Mục đích của luận văn gồm 2 nội dung chính: Đánh giá, phân tích hiện trạng, hoạt động của mạng MANE VNPT Hà Nội. Đề xuất các giải pháp hạn chế, xử lý lỗi, sự cố trên mạng, nâng cao chất lƣợng cung cấp dịch vụ trên mạng. Nội dung luận văn gồm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Công nghệ mạng Ethernet đô thị. Chƣơng 2: Mạng MANE của VNPT Hà Nội. Chƣơng 3: Các giải pháp nâng cao chất lƣợng và dịch vụ mạng MANE của VNPT Hà Nội.
Trang 1HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
-NGUYỄN TIẾN DŨNG
CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG
MẠNG ETHERNET ĐÔ THỊ (MAN-E) TẠI VNPT HÀ NỘI
Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 60.52.02.08
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2013
Trang 2HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học : Tiến sĩ ĐẶNG ĐÌNH TRANG
Phản biện 1 : TS Hoàng Văn Võ - Học viện Công nghệ BCVT
Phản biện 2 : PGS.TS.Trương Vũ Bằng Giang - Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia HN
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính viễn thông
Vào lúc : 11 giờ 45 phút ngày 15 tháng 2 năm 2014
Có thể tìm hiểu luận văn tại :
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Hơn một thập kỷ qua, Mạng Ethernet đô thị (MAN-E hay MEN) là mạng sử dụng công nghệ Ethernet băng thông rộng, kết nối các mạng cục bộ của các tổ chức và cá nhân với một mạng diện rộng (Wide Area Network – WAN) hay với Internet
Việc áp dụng công nghệ Ethernet vào mạng cung cấp dịch vụ mang lại nhiều lợi ích cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng Với những tiêu chuẩn đã và đang được thêm vào, Ethernet sẽ mang lại một giải pháp mạng có độ tin cậy, khả năng mở rộng và hiệu quả cao về chi phí đầu tư
Mục đích của luận văn gồm 2 nội dung chính:
- Đánh giá, phân tích hiện trạng, hoạt động của mạng MAN-E VNPT Hà Nội
- Đề xuất các giải pháp hạn chế, xử lý lỗi, sự cố trên mạng, nâng cao chất lượng cung cấp dịch vụ trên mạng
Nội dung luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Công nghệ mạng Ethernet đô thị
Chương 2: Mạng MAN-E của VNPT Hà Nội
Chương 3: Các giải pháp nâng cao chất lượng và dịch vụ mạng MAN-E của VNPT Hà Nội
CHƯƠNG 1 CÔNG NGHỆ MẠNG ETHERNET ĐÔ THỊ
Trong chương này tôi đã giới thiệu khái quát về công nghệ Ethernet, xu hướng phát triển và ứng dụng
1 Tổng quan về công nghệ và xu hướng phát triển
1.1 Giới thiệu chung về MAN-E
Mạng Ethernet đô thị (MAN-E) là mạng sử dụng công nghệ Ethernet, kết nối các mạng cục bộ của các tổ chức và cá nhân với một mạng diện rộng WAN hay với Internet
1.2 Đánh giá về công nghệ mạng MAN-E
1.2.1 Tính dễ sử dụng
Ethernet dựa trên giao diện Ethernet chuẩn, dùng rộng rãi trong các hệ thống mạng
cục bộ, đơn giản hóa quá trình hoạt động và các chức năng quản trị, quản lí và cung cấp
Trang 41.2.2 Hiệu quả về chi phí
Dịch vụ Ethernet làm giảm chi phí đầu tư và chi phí vận hành
1.2.3 Tính linh hoạt
Dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao thiết lập mạng của họ theo những cách
hoặc là phức tạp hơn hoặc là không thể thực hiện với các dịch vụ truyền thống khác
