Phân tích hệ chuyển vận trong mạng NGN của VNPT

Phân tích hệ chuyển vận trong mạng NGN của VNPT

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đối với Thầy Nguyễn Xuân Khánh,người đã tận tình hướng dẫn về kiến thức cũng như về phương pháp nghiên cứu để

em hoàn thành luận văn này

Em cũng xin cảm ơn các anh chị ở Trung Tâm Viễn Thông Liên Tỉnh KhuVực II đã hết lòng giúp đỡ và cung cấp tài liệu cho phần luận văn của em, giúp emgiải đáp các thắc mắc đối với phần đề tài còn khá mới mẻ này

Xin cảm ơn quí thầy cô Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông đã dạydỗ và truyền đạt cho em kiến thức chuyên ngành bổ ích để em có các cơ sở thựchiện luận văn này Cảm ơn gia đình và bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ, động viêncũng như tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian làm luận văn này

Ngày nay có thể nói sự phát triển nhanh chóng của Internet đã trở thành mộtmặt bằng giao tiếp chung cho các hoạt động kinh tế và xã hội, cung cấp các dịch vụcho nhiều lĩnh vực như ngân hàng, giáo dục, hành chính, kinh doanh v v Cơ sở hạtầng chủ yếu của mặt bằng giao tiếp này là các mạng thoại và mạng số liệu Tuynhiên các nhà cung cấp dịch vụ hiện nay đã và đang chuyển dần sang một mạngmới, hội tụ cả thoại và dữ liệu dựa trên nền công nghệ cơ bản là IP với mong muốncung cấp các dịch vụ một cách nhanh chóng, hiệu quả và chất lượng, ngoài ra cóthể cung cấp thêm một số dịch vụ gia tăng giá trị khác Mạng mới này được gọi làmạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network).

Mạng viễn thông thế hệ sau là một mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựatrên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanhchóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động bắt nguồn từsự tiến bộ của công nghệ thông tin và các ưu điểm của công nghệ chuyển mạch góivà công nghệ truyền dẫn quang băng rộng

Đứng trước xu hướng tự do hóa thị trường, cạnh tranh và hội nhập, việc pháttriển theo nhu cầu cấu trúc mạng thế hệ sau NGN với các công nghệ phù hợp làbước đi tất yếu của viễn thông thế giới cũng như mạng viễn thông Việt Nam

Đề tài luận văn tốt nghiệp của em là Phân tích hệ chuyển vận trong mạngNGN của VNPT, có thể nói mạng trục IP đóng vai trò rất quan trọng trong kiếntrúc mạng NGN, cung cấp khả năng truyền tốc độ cao dựa trên các kết nối quang,chất lượng và độ tin cậy được đảm bảo nhờ vào hoạt động của các router biên vàrouter mạng lõi Do nguồn tài liệu tham khảo chưa được phong phú cũng như thờigian có hạn nên luận văn của em không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhậnđược những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn quan tâm đến mảng đề tàinày để luận văn được hoàn chỉnh hơn Em xin chân thành cảm ơn

TP HồChí

Minh,

tháng

11/200

Nguyễ

n ThịTườngVân

CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ SURPASS CỦA SIEMENS 1

1.1 Mô hình mạng NGN của Siemens 1

1.2 Các thành phần chức năng chính trong giải pháp mạng NGN của Siemens 2 1.2.1 SURPASS hiQ 3

1.2.2 SURPASS hiG 3

1.2.3 SURPASS hiA 4

1.2.4 SURPASS hiS 5

1.2.5 SURPASS hiR 5

CHƯƠNG 2: CẤU HÌNH MẠNG NGN CỦA VNPT 6

2.1 Các yêu cầu đối với cấu trúc mạng thế hệ sau của VNPT 6

2.2 Mô hình cấu trúc phân lớp của NGN 6

2.2.1 Lớp ứng dụng và dịch vụ 7

2.2.2 Lớp điều khiển 7

2.2.3 Lớp chuyển tải 8

2.2.4 Lớp truy nhập 8

2.3 Phân vùng lưu lượng 9

2.4 Sơ đồ tổng quan mạng NGN của VNPT 9

2.4.1 Các sản phẩm SURPASS của Siemens 9

2.4.2 Các sản phẩm của JUNIPER 10

2.5 Các thành phần và chức năng, giao diện kết nối của các phần tử trong mạng NGN 10

2.5.1 Phần IP router 10

2.5.2 Phần mạng VoIP 11

2.5.3 Phần mạng MMA (Multimedia Applications) 15

2.5.4 NetManager 16

CHƯƠNG 3: CẤU HÌNH VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ CHUYỂN VẬN 17 3.1 Router M160 17

3.1.1 Cấu trúc tổng quan router M160 17

3.1.2 Các card PIC đang sử dụng trong hệ thống M160 26

3.1.3 Cài đặt và thay thế cấu trúc của M160 28

3.1.4 Phần mềm điều khiển JUNOS Internet 29

3.2 Router ERX1410 33

3.2.1 Giới thiệu tổng quan hệ thống ERX1410 33

3.2.2 Cấu trúc phần cứng ERX1410 36

3.2.3 Phần mềm điều khiển 42

3.3 Kỹ thuật điều khiển lưu lượng MPLS 55

3.3.1 Cách thức một gói đi qua mạng trục MPLS 55

3.3.2 Thực hiện cấp đặt nhãn 56

3.3.5 IGP shortcuts 58

3.3.6 Các ứng dụng của MPLS 60

3.3.7 MPLS và các bảng định tuyến 62

3.3.8 Các kỹ thuật dự phòng cho lưu lượng MPLS 64

CHƯƠNG 4: CÁC BƯỚC CẤU HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA M160 VÀ ERX1410 65 4.1 Sơ khảo về phần mềm JUNOS sử dụng trong M160 65

4.2 Cấu hình cho router M160 66

4.2.1 Khai báo hostname, password, địa chỉ IP 67

4.2.2 Cấu hình các thuộc tính cho giao diện vật lý 70

4.2.3 Cấu hình các thuộc tính giao diện luận lý 76

4.2.4 Cấu hình các họ giao thức và địa chỉ giao diện 79

4.2.5 Cấu hình Circuit and Translational Cross-Connects 84

4.3 Cấu hình cho router ERX1410 90

4.3.1 Cấu hình username, password 91

4.3.2 Cấu hình các router ảo 91

4.3.3 Cấu hình các giao diện lớp vật lý 92

4.3.4 Cấu hình các giao thức lớp liên kết dữ liệu 96

4.3.5 Cấu hình các giao thức định tuyến 97

4.3.6 Cấu hình QoS 102

4.3.7 Cấu hình chức năng B-RAS 104

4.3.8 Bảng cấu hình 106

CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC MẠNG NGN VÀ SURPASS CỦA

SIEMENS

Đứng trước xu thế phát triển chung của thế giới đang chuyển dần sang mạng thếhệ sau NGN thì các hãng cung cấp thiết bị đã giới thiệu nhiều mô hình cấu trúcmạng khác nhau, kèm theo đó là các giải pháp mạng cùng với sản phẩm thiết bịmới do họ cung cấp Alcatel là hãng đầu tiên giới thiệu sản phẩm cho các giải phápmạng NGN cho Việt Nam, sau đó là các hãng Ericsson, Nortel, Siemens v v Tuynhiên VNPT đã chọn Siemens cho giải pháp mạng NGN do dòng sản phẩm củaSiemens luôn dựa trên kiến trúc mở, có khả năng tích hợp với các thiết bị Siemenscũ trên mạng hiện tại của Việt Nam, thuận tiện để áp dụng và triển khai nhanhchóng

1.1 Mô hình mạng NGN của Siemens

Siemens giới thiệu giải pháp mạng thế hệ sau có tên là SURPASS, dựa trên cấutrúc phân tán, xóa đi khoảng cách giữa mạng PSTN và mạng số liệu Các hệ thốngđưa ra vẫn dựa trên cấu trúc phát triển của hệ thống chuyển mạch mở nổi tiếng củaSiemens là EWSD

