BÁO CÁO THỰC TẬP-Trung tâm IP- Viễn thông Hà Nội

Lời nói đầu Trong sự phát triển ngày một rộng của ngành công nghệ thông tin và sự bùng nổ dịch vụ đa phương tiện truyền thông, do đó sự phát triển các công nghệ mới ngày càng cần thiết

Lời nói đầu

Trong sự phát triển ngày một rộng của ngành công nghệ thông tin và sự bùng nổ dịch vụ đa phương tiện truyền thông, do đó sự phát triển các công nghệ mới ngày càng cần thiết để đáp ứng nhu cầu trong quá trình đổi mới

Việc phát triển các mạng thông minh, mạng thế hệ sau đang được áp dụng tại Việt Nam và đạt được những thành công nhất định, trong đó,công nghệ MPLS (Multi Protocol Label Switching) được phát triển bởi các nhà khai thác mới không yêu cầu có sẵn cơ sở hạ tầng hay chỉ cần nâng cấp, mở rộng trên cấu trúc mạng sẵn có Ngày nay, MPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức) là kỹ thuật được công nhận cho mạng hội tụ ở Việt Nam sau khi có sự đánh giá kỹ càng các mạng ATM, RPR và các mạng khác MPLS đã có một bước phát triển rất dài bởi cộng đồng MSF và IETF MPLS đang dẫn đầu về các mức linh hoạt, tính đảm bảo và an toàn

mà ngày nay chưa có một công nghệ nào khác có thể thỏa mãn được

Từ năm 2005 trở về trước hầu hết các mạng diện rộng tại Việt Nam đều được tổ chức với kết nối sử dụng dịch vụ thuê đường truyền riêng ( Leased Line ),Frame Relay hoặc X.25 thông qua các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Hầu hết các hệ thống mạng này đều hoạt động theo cách thức định tuyến IP truyền thống với không ít nhược điểm, đáp ứng rất chậm khi có yêu cầu xử lý luồng lưu lượng lớn trên mạng Ngay cả khi

áp dụng một số kỹ thuật mới như fast-table lookup hoặc policy-based routing thì việc xử lý tại các router vẫn thường bị quá tải Hậu quả là có thể mất lưu lượng, mất kết nối, thậm chí giảm đặc tính của mạng Ngoài ra còn phải kể đến các chi phí không nhỏ dành cho việc thuê dịch vụ viễn thông để kết nối mạng

Công nghệ MPLS và dịch vụ MPLS VPN (mạng riêng ảo MPLS) được xem là giải pháp cho vấn đề này Điểm nổi bật của công nghệ này là chuyển tiếp lưu lượng nhanh, khả năng linh hoạt, đơn giản và điều khiển phân luồng MPLS còn có khả năng phục vụ linh hoạt các dịch vụ định tuyến, tận dụng được đường truyền giúp giảm chi phí

MPLS cho phép VNPT Hà Nội cung cấp dịch vụ tách biệt việc kiểm soát lưu thông mạng dựa trên yêu cầu của ứng dụng MPLS còn có khả năng cho phép ứng dụng tự động yêu cầu tài nguyên mà chúng cần sử dụng trên hạ tầng mạng Tuy nhiên, chất lượng mạng chỉ dựa vào một mình MPLS và IP thì không đủ, do vậy tính thông minh cộng thêm (Intelligent Network) là cần thiết để đảm bảo chất lượng, bảo mật, kế toán và thanh toán cho dịch vụ mới Việc kiểm soát tốt hơn cũng là điều cần thiết cho phépVNPT Hà Nội cung cấp dịch vụ có thể kiểm soát lưu thông trên mạng

Sự xuất hiện của các ứng dụng đa phương tiện với các yêu cầu về băng thông và chất lượng dịch vụ cao

đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực công nghệ viễn thông Sự hội tụ giữa các mạng di động và cố định sẽ cung cấp các mô hình kinh doanh mới cho các hệ thống viễn thôngMobifone,Vinaphone,Viettel cũng như tạo ra các ứng dụng mới

Mục đích của báo cáo thực tập là nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ chuyển mạch mới áp dụng trong mạng thế hệ sau Đây là một nhu cầu hết sức cần thiết của sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp khi các công ty viễn thông

đã và đang triển khai xây dựng mạng trục, mạng truy nhập cho các dịch vụ mới trên cơ sở công nghệ chuyển mạch gói

Chương I:Giới thiệu về phòng khai thác mạng Trung tâm IP-Viễn thông Hà Nội.

Chương II:Giới thiệu tổng quan về mạng MAN của VNPT Hà Nội.

Mạng MAN là gì?