1.4 Xu hướng công nghệ phát triển mạng MAN-E
1.4.1 Xu hướng phát triển công nghệ mạng MAN – E
Để ứng dụng Ethernet vào hạ tầng mạng viễn thông, nhiều công nghệ truyền tải đã được
nghiên cứu, thử nghiệm, nổi bật lên là các công nghệ sau: MPLS, T-MPLS, PBB-TE
Công nghệ truyền tải sử dụng MPLS: Cung cấp kết nối đường trục, cung cấp
thành công các dịch vụ điểm – điểm, đa điểm và phân tách vùng quản trị MPLS đã và
đang được đa số các nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ
Công nghệ truyền tải sử dụng T-MPLS : do Alcatel – Lucent đề xướng và đóng
vai trò phát triển chủ đạo Lược bỏ một số tính năng điều khiển của MPLS để đơn giản hóa
hoạt động chuyển mạch, vẫn kế thừa những điểm mạnh của MPLS
Công nghệ PBB-TE : hay còn gọi PBB-TE do Nortel đề xuất Sử dụng các tính năng
cơ bản của Ethernet, cộng với các cải tiến về điều khiển lưu lượng, quản lý OAM
Hình 1.1 Xu hướng phát triển mạng MAN-E
Trang 5trong từng lớp Mô hình được mô tả như Hình 1.2 trong quyển luận văn
1.5.1 Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer)
Truyền tải các dịch vụ hướng kết nối chuyển mạch dựa vào địa chỉ MAC
1.5.2 Lớp truyền tải dịch vụ
Hỗ trợ kết nối giữa các phần tử của lớp ETH Có thể sử dụng nhiều công nghệ khác nhau dùng để thực hiện việc hỗ trợ kết nối
1.5.3 Lớp dịch vụ ứng dụng
Hỗ trợ các dịch vụ truyền tải trên nền mạng Ethernet như : IP, MPLS, PDH DS1/E1
1.5.4 Các điểm tham chiếu
Hình 1.3 trong quyển luận văn thể hiện mô hình các điểm tham chiếu
Các điểm tham chiếu trong MAN - E định nghĩa các điểm tại đó phân tách biên quản
lý khi kết nối đi qua các giao diện trong MAN - E M Mối quan hệ giữa các thành phần trong kiến trúc MAN - E Các thành phần bên trong và bên ngoài MAN – E
Các dịch vụ mạng MAN-E bao gồm: dịch vụ kết nối, dịch vụ ứng dụng
Dịch vụ kết nối : các loại kết nối : điểm - điểm, đa điểm - đa điểm, điểm - đa điểm
Dịch vụ ứng dụng : cung cấp các dịch vụ chất lượng cao, tích hợp trung tâm dữ liệu, truy
cập Internet, hỗ trợ các dịch vụ ghép kênh phân chia theo thời gian
Trang 62 Công nghệ ứng dụng cho MAN – E
2.1 Tổng quan về công nghệ mạng MAN – E
Mạng MAN-E thu gom lưu lượng của các thiết bị mạng truy nhập, lưu lượng các
khách hàng kết nối trực tiếp vào mạng MAN để chuyển lưu lượng đi liên tỉnh, quốc tế Các công nghệ cho mạng MAN-E hiện tại gồm có:
Ưu điểm: Cung cấp các hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng được
các yêu cầu bùng nổ lưu lượng của các loại hình dịch vụ
Nhược điểm: Giá thành thiết bị mạng cao
Trang 7Nhược điểm: : giá thành thiết hiện tại còn khá đắt, RPR chỉ thực hiện chức năng tự
phục hồi trong cấu trúc vòng ring đơn, hhả năng tương thích với thiết bị hãng khác không cao
2.1.3 Công nghệ thuần Ethernet
2.1.3.1 Tổng quan
Công nghệ Ethernet được xây dựng, chuẩn hoá để thực hiện các chức năng của lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu Ethernet được sử dụng như một công nghệ thay thế cho ATM
và Frame Relay Các chỉ số ATM VPI, VCI được thay thế bằng VLAN tag