Sơ đồ sau đây mô tả cấu trúc mạng thế hệ sau của Siemens:

Hình 1-1: Cấu trúc mạng thế hệ sau (mô hình của Siemens)

Trong mô hình cấu trúc này chỉ có 3 lớp khác với mô hình của Alcatel (có 4 lớp )là do ở lớp điều khiển đã bao hàm cả chức năng quản lý còn lớp chuyển tải là lớpchung thực hiện cả chức năng truyền dẫn và chuyển mạch Với mô hình như thếnày thì các thiết bị truyền dẫn và chuyển mạch đơn thuần được xem như các côngcụ thực hiện chức năng chuyển tải lưu lượng Các đặc điểm chung về cấu trúc này

ta có thể tóm tắt như sau:

- Công nghệ chuyển mạch sử dụng là công nghệ chuyển mạch gói

- Giao thức hỗ trợ: IP, ATM, IP/ATM hay IP/MPLS

- Giao diện hỗ trợ: IP, ATM, FR

- Có cấu trúc phân lớp và module, năng lực lớn, kích thước gọn nhẹ

- Quản lý tập trung qua SNMP

Nhận xét:

- Mô hình NGN của Siemens dựa trên kiến trúc mở, tuy nhiên chỉ có 3 lớp.Trong xu thế phát triển chung thì Siemens phải phát triển thêm để phù hợp vớicác nhu cầu thực tế

- Các ứng dụng dịch vụ ngày càng phát triển thì phần quản lý mạng càng phứctạp, do đó cần phải phát triển đầy đủ kiến trúc hệ thống để đáp ứng các dịchvụ (dịch vụ là vấn đề sống còn của NGN)

1.2 Các thành phần chức năng chính trong giải pháp mạng NGN của Siemens

Hình 1-2 : Giải pháp mạng NGN của Siemens-các thành phần chức năng

Từ mô hình trên, ta thấy giải pháp SURPASS của Siemens gồm có các thànhphần chức năng chủ yếu sau:

1.2.1 SURPASS hiQ

Đây là hệ thống chủ tập trung cho lớp điều khiển của mạng, thực hiện điềukhiển các tính năng thoại, kết hợp khả năng báo hiệu để kết nối với nhiều mạngkhác nhau Trên hệ thống này có khối chuyển đổi báo hiệu số 7 của mạngPSTN/ISDN sang giao thức điều khiển cổng trung gian MGCP Tùy theo chức năngvà dung lượng, SURPASS hiQ được chia thành các loại SURPASS hiQ 10, 20 haySURPASS hiQ 9100, 9200, 9400 Hiện nay mạng NGN của VNPT đang sử dụngloại hiQ 9200, cung cấp các ứng dụng RAS và VoIP phong phú cho mạng hội tụ IP(sẽ được đề cập trong phần sau)

1.2.2 SURPASS hiG

SURPASS hiG là họ các hệ thống cổng trung gian (media gateway) kết nối hoạtđộng giữa mạng TDM và IP với nhau, hệ thống này nằm ở biên mạng đường trụcvà chịu sự quản lý của SURPASS hiQ SURPASS hiG có các chức năng sau:

- Cổng cho quản lý truy cập từ xa (RAS-Remote Access Server): chuyển đổi sốliệu từ modem hay ISDN thành số liệu IP và ngược lại

- Cổng cho VoIP: nhận lưu lượng thoại, nén, tạo gói và chuyển lên mạng IP vàngược lại

- LAC (L2TP Access Concentrator): hỗ trợ các ứng dụng L2TP (Layer 2Tunneling Protocol)

Các nguyên tắc chung của kiến trúc SURPASS hiG MediaGateway:

- Hỗ trợ tất cả các loại lưu lượng: thoại, fax, modem và dữ liệu ISDN đềucó thể truyền trên mạng IP thông qua SURPASS hiG MediaGateway

- Các thành phần dự phòng và có thể thay đổi “nóng” (hot-swappable): cấu trúcmodule và có dự phòng của MediaGateway cung cấp độ tin cậy và độ sẵn sàngcho các lớp truyền dẫn, đảm bảo tính liên tục của đường truyền

- Chất lượng thoại và dịch vụ: nhờ vào các đặc điểm cải tiến của thoại mà chấtlượng dịch vụ được bảo đảm tốt hơn, hạn chế tối thiểu độ trễ end-to-end (nhờcác chức năng triệt khoảng lặng, loại bỏ tiếng dội…) Các cảnh báo QoS đượchiG tạo ra và gởi trực tiếp đến hiQ Softswitch và NetManager, nhờ đó hiQ cóthể điều khiển dựa trên các thông số QoS

- Nén thoại: trong hiG có chức năng mã hóa CODECs giúp tiết kiệm băng thông.Ngoài G.711 còn có các loại CODECs khác như G.729A và G.723.1

Theo phân loại về chức năng thì có hai nhóm sản phẩm hiG thực hiện các chứcnăng khác nhau:

- HiG 1600: MediaGateway dành cho truy cập

- HiG 1200, hiG 1100, hiG 1000: MediaGaway dành cho trung kế

Hiện nay có 2 sản phẩm hiG được các nhà cung cấp dịch vụ truyền dẫn lựachọn làm giải pháp tốt nhất về khả năng mở rộng và dễ dàng tương thích với mọiloại hình mạng, đó là:

- SURPASS hiG 1000: thực hiện 3 chức năng VoIP, RAS (Remote AccessServer), LAC (L2TP Access Concentrator), dành cho các cấu hình mạng nhỏ(hoặc vừa) và phân tán, có khả năng mở rộng và các giao diện linh hoạt

- SURPASS hiG 1200: thực hiện chức năng VoIP, dành cho các cấu hình mạnglớn và tập trung, có khả năng xử lý 1 lượng lưu lượng lớn và có yêu cầu dựphòng

1.2.3 SURPASS hiA

Đây là hệ thống truy nhập đa dịch vụ nằm ở lớp truy nhập của mạng thế hệ sau,phục vụ cho truy nhập thoại, xDSL và các dịch vụ số liệu trên một nền duy nhất.Để cung cấp các giải pháp truy nhập, SURPASS hiA có thể kết hợp với các tổngđài PSTN EWSD hiện có qua giao diện V5.2 và kết hợp với SURPASS hiQ tạo nênmạng thế hệ sau SURPASS hiA được phân chia thành nhiều loại theo các giaodiện hỗ trợ (hỗ trợ thoại xDSL, truy nhập băng rộng, leased-line kết nối Internettrực tiếp…) Ta có các loại SURPASS hiA sau:

1.2.3.a SURPASS hiA 7100

- Cung cấp các dịch vụ ISDN/POTS

- Hỗ trợ truy nhập tốc độ cao dựa trên các công nghệ xDSL (truyền đồng thờithoại và dữ liệu)

- Cung cấp các kết nối leased-line qua truy nhập cáp đồng và cáp quang(HDSL/WDM)

1.2.3.b SURPASS hiA 7300

- Cung cấp các dịch vụ ISDN/POTS

- Hỗ trợ truy nhập tốc độ cao dựa trên các công nghệ xDSL (truyền đồng thờithoại và dữ liệu)

- Cung cấp các kết nối leased-line qua truy nhập cáp đồng và cáp quang(HDSL/WDM)

- Khả năng chuyển mạch lên đến 50 000 thuê bao ISDN/POTS.

