cần phải có khảnăng linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, dung lượng lớn, đa dịch vụđáp ứng mọi nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội

Để đáp ứng nhu cầu đó, các nhà khoa học, công nghệ, các tổ chức viễn thông quốc tế,các hãng cung cấp thiết bị, các nhà khai thác,… luôn luôn tìm mọi giải pháp về mạng,các giải pháp về công nghệ để phát triển mạng viễn thông Chính vì thế, trong thậpniên qua các giải pháp mạng và công nghệ viễn thông đã có những thay đổi và pháttriển rất nhanh

Một giải pháp mạng viễn thông có khả năng linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băngthông rộng, đa dịch vụ đáp ứng mọi nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội hiện tại, đó

là mạng MAN quang (Metro Area Network) Sự ra đời của mạng MAN đã tạo nên mộtcuộc các mạng trong công nghệ viễn thông, công nghệ thông tin, truyền hình cũng nhưtruyền các dữ liệu

Ngày nay, công nghệ thông tin quang, trong đó có công nghệ truyền dẫn quang ghépkênh theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multilexing), mà giai đoạn tiếptheo của nó là ghép kênh quang theo bước sóng mật độ cao DWDM (DenseWavelength Division Multilexing), cùng với công nghệ chuyển mạch quang, đặc biệt

là chuyển mạch quang tự động, ra đời với những ưu điểm vượt trội về chất lượngtruyền dẫn cao, đặc biệt là băng thông rộng/tốc độ lớn (tới hàng ngàn Terabit) đã làmột cuộc các mạng không chỉ trong công nghệ truyền dẫn mà còn cả giải pháp pháttriển mạng viễn thông Vì vậy, công nghệ thông tin quang đã và đang là một trong

những công nghệ chủ đạo của mạng viễn thông, đồng thời sẽ là ứng cử số 1 của mạngtruyền tải trong mạng MAN trong tương lai.

Chính vì vậy, các hãng trên thế giới đã tập trung nghiên cứu, phát triển và ngày cànghoàn thiện các giải pháp công nghệ thông tin quang cho lớp truyền tải của mạng MAN Đối với nước ta, các công ty viễn thông trong nước đang triển khai mạng MAN Vềvấn đề lựa chọn công nghệ thông tin quang và mô hình tổ chức cho mạng truyền tảicủa mạng MAN của các công ty ở nước ta đang được nghiên cứu lựa chọn và triểnkhai

Chính vì vậy, việc nghiên cứu mạng MAN quang và ứng dụng cho mạng viễn thôngViệt Nam là một vấn đề cấp thiết

Do đó, luận văn nghiên cứu khoa học công nghệ “Nghiên cứu các công nghệ và giải

pháp mạng MAN quang theo hướng NGN và ứng dụng cho đô thị Việt Nam” được đặt

ra

Để thực hiện được mục tiêu đó, đề tài tập trung thực hiện các nội dung chính sau:

Chương 1 Nghiên cứu xu hướng phát triển mạng MAN thế giới

Chương 2 Nghiên cứu các công nghệ và giải pháp mạng MAN

Chương 3 Nghiên cứu và đề xuất các mô hình mạng MAN quang phù hợp với đô

thị Việt Nam

Chương 1 NGHIÊN CỨU XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG MAN TRÊN THẾ GIỚI

1.1 Xu hướng phát triển mạng MAN trên thế giới

Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh về kinh tế, xã hội và văn hoá trong môitrường các đô thị và thành phố lớn nên nhu cầu trao đổi thông tin là rất lớn, đa dạng cả

về loại hình dịch vụ, tốc độ Với sự hình thành và phát triển bùng nổ các tổ hợp vănphòng, khu công nghiệp, công nghệ cao, các khu chung cư thêm vào đó các dự ánphát triển thông tin của chính phủ, của các cơ quan, các công ty làm cho nhu cầu traođổi thông tin như trao đổi tiêng nói, dữ liệu, hình ảnh, truy nhập từ xa, truy nhập băngrộng tăng dẫn đến những vấn đề cần phải giải quyết

Các mạng nội bộ LAN (Local Area Network) chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu trao đổithông tin với phạm vi địa lý rất hẹp (trong khoảng vài trăm mét) Trong khi đó nhu cầukết với mạng bên ngoài (truy nhập Internet, truy nhập cơ sở dữ liệu, kết nối chi nhánhvăn phòng ) là rất lớn Điều này dẫn đến việc cơ sở hạ tầng thông tin hiện tại vớicông nghệ TDM (chuyển mạch kênh PSTN, công nghệ SDH) sẽ rất khó đáp ứng nhucầu trao đổi thông tin rất lớn như vậy cả về loại hình dịch vụ và cường độ lưu lượngtrao đổi thông tin Do vậy việc tìm kiếm công nghệ để xây dựng một cơ sở hạ tầngmạng đô thị (MAN) đáp ứng được yêu cầu trao đổi thông tin nói trên là công việc cấpthiết đối với những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới nói chung và ở ViệtNam nói riêng

Trong vài năm trở lại đây các nhà khai thác mạng viễn thông có khuynh hướng tậptrung đầu tư xây dựng mạng đường trục (backbone) để đáp ứng yêu cầu băng thôngtruyền tải cho lưu lượng bùng nổ của Internet Hiện nay khuynh hướng phát triểnmạng đã có sự thay đổi, người ta tập trung sự chú ý đến việc xây dựng mạng nội vùng,nội hạt nói chung và mạng MAN tại các đô thị, thành phố nói riêng, nơi cần thiết phảiđầu tư xây dựng, tổ chức lại để có thể đáp ứng được nhu cầu đa dạng hoá dịch vụ củangười sử dụng, đưa dịch vụ đến gần với khách hàng hơn, đảm bảo việc kết nối vớikhách hàng “mọi nơi, mọi lúc, mọi giao diện”

Không giống như mạng đường trục, nơi có khuynh hướng hội tụ các loại hình lưulượng truyền tải về loại hình giao thức truyền tải phổ biến nhất là IP/MPLS nhằm đạtđược hiệu suất sử dụng mạng cao, mạng đô thị thực hiện tiếp cận với rất nhiều loạihình ứng dụng và giao thức truyền tải cần phải truyền một cách “trong suốt” giữangười sử dụng hoặc các mạng văn phòng với nhau Do vậy vấn đề đặt ra là cần phảicân nhắc giữa mục tiêu là truyền lưu lượng trong suốt và đạt hiệu suất sử dụng mạngcao, đó là một bài toán đặt ra đối với các nhà xây dựng mạng đô thị Nó sẽ quyết địnhđến chiến lược triển khai mạng và dịch vụ cũng như như việc lựa chọn nhà cung cấpthiết bị mạng

Xu hướng phát triển của mạng thế hệ kế tiếp NGN là từng bước thay thế hoặc chuyểnlưu lượng mạng sử dụng công nghệ TDM sang mạng sử dụng công nghệ chuyển mạchgói Do vậy, công nghệ áp dụng xây dựng mạng MAN cũng không nằm ngoài xuhướng nói trên, đó là xây dựng cơ sở hạ tầng mạng với mục tiêu hội tụ các loại hìnhdịch vụ dữ liệu, tiếng nói, truyền hình để truyền tải trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng.Hiện nay một số công nghệ chủ yếu ở phân lớp 2 như là GbE (Gigabit Ethenet), SDH-

NG (Next Generation SDH) được xem là công nghệ có hiệu quả trong giai đoạnchuyển đổi từ mạng truyền thông SDH sang mạng NGN

1.2 Xu hướng phát triển của công nghệ mạng MAN

Xu hướng các công nghệ được lựa chọn áp dụng để xây dựng mạng MAN thế hệ mớichủ yếu tập trung vào 5 loại công nghệ chính, đó là:

Các công nghệ nói trên 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

sử dụng để cung cấp năng lực truyền tải cơ sở hoặc để cung cấp các dịch vụ góiEthernet trực tiếp đến khách hàng.

