Giải pháp phân tán phát triển các mạng viễn thông

Giải pháp phân tán phát triển các mạng viễn thông

GIẢI PHÁP PHÂN TÁN PHÁT TRIỂN CÁC MẠNG VIỄN THÔNG

TS Hoàng Văn Võ, Viện KHKT Bưu điện Tóm tắt: Khi công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng mật độ cao và chuyển mạch quang

ra đời và phát triển với những ưu việt của mình, các công nghệ này đã trở thành phương tiện truyền tải chính của các mạng viễn thông hiện đại Cũng chính sự ra đời của các công nghệ này đã làm thay đổi nhiều quan điểm về giải pháp tổ chức các mạng viễn thông Bài báo trình bầy tóm tắt một giải pháp công nghệ mới để tổ chức mạng viễn thông trên cơ sở công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng mật độ cao và chuyển mạch quang - giải pháp phân tán phát triển các mạng viễn thông Giải pháp không chỉ khắc phục được một số hạn chế của giải pháp hội tụ các mạng viễn thông mà còn mang lại tính hiệu quả kinh tế và tính thuận lợi khi phát triển các mạng viễn thông

1 Các xu hướng phát triển các mạng viễn

thông

Sự phát triển của các mạng viễn thông

luôn gắn liền với sự phát triển của công nghệ

điện tử - tin học- viễn thông Khi công nghệ

điện tử -tin học - viễn thông đạt đến một

trình độ nào đó sẽ làm xuất hiện các công

nghệ viễn thông mới và thậm chí cả một thế

hệ mạng mới cao hơn thế hệ cũ Mặt khác,

khi thế hệ mạng mới ra đời sẽ là động lực

thúc đẩy các công nghệ điện tử - tin học -

viễn thông tiếp tục phát triển và hoàn thiện

Qua trình đó cứ lặp đi lặp lại làm cho công

nghệ điện tử - tin học - viễn thông và mạng

viễn thông ngày càng phát triển và hiện đại

Khi công nghệ viễn thông và tin học

phát triển đến trình độ cao, chúng luôn luôn

tác động và hỗ trợ cho nhau cùng phát triển

Quá trình này dẫn đến sự hội tụ của công

nghệ viễn thông và tin học, tạo nên một

mạng truyền thông thống nhất đáp ứng mọi

nhu cầu dịch vụ đa dạng, phong phú của xã

hội Mạng NGN, mà giai đoạn tiếp theo của

nó là mạng BCN, là một xu hướng hội tụ của

các dịch vụ thoại, dữ liệu, truyền thanh và

truyền hình, hội tụ của các mạng thoại và dữ

liệu, giữa cố định và di động, giữa truyền tải

và tính toán,… và nó đang được triển khai

trên nhiều nước trên thế giới Đó chính là

giải pháp tổ chức mạng tích hợp các mạng

viễn thông

Khi công nghệ truyền dẫn quang ghép

kênh theo bước sóng -WDM (Wavelength

Division Multilexing), mà giai đoạn tiếp theo

của nó là ghép kênh quang theo bước sóng

mật độ cao - DWDM (Dense Wavelength

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 lượng truyền dẫn cao, đặc biệt là băng thông rộng/tốc độ lớn (tới hàng ngàn Terabit) đã là một cuộc các mạng không chỉ trong công nghệ truyền dẫn mà còn cả giải pháp phát triển mạng viễn thông Với sự ra đời của các công nghệ này đã tạo

ra khả năng tổ chức mạng trở nên đơn giản, tính trong suốt và tính hiệu quả kinh tế cao,

mà chất lượng dịch vụ cũng cao hơn nhiều so với giải pháp tích hợp các dịch vụ cũng như tích hợp các mạng viễn thông Đó là giải pháp tổ chức truyền dẫn các dịch vụ trên các kênh quang khác nhau, ví dụ như thoại, dữ liệu, truyền thanh và truyền hình, giữa truyền tải và tính toán,…, thậm chí giữa các mạng, các thế hệ mạng trên các bước sóng khác nhau, như PDH, SDH, PSTN, NGN, mạng truyền số liệu, mạng truyền thanh, truyền hình,… cũng như các mạng thuê riêng một cách độc lập trên các bước sóng quang khác nhau Giải pháp tổ chức mạng như vậy gọi là