- Phân tải lưu lượng Internet qua các RAS Gateway

- Quản lý tích hợp với SURPASS hiQ

- Tích hợp trong suốt với môi trường TDM, cho phép nâng cấp, phát triển mạngvới các công nghệ mới áp dụng trong NGN

- Hỗ trợ tất cả các đặc tính của thoại tương thích với EWSD

1.2.4 SURPASS hiS

HiS làm nhiệm vụ điểm chuyển báo hiệu STP hay một gateway báo hiệu độclập, nó được xây dựng trên nền hệ thống đa xử lý với độ tin cậy cao, có thể quản lýbáo hiệu số 7 qua TDM, qua ATM và qua IP

1.2.5 SURPASS hiR

Thực hiện chức năng Resource-Server (dựa trên IP), cung cấp âm hiệu, cácthông báo và đàm thoại tương tác cho VoIP/IP Telephony Ngoài ra nó còn hỗ trợcác dịch vụ mạng thông minh và được điều khiển bởi hiQ 9200 softswitch

Để quản lý tất cả hệ thống của SURPASS, Siemens đưa ra hệ quản lý mạngNetManager Hệ thống quản lý này sử dụng giao thức quản lý SNMP và chạy trênnền JAVA/CORBA, có giao diện HTTP để có thể quản lý qua trang WEB Đây làmột hệ quản lý hiệu quả, cung cấp đầy đủ các chức năng vận hành, quản lý và bảodưỡng (OAM), tối ưu về kinh tế, phù hợp với họ tất cả các thành phần của họ sảnphẩm SURPASS

CHƯƠNG 2: CẤU HÌNH MẠNG NGN CỦA VNPT

2.1 Các yêu cầu đối với cấu trúc mạng thế hệ sau của VNPT

Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN của VNPT phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

- Cung cấp các dịch vụ thoại và truyền số liệu bao gồm: thoại, fax, di động,ATM, IP, IP-VPN, FR, X25, xDSL, IN v v trên cơ sở hạ tầng thông tinthống nhất

- Mạng có cấu trúc đơn giản, giảm tối thiểu cấp chuyển mạch nhằm nâng caochất lượng dịch vụ và hạ thấp giá thành dịch vụ

- Cấu trúc phải có tính mở, có độ linh hoạt và tính sẵn sàng cung cấp dịch vụcao

- Cấu trúc mạng phải đảm bảo tính an toàn mạng lưới nhằm duy trì chất lượngdịch vụ

- Bảo toàn vốn đầu tư của VNPT với mạng hiện tại

- Cấu trúc mạng được tổ chức không phụ thuộc vào địa giới hành chính

- Hệ thống quản lý mạng, quản lý dịch vụ có tính tập trung cao, bảo đảm việccung cấp dịch vụ đến tận các thuê bao thuộc các vùng hành chính khác nhau

2.2 Mô hình cấu trúc phân lớp của NGN

Mạng NGN của VNPT sử dụng dòng sản phẩm SURPASS của Siemens, tuynhiên về mô hình phân lớp mạng thì phát triển theo mô hình của MSF(Multiservice Switching Forum – Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ) do mô hìnhnày phù hợp với cấu trúc mạng hiện tại của Việt Nam Hệ thống chuyển mạchNGN được phân thành 4 lớp tách biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống như côngnghệ chuyển mạch kênh hiện nay, đó là các lớp:

- Lớp ứng dụng dịch vụ

- Lớp điều khiển

- Lớp chuyển tải

- Lớp truy nhập

Lớp quản lý được xem như một mảng xuyên suốt theo phương đứng quản lý cáclớp chức năng trên

Việc tổ chức phân lớp chức năng của mạng này bảo đảm cho khả năng triển khaicông nghệ và thiết bị một cách tối ưu tại nhiều địa điểm, trong từng lớp và trongtừng thời điểm hợp lý

Lớp điều khiển (Control)

Lớp chuyển tải (transport/core)

Lớp truy nhập (Access)Lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service)

Hình 2-3: Mô hình cấu trúc phân lớp của NGN 2.2.1 Lớp ứng dụng và dịch vụ

 Lớp ứng dụng và dịch vụ được tổ chức thành một cấp duy nhất cho toàn mạngnhằm đảm bảo cung cấp dịch vụ đến tận nhà thuê bao một cách thống nhất vàđồng bộ Số lượng node ứng dụng và dịch vụ phụ thuộc vào lưu lượng dịch vụcũng như số lượng và loại hình dịch vụ, được tổ chức phân tán theo dịch vụđảm bảo tính an toàn của hệ thống Node ứng dụng và dịch vụ được kết nối ởmức Gigabit Ethernet 1+1 với node điều khiển và được đặt tại các Trung tâmmạng NGN Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh cùng với các node điều khiển

 Cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thông minh IN, trả tiềntrước, dịch vụ giá trị gia tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điềukhiển v v Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điềukhiển thông qua các giao diện mở API Nhờ giao diện mở này mà VNPT cóthể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng

2.2.2 Lớp điều khiển

 Lớp điều khiển được tổ chức thành 1 cấp thay vì 4 cấp như hiện nay nhằmgiảm tối đa cấp mạng và tận dụng năng lực xử lý cuộc gọi rất lớn của thiết bịđiều khiển thế hệ mới, giảm chi phí đầu tư trên mạng

 Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển (Call Controller) kết nốicuộc gọi giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyểnmạch (ATM+IP) của lớp chuyển tải và các thiết bị truy nhập của lớp truynhập Lớp điều khiển có chức năng kết nối cuộc gọi thuê bao với lớp ứng

dụng dịch vụ Các chức năng như quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cướccũng được tích hợp trong lớp điều khiển.

 Lớp điều khiển bao gồm các thiết bị Softswitch, hiện nay có 2 thiết bịSoftswitch hiQ 9200, 1 đặt tại Hà Nội và 1 đặt tại TPHCM

2.2.3 Lớp chuyển tải

 Bao gồm các node chuyển mạch (ATM+IP) và các hệ thống truyềndẫn thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến các cuộc gọi giữa các thuêbao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của thiết bị điều khiển cuộc gọithuộc lớp điều khiển

 Lớp chuyển tải được tổ chức thành 2 cấp: cấp đường trục quốc gia vàcấp vùng:

o Cấp đường trục quốc gia: gồm toàn bộ các node chuyển mạch đường trục(Core ATM+IP) và các tuyến truyền dẫn được tổ chức thành 2 mặt A và Bkết nối chéo giữa các node đường trục với tốc độ tối thiểu 2,5Gbit/s

o Cấp vùng: gồm toàn bộ các node chuyển mạch (ATM+IP), các bộ tập trungATM nội vùng bảo đảm chuyển mạch cuộc gọi trong nội vùng và sangvùng khác Các node chuyển mạch nội vùng thì được đặt tại vị trí các tổngđài host hiện nay và kết nối trực tiếp với nhau theo dạng Ring qua các cổngquang của node chuyển mạch Các node chuyển mạch nội vùng này phảitích hợp tính năng BRAS nhằm thực hiện chức năng điểm truy nhập IP POPbăng rộng cho các thuê bao xDSL

 Thực hiện chuyển tải trong suốt về mặt dịch vụ

 Gồm các thiết bị core router M160 và edge router ERX 1410

2.2.4 Lớp truy nhập

 Lớp truy nhập gồm toàn bộ các node truy nhập hữu tuyến và vô tuyến được tổchức không phụ thuộc theo địa giới hành chính Các node truy nhập của cácvùng lưu lượng chỉ được kết nối đến node chuyển mạch đường trục (qua cácnode chuyển mạch nội vùng) của vùng đó mà không được kết nối đến nodeđường trục của vùng khác

 Các thiết bị truy nhập cung cấp các cổng kết nối với thiết bị đầu cuối thuê baoqua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, hoặc cáp quang hoặc vô tuyến Cácthiết bị truy nhập có thể cung cấp các loại cổng truy nhập cho các loại thuêbao sau: POTS, VoIP, IP, FR, X.25, ATM, XDSL, di động v v

 Gồm các thiết bị BRAS, DSLAM và MG (MediaGateway)

2.3 Phân vùng lưu lượng

Cấu trúc mạng thế hệ sau được xây dựng dựa trên phân bố thuê bao theo vùngđịa lý, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà được phân theo vùng lưu lượng.Trong một vùng có nhiều khu vực và trong một khu vực có thể gồm 1 hoặc nhiềutỉnh, thành Số lượng các tỉnh thành trong một khu vực tùy thuộc vào số lượng thuêbao của các tỉnh thành đó Căn cứ vào phân bố thuê bao, mạng NGN của VNPTđược phân thành 5 vùng lưu lượng như sau:

- Vùng 1: các tỉnh phía Bắc trừ Hà Nội, Hà Tây, Bắc Ninh Bắc Giang và HưngYên

- Vùng 2: Hà Nội, Hà Tây, Bắc Ninh Bắc Giang và Hưng Yên

- Vùng 3: các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên

- Vùng 4: TP Hồ Chí Minh

- Vùng 5: các tỉnh phía nam trừ TP Hồ Chí Minh

2.4 Sơ đồ tổng quan mạng NGN của VNPT

Trong mạng NGN của VNPT sử dụng hai dòng sản phẩm của Siemens và của Juniper:

2.4.1 Các sản phẩm SURPASS của Siemens

Với kiến trúc linh hoạt (dạng module) và các giao diện mở, các chuẩn thiết bịthích hợp, SURPASS tương thích với bất cứ cơ sở hạ tầng nào hiện có và cung cấpcác dịch vụ mới một cách hiệu quả và nhanh chóng Có thể nói SURPASS đưa thịtrường viễn thông vượt khỏi thế giới hiện nay, thực hiện hội tụ giữa thoại và dữliệu, từng bước đi vào thế giới NGN và trở thành một đối thủ hết sức hoàn hảotrong môi trường cạnh tranh như hiện nay Các dòng sản phẩm gồm:

 SURPASS hiQ (Softswitch, Open Service Platform and Servers)

 SURPASS hiG (Media Gateway)

 SURPASS hiS (Multiprotocol Signaling Gateways)

 SURPASS hiR (Resource Server)

 SURPASS hiX (Multiservice Access)

 SURPASS hiT (Optical Transmission)

Hiện nay mạng NGN của VNPT sử dụng 2 sản phẩm chủ lực, đó là SURPASShiQ và SURPASS hiG

2.4.2 Các sản phẩm của JUNIPER

Các giải pháp SURPASS cho NGN được tối ưu hóa nhờ sự hỗ trợ của các routerJUNIPER, mục đích là tạo ra các giao diện cùng hoạt động với nhau theo các tiêuchuẩn chung đáp ứng các yêu cầu của NGN, nhờ tốc độ truyền cao của các routermà sử dụng hiệu quả đường truyền hơn JUNIPER có nhiều dòng sản phẩm router,tuy nhiên hai loại thường được sử dụng nhất là E-series và M-series Mạng NGNcủa VNPT sử dụng router ERX1410 làm router ở phần biên và router M160 làmrouter ở mạng trục

MediaGateway HiG1000 V3T

HiR200

BICC*

MGCP MGCP

IP Core Network

Softswitch hiQ9200 V5 HiQ20/30

Hi4000

NetManager V5.1

Hình 2-4: Sơ đồ tổng quát mạng NGN của VNPT 2.5 Các thành phần và chức năng, giao diện kết nối của các phần tử trong mạng NGN

2.5.1 Phần IP router

Theo lý thuyết thì phần mạng lõi IP phải bao gồm 3 lớp router: core router,edge router và router truy cập Tuy nhiên trên thực tế thì mạng NGN của VNPT chỉcó hai lớp router:

2.5.1.a Core router-M160

- Thực hiện chức năng chuyển tải lưu lượng giữa các khu vực, các router nàyđược kết nối với nhau bằng các đường cáp quang, sử dụng công nghệ MPLSđể chuyển tải các gói tin nên tốc độ truyền giữa các router này rất cao (2,5Gb/s)

-Trong mạng VNPT, thiết bị này được lắp đặt tại Hà Nội, Đà Nẵng và TP HồChí Minh

-Năng lực: 160Gbit/s

2.5.1.b Edge router-ERX1410

- Trong mạng NGN của VNPT, ERX thực hiện 2 chức năng:

o Chức năng BRAS cho mạng truy nhập Internet băng rộng ADSL

o Chức năng chuyển mạch đa dịch vụ (MultiService Switching-MSS) trongmạng MPLS: gán nhãn và xác định độ ưu tiên của các gói tin trước khitruyền lên Core Router Thu gom lưu lượng từ các BRAS và HiG1000trong vùng xác định

- Tuỳ theo nhu cầu thực tế với những node có lưu lượng trung bình thì chỉ có 1ERX 1410 thực hiện 2 chức năng trên, đối với những node có lưu lượng lớn thìcó 2 ERX 1410 thực hiện từng chức năng riêng biệt

- Từ ERX1410 nối đến core router M160 bằng các đường cáp quang có tốc độ155Mb/s

- Năng lực chuyển mạch: tối đa 10Gbit/s

2.5.2 Phần mạng VoIP

2.5.2.a HiG1000 MediaGateway

MediaGateway là thành phần cơ bản trong mô hình NGN của SURPASS, nólà điểm kết nối hoạt động giữa mạng thoại và dữ liệu với nhau, có giao diện kếtnối trực tiếp tới mạng TDM để chuyển đổi lưu lượng thoại hoặc dữ liệu thành cácgói IP và chuyển vào mạng IP Về cơ bản MediaGateway cũng như các thiết bịmediation đơn giản khác và nó không có chức năng xử lý hay điều khiển thoạicũng như các dịch vụ hội tụ Thành phần Softswitch hiQ9200 sẽ thực hiện các chứcnăng này (trực tiếp điều khiển MediaGateway) Sơ đồ sau mô tả rõ chức năng hoạtđộng của MediaGateway:

Mạng chuyển mạch kênh

Switch

EWSD

SURPASS hiG Điều khiển

Giao tiếp PSTN

Giao tiếp mạng IP

Mạng IP NetManager

Giao tiếp E1 và STM-1 tới mạng PSTN

Triệt tiếng vọng, nén khoảng lặng, chuyển đổi codec, điều khiển RTP và RTCP

Các giao tiếp 100bT và Gigabit Ethernet tới mạng IP.

Điều khiển và quản lý cuộc gọi, cung cấp việc đo kiểm lưu lượng và các thơng số trạng thái

Hình 2-5: Sơ đồ khối chức năng của hiG

- MediaGateway có các ứng dụng khác nhau, đó là:

oRemote Access Server (RAS)

oL2TP Access Concentrator (LAC)

oVoice over IP (VoIP)

Các ứng dụng này dùng để chuyển đổi lưu lượng chuyển mạch kênh từ cácuser của mạng POTS/ISDN thành các lưu lượng dữ liệu dạng gói và phân phối từmạng TDM sang các giao diện trung kế khác nhau Mỗi luồng dữ liệu sẽ kếtcuối tại Modem Pool Card (MoPC, một thành phần phần cứng trongMediaGateway), sau đó được truyền ở chế độ truyền gói và được định tuyến đếnmạng thích hợp

- Như ta đã biết dòng sản phẩm họ hiG của SURPASS có rất nhiều loại như:hiG1000, hiG1600, hiG1200 v v Tuy nhiên do việc phân vùng mạng của mạngNGN tại Việt Nam là dựa vào lưu lượng là chính nên VNPT sử dụng loạiMediaGateway hiG1000 là phù hợp nhất (có độ linh động và khả dụng cao, sẵnsàng cung cấp dịch vụ)

- Các thành phần phần cứng và chức năng của SURPASS hiG 1000 V3TMediaGateway:

Gồm 4 module chính:

 Modem Pool Card (MoPC): xử lý tín hiệu số cho các cuộc gọi và hỗ trợCODECs Mỗi MoPC có thể kết nối trực tiếp đến 4 luồng E1 hoặc đến bộghép kênh ISDH STM-1.