Các nhà khai thác mạng có xu hướng kết hợp một số loại công nghệ trên cùng mộtmạng của họ, vì tất cả các công nghệ sẽ đóng góp vào việc đạt được những mục đíchchung là:

 Giảm chi phí đầu tư xây dựng mạng

 Rút ngắn thời gian đáp ứng dịch vụ cho khách hàng

 Dự phòng dung lượng đối với sự gia tăng lưu lượng dạng gói

 Tăng lợi nhuận từ việc triển khai các dịch vụ mới

 Nâng cao hiệu suất khai thác mạng

Tổng quan về các hướng triển khai giải pháp công nghệ mạng MAN

Mục trên là những giới thiệu tổng quan các công nghệ chính sử dụng trên mạng MAN.Các công nghệ mới được đề cập ở trên đều hoạt động ở các lớp mạng khác nhau và cónhững phạm vi khác nhau SONET/SDH-NG và WDM cung cấp truyền tải lớp 1, GEtrái lại cung cấp truyền tải lớp 1 phía dưới và các chức năng lớp 2, MPLS cung cấp cácchức năng lớp 2 đặc biệt

SONET/SDH-NG và WDM hình thành một hướng phát triển theo phương thức truyềntải lưu lượng TDM và lưu lượng gói qua các cơ sở hạ tầng mạng ở phạm vi lớn vàđược quản lý thống nhất – với thế mạnh là tính liên tục kế thừa cơ sở hạ tầng sẵn có.Ngược lại, GE thực sự là công nghệ truyền dữ liệu không định hướng, Ethernet có vaitrò cung cấp các giao diện và giao thức thống nhất để truyền dữ liệu kết nối vô hướng.Đối với công nghệ 10Gbit/s Ethernet, xu hướng áp dụng có thể được triển khai theo 2hướng nhau:

 Cung cấp cơ sở hạ tầng, năng lực mạng ở lớp 1 với khoảng cách ngắn/trungbình bằng việc sử dụng các giao diện LAN PHY truyền trực tiếp trên sợi quanghoặc các bước sóng còn rỗi trong các hệ thống WDM đã có Điều này cho phépcác mạng MAN thiết lập theo cấu hình Mesh mà không cần sử dụng lại cơ sở hạtầng SONET/SDH sẵn có

 Cung cấp năng lực mạng lớp 2 truyền tải qua mạng lớp 1 như

Phần lớn các trường hợp được tổng kết đã sử dụng các kiến trúc hỗn hợp, ít nhất làtrong giai đoạn chuyển đổi

Hình 1.1 Xu hướng phát triển các phương thức truyền tải lưu lượng

1.3 Xu hướng phát triển của dịch vụ mạng MAN

Các dịch vụ chủ yếu được cung cấp bởi mạng MAN bao gồm:

 Truy nhập internet tốc độ cao: Đây là loại dịch vụ rất phát triển hiện nay

 Mạng lưu trữ (SAN): Các dịch vụ mạng SAN sẽ là một giải pháp kinh tế hơn,

và tin cậy hơn trong việc duy trì các kho dữ liệu khổng lồ Việc lưu trữ số liệu

từ xa còn đáp ứng được các yêu cầu phục hồi trước những thảm hoạ, ngăn ngừa

sự gián đoạn và đảm bảo sự liên tục trong các hoạt động kinh doanh

 Các mạng riêng ảo lớp 2 (L2VPN): Các giải pháp VPN đem đến cho các kháchhàng khả năng tăng hiệu suất công việc nhờ đường truy nhập an toàn đến cácứng dụng và dữ liệu.

 Các dịch vụ ứng dụng gia tăng: Các nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng hiện đang

cố gắng tìm kiếm thị trường cho các sản phẩm của họ tuy nhiên họ mới chỉ đạtđược những thành công mức độ với một vài ứng dụng cơ bản

 Dịch vụ LAN thông suốt (LAN điểm-điểm và LAN đa điểm-đa điểm): Cungcấp kết nối mạng trực tiếp giữa các văn phòng ở xa nhau do vậy làm giảm tínhphức tạp trong việc điều hành mạng, làm tăng chất lượng và cải thiện tính mềmdẻo và khả năng nâng cấp mạng

 Theo điều tra về Ethernet MAN hiện nay ethernet đang là một giải pháp hiệuquả thay thế các dịch vụ mạng số liệu truyền thống, mà chủ yếu là dịch vụ kênhriêng, do các dịch vụ ethernet có giá thấp hơn 25-35% giá của dịch vụ kênhriêng Đây là một giải pháp chi phí/megabit thấp và có băng tần lớn

Hình 1.2 Các lý do lựa chọn dịch vụ Ethernet MAN của khách hàng

Dự báo nhu cầu dịch vụ băng rộng

Nhu cầu sử dụng băng rộng có thể phân chia thành 2 loại, một là các kênh thuê để làmđường truyền số liệu, điển hình là ở các doanh nghiệp hoặc các hình thức VideoConference, và thứ hai là các hình thức truy cập băng rộng, mà chủ yếu sẽ là Internet ởcác công sở và hộ dân cư Như vậy, có thể xem truy nhập băng rộng như một hình thứccạnh tranh với dial-up trong truy cập Internet Mặc dù khái niệm băng rộng được hiểuhết sức khác nhau, nhưng ta có thể coi những đường truyền có dung lượng trên 256kps

là băng rộng, bởi vì trước đây các hình thức phổ biến là các kênh thuê riêng 2048kps, hoặc ISDN với dung lượng tương tự Công nghệ hiện tại chiếm ưu thế lớn ởViệt Nam chính là DSL, ngoài ra ta cũng cần chú ý đến các công nghệ khác như: côngnghệ cáp, vệ tinh, WLL, các kết nối trong mạng 3G, PLC, FTTH,…

64-Một đặc điểm nữa mà các nhà cung cấp cũng cần tính đến đó là khả năng giữ cáckhách hàng Internet dial-up bằng các chương trình hỗ trợ chuyển đổi sang băng rộngkhi công nghệ đáp ứng Điều này sẽ giúp nhà cung cấp dễ dàng mở rộng mạng băngrộng