“Giải pháp phân tán” phát triển các mạng viễn thông

Mặt khác, để bảo đảm tính kế thừa cũng như tính hiệu quả đầu tư trong quá trình phát triển các mạng viễn thông xu hướng kết hợp

xu hướng hội tụ các mạng viễn thông và xu hướng phân tán các mạng viễn thông Trong

đó phân tán là hạ tầng và hội tụ là giải pháp

Đó chính là "Giải pháp hỗn hợp" phát triển các mạng viễn thông

Như vậy, sự phát triển các mạng viễn thông hiện nay trên thế giới diễn ra theo 3 xu thế: Hội tụ, phân tán và hỗn hợp giữa hội tụ

và phân tán các mạng viễn thông

2 Giải pháp phân tán phát triển mạng

viễn thông

Giải pháp tích hợp phát triển các mạng

viễn thông có ưu điểm là giao điện người sử

dụng cũng như quản lý khá đơn giản và đang

là một xu hướng phát triển của các mạng

viễn thông hiện tại và nó đang được triển

khai ở nhiều nước trên thế giới Tuy nhiên nó

có khá nhiều nhược điểm, như: tổ chức mạng

phức tạp, độ tin cậy và chất lượng truyền dẫn

thấp, tính trong suốt của mạng và tính hiệu

quả kinh tế thấp,

Trong khi đó, giải pháp phân tán phát

triển các mạng viễn thông có ưu điểm là tổ

chức mạng đơn giản, độ tin cậy và chất

lượng truyền dẫn cao, tính trong suốt của

mạng và tính hiệu quả kinh tế lớn, Chính vì

vậy, đã có một số nước trên thế giới đang

nghiên cứu để phát triển của các mạng viễn

thông của mình Tuy nhiên, giải pháp này

cũng có một số hạn chế, như giao điện người

sử dụng cũng như quản lý phức tạp hơn

Hình 1 Mô hình các giải pháp mạng phân tán

Như đã tình bầy ở phần 1, giải pháp phân

tán là giải pháp tổ chức các mạng cung cấp

dịch vụ khác nhau, ví dụ như thoại, dữ liệu,

truyền thanh và truyền hình, giữa truyền tải

và tính toán,… cũng như tổ chức các mạng

cho các thế hệ mạng khác nhau như mạng

hiện tại PSTN (với công nghệ truyền dẫn chủ

yếu là SDH và PDH), mạng thế hệ sau NGN,

mạng hội tụ băng rộng BCN (giai đoạn phát

triển tiếp theo của mạn NGN) trên các kênh

quang khác nhau trên một sợi quang hay

một mạng quang, hoặc tổ chức hỗn hợp các

mạng cung cấp dịch vụ khác nhau, các mạng

cho các thế hệ mạng khác nhau trên các kênh

quang khác nhau trên một sợi quang hay

một mạng quang

Trên cơ sở phân tích ở trên, có mô hình các giải pháp phân phân tán phát triển mạng viễn thông được mô tả ở hình 1

2.1 Giải pháp phân tán phát triển mạng viễn thông theo các thế hệ mạng

Hiện nay và xu hướng phát triển mạng viễn thông trong tương lai có 3 thế hệ mạng: mạng hiện tai PSTN, mạng NGN và tương lai là BCN Do đó, ta có mô hình các giải pháp phân phân tán phát triển mạng viễn thông theo thế hệ mạng được mô tả ở hình sau:

Hình 2 Mô hình các giải pháp mạng phân

tán theo thế hệ mạng Trong mô hình đó, các thế hệ mạng (mạng hiện tai PSTN, mạng NGN và mạng BCN) được tổ chức trên các bước sóng khác nhau Có thể mỗi thế hệ mạng được tổ chức trên một hay một số bước sóng xác định tuỳ theo nhu cầu trao đổi lưu lượng của các thế

hệ mạng Tuy nhiên, sẽ ưu tiên phát triển các mạng thế hệ mới như NGN/BCN Đồng thời, trong quá trình phát triển mạng hiện tại cần quan tâm đến mạng NGN và trong quá trình phát triển mạng NGN cần quan tâm đến mạng BCN để có kế hoạch phát triển hợp lý các mạng này bảo đảm tính kinh tế, tính kế thừa và tính phát triển

2.2 Giải pháp phân tán phát triển mạng viễn thông theo các dịch vụ

Trên cơ sở các dịch vụ đã và đang được cung cấp trên mạng viễn thông và lý luận tổ chức mạng phân tán, ta có mô hình giải pháp phân phân tán phát triển mạng viễn thông theo các dịch vụ được mô tả ở hình 3

WDM

&

chuyển mạch quang

Giải pháp phân tán phát triểnc ác mạng viễn thông

Phát triển mạng BCN

Phát triển mạng hiện tại

Phát triển mạng NGN

Giải pháp

phân tán

phát triển

các mạng

viễn thông

Theo các thế hệ mạng

Hỗn hợp các thế hệ

và dịch vụ Theo các mạng cung cấp dịch vụ

Hình 3 Mô hình các giải pháp mạng phân

tán theo các dịch vụ

Trong mô hình này, các mạng dịch vụ

được tổ chức trên các bước sóng khác nhau

Mỗi mạng của dịch vụ tương ứng có thể

được tổ chức trên một hay một số bước sóng

xác định tuỳ theo nhu cầu trao đổi lưu lượng

của các thế hệ mạng

2.3 Giải pháp phân tán phát triển mạng

viễn thông theo phương pháp hỗn hợp

Trên cơ sở hiện tại và xu hướng phát

triển mạng viễn thông trong tương lai có 3

thế hệ mạng: mạng hiện tai (SDH, mạng

truyền số liệu), mạng NGN và BCN cùng với

các mạng cung cấp dịch vụ đã chỉ ở phần

2.2, ta có mô hình các giải pháp phân phân

tán theo phương pháp hỗn hợp phát triển

mạng viễn thông được mô tả ở hình 4

Trong mô hình này, các thế hệ mạng

(mạng hiện tai PSTN, mạng NGN và mạng

BCN) cũng như các mạng dịch vụ được tổ

chức trên các bước sóng khác nhau Có thể

mỗi thế hệ mạng cũng như các mạng dịch vụ

được tổ chức trên một hay một số bước sóng

xác định tuỳ theo nhu cầu trao đổi lưu lượng của các thế hệ mạng Tuy nhiên, sẽ ưu tiên phát triển các mạng thế hệ mới như NGN hay BCN Đồng thời, trong quá trình phát triển mạng hiện tại cần quan tâm đến mạng NGN và trong quá trình phát triển mạng NGN cần quan tâm đến mạng BCN để có kế hoạch phát triển hợp lý các mạng này bảo đảm tính kinh tế, tính kế thừa và tính phát triển

Hình 4 Mô hình các giải pháp mạng phân tán phát triển mạng VT theo phương án hỗn hợp

2.4 Xu hướng phát triển mạng theo giải pháp phân tán

Khi công nghệ quang đã trở thành cơ sở

hạ tầng chủ đạo cho các mạng viễn thông, tất

cả mạng cung cấp các dịch vụ, các mạng của các thế hệ mạng cũng như các mạng thuê riêng sẽ trở thành các mạng truy nhập riêng (có thể gọi là mạng khách hàng) của một mạng quang thế hệ mới - gọi là mạng NGN- Quang