 Packet Hub (Phub): giao tiếp với MG Controller và NetM, mỗi MoPC có thểnối đến 2 Packet Hub khác nhau theo cấu hình dự phòng 1:1, đảm bảo độ tincậy cao

 Ethernet Switch (ESA): tập trung dữ liệu quản lý và VoIP từ các module PHubvà MoPC rồi chuyển đến mạng trục IP qua các giao diện Gigabit và100BaseT Ethernet (ESA nối đến PHub qua giao diện 100BaseT) Có 2 ESA(để dự phòng) Mỗi ESA nối đến tất cả các MoPC qua đường 100BaseT

 Integrated Synchronous Digital Hierachy Board (ISDH): đây là thành phầntùy chọn, có thể có hoặc không, là giao diện STM-1 của hiG 1000, kết nốiđến mạng PSTN qua các giao tiếp STM-1 quang hoặc điện và phân phối cácluồng E1 nhận được đến các MoPC bằng các kết nối bên trong ISDH đượccấu hình dự phòng 1:1 Hiện nay hiG 1000 V3T MediaGateway của VTN2không có thành phần này

- Trong mô hình mạng NGN của VNPT thì tùy theo nhu cầu thực tế mà hiG1000có thể kết nối với mạng PSTN của một tỉnh hoặc nhiều tỉnh để thu gom lưulượng VoIP và lưu lượng của các dịch vụ thông minh trước khi chuyển lên cácrouter biên trong mạng

- MediaGateway là một thiết bị thụ động, chịu sự điều khiển của hiQ9200 thôngqua giao thức MGCP, các bản tin MGCP này được truyền trên các kênh OAMthông qua router ERX1410 Các MediaGateway kết nối đến router biênERX1410 qua các kết nối 100BaseT hoặc GigabitEthernet

- Năng lực: 56 E1/HiG1000

2.5.2.b HiQ9200 Softswitch

- Có thể nói đây là bộ não trong tất cả các giải pháp của SURPASS, cung cấp cácứng dụng RAS và VoIP phong phú cho mạng hội tụ IP

- HiQ 9200 thực hiện các chức năng sau đây:

 Call Feature Server (CFS): điều khiển tất cả các dịch vụ hội tụ và các dịch vụcủa PSTN/ISDN cho các kết nối băng rộng (VoBB), bao gồm xử lý tín hiệucuộc gọi, điều khiển cuộc gọi, các trung kế và các dịch vụ thoại, định tuyến,quản lý lưu lượng, v v CFS giao tiếp với các đơn vị chức năng khác(Signaling Gateway và PacketManager) qua mạng giao tiếp bên trong

 MediaGateway Control: điều khiển tất cả các MediaGateway (RAS,VoIP)bằng giao thức MGCP.

 Signaling Gateway: các hoạt động tương tác giữa các hệ thống báo hiệu (SS7over IP hay SS7 over SCN), bao gồm việc định tuyến các bản tin SS7, quản lýmạng báo hiệu và xử lý các lưu lượng SEP (Signal End Point) cũng như lưulượng STP (Signal Transfer Point) v v

 Packet Manager : thực hiện việc điều khiển kết nối cho thoại và các dịch vụ

đa phương tiện đi qua được các mạng con IP hoặc mạng chuyển mạch kênhSCN bằng cách sử dụng SURPASS hiR 200 Nhiệm vụ chủ yếu của PacketManager là quản lý các nguồn tài nguyên tại MediaGateway (chẳng hạnnhưVoIP ports, codecs) và sử dụng hợp lý các thông báo thông qua giao thứcMGCP, nhờ đó đảm bảo cho các mạng IP và mạng SCN (Switched CircuitNetwork) hoạt động tương thích với nhau Ngoài ra Packet Manager cũng cóthể thực hiện kết cuối báo hiệu cho các user H.323 (hoặc SIP) và đó cũng làcách mà các thuê bao H.323 có thể truy cập vào hiQ 9200 Softswitch

 OAM & P (Operation, Administration, Maintenance & Provisioning) Agent:cung cấp các khả năng quản lý cho SURPASS hiQ 9200 Softswitch Giao diệnOAM & P nối đến NetManager cho phép thực hiện các tác vụ quản lý như gởi

đi các cảnh báo, cập nhật cơ sở dữ liệu và cấu hình hệ thống Các giao diệnquản lý hiện có của PSTN cũng được hỗ trợ, nhờ đó các nhà khai thác khôngcần phải chuyển đổi sang một loại giao diện mới để báo cáo các thông tin vềcho SURPASS hiQ 9200 Softswitch

Call Feature Server

OAM&P

Agent Signaling Gateway Packet Manager

Internal Communication Network Interface to hiQ4000

Interface to

Network Mgmt SS7 Network Interface to Packet Network Interface to

Kiến trúc SURPASS hiQ 9200 Softswitch

Hình 2-6: Kiến trúc chung của SURPASS Softswitch hiQ9200

- Hiện nay mạng NGN của VNPT sử dụng 2 thiết bị Softswitch hiQ 9200 V5(EWSD V16) đặt tại Hà Nội và TP.HCM đảm nhận điều khiển toàn bộ mạng(chủ yếu là điều khiển, kết nối các cuộc gọi, cung cấp các dịch vụ thông minhv v )

- Softswitch hiQ 9200 ở Hà Nội và TPHCM kết nối trực tiếp với các ERX tươngứng ở các thành phố đó bằng giao tiếp GigabitEthernet

- Năng lực: Max.4 triệu BHCA

2.5.2.c Resource Server hiR200 V2

Đây là server tài nguyên hoàn toàn dựa trên IP, có chức năng cung cấp các âmhiệu, báo hiệu, các cuộc hội thoại IP/VoIP, ngoài ra nó còn hỗ trợ cho các dịch vụ

IN HiR200 được điều khiển bởi hiQ9200 bằng giao thức MGCP Về mặt vật lý thìhiR200 nối đến ERX1410 qua một switch hub

2.5.3 Phần mạng MMA (Multimedia Applications)

2.5.3.a Open Service Platform hiQ4000 MMA V3

Đây là một mặt bằng tạo ứng dụng của SURPASS, cho phép triển khai nhanhchóng và linh hoạt các dịch vụ đa phương tiện (như WebdialPage, Call WaitingInternet, v v ) Có thể nói hiQ4000 là một sự bổ sung cho hiQ9200, giúp cho

hiQ9200 thực hiện các chức năng xử lý cuộc gọi cho các ứng dụng đa phương tiệntrong giải pháp NGA của SURPASS

2.5.3.b HiQ20 V2.3

Là Registration and Routing Server (RRS) hỗ trợ VoIP theo các chuẩn H.323.Trong các mạng H.323, nó đóng vai trò như một gatekeeper, cung cấp các chứcnăng RAS (Registration, Admission and Status), điều khiển các cuộc gọi VoIP,chuyển đổi từ địa chỉ E.164 sang địa chỉ IP, tính cước và giao tiếp với cácgatekeeper khác RRS hiQ 20 giao tiếp với hiQ 9200 bằng giao thức H.323, với hiQ

30 bằng LDAP (Lightweight Directory Access Protocol), với NetManager bằngHTTP hoặc bằng SNMP Về mặt vật lý, RRS hiQ 20 nối tới Edge router ERX thôngqua Switch hub tương tự như hiQ 9200

2.5.3.c HiQ30 V3.1

Là một Directory Server, hỗ trợ AAA server (Authentication, Authorization vàAccounting – nhận thực, cấp quyền và tính cước), cung cấp thông tin về user (cácuser đã được cấp quyền hay các thuê bao H.323 đã đăng kí) cho hiQ 10 và hiQ 20.HiQ 30 giao tiếp với NetM bằng giao thức SNMP Về mặt vật lý hiQ 30 cũng nốitới edge router ERX 1410 thông qua Switch hub như hiQ 9200

2.5.3.d HiG1000 V2P

Là một gateway được kết nối đến mạng SCN qua giao diện PRI, tập trung tất cảcác chức năng Signaling Gateway, MediaGateway và MediaGateway Controller.Trong mạng NGN, hiG 1000 V2P được đặt tại VTN1 (Hà Nội) và được sử dụngnhư một MediaGateway

2.5.4 NetManager

Thực hiện chức năng điều khiển, quản lý các thiết bị Surpass như HiG1000,HiG9200, HiQ4000, HiR200… Hiện tại, mạng NGN của VNPT sử dụng hệ quản lýmạng NetM 5.1 đặt tại VTN I và VTN II NetM cũng nối tới Edge router ERX 1410thông qua Switch hub như hiQ 9200 để quản lý các thành phần trong mạng(Softswitch và Media Gateway)

Nhằm mục đích chuyển tải trong suốt về mặt dịch vụ, ở lớp chuyển tải gồm có 3thiết bị core M160 được kết nối với nhau bằng đường STM1/STM16, việc kết nốitừ các thiết bị chuyển mạch đa dịch vụ MSS (các ERX) lên thiết bị core được thực

hiện bằng các đường STM1 và lắp đặt các thiết bị này vào tuyến đường truyềndẫn.