Do dịch vụ băng rộng ở Việt Nam xuất hiện vào năm 2003, năm 2004 triển khai ở 17tỉnh và đến 2005 thì triển khai ở 64 tỉnh thành, do đó số liệu quá khứ đối với loại hình

giới và dự báo của các hãng nghiên cứu thị trường Từ đó ta sẽ rút ra quy luật pháttriển để từ đó áp dụng các mô hình toán học để hiệu chỉnh cho phù hợp với hoàn cảnhcủa Việt Nam (còn gọi là phương pháp tương quan) Các số liệu thu thập năm 2004,

2005 cũng được áp dụng để so sánh hiệu chỉnh mô hình toán học

Nhu cầu băng rộng nói chung Nhu cầu băng rộng của Việt Nam trong quá khứ còn rất

ít, chủ yếu là do sự phát triển của cơ sở hạ tầng Viễn thông chưa theo kịp thị trường

Vì thế ở đây sử dụng phương pháp tương quan, đối sánh với quốc gia có hoàn cảnhkinh tế xã hội có thể so sánh được với Việt Nam Theo nghiên cứu của hãng eMarketer(2001), tình hình nhu cầu băng rộng của các nước trên thế giới được chia thành 5 loại.Loại 1 do Mỹ dẫn đầu, loại 2 do Nhật dẫn đầu, loại 3 do Anh dẫn đầu, loại 4 và 5 lànhững nước có trình độ phát triển Viễn thông yếu Sự phân loại dựa trên các yếu tố sau(đã đề cập trong chương I):

 Mức độ sử dụng Internet hiện tại

 Sự sẵn sàng của các công nghệ băng rộng khác nhau

 Điều kiện kinh tế

 Các ứng dụng và nội dung trên mạng Internet

Nhu cầu dịch vụ băng rộng ở các tỉnh

Phương pháp xác định nhu cầu băng rộng ở các tỉnh là top-down, nghĩa là dự báo của

cả nước được phân bổ lại cho các tỉnh, dựa trên các yếu tố với mỗi tỉnh như GDP vàdân số

Tương tự như ở trên với dự báo cho cả nước, nhu cầu mỗi tỉnh được xác định là tuântheo quy luật:

Y(t) = C’*Pop*in*sub*cp*GDP*f(t)

Y(t) : số thuê bao.

Pop: dân số thành thị

Giả thiết thêm là giá lắp đặt, giá thuê bao và các hệ số cạnh tranh là chung cho cảnước Hằng số C’, ở mức độ xấp xỉ chấp nhận được, có thể coi là bằng nhau giữa cáctỉnh, và bằng trung bình của cả nước Như vậy còn lại sự khác nhau giữa dân số thànhthị và thu nhập bình quân đầu người

Từ đó, công thức xác định số thuê bao cho tỉnh thứ i là:





j

j j

i i i

GDP Pop

GDP Pop t

X t

)

()(

trong đó X(t) là số thuê bao trên cả nước

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

L c quan ạc quan Bình th ng ường

Bi quan

N m ăng rộng

Bảng 1.1 Dự báo nhu cầu dịch vụ băng rộng – trường hợp Mức trung bình

Đơn vị : thuê bao

Nhu cầu băng rộng theo lưu lượng

Nhu cầu được tính dựa trên giả thuyết là giá thuê bao sẽ quyết định số thuê bao, với độđàn hồi giá là 1.40 Giả thiết nhu cầu băng rộng trải từ 256kps đến 8Mps và hơn 8Mps.Công thức tính số thuê bao tại mỗi mức lưu lượng thứ i là:





j j

i

i X

4 1

PrPr

trong đó Xi là nhu cầu thuê bao tại mức lưu lượng i, X là tổng nhu cầu tất cả các mức.Giả thiết thêm giá Pri tỉ lệ thuận với lưu lượng tại mức i

Có thể thấy rằng nhu cầu lưu lượng dưới 256kpbs sẽ vẫn chiếm ưu thế, đặc biệt là với

hộ dân cư, là thị trường lớn nhất Còn lại nhu cầu dưới 2M cũng rất lớn, trong khi lưulượng cao hơn sẽ có thị phần nhỏ hơn Tuy nhiên trong tương lai xa hơn, tình hình sẽthay đổi bởi vì giá truy nhập sẽ giảm và người dùng sẽ sẵn sằng trả tiền cho truy nhậptốc độ cao

Chương 2 NGHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ, GIẢI PHÁP TỔ CHỨC MẠNG MAN QUANG

2.1 Cấu trúc tổng quan của mạng MAN

2.1.1 Cấu trúc phân lớp dịch vụ

Hình 2.3 Cấu trúc mô hình tổng quan mạng WAN

Hình 2.1 cho ta một cái nhìn tổng quan nhất về cấu trúc phân lớp xét trên quan điểm

về cung cấp dịch vụ Cấu trúc này chỉ mang tính logic nó phụ thuộc vào kích cỡ mạng

và độ phức tạp của mạng cụ thể Theo cấu trúc phân lớp này, mạng MAN được chialàm 2 lớp

- 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 loạihình dịch vụ xuất phát từ mạng truy nhập ứng dụng bởi nhiều công nghệ truy nhậpkhác nhau như các dịch vụ trên cơ sở công nghệ Ethernet, ATM, Frame Relay, DSL,cáp đồng, cáp quang và với nhiều loại giao diện khác nhau

- Lớp mạng lõi thực hiện chức năng truyền tải lưu lượng tích hợp trong mạng đô thịmột cách hợp lý; lớp này thực hiện chức năng định tuyến truyền tải lưu lượng trongnội vùng đô thị hoặc chuyển giao lưu lượng với mạng trục (backbone).

Mạng đô thị thực hiện tiếp cận với rất nhiều loại hình ứng dụng và giao thức giao thứctruyền tải cần phải truyền một cách “trong suốt” giữa người sử dụng hoặc các mạngvăn phòng với nhau Do vậy vấn đề đặt ra là cần phải cân nhắc giữa mục tiêu là truyềnlưu lượng trong suốt và đạt hiệu suất sử dụng mạng cao, đó là một bài toán đặt ra đốivới các nhà xây dựng mạng đô thị Nó sẽ quyết định đến chiến lược triển khai mạng vàdịch vụ cũng như như việc lựa chọn nhà cung cấp thiết bị mạng

2.1.2 Cấu trúc phân lớp chức năng

Hình 2.4 Cấu trúc phân lớp chức năng theo nút thiết bị của mạng MAN

Theo mô hình phân lớp mạng tổng quát của mạng MAN như ở mục trên, mạng MAN

có thể phân chia thành 2 lớp mạng: lớp mạng biên và lớp mạng lõi Trong mỗi lớpmạng đó có thể bố trí các thiết bị mạng có chức năng khác nhau để thực thi các chứcnăng cần phải thực hiện của lớp mạng này tùy thuộc vào mục tiêu, qui mô, kích cỡ củamạng MAN cần phải xây dựng Các nút mạng thực hiện chức năng đó là:

- Nút truy nhập khách hàng: là nút mạng đầu tiên phân ranh giới tiếp giáp giữa khách

hàng và nhà cung cấp dịch vụ mang MAN và thuộc về nhà cung cấp dịch vụ Nútmạng này được lắp đặt tại phía khách hàng hoặc được bố trí trong phạm vi mạng ngoại

vi của nhà cung cấp dịch vụ Khách hàng có thể kết nối với nút truy nhập khách hàngnày thông qua các thiết bị chuyển mạch (lớp 2) hoặc các thiết bị định tuyến (lớp 3)

+ Cung cấp các loại hình giao diện mạng và người sử dụng (UNI) phù hợp với thiết bịkết nối của khách hàng.