2.1.3.2 Chuẩn Q-in-Q (802.1ad)
Công nghệ Metro Ethernet ngày càng phát triển, nhưng chuẩn 802.1Q VLAN làm hạn chế số lượng VLAN do thẻ VLAN định nghĩa trong IEEE 802,1Q chỉ có 12 bit Vì vậy, không gian địa chỉ của nó chỉ có 4096 Và Q-in-Q được đưa ra để giải quyết được vấn đề
này Phần bên trong thì dùng để chỉ người sử dụng Phần bên ngoài chỉ dịch vụ
Định dạng của gói tin Q-in-Q, hình 1.5 trong quyển luận văn thể hiện cấu trúc bản tin
Q-in-Q
2.1.3.3 Đóng gói Q-in-Q
Việc đóng gói Q-in-Q có thể được thực hiện tại UPE - tại DSLAM hoặc tại các thiết bị
chuyển mạch Metro, tùy theo từng cấu hình mạng Việc đóng gói này được chia làm 3 loại:
Đóng gói theo cổng Đóng gói theo lưu lượng Đóng gói theo giao diện 2.1.3.4 Kết cuối Q-in-Q
Kết cuối Q-in-Q là điểm tại đó nhãn VLAN ngoài và trong được nhận dạng
Tại điểm biên của mạng lõi, kết cuối Q-in-Q được thực hiện trên sub-interface của Router kết nối
2.1.3.5 Đánh giá
Ưu điểm: được sử dụng phổ biến trong các hệ thống mạng LAN, chi phí đầu tư thấp,
giao diện truyền tải ứng dụng đã được chuẩn hoá, quản lý đơn giản
Nhược điểm: công nghệ Ethernet không phù hợp với cấu trúc mạng ring
2.1.4 Công nghệ PBT
2.1.4.1 Tổng quan
PBT là một định hướng mới trong triển khai mạng Metro Ethernet PBT sử dụng công
nghệ Ethernet đã có lược bỏ những thành phần về chống lặp, quản lý mạng STP
Trang 82.1.4.2 Đánh giá
Ưu điểm : khả năng mở rộng mạng, giá thành thấp, quản lý đơn giản
Nhược điểm : cần băng thông lớn cho Multicast, đang trong quá trình chuẩn hoá
điều khiển được triển khai tập trung dẫn đến đơn giản hơn trong quản lý
Khả năng mở rộng của PBB : khả năng mở rộng tỉ lệ thuận với khả năng quản lý cấu hình
mạng
Độ tin cậy của PBB : độ tin cậy của PBB dựa trên các quy định của chuẩn ITU G.8031 cho
bảo vệ vòng chuyển mạch Ethernet
Chi phí của PBB : switch Ethernet giá rẻ, chi phí đầu tư thấp hơn bất kỳ loại hình nào khác
2.2 Công nghệ MPLS trong mạng MAN-E tại VNPT HNI
Nhãn - Tiêu đề nhãn - Ngăn xếp nhãn - LSR và LER
Lớp chuyển tiếp tương đương FEC: FEC là một khái niệm mô tả kết hợp các gói tin rời
rạc với nhau có cùng một địa chỉ đích, thông thường là người nhận cuối cùng trong luồng
Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP: Một đường dẫn đi xuyên qua mạng được gọi là LSP
Trang 9Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn (LSFT): là bảng chuyển tiếp nhãn có chứa thông tin
về nhãn đầu vào, nhãn đầu ra và địa chỉ của node tiếp theo mà gói tin sẽ được chuyển đến
Bảng cơ sở thông tin nhãn: bảng thông tin được gọi là cơ sở thông tin nhãn LIB, gồm các thông số sau đây: - Nhãn đầu vào - Đường dẫn đầu ra - Tiền tố địa chỉ
Công nghệ L2 Tunneling: cho phép ánh xạ các VLANs đến 1 tunnel trong miền MPLS
Đóng gói EoMPLS: Dựa trên Martini hoặc Vkompella IETF EoMPLS draft, thực hiện kết
nối điểm - điểm, Router PE đóng gói VLAN packet và định tuyến qua mạng MPLS
2.3.2 Đặc điểm của EoMPLS
Đặc điểm chức năng: Không tìm kiếm địa chỉ MAC đích lớp 2, không đọc địa chỉ lớp
2 mà các VLAN riêng biệt hoặc gói tin Ethernet được ánh xạ đến các EoMPLS VC và định