Mạng BCN

Mạng truyền hình theo yêu cầu

Mạng truyền dữ liệu

Mạng Internet

Mạng thuê kênh quang riêng

Mạng truyền hình công cộng

Mạng NGN

Mạng SDH

Giải pháp phân tán phát triển các mạng viễn

thông

WDM

&

Chuyển mạch quang

Mạng thoại

Mạng truyền hình theo yêu cầu

Mạng truyền dữ liệu

Mạng Internet

Mạng thuê kênh quang riêng

Mạng truyền hình công cộng

Giải

pháp

phân

tán

phát

triển

các

mạng

viễn

thông

WDM

&

chuyển

mạch

quang

Mạng NGN - Quang là một mạng được

tổ chức theo phương pháp phân tán điều

khiển (định tuyến) động Các mạng khách

hàng (mạng cung cấp các dịch vụ, các mạng

của các thế hệ mạng cũng như các mạng thuê

riêng) được tổ chức truyền tải trên mạng

NGN - Quang dưới dạng các mạng riêng ảo

quảng (OVPN)

Mô hình kiến trúc của mạng NGN -

Quang bao gồm 2 lớp:

- Lớp dịch vụ và ứng dụng quang để

chuyển tải các nhu cầu trao đổi thông tin

của các mạng khách hàng, ví dụ như các

mạng cung cấp các dịch vụ, các mạng

của các thế hệ, các mạng kênh quang

riêng, đến lớp truyền tải quang

- Lớp truyền tải quang thực hiện truyền

tài các thông tin của các mạng khách

hàng từ nơi phát đến nơi thu, công nghệ

cho lớp mạng này chủ yếu là DWDM,

GMPLS và chuyển mạnh quang

Trên cơ sở phân tích ở trên, ta có mô

hình kiến trúc mạng NGN - Quang theo giải

pháp phân tán phát triển mạng viễn thông mô

tả ở hình 5

Hình 5 Mô hình kiến trúc mạng NGN -

Quang theo giải pháp phân tán phát triển

mạng viễn thông Trên cơ sở mô hình kiến trúc mạng NGN

- Quang theo giải pháp phân tán phát triển

mạng viễn thông ở trên và trên cơ sở tính

kinh tế - kỹ rthuật trong quá trình phát triển

người ta có các phương án tổ chức các mạng

kênh quang cung cấp các dịch vụ, các mạng của các thế hệ, các mạng thuê kênh riêng, tĩnh hay động hay hỗn hợp

- Phương pháp tĩnh là phương pháp tổ chức các mạng kênh quang cung cấp các dịch vụ, các mạng của các thế hệ, các mạng thuê kênh riêng, được gán cố định các bước sóng cho các mạng kênh quang Thông thường việc gán bước sóng trong trường hợp này được thực hiện bằng nhân công Nguyên lý tổ chức của mạng truyền tải quang trong trường hợp này tương tự như mạng truyền tải quang truyền thống (đã được triển khai)

- Phương pháp động là phương pháp tổ chức các mạng kênh quang cung cấp các dịch vụ, các mạng của các thế hệ, các mạng thuê kênh riêng, được gán tự động các bước sóng trong ma trận bước sóng của mạng truyền tải quang cho các mạng kênh quang riêng cụ thể Việc gán bước sóng trong trường hợp này được thực hiện được thực hiện bằng công nghệ chuyển mạch quang tự động Mạng truyền tải quang trong trường hợp này được gọi là mạng chuyển mạch quang tự động ASON

- Để bảo đảm tính kinh tế-kỹ thuật trong quá trình đầu tư phát triển mạng viễn thông hoặc trong một số trường hợp đặc biệt người ta kết hợp cả 2 phương pháp trên gọi

là phương pháp hỗn hợp Phương pháp tổ chức các mạng kênh quang hỗn hợp là mạng quang được tổ chức có một số mạng kênh quang thiết lập cố định và một số mạng kênh quang khác được thiết lập động Trên cơ sở ở trên, ta có mô hình các phương pháp tổ chức mạng khách hàng trên mạng NGN - Quang theo giải pháp phân tán được mô tả ở hình 6