+ Đảm bảo băng thông cung cấp cho khách hàng được thiết lập tương ứng với thỏathuận cấp độ dịch vụ (SLA), loại hình dịch vụ (CoS) hoặc các đặc tính đảm bảo chấtlượng dịch vụ (QoS) đối với khách hàng

- Nút tập trung: là nút trung chuyển giữa nút truy nhập khác hàng và nút kết nối mạng

lõi (POP) Nút này đóng vai trò là nút tập hợp lưu lượng từ các nút truy nhập kháchhàng để chuyển lên nút kết nối mạng lõi, dung lượng xử lý của nút này quyết định tới

số lượng nút truynhập khác hàng có thể triển khai trong một khu vực nào đó đặc biệtđối với khu vực có số lượng khách hàng lớn Đối với mạng khu vực có kích thước,dung lượng nhỏ, số lượng khách hàng ít có thể không cần có nút mạng này

- Nút kết nối mạng lõi: Nút này có thực hiện tập hợp lưu lượng để truyền tải lên mạng

lõi MAN, nó thực hiện các chức năng như:

+ Đảm bảo kết nối một cách tin cậy với các phần tử mạng lõi

+ Kết nối các nút mạng Lõi MAN với nhau

+ Kết nối với các phần tử mạng lõi bằng giao thức thống nhất để truyền tải các loạihình dịch vụ

- Nút kết nối đường trục: nút này có thể là nút riêng biệt hoặc là nút kết nối mạng lõi

có thêm giao diện và giao thức kết nối phù hợp để kết nối với phần tử mạng đườngtrục để truyền tải các lưu lượng của các loại hình dịch vụ liên mạng

2.2 Các công nghệ áp dụng xây dựng mạng MAN quang

2.2.1 Công nghệ Ethernet và Gigabit Ethernet

a Đặc điểm của công nghệ

Công nghệ Ethernet đã được xây dựng và chuẩn hoá để thực hiện các chức năng mạnglớp đường dữ liệu và lớp vật lý Công nghệ này hỗ trợ cung cấp rất tốt các dịch vụ kếtnối điểm - điểm với cấu trúc tô-pô mạng phổ biến theo kiểu ring và Hub-lan hoa (hub-and-spoke) Với cấu hình Hub-lan hoa, trong các mạng cơ quan, khu văn phòngthường triển khai các nút mạng là các thiết bị Switch và các thiết bị Hub Nút mạng

đóng vai trò là cổng (gateway) kết nối kép (dual home) với nút mạng thực hiện chứcnăng POP (Point Of Present) của nhà cung cấp dịch vụ để tạo nên cấu trúc mạng nanhoa Cách tổ chức mạng này xét về khía cạnh kinh tế là tương đối đắt, bù lại mạng có

độ duy trì mạng cao và có khả năng mở rộng, nâng cấp dung lượng

Gigabit Ethernet là bước phát triển tiếp theo của công nghệ Ethernet, một công nghệmạng đã được áp dụng phổ biến cho mạng cục bộ LAN (Local Area Network) hơn haithập kỷ qua Ngoài đặc điểm công nghệ Ethernet truyền thống, công nghệ GigabitEthernet phát triển và bổ sung rất nhiều các chức năng và các tiện ích mới nhằm đápứng yêu cầu đa dạng về loại hình dịch vụ, tốc độ truyền tải, phương tiện truyền dẫn

b Ưu điểm của công nghệ

Công nghệ Ethernet và Gigabit Ethernet có những ưu điểm nổi bật là:

 Công nghệ Ethernet có khả năng hỗ trợ rất tốt cho ứng dụng truyền tải dữ liệu ởtốc độ cao và có đặc tính lưu lượng mạng tính đột biến và tính “bùng nổ”

 Cơ cấu truy nhập CSMA/CD công nghệ Ethernet cho phép truyền tải lưu lượngvới hiệu xuất băng thông và thông lượng truyền tải lớn

 Thuận lợi trong việc kết nối cung cấp dịch vụ cho khách hàng Không đòi hỏikhách hàng phải thay đổi công nghệ, thay đổi hoặc nâng cấp mạng nội bộ, giaodiện kết nối

 Sự phổ biến của công nghệ Ethernet tại lớp truy nhập sẽ tạo điều kiện rất thuậnlợi cho việc kết nối hệ thống với độ tương thích cao nếu như xây dựng mộtmạng MAN dựa trên cơ sở công nghệ Ethernet

 Mạng xây dựng trên cơ sở công nghệ Ethernet có khả năng mở rộng và nângcấp dễ dàng do đặc tính của công nghệ này là chia sẻ chung tiện ích băng thôngtruyền dẫn và không thực hiện cơ cấu ghép kênh phân cấp

 Hầu hết các giao thức, giao diện truyền tải ứng dụng trong công nghệ Ethernet

đã được chuẩn hoá (họ giao thức IEEE.802.3)

 Quản lý mạng đơn giản

Nếu chỉ xét công nghệ Ethernet một cách độc lập, bản thân công nghệ này tồn tại một

số nhược điểm sau đây:

 Công nghệ Ethernet phù hợp với cấu trúc mạng theu kiểu Hub (cấu trúc tô - pôhình cây) mà không phù hợp với cấu trúc mạng ring

 Thời gian thực hiện bảo vệ phục hồi lớn

 Không phù hợp cho việc truyền tải loại hình ứng dụng có đặc tính lưu lượngnhạy cảm với sự thay đổi về trễ truyền tải (jitter) và có độ ì (latency) lớn