đường hầm qua mạng MPLS Hình 1.9 trong quyển luận văn mô tả đặc điểm của EoMPLS
Trang 10Đặc điểm dịch vụ: các port vật lý chuyên dụng cho mỗi khách hàng, có thể cấu hình
nhiều EoMPLS VCs trên một port vật lý
2.4 Kết luận
Có nhiều xu hướng công nghệ xây dựng mạng dịch vụ Metro Ethernet Từ những hướng truyền thống dựa trên hạ tầng mạng SONET/SDH cho đến những công nghệ mới
như PBT hay T-MPLS, mỗi công nghệ đều có những điểm mạnh, yếu khác nhau
Công nghệ MPLS với những ưu điểm là đã được triển khai rộng rãi, khả năng điều khiển cao đang chiếm ưu thế lớn Mọi dịch vụ ngoại trừ đa điểm – đa điểm đều có thể triển khai hiệu quả với MPLS Công nghệ PBT với ưu điểm là giá thành rẻ, đơn giản do dựa trên nền Ethernet, hiện đang tiến những bước vững chắc trong việc chiếm thị phần
MAN-E
3 Kết luận chương
Trước nhiều công nghệ với nhiều ưu nhược điểm khác nhau, mạng Ethernet đô thị của VNPT Hà Nội từ khi được triển khai bắt đầu từ năm 2006 đã lựa chọn dựa trên các tiêu chí
và đã chọn công nghệ MPLS để thiết kế và xây dựng mạng MAN-E
CHƯƠNG 2 MẠNG MAN-E CỦA VNPT HÀ NỘI
Trong chương này, tôi đã giới thiệu cấu trúc mạng MAN-E của VNPT Hà Nội hình thành và phát triển theo các giai đoạn thời gian, theo cấu trúc phân lớp Kết nối mạng MAN-
E với mạng truy nhập, cấu trúc cáp quang, quản lý mạng và các dịch vụ hiện VNPT Hà Nội đang cung cấp
1 Cấu trúc mạng
1.1 Phát triển mạng theo các giai đoạn
Về cơ bản, mạng MAN-E của VNPT Hà Nội nhằm mục đích phục vụ, đáp ứng nhu cầu sử dụng của các tổ chức, doanh nghiệp, cá nhân trên địa bàn thủ đô Hà Nội
1.1.1 Giai đoạn 2006-2008
Mạng MAN-E của VNPT Hà Nội giai đoạn mới hình thành này bao gồm:
- 04 Core Switch - 20 Agg Switch Cisco 7609
- 67 Access Switch 7606 - 16 Access Switch 4924, 10 Access Switch 3400 Cấu trúc tổng thể mạng trình bày trong Hình 2.1 của quyển luận văn
Trang 11Trong giai đoạn này, số lượng Switch còn ít, mạng lưới cáp quang truy nhập FTTX chưa nhiều, nhu cầu sử dụng các dịch vụ trên cáp quang chưa cao
Hình 2 1 Cấu trúc MAN-E VNPT HÀ NỘI giai đoạn 2006-2008
1.1.2 Giai đoạn 2010-2011
Mạng MAN-E VNPT Hà Nội giai đoạn 2010-2011 vẫn dựa trên hệ thống mạng trong giai đoạn 2006-2008 và đã bổ sung rất nhiều Switch lớp mạng truy nhập đáp ứng nhu cầu phát triển mạng lưới, cung cấp dịch vụ đến khách hàng bao gồm :
- 04 Core Switch Cisco 7609 - 20 Agg Switch Cisco 7609
- 67 Access Switch Cisco 7606 - 16 Access Switch Cisco 4924 và hơn 400 L2 Switch OS 6424 Alcatel & Cisco ME 3400
Đặc biệt là vào năm 2008 khi tỉnh Hà Tây cũ sát nhập với thủ đô Hà Nội ,mạng MAN- Hà Nội được mở rộng, mô hình kết nối như hình 2.2 trong quyển luận văn
Giai đoạn này, số lượng Switch lớp truy nhập đã được đầu tư, lắp đặt thêm rất nhiều, đã khắc phục được những khó khăn, bất cập của giai đoạn 2006-2008
Trang 12Hình 2 3 Cấu trúc MAN-E VNPT HÀ NỘI giai đoạn 2010-2011
1.1.3 Giai đoạn 2012-2013
Mạng MAN-E VNPT Hà Nội giai đoạn 2012-2013 được tiếp tục phát triển dựa trên