Các thiết bị MSS tại một số điểm có thể được kết nối với nhau hoặc tạo thànhring phụ thuộc vào đường truyền dẫn, nhằm mục đích phân tải cho thiết bị core đốivới lưu lượng thuộc cùng một miền (Bắc, Trung, Nam) và để dự phòng kết nối chonhau Các kết nối này dựa trên nguyên tắc mạng NGN

Đối với lớp truy nhập, các DSLAM của các tỉnh thành sẽ đấu nối vào BRAS tạitỉnh, thành đó Các kết nối của mạng truy nhập ADSL phải tuân thủ theo nguyêntắc kết nối mạng truy nhập ADSL đã được phê duyệt

Các MG tại tỉnh, thành có BRAS cũng sẽ đấu vào BRAS tại tỉnh thành đó

Các MG tại tỉnh, thành không có BRAS sẽ được kết nối lên MSS thích hợp (việckết nối phụ thuộc vào đường truyền dẫn)

CHƯƠNG 3: CẤU HÌNH VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ

CHUYỂN VẬN

Trong mạng NGN, các giải pháp SURPASS cho NGN được tối ưu hóa nhờ sựhỗ trợ của các router JUNIPER ở phân hệ chuyển vận, mục đích là tạo ra các giaodiện cùng hoạt động với nhau theo các tiêu chuẩn chung đáp ứng các yêu cầu củaNGN như QoS, độ tin cậy, bảo mật và việc sử dụng hiệu quả đường truyền voice,video và thoại trên cùng một cơ sở hạ tầng chuyển mạch gói

- Các edge router tích hợp quản lý thuê bao và định tuyến vùng biên, cho phépcác nhà cung cấp dịch vụ triển khai các kết nối Internet tốc độ cao và các dịch vụ

IP được cải tiến hơn cho cả người tiêu dùng và khách hàng kinh doanh Hiện naymạng NGN của VNPT đang sử dụng edge router ERX 1410

- Các core router được thiết kế để hỗ trợ lớp truyền dẫn các dịch vụ lớp IP Nócung cấp đường truyền tốc độ cao cho mạng lõi IP đồng thời giảm chi phí cho việcđáp ứng khi lưu lượng IP gia tăng một cách đột ngột Mạng NGN của VNPT sửdụng router lõi là M160

3.1 Router M160

3.1.1 Cấu trúc tổng quan router M160

- M160 là hệ thống định tuyến hoàn chỉnh, cung cấp các kết nối SONET/SDH,ATM, Ethernet và các giao tiếp phân kênh cho các mạng lớn, thích hợp hỗ trợcho các ISP Các IC chuyên biệt trong router cho phép M160 chuyển tiếp dữ liệu

ở tốc độ cao đáp ứng những nhu cầu khác nhau của mạng hiện tại

- M160 gồm 2 thành phần chính:

 Cơ cấu chuyển tiếp gói (Packet Forwarding Engine-PFE): cung cấp chuyểnmạch gói lớp 2 và lớp 3, tra bảng định tuyến, chuyển tiếp gói

 Cơ cấu định tuyến (Routing Engine-RE): các hoạt động điều khiển của routerđược thực hiện ở đây, RE xử lý các giao thức định tuyến, điều khiển lưulượng, giám sát, quản lý cấu hình v v

Ngoài ra còn có các thành phần quan trọng khác như MCS (MiscellaneousControl Subsystem—hệ thống con điều khiển hỗn hợp) , Craft Interface, CIP(Connector Interface Panel)

Hình 3-7: Mặt trước và sau của router M160

Cơ cấu chuyển tiếp gói và cơ cấu định tuyến thực hiện các chức năng một cáchđộc lập mặc dù chúng được kết nối với nhau thông qua một luồng 100Mbps nhưhình bên dưới Việc phân chia này làm cho khả năng chuyển tiếp, định tuyến hiệuquả hơn, khả năng chạy mạng trục tốc độ cao hơn

Packets

in

100-Mbps link

Packets out

Routing Engine

Packet Forwarding Engine

Hình 3-8: Kết nối giữa RE và PFE 3.1.1.a Packet Forwarding Engine

Cơ cấu này có thể chuyển tiếp đến 160 triệu gói trong 1 giây, băng thông tậptrung ở router là 160Gbps đơn công và 80Gbps song công (10Gbps trên mỗi FPC)

 Các thành phần trong PFE:

 Midplane: là phần nằm giữa mặt trước và sau của router, phân phối nguồn cungcấp cho các thành phần, truyền các gói và các báo hiệu giữa các thành phần củarouter

 SFM (Switching and Forwarding Module): gồm các ASIC Internet Processor II(đưa ra các quyết định chuyển tiếp dựa vào tra bảng, xử lý chuyển mạch đến cácFPC đích) và ASIC Distributed Buffer Manager (phân phối các cell dữ liệu vàchuyển tiếp các khai báo của gói ra) M160 hỗ trợ tối đa 4 SFM.

Sáng Nhấp nháy Sáng

SFM hoạt động bình thường SFM khởi động SFM hỏng

Bảng 3-1: Trạng thái đèn LED của SFM

 PCG (Packet Forwarding Engine Clock Generator): phát tín hiệu xung clock 125MHz đến các thành phần của PFE, có hai PCG để làm master và slave

 PIC (Physical Interface Card): là một card giao tiếp vật lý, mỗi PIC có một ASICđiều khiển PIC cung cấp các kết nối quang và các giao tiếp đến mạng Routerhỗ trợ nhiều loại PIC khác nhau như: ATM, Channelized OC-12/STM-4, GigabitEthernet và SONET//SDH PIC được lắp trên FPC

 FPC (Flexible PIC Concentrators): là bộ phận tập trung các PIC, cung cấp bộnhớ chia sẻ và kết nối PIC đến các thành phần còn lại của router để gói có thểđược định tuyến đến port tương ứng Mỗi FPC có một ASIC Packet Directorphân phối dữ liệu giữa các SFM, một ASIC I/O Manager để chia các gói dữ liệuđến thành các cell 64 bytes và tái hợp các cell thành gói dữ liệu khi chúng đãsẵn sàng cho truyền dẫn Có 8 slot để cắm FPC tương ứng với có tối đa 8 FPC cóthể có trong một router Mỗi slot có hai đèn LED và một nút offline nằm phíatrên nó ở craft interface Đèn xanh chỉ trạng thái OK và đèn đỏ chỉ trạng thái

hỏng Nút offline hiển thị slot và được dùng khi tháo FPC ra Trước khi tháo gỡFPC, nhấn và giữ nút này cho đến khi đèn trạng thái hỏng bật lên.

Physical Interface Card

Physical Interface Card

PIC

PIC

PIC FPC

Packet Director

Internet Processor II SFM

Routing Engine

= ASIC

Hình 3-11: Dòng dữ liệu đi qua các thành phần của PFE

Để đảm bảo gói dữ liệu đi qua hệ thống đầy đủ, M160 được thiết kế để cácASIC chuyên biệt ở phần cứng nắm giữ các chức năng khác nhau để thực hiệnchuyển tiếp các gói dữ liệu Chuỗi dữ liệu qua PFE theo các bước sau:

1) Gói dữ liệu đến giao tiếp vào của PIC.