 Chưa thực hiện chức năng đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho những dịch

vụ cần truyền tải có yêu cầu về QoS

2.2.2 Công nghệ MLPS

a Đặc điểm công nghệ

Nguyên lý hoạt động chủ yếu của thực hiện trong công nghệ MPLS là thực hiện gắnnhãn cho các loại gói tin cần chuyển đi tại các bộ định tuyến nhãn biên LER, sau đócác gói tin này sẽ được trung chuyển qua các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn đườngLSR Các đường chuyển mạch nhãn LSP được thiết lập bởi người điều quản lý mạngtrên cơ sở đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật nhất định như là mức độ chiếm dụngđường thông, khả năng tắc nghẽn, chức năng kiến tạo đường hầm….Như vậy, sự hoạtđộng chuyển mạch các LSP cho phép MPLS có khả năng tạo ra các kết nối đầu cuốitới đầu cuối như đối với công nghệ ATM hoặc Frame Relay và cho phép truyền lưulượng qua các tiện ích truyền tải khác nhau mà không cần phải bổ thêm các giao thứctruyền tải hoặc cơ cấu điều khiển ở phân lớp 2 Phương pháp chuyển mạch nhãn ứngdụng trong công nghệ MPLS cho phép các bộ định tuyến thực hiện định tuyến gói tinnhanh hơn do tính đơn giản của việc xử lý thông tin định tuyến chứa trong nhãn Mộtchức năng quan trọng nữa được thực hiện trong MPLS đó là thực hiện các kỹ thuật lưulượng, các kỹ thuật này cho phép thiết lập các đường thông các thông số thực hiệnmạng để có thể truyền tải lưu lượng với các cấp dịch vụ và chất lượng dịch vụ khácnhau (RFC 2702)

b Ưu điểm

 MPLS có thể áp dụng phù hợp với hầu hết các cấu trúc tô-pô mạng (mesh hoặcring).

 MPLS cho phép truyền tải đa dịch vụ với hiệu suất truyền tải cao Chức năngđiều khiển quản lý lưu lượng trong MPLS cho phép truyền tải lưu lượng cácloại hình có yêu cầu về QoS

 MPLS cho phép định tuyến gói tin với tốc độ nhanh do giảm thiểu việc xử lýthông tin định tuyến

 MPLS cho có khả năng kiến tạo kết nối đường hầm Dựa trên khả năng này nhàcung cấp dịch vụ có thể cung cấp các dịch vụ kết nối ảo (ví dụ như TLS ở mức

2, VPN ở mức 3)

 MPLS có khả năng phối hợp tốt với IP để cung cấp các dịch vụ mạng riêng ảotrong môi trường IP và kết hợp với chức năng RSVP để cung cấp dịch vụ cóQoS trong môi trường IP (RSVP-TE LSPs)

c Nhược điểm

 Khả năng hồi phục mạng không nhanh khi xảy ra sự cố hư hỏng trên mạng

 Khi triển khai một công nghệ mới như MPLS đòi hỏi các nhân viên quản lý vàđiều hành mạng cần được đào tạo và cập nhật kiến thức về công nghệ mới, nhất

là các kiến thức mới về quản lý và điều khiển lưu lượng trên toàn mạng

 Giá thành xây dựng mạng dựa trên công nghệ MPLS nói chung còn khá đắt

2.2.3 Công nghệ SDH/SDH-NG

a Đặc điểm công nghệ

Công nghệ SDH hiện tại là công nghệ truyền dẫn được áp dụng phổ biến nhất trongmạng của những nhà cung cấp dịch vụ trên thế giới Công nghệ SDH được xây dựngtrên cơ sở hệ thông phân cấp ghép kênh đồng bộ TDM với cấu trúc phân cấp ghépkênh STM-N cho phép cung cấp các giao diện truyền dẫn tốc độ từ vài Mbít/s tới vàiGigabít/s Đặc tính ghép kênh TDM và phân cấp ghép kênh đồng bộ của công nghệSDH cho phép cung cấp các kênh truyền dẫn có băng thông cố định và cố độ tin cậy

cao với việc áp dụng các cho chế phục hồi và bảo vệ, cơ chế quản lý hệ thống theo cấutrúc tô-pô mạng phù hợp và đã được chuẩn hóa bởi các tiêu chuẩn của ITU-T

b Ưu điểm

 Cung cấp các kết nối có băng thông cố định cho khách hàng

 Độ tin cậy của kênh truyền dẫn cao, trễ truyền tải thông tin nhỏ

 Các giao diện truyền dẫn đã được chuẩn hóa và tương thích với nhiều thiết bịtrên mạng

 Thuận tiện cho kết nối truyền dẫn điểm -điểm

 Quản lý dễ dàng

 Công nghệ đã được chuẩn hóa

 Thiết bị đã được triển khai rộng rãi

 Khả năng nâng cấp không linh hoạt và giá thành nâng cấp là tương đối đắt

 Không phù hợp với tổ chức mạng theo cấu trúc Mesh

 Khó triển khai các dịch vụ ứng dụng Multicast

 Dung lượng băng thông giành cho bảo vệ và phục hồi lớn

 Phương thức cung cấp kết nối phức tạp, thời gian cung ứng kết nối dài

2.2.4 Công nghệ WDM

a Đặc điểm công nghệ

WDM là công nghệ truyền tải trên sợi quang đã xây dựng và phát triển từ những năm

90 của thế kỷ trước WDM cho phép truyền tải các luồng thông tin số tốc độ rất cao(theo lý thuyết dung lượng truyển tải tổng cộng có thể đến hàng chục ngàn Gigabít/s).Nguyên lý cơ bản của công nghệ này là thực hiện truyền đồng thời các tín hiệu quangthuộc 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 cáchthích 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 thông tin có tốc độ lớn (chẳng hạn luồngthông tin số tốc độ 10Gbít/s) Do đó, công nghệ WDM cho phép xây dựng những hệthống truyền tải thông tin quang có dung lượng gấp nhiều lần so với hệ thống thông tinquang đơn bước sóng

b Ưu điểm

 Cung cấp các hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng được cácyêu cầu bùng nổ lưu lượng của các loại hình dịch vụ

 Nâng cao năng lực truyền dẫn các sợi quang, tận dụng khả năng truyền tải của

hệ thống cáp quang đã được xây dựng

 Nâng cấp dung lượng, thay thế hệ thống truyền tải quang hiện có

 ứng dụng cho những nơi mà cần dung lượng hệ thống truyền tải lớn (mạng lõi,mạng đường trục)

2.3 Các giải pháp mạng MAN quang áp dụng cho các đô thị

2.3.1 Mô hình kết nối Hub

Mô hình này thiết lập với các nút thực hiện chức năng phân lớp như mô tả ở mục trên.Các kết nối giữa các nút thiết bị ở đây có thể sử dụng các tiện ích truyền dẫn là cápquang hoặc cáp đồng (dạng UTP) Trong khuôn khổ đề tài này chúng ta chỉ quan tâmđến việc kết nối bằng cáp quang

(b) Hình 2.5 Mô hình kết nối Hub (a) mô hình kết nối Hub, (b) mô hình kết nối Hub - and – Spoke

Mô hình kết nối mạng Hub được mô tả như trong hình 2.3 Dạng của mô hình này cóthể được phân chia thành 2 dạng mô hình: Mô hình Hub (hình (a)) và mô hình Hub-and-Spoke (hình (b)) Mô hình Hub-and-Spoke là dạng cải tiến của mô hình Hub nhằmnâng cao khả năng duy trì mạng khi có hư hỏng tại các nút thiết bị tại các phân lớpchức năng cũng như thực hiện việc phân tải lưu lượng đối với những mạng có cường