hệ thống mạng trong giai đoạn 2010-2011 Các Switch lớp mạng truy nhập đã đáp ứng tương đối đầy đủ nhu cầu phát triển mạng lưới, cung cấp dịch vụ đến khách hàng bao gồm Trong giai đoạn này, do VNPT Hà Nội chú trọng triển khai công nghệ GPON nên lượng Switch được lắp thêm rất hạn chế, chỉ dành số lượng ít dự phòng lắp đặt tại các điểm cần triển khai cung cấp dịch vụ cho các trạm BTS 3G truyền dẫn FE của VinaPhone và Mobifone
Cấu trúc tổng thể mạng giai đoạn 2012-2013 được trình bày trong Hình 2.4, kết nối lưu lượng tới các đơn vị khác trong VNPT được mô tả trong Hình 2.5 trong quyển luận văn
Trang 13Hình 2 4 Cấu trúc MAN-E VNPT HÀ NỘI giai đoạn 2012-2013
1.2 Cấu trúc phân lớp
Cấu trúc mạng có phân thành 3 lớp: Lớp trục chính – Lớp tập trung – Lớp truy nhập
Hình 2 6 Cấu trúc mạng theo lớp của mạng MAN-E VNPT Hà Nội
1.2.1 Lớp mạng trục chính
Lớp mạng lõi bao gồm 04 thiết bị core Switch Cisco 7609 đặt tại Đinh Tiên Hoàng, Đức Giang, Cầu Giấy và Thƣợng Đình
1.2.2 Lớp mạng tập trung
Lớp này đƣợc chia thành các phân vùng quản lý khai thác :
Area 1 bao gồm 08 thiết bị Agg 7609 đặt tại phạm vi công ty ĐT Hà Nội 1
Trang 14 Area 2 bao gồm 10 thiết bị Agg 7609 đặt tại phạm vi công ty ĐT Hà Nội 2
Area 3 bao gồm 05 thiết bị Agg 7609 đặt tại phạm vi công ty ĐT Hà Nội 3
1.2.3 Lớp mạng truy nhập
Lớp cung cấp các kết nối trực tiếp đến khách hàng Tập hợp lưu lượng từ các thiết bị của khách hàng để chuyển tải lên mạng trục
2 Kết nối các thiết bị với lớp mạng truy nhập
Là lớp mạng trung gian, tập trung, thu gom lưu lượng khách hàng chuyển tiếp vào mạng MAN-E
2.1 Đấu nối các thiết bị DSLAM
2.1.1 Hệ thống ATM DSLAM
ATM DSLAM cung cấp dịch vụ MegaVNN, MegaWAN, TSL trên nền công nghệ ATM.Hình 2.7 trong quyển luận văn thể hiện mô hình đấu nối ATM DSLAM vào mạng MAN-E
2.1.2 Hệ thống IP DSLAM
2.1.2.1 Hệ thống IP DSLAM trước khi có mạng MAN-E
Hình 2 8 Hệ thống IP DSLAM trước khi có mạng MAN-E
Hệ thống gồm 3 thành phần chính:
- Mạng access: Đang sử các thiết bị DSLAM của Huawei (MA5600) hoặc Siemen
Trang 15- Mạng Agg.: đang sử dụng 04 Core MEN switches
- Mạng biờn: Mỗi Core MEN switches đấu tới 1 thiết bị BRAS Juniper ERX.1410
2.1.2.2 Hệ thống IP DSLAM khi cú mạng MAN-E
Cỏc IP DSLAM hoặc IP DSLAM HUB hiện đang đấu nối về Access Switch HiD của mạng MAN cũ sẽ chuyển sang đấu nối về cỏc Access Switch 7609 của mạng MAN-E
BRAS ĐINH TIÊN HOàNG
ME 7609 Phủ Lỗ
BRAS
T đình
BRAS CầU GIấY
ME 7609
ME 7609 Nguyễn Du
ME 7609
Đức Giang
ME 7609 Thượng Đình
ME 7609
Ô Chợ Dừa Kim LiênME 7609
ME 7609 Thanh Trì
ME 7609 Nam Thăng Long
ME 70609 Cầu Giấy
ME 7609 Hùng Vương Láng TrungME 7609
1 GE/ Optical / SFP ZX
Core Switch ĐTH ( ME 7609 Cisco)
Core Switch Cầu Giấy (ME 7609 Cisco)
Core Switch Đức Giang (ME 7609 Cisco)
Hỡnh 2.9 Hệ thống IP DSLAM khi cú mạng MAN-E
2.2 Đấu nối thiết bị GPON
Sự hỡnh thành mạng GPON
Ban đầu, mạng truy nhập quang của VNPT Hà Nội là mạng quang chủ động AON
Để tận dụng mạng cỏp quang FTTX, những vựng, khu vực cú nhu cầu PTTB cao, từ năm
2008 VNPT Hà Nội đó triển mạng truy nhập quang thụ động PON
Hỡnh 2 10 Cụng nghệ truy nhập quang chủ động
Hỡnh 2 11 Cụng nghệ truy nhập quang thụ động