Cơ chế điều khiển tĩnh (cơ chế này thường sử dụng ở mạng OTN truyền thống) được thực hiện nhờ chức năng quản lý mạng TMN hoặc hệ thống khai thác và điều hành mạng OS Các hoạt động điều khiển trong quá trình khai thác và điều hành mạng có thể

có sự can thiệp của nhân viên kỹ thuật, thông qua hệ thống quản lý và điều hành mạng Một trong những hoạt động chính ở đây là quá trình cung cấp dịch vụ Một quá trình

Líp truyÒn t¶i quang Líp dÞch vô và øng dông quang

M¹ng

SDH

M¹n d÷

M¹ng truyÒn h×nh

M¹ng

NGN M¹ng thuª

kªnh quang iª

cung cấp dịch vụ gồm nhiều công đoạn, liên

quan đến nhiều đơn vị chức năng từ bán

hàng đến kỹ thuật

Hình 6 Mô hình các phương pháp tổ chức

mạng riêng theo giải pháp phân tán

Cơ chế điều khiển động được thực hiện

bởi mạng chuyển mạch quang tự động

(ASON) Kiến trúc của ASON phân tách

thành hai mảng có chức năng chuyên biệt,

gồm Mảng truyền tải thực hiện chức năng

truyền tải lưu lượng số liệu người sử dụng

trong mạng quang (chức năng mạng OTN)

và Mảng điều khiển thực hiện chức năng

điều khiển tự động các hoạt động của mạng

truyền tải thông qua báo hiệu (hình 7) Mục

đích của mảng điều khiển mạng ASON là:

- Thực thi cấu hình kết nối nhanh và hiệu

quả trong lớp mạng truyền tải để hỗ trợ

các kết nối mang tính động

- Cấu hình hoặc thay đổi các kết nối thông

qua báo hiệu thiết lập trước

- Thực hiện chức năng khôi phục mạng

Hình 7 Kiến trúc mạng ASON

Sự khác biệt duy nhất giữa mạng OTN

truyền thống với mạng ASON đó là chức

năng điều khiển tự động dựa trên mảng điều

khiển Các chức năng chính của mảng điều

khiển ASON bao gồm: khám phá topo mạng,

định tuyến quang, báo hiệu, bảo vệ và khôi phục end-to-end, cung cấp OCh end-to-end

tự động, quản lý nút/tuyến, chính sách, xử lý QoS, giám sát phẩm chất, chức năng giao tiếp UNI

Các thông tin trao đổi trong quá trình điều khiển sẽ được thực hiện qua các giao diện báo hiệu UNI, I-NNI và E-NNI; trong

đó UNI là giao diện giữa miền quản lý và người sử dụng, I-NNI là giao diện giữa thành phần trong nội miền và E-NNI là giao diện ngoại miền Trong đó, các luồng thông tin trao đổi qua UNI thực hiện các chức năng: điều khiển cuộc gọi, khám phá tài nguyên, điều khiển kết nối, lựa chọn kết nối Luồng thông tin trao đổi qua I-NNI hỗ trợ những chức năng sau: khám phá tài nguyên, điều khiển kết nối, lựa chọn kết nối, định tuyến kết nối Luồng thông tin trao đổi qua I-NNI

hỗ trợ những chức năng sau: điều khiển cuộc gọi, khám phá tài nguyên, điều khiển kết nối, lựa chọn kết nối, định tuyến kết nối

Mảng truyền tải thực hiện chức năng truyền dẫn song hướng hoặc đơn hướng tín hiệu của khách hàng giữa các nút mạng truyền tải Những chức năng chính bao gồm: kết nối chéo quang, xen/rẽ quang, nhóm lưu lượng, biến đổi bước sóng, tách/ghép kênh quang, bảo vệ và phát hiện sai hỏng, giám sát chất lượng truyền dẫn,