độ trao đổi lưu lượng lớn Tuy nhiên so với mô hình Hub, mô hình Hub-and Spoke đòihỏi số lượng thiết bị mạng tại nút tập trung, kết nối Backbone cũng như thiết bị truyềndẫn quang, tuyến cáp/sợi quang là nhiều hơn, do vây chi phí đầu tư xây dựng mạngcao hơn

2.3.2 Mô hình Ring

(a)

(b) Hình 2.6 Mô hình Ring (a) mô hình kết nối Ring đơn, (b) mô hình kết nối Ring kép

Dạng của mô hình Ring được thể hiện như trong hình 2.4 Mô hình này có hai dạng:dạng Ring kết nối đơn với nút kết nối mạng đường trục (hình (a)) và mô hình Ring kép

có dự phòng kết nối và chia sẻ lưu lượng tại nút mạng tập trung và nút mạng kết nốiđường trục như hình (b) Về thực chất mô hình kết nối mạng theo kiểu Ring cho phépkết nối các nút thiết bị mạng thông qua một hệ thống truyền dẫn quang (thông thường

là hệ thống Ring SDH/WDM) hoặc cũng có thể truyền trực tiếp trên sợi quang (fiberdark); các nút mạng nối với bằng một hay một cặp sợi quang Về mặt trực quan,phương thức kết nối này không phân cấp đường kết nối vật lý giữa các nút mạng cócác chức năng khác nhau trong vòng Ring (đối với nút mạng cung cấp kết nối vớikhách hàng và nút tập trung lưu lượng) Các kết nối giữa các nút thiết bị được thựchiện trên cơ sở cung cấp các kênh (luồng ) kết nối theo kiểu TDM hoặc các kết nối lô-gic ảo ghép kênh thống kê các kết nối ảo theo cách thực hiện trong các vòng Ring trên

cơ sở công nghệ SDH-NG

2.3.3 Mô hình Hub-Ring

Mô hình Hub – Ring kết hợp được thể hiện như trong hình 2.5 Theo đó, mô hình này

có thể phân chia thành hai dạng: mô hình Hub – Ring kết nối đơn và mô hình Hub –Ring kết nối kép Mô hình Hub – Ring kết hợp kép là dạng cải tiến của mô hình Hub –Ring kết hợp đơn, cho phép nâng cao độ tin cậy của các kết nối thiết bị khách hàng vàthực hiện chức năng chia sẻ lưu lượng đối với nút tập trung lưu lượng và đối với nútkết nối mạng Backbone Tuy nhiên, do tăng cường thêm kết nối và nút thiết bị nên chiphí cho việc xây dưng mạng theo mô hình Hub – Ring kết hợp kép sẽ cao hơn so với

mô hình Hub – Ring kết hợp đơn Mô hình Hub – Ring kết hợp có những đặc điểmgiống với mô hình Ring như đã mô tả ở trên Về mặt kết nối vật lý, mô hình này khôngphân tuyến kết nối truyền dẫn giữa các nút mạng tập trung và nút kết nối mạngBackbone do các thiết bị thực hiện chức năng tương ứng được kết nối trên cùng mộtvòng Ring; nghĩa là các nút thiết bị mạng được kết nối thông qua một hệ thống truyềndẫn quang (thông thường là hệ thống Ring SDH, WDM )

Các kết nối giữa các nút thiết bị trong vòng Ring được thực hiện trên cơ sở cung cấpcác kênh (luồng ) kết nối theo kiểu TDM hoặc các kết nối lô-gic ảo ghép kênh thống

kê các kết nối ảo theo cách thực hiện trong các vòng Ring trên cơ sở công nghệ NG,WDM ) Các nút mạng cung cấp kết nối tới khách hàng là các kết nối quang điểm

SDH điểm bằng một hay một cặp sợi quang hoặc được triển khai thông qua một số côngnghệ truy nhập quang, chảng hạn như công nghệ FTTO, PON)

(b) Hình 2.7 Mô hình Hub – Ring kết hợp (a) Mô hình Hub – Ring kết hợp đơn, (b) Mô hình Hub – Ring kết hợp kép

2.3.4 Mô hình Ring 2 lớp kết nối đơn

Dạng của mô hình Ring 2 lớp kết nối đơn được thể hiện như trong hình 2.6 Cấu trúctô-pô của mô hình này được phân chia rõ thành 2 lớp mạng riêng biệt: lớp mạng lõiMAN và lớp mạng biên MAN Mạng của 2 lớp này được tổ chức hoàn toàn theo cấuhình tô-pô Ring và được phân chia thành lớp Ring mạng biên và lớp Ring mạng lõiMAN

Hình 2.8 Mô hình Ring 2 lớp kết nối đơn

Các Ring lớp mạng biên sử dụng để kết nối truyền tải lưu lượng của các nút mạng truynhập khách hàng và tập trung lưu lượng lên nút mạng lõi Tương tự như vậy, vòngRing lõi sẽ được sử dụng là tiện ích truyền dẫn quang để kết nối truyền tải lưu lượnggiữa các nút thiết bị mạng lõi và kết nối trao đổi lưu lượng với mạng trục (backbone).Các vòng ring có thể là SDH-SDH-NG/WDM Các kết nối giữa các nút thiết bị đượcthực hiện trên cơ sở cung cấp các kênh (luồng ) kết nối theo kiểu TDM hoặc các kếtnối lô-gic ảo ghép kênh thống kê các kết nối ảo theo cách thực hiện trong các vòng

2.3.5 Mô hình Ring 2 lớp kết nối kép

Hình 2.9 Mô hình Ring 2 lớp kết nối kép

Dạng của mô hình Ring 2 lớp kết nối kép được thể hiện như trong hình 2.7 Cấu trúctô-pô của mô hình này cũng được phân chia rõ thành 2 lớp mạng riêng biệt: lớp mạnglõi MAN và lớp mạng biên MAN Mạng của 2 lớp này được tổ chức hoàn toàn theocấu hình tô-pô Ring và được phân chia thành lớp Ring mạng biên và lớp Ring mạnglõi MAN Các Ring lớp mạng biên sử dụng để kết nối truyền tải lưu lượng của các nútmạng truy nhập khách hàng và tập trung lưu lượng lên nút mạng lõi Tương tự nhưvậy, vòng Ring lõi sẽ được sử dụng là tiện ích truyền dẫn quang để kết nối truyền tảilưu lượng giữa các nút thiết bị mạng lõi và kết nối trao đổi lưu lượng với mạng trục(backbone) Các vòng ring có thể là SDH-SDH-NG/WDM Các kết nối giữa các nútthiết bị được thực hiện trên cơ sở cung cấp các kênh (luồng ) kết nối theo kiểu TDM

hoặc các kết nối lô-gic ảo ghép kênh thống kê các kết nối ảo theo cách thực hiện trongcác vòng Ring trên cơ sở công nghệ SDH-NG.