Mạng đô thị băng rộng đa dịch vụ, gọi tắt là mạng MAN (Metropolitan Area Network) là mạng băng thông rộng trên cơ sở tích hợp cấu trúc mạng thế hệ mới - NGN (Next Generation Network), có khả năng cung cấp một siêu xa lộ thông tin.Mạng MAN có khả năng tạo ra các kết nối tốc độ cao, lên đến hàng trăm Megabit/s (có thể mở rộng lên đến 1Gigabit/s)

Ứng dụng của MAN.

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 các 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 độGbps 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

Sơ đồ kết nối mạng.

Công nghệ được sử dụng chủ yếu hiện nay là MPLS VPN – Multi Protocol Label Switching Virtual Private Network (chuyển mạch nhãn đa giao thức ứng dụng mạng riêng ảo)

Mạng thế hệ mới và các công nghệ truy nhập

Ưu điểm của MAN.

Xu hướng đa dịch vụ với nhu cầu băng thông lớn đang thực sự trở thành nhu cầu bức xúc tại các đô thị lớn như Hà Nội và Thành phố HCM hay các Khu công nghiệp, công nghệ cao Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền dẫn, mạng MAN theo tiêu chuẩn IP/MPLS còn chịu sự ảnh hưởng bởi việc lựa chọn hạ tầng và công nghệ truyền dẫn – đó là POS trên nền tảng TDM, Metro Ethernet (GbE & 10GbE) trên hạ tầng cáp quang kéo thẳng hoặc dựa trên công nghệ vòng gói co giãn RPR (Resillient Packet Ring)

Dịch vụ mạng đô thị băng rộng MAN sẽ cung cấp cho khách hàng nhiều dịch vụ gia tăng, mang lại lợi nhuận đáng kể cho các nhà cung cấp dịch vụ So với các mạng đô thị khác mạng MAN có nhiều ưu điểm vượt trội, cụ thể như sau:

- Cung cấp nhiều loại hình dịch vụ với việc tối đa hóa lưu lượng trên băng thông hiện tại

- Đa dạng hoá dịch vụ bằng việc cung cấp cả các dịch vụ hiện tại và các dịch vụ mới trong tương lai

- Tăng cường khả năng cung cấp dịch vụ trên diện rộng để đáp ứng các nhu cầu tương lai

Chương III:Thực tế triển khai MAN-E tại Viễn Thông Hà Nội

I Hạ tầng MAN-E của BĐHN được tổ chức theo nguyên tắc sau:

 Cấu trúc Ring ở lớp core

 Cấu trúc cây có bảo vệ 2 hướng ở lớp aggregation

 Cấu trúc cây ở lớp access

VDC

VTN

CORE AGGREGATION

ACCESS

Hình 1: Cấu trúc mạng

 Sử dụng MPLS kết nối giữa các core switch

 Sử dụng MPLS kết nối các core switch và các aggregation switch

 Sử dụng MPLS kết nối các aggregation switch và các access switch

 Mạng MAN–E của BĐHN sử dụng để tập trung lưu lượng (IP/MPLS Aggregation over Ethernet): đảm bảo tập trung lưu lượng từ các thiết bị truy nhập IP-DSLAM/MSAN, ETTx ( E-PON, G-PON, Ethernet switch), Wimax…) tới BRAS, PE/VTN, PE/VDC

 Lớp mạng truy cập (Access): cung cấp kết nối dịch vụ tới khách hàng thông qua các thiết bị truy cập như IP-DSLAM, ETTx, Wimax hay Ethernet Switches…

 Lớp mạng biên khách hàng (Subscriber Edge/ Switch, Router, Modem…): đóng vai trò biên mạng phía khách hàng, cung cấp kết nối tới lớp truy cập của nhà cung cấp dịch vụ và cung cấp dịch vụ cho các người sử dụng bên trong mạng

II Kiến trúc vật lý:

Thành phần cốt lõi của mạng là ba router Cisco 7609 Ba router này được kết nói với nhau theo cấu trúc vòng, sử dụng cáp quang và được đặt tại ba điểm cho cân bằng tải cho toàn bộ MAN và

sử dụng giao thức định tuyến OSPF – Open Shortest Path First để định tuyến đường đi của gói tin

1.Các giao thức:

a.OSPF:

OSPF là giao thức định tuyến dạng link-state thường được dùng để triển khai trên hệ thống mạng phức tạp OSPF là giao thức định tuyến dạng classess nên có hỗ trợ VLSM và discontiguous network OSPF sử dụng địa chỉ multicast 224.0.0.5 (all OSPF router) và 24.0.0.6 (DR và DBR routers) để gởi các thông điệp Hello và Update OSPF còn hỗ trợ chứng thực dạng plain text và dạng MD5

OSPF sử dụng giải thuật Dijkstra để xây dựng bảng định tuyến Đây là giải thuật xây dựng các đường đi ngắn nhất SPT (shortest-path tree) để đi đến đích Thông điệp quảng cáo LSA mang thông tin của router và trạng thái các láng giềng lân cận Dựa trên thông tin học được khi trao đổi các thông điệp LSA, OSPF sẽ xây dựng topology của mạng