Về công nghệ báo hiệu cho mạng ASON, hiện nay ITU-T đã chấp thuận hai công nghệ báo hiệu sử dụng trong mạng truyền tải quang đó là GMPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức thế hệ mới được thúc đẩy bởi IETF) và PPNI (giao thức báo hiệu sử dụng trong mạng ATM) Tuy nhiên, do sự suy thoái của công nghệ ATM trong gần thập kỷ qua và sự thắng thể của mạng chạy trên giao thức IP nên thực tế, GMPLS hiện được xem

là lõi cho hoạt động báo hiệu của mạng truyền tải

Trong quá trình cung cấp dịch vụ, mảng điều khiển sẽ thực hiện một cách tự động các tác nghiệp của nhà cung cấp Những tác nghiệp tự động này được thực hiện nhờ hệ thống báo hiệu thông qua việc trao đổi các bản tin giữa thiết bị khách hàng và nhà cung cấp qua giao diện UNI, giữa các mạng của nhà cung cấp qua giao diện NNI

NGN -Quang

Tĩnh

Hỗn hợp

Động

Giải pháp

phân tán phát

triển các mạng

viễn thông

5 Kết luận

Khi công nghệ viễn thông và tin học phát

triển đến trình độ cao đã dẫn đến sự hội tụ

của công nghệ viễn thông và tin học, tạo nên

một mạng truyền thông thống nhất đáp ứng

mọi nhu cầu dịch vụ đa dạng, phong phú của

xã hội Mạng NGN, mà giai đoạn tiếp theo

của nó là mạng BCN, là một xu hướng hội tụ

của các dịch vụ thoại, dữ liệu, truyền thanh

và truyền hình, hội tụ của các mạng thoại và

dữ liệu, giữa cố định và di động, giữa truyền

tải và tính toán,… và nó đang được triển khai

trên nhiều nước trên thế giới

Khi công nghệ truyền dẫn quang ghép

kênh theo bước sóng -WDM, mà giai đoạn

tiếp theo của nó là ghép kênh quang theo

bước sóng mật độ cao - DWDM, 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 lượng

truyền dẫn cao, đặc biệt là băng thông

rộng/tốc độ lớn đã là một cuộc các mạng

không chỉ trong công nghệ truyền dẫn mà

còn cả giải pháp phát triển mạng viễn thông

Với sự ra đời của các công nghệ này đã tạo

ra khả năng tổ chức mạng trở nên đơn giản,

tính trong suốt và tính hiệu quả kinh tế cao,

mà chất lượng dịch vụ cũng cao hơn nhiều so

với giải pháp hội tụ các mạng viễn thông Đó

là giải pháp tổ chức phân tán các mạng viễn

thông

Tuy nhiên, để bảo đảm tính kế thừa cũng như tính hiệu quả đầu tư trong quá trình phát triển các mạng viễn thông xu hướng kết hợp

xu hướng hội tụ các mạng viễn thông và xu hướng phân tán các mạng viễn thông tạo nên giải pháp hỗn hợp phát triển các mạng viễn thông Trong đó phân tán là hạ tầng và hội tụ là giải pháp

Khi công nghệ quang đã trở thành cơ sở

hạ tầng chủ đạo cho các mạng viễn thông, tất

cả mạng cung cấp các dịch vụ, các mạng của các thế hệ mạng cũng như các mạng thuê riêng sẽ trở thành các mạng truy nhập riêng (mạng khách hàng) của một mạng quang thế

hệ mới - gọi là mạng NGN- Quang Mạng NGN - Quang là một mạng được tổ chức theo phương pháp phân tán điều khiển (định tuyến) động Các mạng khách hàng (mạng cung cấp các dịch vụ, các mạng của các thế

hệ mạng cũng như các mạng thuê riêng) được tổ chức truyền tải trên mạng NGN - Quang dưới dạng các mạng riêng ảo quảng (OVPN)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hoàng Văn Võ và các cộng tác viên

Đề tài “Giải pháp công nghệ phát triển mạng viễn thông NGN của VNPT giai đoạn 2006-2010” - Mã số: 031-2005-TCT-RDS-VT-09