Tuy nhiên, cấu trúc kết nối của mô hình ring 2 lớp kết nối ring kép này khác với môhình ring 2 lớp kết nối đơn là mỗi một ring thuộc lớp mạng biên kết nối với 2 nútmạng thuộc mạng lõi MAN Phương thức kết nối này cho phép nâng nâng cao khảnăng dự phòng truyền tải lưu lượng lên mạng lõi MAN trong trường hợp có sự hưhỏng ở một trong hai nút kết nối mạng lõi MAN; khi đó lưu lượng tại các nút truynhập kết nối với nút mạng bị hỏng sẽ được định tuyến lại để truyền lên mạng lõiMAN thông qua nút đang hoạt động

2.3.6 Mô hình Ring 3 lớp kết nối đơn

Dạng của mô hình Ring 3 lớp kết nối đơn được thể hiện như trong hình 2.8 Cấu trúctô-pô của mô hình này cũng được phân chia rõ thành 2 lớp mạng riêng biệt: lớp mạnglõi MAN và lớp mạng biên MAN Trong đó lớp mạng biên được phân chia thành hailớp mạng con: lớp mạng truy nhập MAN và lớp mạng tập trung lưu lượng Theo đó thìcấu trúc tô-pô của mạng truyền dẫn quang được tổ chức thành 3 lớp ring: lớp ring truynhập, lớp ring tập trung và lớp ring mạng lõi MAN.Các ring truy nhập thực hiện chứcnăng kết nối các nút mạng truy nhập khách hàng và truyền tải lưu lượng đó lên các nútmạng tập trung lưu lượng Các ring tập trung thực hiện kết nối các nút mạng tập trung

và truyền tải lưu lượng lên nút mạng lõi MAN Ring lõi MAN thực hiện kết nối cácnút mạng lõi và truyền tải lưu lượng tới nút kết nối mạng đường trục (backbone) Cácvòng ring có thể là ring SDH-SDH-NG/WDM Các kết nối giữa các nút thiết bị đượcthực hiện trên cơ sở cung cấp các kênh (luồng ) kết nối theo kiểu TDM hoặc các kếtnối lô-gic ảo ghép kênh thống kê các kết nối ảo theo cách thực hiện trong các vòngRing trên cơ sở công nghệ SDH-NG

Hình 2.10 Mô hình Ring 3 lớp kết nối đơn

2.3.7 Mô hình Ring 3 lớp kết nối kép

Dạng của mô hình Ring 3 lớp kết nối kép được thể hiện như trong hình 2.9 Cấu trúctô-pô của mô hình này cũng tương tự như đối với mô hình ring 3 lớp kết nối đơn, chỉ

có một điều khác là: Mô hình ring 3 lớp kết nối đơn chỉ sử dụng một nút mạng liên kếtvòng ring giữa các lớp, mô hình ring 3 lớp kết nối kép sử dụng 2 nút mạng để liên kếtcác vòng ring giữa các lớp

Hình 2.11 Mô hình Ring 3 lớp kết nối kép

Điều này cho phép tăng cường tính dự phòng, chia sẻ kết nối trao đổi lưu lượng trênmạng Các vòng ring có thể là ring SDH-SDH-NG/WDM Các kết nối giữa các nútthiết bị được thực hiện trên cơ sở cung cấp các kênh (luồng ) kết nối theo kiểu TDMhoặc các kết nối lô-gic ảo ghép kênh thống kê các kết nối ảo theo cách thực hiện trongcác vòng Ring trên cơ sở công nghệ SDH-NG

Chương 3 NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH MẠNG MAN QUANG CHO ĐÔ THỊ VIỆT NAM

3.1 Các tiêu chí cho việc xây dựng mạng MAN

Việc xây dựng mạng MAN quang cẩn phải tuân theo các tiêu chí sau để đạt được chấtlượng tốt nhất

3.1.1 Giá thành mạng

Giá thành xây dựng mạng MAN bao gồm hai phần chủ yếu: giá thành xây dựng mạngtrên cơ sở giải pháp công nghệ được lựa chọn và giá thành quản lý bảo dưỡng mạng.Thực tế việc tính toán lựa chọn công nghệ, giá thành đều phải cân nhắc với mục đíchgiảm thiểu chi phí đầu tư mạng mà vẫn đáp ứng được các yêu cầu đề ra

3.1.2 Khả năng nâng cấp và mở rộng mạng

Khi mạng được đưa vào sử dụng, do quá trình phát triển công nghệ cũng như pháttriển dịch vụ mà mạng cần phải được nâng cấp hoặc mở rộng Chi phí nâng cấp mởrộng mạng được xem xét dựa trên tiêu chí là càng sử dụng nhiều cơ sở hạ tầng cũ củamạng càng tốt

3.1.3 Khả năng cung cấp dịch vụ và đảm bảo chất lượng dịch vụ

Để các nhà cung cấp dịch vụ quản lý một cách hiệu quả việc sử dụng băng tần và tạo

ra các mức dịch vụ lưu lượng khác nhau, cần phải thực hiện một chiến lược chất lượngdịch vụ thông minh trong đó cung cấp cơ chế ưu tiên lưu lượng mở rộng và các tuỳchọn

3.1.4 Khả năng về quản lý

Quản lý mạng là năng lực quản lý tài nguyên mạng trong một thời gian dài, giám sátchỉ tiêu hệ thống/thiết bị và đưa ra những hành động thích hợp trong trường hợp có saihỏng hoặc chỉ tiêu không được thoả mãn Đặc trưng của nó là khả năng truy nhập vàobáo hiệu hệ thống để tổ chức, giám sát và xác định hướng đi của tín hiệu

3.1.5 Tính tương hợp và chuẩn hóa

Tính tương hợp là khả năng hệ thống hoặc sản phẩm phối hợp hoạt động với hệ thống

và sản phẩm khác (ví dụ như những sản phẩm có chức năng giống nhau từ các nhà sản

xuất khác nhau) mà không cần sự can thiệp nào Tính chất này không chỉ yêu cầu đốivới luồng số liệu mà còn giữa các hệ thống quản lý cung cấp chức năng điều khiển từđầu cuối đến đầu cuối.