Mạng HNPT được chia thành 3 area như sau:

 Area 0 bao gồm 04 thiết bị core 7609 đặt tại Đinh Tiên Hoàng, Đức Giang, Cầu Giấy và Thượng Đình

 Area 1 bao gồm 08 thiết bị Acces 7609 đặt tại 08 Host thuộc ĐT Hà Nội 1

 Area 1 bao gồm 08 thiết bị Acces 7609 đặt tại 08 Host thuộc ĐT Hà Nội 2

Phân vùng OSPF

b.MPLS

Mạng HNPT Metro Ethernet sẽ được xây dựng theo giải pháp Cisco Metro Ethernet 4.1 Với Cisco

ME 4.1, công nghệ IP/MPLS được mở rộng ra tận biên của nhà cung cấp dịch vụ Với ưu điểm của công nghệ IP/MPLS, nhà cung cấp dịch vụ có thể sử dụng các tính năng nâng cao như MPLS FRR, MPLS TE cho phép đạt độ hồi phục mạng < 50ms và khả năng phân tải, node protection, link protection, sử dụng tối

ưu tài nguyên mạng (traffic engineering)…

Phân vùng MPLS

2.Khảo sát Cisco 7609:

2.1 Thực hiện mức cao

Kết nối WAN, MAN tốc độ quang, phân biệt tốc độ dịch vụ, là thành phần quan trọng trong dịch vụ IP+Quang cuối-cuối giúp triển khai nhanh chóng dịch vụ mới Supervisor/MSFC hỗ

trợ cấu hình bộ nhớ lên đến 512 Mbyte DRAM, dễ dàng lưu trữ toàn bộ bảng định tuyến Internet, cho phép chuyển mạch không nghẽn gói ở tất cả các port của SFM (Switch Fabric Module)

2.2 Độ tin cậy cao

Độ sẵn sàng, độ khắc phục lỗi cao, bộ xử lí chuyển mạch, cấp điện, làm lạnh, đồng bộ có

dự phòng, nâng cấp phần mềm ngay khi đang hoạt động

2.3 Module OSM (Optical Service Module) nâng cấp

Khả năng cho phép phân phối dịch vụ phức tạp không ảnh hưởng đến sự thực hiện nhờ sử dụng kĩ thuật PXF (Parallel Express Forwarding) của Cisco, là bộ xử lí mạng song song, pipeline,

có thể lập trình được, thực hiện dịch vụ mạng mà không gây nghẽn CPU hay các tài nguyên khác khi các dịch vụ mạng phức tạp (là dịch vụ tiêu thụ công suất xử lí lớn vì yêu cầu bảo mật và QoS, yêu cầu tài nguyên tập trung cho dịch vụ) Hai bộ PXF triển khai trên mỗi OSM, dịch vụ IP có thể được áp dụng lên đến 32 gói đồng thời trên mỗi line-card bất cứ lúc nào, bộ nhớ gói cục bộ trên mỗi xử lí OSM đệm gói hơn 200 ms mỗi port “Có thể lập trình được” nghĩa là dịch vụ dễ dàng nâng cấp và mở rộng hơn so với dựa trên phần cứng hay ASIC (Application-specific Integrated Circuit) trước đây

2.4 Tập hợp lưu lượng rìa mạng WAN

Cấu hình với module FlexWAN cung cấp giải pháp WAN từ T1 cho đến OC-3c có thể thiết kế tích hợp WAN khác nhau Traffic Engineering, Traffic Shaping, QoS, Security, Billing có thể thực hiện được ở rìa mạng WAN mà không ảnh hưởng đến sự thực hiện

2.5 Tập hợp lưu lượng giữa các POP

Kết nối tốc độ cao đến các POP khác và backbone Giao diện quang tốc độ cao có thể sử dụng cho kết nối trực tiếp đến lõi quang Sự sẵn sàng giao diện quang khoảng cách xa, tốc độ cao thực tế đối với triển khai phân bố các POP về mặt địa lý

2.6 Kết nối đến lõi quang

Lõi backbone là mức kế của phân cấp trong mạng của SP (Service Provider) Kết nối lõi backbone có thể đến router lõi hay trực tiếp đến lõi quang Cisco 7609 thích hợp lý tưởng đến router lõi như Cisco 12000 Gigabit Switch Router hay trực tiếp đến lõi quang (ví dụ DWDM long haul hay router định tuyến bước sóng) Có nhiều giao diện quang để lựa chọn làm trunking lõi như

GE, POS là kết nối đơn giản cho truyền dẫn quang, cung cấp dịch vụ nhanh, tích hợp lưu lượng tốc độ thấp, tối thiểu nhu cầu phần cứng trong mạng

2.7 Được ứng dụng ở đâu ?