3.1.6 Tính mềm dẻo của mạng

Thông thường, các mạng metro thường có độ mềm dẻo không cao Các quy tắc hiệnnay cùng với tính cạnh tranh và nhu cầu khách hàng sẽ tạo ra sự cần thiết có độ mềmdẻo trong kiến trúc mạng nhờ đó việc thay đổi mạng có thể thực hiện một cách dễ dàng

và nhanh chóng để giảm thiểu phần dung lượng không sử dụng

3.2 Xem xét khả năng áp dụng của các giải pháp

Với xu hướng phát triển mạng kế tiếp thì hai công nghệ là IP và MPLS với mô hìnhxếp chồng giao thức IP/MPLS sẽ được lựa chọn cho phân lớp định tuyến/ chuyểnmạch lớp 3 với những lý do sau đây:

- Về năng lực truyền tải của mạng

Đối với chức năng bảo vệ và phục hồi mạng; tính hiệu quả của việc thực hiện chứcnăng này ngoài việc phụ thuộc vào bản chất công nghệ nó còn phụ thuộc vào cấu trúctô-pô mạng được áp dụng

GbE Hub – and – Spoke Rất tốt, chi phí cao

RPR over GbE Tốt, chi phí rất cao

RPR over SDH-NG Tốt, chi phí hơi cao

Bảng 3.3 So sánh khả năng bảo vệ và chi phí cho xây dựng cơ cấu bảo vệ

Bảng 3.5 So sánh giá thành xây dựng mạng dựa trên cơ sở một số giải pháp công

nghệ

b Giá thành thực hiện quản lý và điều khiển

Đối với công nghệ SDH truyền thống, chức năng quản lý giám sát và điều khiển(OAM &P) đã được xây dựng hoàn chỉnh và đã được tiêu chuẩn hoá và đi kèm vớithiết bị, do vậy giá thành thành của các phần tử thực hiện chức năng này trong mạngSDH là phổ biến và không quá đắt

Đối với công nghệ Gigabit Ethernet, một vấn đề đặt ra là hiện tại các hãng chưa cungcấp những cơ cấu thực hiện chức năng quản lý và giám sát dịch vụ đi kèm với hệthống Nguyên nhân là do để thực hiện chức năng này cần phải có kiến tạo phân lớpquản lý mới (yêu cầu rất mềm dẻo và linh hoạt) để thực hiện chức năng này trong hệthống thiết bị Một trong những giải pháp quản lý điều khiển có thể áp dụng được đó là

áp dụng chức năng quản lý và điều khiển mạng Ethernet được xây dựng trong côngnghệ MPLS (Ethernet over MPLS- EoMPLS), nó cho phép giám sát mạng tập trung,chỉ định băng thông, thực hiện hồi phục đường trong mạng Ethernet

Một trong những ưu điểm của giải pháp công nghệ GbE over SDH-NG là mạng có thểcung cấp các đầy đủ dịch vụ Ethernet trong khi vẫn bảo toàn tất cả các chức năng quản

lý và điều khiển bên trong mạng SDH, trong đó có những chức năng rất quan trọngnhư là bảo vệ phục hồi, giảm sát và điều khiển đường thông

3.2.3 Xem xét về trên cơ sở khả năng và chi phí nâng cấp mở rộng mạng

Bảng 3.5 cho chúng ta một cách đánh giá về khả năng nâng cấp mạng đối với một sốgiải pháp công nghệ

3.2.4 Xem xét trên khía cạnh đảm bảo chất lượng dịch vụ

Bảng 3.6 đưa ra một số đánh giá về khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ đối với một

số giải pháp công nghệ điển hình

Giải pháp công nghệ Khả năng đảm bảo chất

Bảng 3.7 So sánh khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ giữa các giải pháp công nghệ

3.2.5 Xem xét trên khía cạnh về tính mềm dẻo của mạng

Bảng 3.7 cho ta một cái nhìn tổng quan về tính mềm dẻo của các giải pháp mạng

Giải pháp công nghệ Độ mêm dẻo và linh hoạt

Bảng 3.8 So sánh tính năng mềm dẻo của các giải pháp công nghệ

3.2.6 Một số đánh giá và nhận xét chung về khả năng ứng dụng của các giải pháp công nghệ

Trên đây là một số so sánh đánh giá các giải pháp mạng trên cơ sở xem xét một số tiêuchí chủ yếu cho việc lựa chọn giải pháp mạng MAN quang Tuy nhiên cũng cần thấyrằng, định lượng những tham số trên là việc rất khó Bởi vì một số tiêu chí có thể ápdụng hoàn toàn phù hợp cho giải pháp này nhưng lại không phù hợp hoặc không thể sửdụng cho giải pháp khác mặc dù cả hai giải pháp cùng được áp dụng cho một mục tiêuxây dựng mạng cụ thể nào đó Trong đó các giải pháp công nghệ đã được xem xét và

so sánh theo những tiêu chí chủ yếu của việc xây dựng mạng như là năng lực truyền tảicủa mạng, giá thành của mạng, khả năng nâng cấp và mở rộng mạng

Các giải pháp mạng dựa trên cơ sở công nghệ Gigabit Ethernet được nhìn nhận là córất nhiều ưu điểm cho việc áp dụng triển khai xây dựng mạng đô thị Trong khi đó, xét

về tính hiệu quả, các giải pháp dựa trên công nghệ SDH-NG lại có ưu điểm là có thểtận dụng được cơ sở hạ tầng mạng SDH truyền thống đã có trong khi vẫn có thể triểnkhai những loại hình dịch vụ mới mà không ảnh hưởng tới những loại hình dịch vụ đãđược triển khai trên mạng SDH cũ Thêm vào đó, giải pháp dựa trên cơ sở công nghệSDH-NG đảm bảo được đặc tính truyền tải dữ liệu tin cậy với độ ì (latency) thấp củacông nghệ SDH truyền thống Tuy vậy hiệu suất của mạng và giá cả thiết bị vẫn còn làmột vấn đề khi lựa chọn công nghệ này

Các giải pháp mạng dựa trên cơ sở công nghệ Gigabit Ethernet có nhiều ưu thế trongviệc triển khai các dịch vụ truy nhập vì đảm bảo ở mức chất lượng dịch vụ chấp nhậnđược và chi phí đầu tư rẻ hơn so với các công nghệ khác

3.3 Lựa chọn công nghệ cho mạng MAN đô thị Việt Nam

3.3.1 Hiện trạng hệ thống mạng viễn thông ở các đô thị Việt Nam

Tổng quan hiện trạng mạng nội tỉnh

Mạng nội tỉnh được cấu thành từ các tuyến truyền dẫn quang và vi ba Truyền dẫnquang đang ngày càng phát triển và mở rộng trong cấp mạng này Đối với các trungtâm lớn cấu hình mạng thường là các vòng ring SDH xen kẽ các tuyến vi ba điểm -điểm Những tỉnh thành nhỏ triển khai tuyến truyền dẫn quang và vi ba điểm - điểmcho các tổng đài vệ tinh và sẽ chuyển đổi sang cấu hình ring trong tương lai

Hệ thống chuyển mạch, định tuyến

Cấp mạng nội tỉnh gồm nhiều tổng đài HOST và các vệ tinh Ngoài ra còn có nhiềutổng đài độc lập với nhiều chủng loại khác nhau và phân bố không theo quy luật Cấutrúc của các tỉnh đã được quy hoạch theo vùng mạng và từng bước được thực hiện việcđánh số và quản lý thuê bao theo vùng địa lý Mỗi tỉnh thường gồm nhiều tổng đàiHOST đảm bảo độ tin cậy, an toàn mạng lưới (riêng TP.HCM hiện đã có khoảng 20HOST và tương lai số lượng này sẽ tăng lên khoảng 43 HOST đến năm 2010) Các