Có 3 vùng chức năng chính bên trong kiến trúc POP: tập hợp truy nhập, backbone lõi (gồm router Internet) và server Mỗi vùng chức năng được thực hiện với những tập hợp thiết bị mạng riêng lẻ Kiến trúc như vậy thích hợp cho POP lớn với nhiều truy nhập, kết nối backbone và qui

Đối với POP nhỏ hơn, yêu cầu mở rộng không cấp thiết thì sự riêng lẻ như vậy không hiệu quả chi phí nhất bởi vì số lượng kết nối không cân bằng với lượng thiết bị mạng của mỗi vùng chức năng trong 3 vùng chức năng đó Cisco 7609 hỗ trợ nhiều chức năng, hiệu quả chi phí thiết

bị, có thể hỗ trợ nhiều yêu cầu kết nối, môi trường truyền và tốc độ giao diện

2.8 Tập hợp dịch vụ metro

Tập hợp dịch vụ metro là tập hợp truy nhập trong mạng MAN, mạng metro trong khu vực thành phố tập trung doanh nghiệp và thương mại cao trong khu vực địa lí nhỏ Tập trung tiêu thụ cao cho phép mạng có dịch vụ tốc độ cao, chi phí thấp, kĩ thuật truyền dẫn quang, đáp ứng sự phát triển dịch vụ mạng metro như tăng khoảng cách sợi quang, loại bỏ yêu cầu trạm lặp SP bắt đầu cung cấp dịch vụ GE qua sợi quang bên trong khu vực metro từ thiết bị khách hàng đến POP của

SP, ưu điểm là kĩ thuật đơn giản hơn, băng thông cao hơn, thiết bị rìa ít tốn kém hơn - giao diện

GE thay cho giao diện SDH Khách hàng có thể sử dụng dịch vụ GE này để truy cập Internet hay kết nối đến vị trí khác của họ trong cùng khu vực metro hay qua một khoảng cách xa sử dụng backbone longhaul của SP Cisco 7609 có thể hỗ trợ các đặc điểm này Khi lưu lượng khách hàng không đủ GE, SP có thể cung cấp dịch vụ “fractional GE” qua traffic shaping trên giao diện GE

2.9 Tiết kiệm đầu tư

Cisco 7609 tiết kiệm vốn đầu tư bằng cách tận dụng đã đầu tư và bảo vệ chống lại những yêu cầu tương lai chưa biết được

Hỗ trợ phát triển port adapter WAN với module FlexWAN và kết hợp bất kì với giao diện LAN của Catalyst 6000, phần mềm Cisco IOS trong các sản phẩm Cisco đang tồn tại

Cung cấp nền cho sự mở rộng, có thể hỗ trợ tốc độ giao diện lên đến 10Gb

PXF cho phép phát triển và mở rộng loại dịch vụ kích thước bộ nhớ lớn và CEF (Cisco Express Forwarding) hỗ trợ toàn bộ bảng định tuyến Internet cùng giao diện quang tốc độ cao, mật

độ giao diện cao để tập hợp kết nối cân bằng với tốc độ cao

Thiết kế giảm không gian yêu cầu, điều khiển được chi phí vận hành bởi ít tốn không gian rack, điện và làm lạnh

Nguồn điện 48VDC và 110/220VAC đảm bảo Cisco 7609 có thể được nạp điện bởi thiết bị cấp nguồn cho tổng đài

3.Thực tế Cisco Router 7609 ở Viễn Thông Hà Nội:

04 Core Switch và 16 Access Switch trong mạng ME của HNPT đều sử dụng dòng sản phẩm Cisco 7609, chỉ khác nhau số lượng (& chủng loại) linecard

 09 khe cắm (slots), 2 slot dùng riêng cho SUP (supervisor engine) Trong trường hợp controller card

là SUP 720, hai slot tương ứng là slot 5 & slot 6 SUP 720 có 2 cổng GE uplink và 1 cổng

10/100/1000 TX, nhưng tại mỗi thời điểm chỉ 1 cổng active

 Tất cả các thiết bị đều dùng nguồn cấp 1+1, chạy ở chế độ redundant (share tải tự động)

SRP SUP720-3B chỉ có thể cắm ở khe số 5, 6

Phân bổ khe cắm trên Core Switch ME 7609

Quy hoạch vị trí card trên 7609 Access

 Slot 1 : SIP_400 (2 x 1GE)

 Slot 2 : WS_X6724_SFP (24 cổng GE SFP)

 Slot 3 : WS_X6148_FE_SFP (48 cổng FE SFP)

 Slot 5,6 : SUP720-3B

Phân bổ khe cắm trên Access Switch ME 7609