2) PIC chuyển tiếp gói đến FPC, tại đây ASIC Packet Director sẽ phân phốicác gói cho các ASIC I/O Manager

3) ASIC I/O Manager xử lý header của gói, chia gói thành cell 64 bytes vàgửi chúng đến SFM thông qua Midplane

4) ASIC Distributed Buffer Manager ở SFM phân phối cell qua bộ nhớ đượcchia sẻ để đến FPC

5) ASIC Internet Processor II ở SFM thực thi tra bảng định tuyến và đưa raquyết định chuyển tiếp

6) ASIC Internet Processor II này cũng thông báo cho một ASIC DistributedBuffer Manager thứ hai về quyết định chuyển tiếp, ASIC Buffer Managerthứ hai này sẽ chuyển tiếp các thông báo đến FPC ở giao tiếp ngõ ra thíchhợp

7) ASIC I/O Manager ở FPC tái hợp các cell dữ liệu ở bộ nhớ chia sẻ thànhcác gói data và truyền chúng thông qua ASIC Packet Director để đến PICngõ ra

8) PIC ở ngõ ra truyền đi các gói dữ liệu đã tái hợp

3.1.1.b Routing Engine

Cơ cấu định tuyến này nắm giữ tất cả các xử lý giao thức định tuyến cũngnhư các phần mềm khác điều khiển các giao tiếp của router, các thành phần phầncứng, hệ thống quản lý và các cuộc truy cập vào router của người dùng Các xử lýgiao thức định tuyến và phần mềm sẽ chạy trên kernel giao tiếp với cơ cấu chuyểntiếp gói

Phần mềm

JUNOS

Các tiến trình quản lý hệ thống

Các giao thức định tuyến Các chức năngđiều khiển Các xử lý hệthống

Hệ điều hành Kernel

Mặt bằng Intel-based PCI

Hình 3-12: Kiến trúc Routing Engine

Các đặc điểm của cơ cấu định tuyến:

- Xử lý các gói giao thức định tuyến: tất cả các gói giao thức định tuyến từ mạngđều truyền đến cơ cấu này, không qua cơ cấu chuyển tiếp gói

- Phân đoạn phần mềm: các phần mềm chức năng khác nhau được chia thànhcác quá trình xử lý riêng rẽ, các sự cố sẽ ít hoặc không ảnh hưởng đến quátrình xử lý chung

- Có khả năng mở rộng: các bảng định tuyến JUNOS được thiết kế cho tất cả cácroute trong mạng hiện tại với dung lượng có thể mở rộng dành cho các nhu cầutrong tương lai

- Giao diện quản lý: có nhiều cấp độ khác nhau để chọn lựa như CLI (giao diệnđể cấu hình, quản lý phần mềm giao thức định tuyến) hay SNMP (giao thứcquản lý mạng đơn giản)

Cơ cấu định tuyến xây dựng và duy trì một hoặc nhiều bảng định tuyến, từ cácbảng này cơ cấu định tuyến sẽ tạo ta một bảng gồm các tuyến đang active, đượcgọi là bảng chuyển tiếp rồi copy và gởi đến cho cơ cấu chuyển tiếp gói ASICInternet Processor II cho phép bảng chuyển tiếp trong cơ cấu chuyển tiếp gói đượccập nhật mà không bị gián đoạn

Các cập nhật

Xử lý giao thức định tuyến

Cơ cấu định tuyến

Bảng chuyển tiếp

Cơ cấu chuyển tiếp

gói

Hình 3-13: Xử lý gói điều khiển-cập nhật cho các bảng định tuyến và bảng

chuyển tiếp 3.1.1.c Hệ thống con điều khiển hỗn hợp MCS

MCS và Routing Engine là hai thành phần của một host module Trongrouter có hai host module tương ứng với có hai cặp MCS và Routing Engine, một

host hoạt động và một host dự phòng Mỗi MCS yêu cầu RE kết nối với slot liền kềvới nó.

MCS kết hợp với RE cung cấp các chức năng điều khiển và quản lý cácthành phần của router, ngoài ra nó còn tạo ra các tín hiệu đồng hồ cho các giaodiện SONET/SDH trên router

MCS thực hiện các chức năng sau:

- Quản lý và điều khiển các thành phần của router: MCS thu thập các trạng thái từtất cả các bộ cảm biến trong router, khi phát hiện có một cảnh báo hay có hỏnghóc, nó sẽ gởi tín hiệu đến RE để RE tạo ra các bản tin điều khiển hay thiết lậpcảnh báo

- Cấp nguồn cho các thành phần của router khi chúng khởi động hoặc ngắt nguồnkhi bật nút offline

- Thông báo cho các thành phần của router biết host module nào là master, tươngtự như vậy đối với PCG

- Quản lý các xung clock

- Điều khiển việc khởi động lại FPC: khi MCS phát hiện một FPC có lỗi nó sẽ cốgắng khởi động lại FPC, nếu sau 3 lần vẫn không khởi động lại được, MCS sẽ tựđộng đưa FPC vào trạng thái offline và thông báo cho RE

Cảnh báo khẩn cấp-điều này có thể dẫn đến M160 ngừng hoạt động Nguyên nhân có thể là: các thành phần chức năng bị tháo bỏ, hư hỏng hay nhiệt độ vượt quá mức qui định

Hình dáng Màu sắc Trạng thái

Đỏ

Vàng

Sáng

Mô tả hoạt động

Cảnh báo-duy trì một thông báo hay cảnh báo về tình trạng gia tăng nhiệt độ

Sáng

Refresh lại toàn bộ các cảnh báo-khi nhấn nút toàn bộ đèn trên giao diện sẽ sáng nhằm mục đích test lại toàn bộ

ACO/LT

Bảng 3-2: Trạng thái đèn LED trên craft interface

Màn hình LCD và các nút liên quan: màn hình hiển thị 4 dòng với 6 nút liênquan xung quanh, hoạt động ở hai chế độ:

 Mode idle:

Trong suốt quá trình hoạt động bình thường, màn hình hoạt động ở mode nàyvà báo cáo lại thông tin tình trạng hiện tại

Hình 3-15: Màn hình LCD ở mode idle

- Dòng đầu tiên: tên router

- Dòng thứ hai: thời gian router đã hoạt động, theo dạng

Up ngày + giờ : phút

- Dòng ba và bốn: thông báo tình trạng (cài đặt hay tháo gỡ có thể giánđoạn thông báo)

-Mode alarm:

Khi cảnh báo xuất hiện (đèn đỏ hoặc vàng), màn hình chuyển chế độ sangmode alarm và thông báo về tình trạng alarm

Hình 3-16: Màn hình LCD ở mode alarm

- Dòng thứ nhất: tên router

- Dòng thứ hai: số của cảnh báo

- Dòng ba và bốn: thông báo cụ thể, là cảnh báo đỏ (R) khẩn cấp, haycảnh báo vàng (Y)

3.1.1.e CIP-Connector Interface Panel

CIP nằm ở ngoài cùng bên trái mặt trước M160, bao gồm các port giao tiếpvà các công tắc cảnh báo

 Port giao tiếp cơ cấu định tuyến:

Một nửa trên của panel là hai bộ port dành cho việc kết nối với một hay nhiềuthiết bị bên ngoài để người điều khiển có thể chạy các lệnh JUNOS CLI quản lýrouter, bộ port HOST0 nối với cơ cấu định tuyến ở slot RE0 và HOST1 nối vớiRE1

 Port ETHERNET:

Nối cơ cấu định tuyến qua kết nối Ethernet đến mạng LAN dùng cho quản lý Sửdụng đầu RJ 45 hỗ trợ kết nối 10Mbps hay 100Mbps Hai đèn LED nhỏ ở bên tráichỉ: kết nối 10Mbps (đèn vàng sáng), kết nối 100Mbps (đèn xanh sáng)

 Công tắc cảnh báo:

Gồm hai công tắc kết nối router đến các thiết bị cảnh báo khác, hai công tắcnày tương ứng với hai đèn cảnh báo trên craft interface

Hình 3-17: Connector Interface Panel 3.1.2 Các card PIC đang sử dụng trong hệ thống M160

Như trên đã nói, M160 hỗ trợ nhiều loại PIC khác nhau như các giao diệnATM, Channelized OC-12/STM-4, Gigabit Ethernet và các giao diện SONET/SDH.Tuy nhiên trong hệ thống M160 của VTN2 sử dụng chủ yếu là SONET/SDH PICvà Ethernet PIC

3.1.2.a SONET/SDH PIC

Kỹ thuật SONET/SDH là kỹ thuật kết hợp khả năng băng thông lớn và tậndụng ưu thế của đường truyền quang Kỹ thuật này đang được dùng rộng rãi đểcung cấp tốc độ truyền cao ứng dụng trong cơ sở hạ tầng của các mạng IP lớp lớn.Hiện nay JUNIPER cung cấp series card giao tiếp SONET/SDH hỗ trợ tốc độ từOC-3c/STM-1 đến OC-192c/STM-64 M160 của VTN2 đang sử dụng một số cardloại này

1 IC này phát 155Mbps trên mỗi port, do đó mỗi

IC có thể up lên tối đa là 622Mbps

- Card hỗ trợ cả hai mode multi và single.Hiện nay M160 đang sử dụng 5 card Multi và 1card Single IR

- Card chỉ hoạt động ở chế độ liên kết (4 card trên một FPC)

- Card hỗ trợ cả hai mode multi và single.Hiện nay M160 đang sử dụng 1 card Single IR

- Card hoạt động ở cả chế độ liên kết (4 card trên một FPC) lẫn không liên kết

OC-48c/STM-16

1-port

Dài: 2km

Bước sóng: 1.266nm đến

Có thể đáp ứng yêu cầu băng thông ở mạnglõi Internet Đường truyền 2,5 Gbps

- Hiện nay M160 đang sử dụng 2 card Single

Các đặc tính:

- Hỗ trợ VLAN để phân chia luồng giữa các server thành các luồng riêng ảo

- Tập trung luồng: có khả năng kết hợp các luồng có tốc độ giống nhau để truyền

đi trên một giao tiếp vật lý, nhờ đó hỗ trợ đồng thời nhiều giao tiếp vật lý songsong giữa các thiết bị

- Hỗ trợ đường dẫn chuyển mạch nhãn MPLS, do đó hỗ trợ rất tốt cho cơ sở hạtầng IP bởi khả năng kết hợp chuyển mạch lớp 2 với kỹ thuật lưu lượng IP vàđường hầm

- Hỗ trợ VRRP ở cấp độ vật lý, mỗi port vật lý có thể hoạt động như là mộtbackup cho port vật lý khác

- Thông tin lớp 2 được ánh xạ lên lớp 3 và truyền qua tuyến WAN

3.1.3 Cài đặt và thay thế cấu trúc của M160

M160 là một router cho mạng trục, do đó yêu cầu về thời gian “chết” là tốithiểu Juniper định nghĩa 3 mức sau sử dụng cho việc cài đặt và thay thế các thànhphần trong M160:

 Thành phần cài đặt, tháo gỡ bất kì: ta có thể cài đặt hay tháo gỡ các thành

 Thành phần ảnh hưởng tương đối: ta có thể cài đặt hay tháo gỡ các thànhphần này mà không cần tắt nguồn nhưng chức năng định tuyến của hệ thốngsẽ bị gián đoạn khi thành phần này bị tháo gỡ.

 Thành phần ảnh hưởng tuyệt đối: ta phải ngắt nguồn khi muốn tháo gỡ thànhphần này

Bảng sau nêu rõ các thành phần trong M160 tương ứng với khả năng cài đặtthay thế của chúng:

Thành phần cài đặt,

tháo gỡ bất kì Thành phần ảnh hưởngtương đối Thành phần ảnh hưởngtuyệt đối

- Hộp ngắt điện

Bảng 3-4: Khả năng cài đặt thay thế của các thành phần trong M160 3.1.4 Phần mềm điều khiển JUNOS Internet

Phần mềm JUNOS Internet được thiết kế cho các mạng lớn (điển hình là hỗ trợcho các ISP), kết hợp với các phần mềm định tuyến IP để quản lý các giao diện,các mạng và các thành phần của router JUNOS Internet chạy trên cơ cấu địnhtuyến, bao gồm một số phần mềm xử lý để điều khiển chức năng router và mộtkernel để kết nối giao tiếp giữa các bộ xử lý, các phần mềm đó là:

- Phần mềm xử lý giao thức định tuyến

- Phần mềm xử lý các giao tiếp

- Phần mềm xử lý MIB II (Management Information Base) và SNMP (SimpleNetwork Management Protocol)

- Phần mềm xử lý điều khiển

- Kernel RE

3.1.4.a Phần mềm xử lý giao thức định tuyến

Phần mềm này điều khiển giao thức định tuyến chạy trên router Quá trìnhxử lý giao thức sẽ khởi động tất cả các giao thức định tuyến đã được cấu hình và xửlý các bản tin định tuyến Thông tin định tuyến sẽ được phần mềm cập nhật vàobảng định tuyến và xác định tuyến đường thích hợp cho một đích nào đó trong

mạng, sau đó thì các tuyến này sẽ được khởi tạo trong bảng chuyển tiếp của cơ cấuđịnh tuyến Cuối cùng thì phần mềm sẽ triển khai các chính sách định tuyến do tađặt ra để quyết định cách truyền thông tin định tuyến giữa giao thức định tuyến vàbảng định tuyến.

 Các giao thức định tuyến:

Phần mềm JUNOS Internet triển khai đầy đủ các chức năng của định tuyến IP,hỗ trợ cả IPv4 và IPv6, cung cấp khả năng điều khiển và mở rộng cho mạng trụcInternet Nó hỗ trợ các giao thức định tuyến và điều khiển lưu lượng sau:

 Các giao thức định tuyến unicast :

o BGP (Border Gateway Protocol)—là một giao thức EGP dùng để truyền thôngtin định tuyến giữa các vùng tự trị khác nhau

o ICMP (Internet Control Message Protocol Router Discovery)—là một giao thứcmà các host sử dụng để phát hiện địa chỉ của các router đang hoạt động trên mộtmạng con

o IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System)—là một giao thức IGPdành cho các mạng IP sử dụng thuật toán SPF để định tuyến

o OSPF (Open Shortest Path First)—một giao thức IGP cho mạng IP, là một giaothức trạng thái liên kết (link-state), đưa ra quyết định định tuyến dựa trên thuậttoán SPF

o RIP (Routing Information Protocol)—một giao thức IGP cho mạng IP, là mộtgiao thức vector khoảng cách

 Các giao thức định tuyến multicast :

o DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)—là một giao thức vectorkhoảng cách dùng cho định tuyến multicast

o IGMP (Internet Group Management Protocol)—giao thức được sử dụng để quảnlý các thành viên trong nhóm multicast

o MSDP (Multicast Source Discovery Protocol)—giao thức phát hiện tài nguyên ởcác vùng multicast

o PIM (Protocol-Independent Multicast)—giao thức dùng để định tuyến lưu lượngcho các nhóm multicast, nhờ đó có thể mở rộng và kết nối các domain liênmạng

o SAP/SDP (Session Announcement Protocol/ Session Description Protocol)—cácgiao thức để thông báo và mô tả các phiên trong hội nghị

 Các giao thức điều khiển lưu lượng:

o LDP (Label Distribution Protocol)—là giao thức phân phối nhãn cho phép routerthiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP-Label Switched Path) quamạng bằng cách ánh xạ thông tin định tuyến lớp mạng (lớp 3) để hình thành cácđường dẫn chuyển mạch nhãn ở lớp liên kết dữ liệu (lớp 2) Các LSP do LDP tạo

ra vẫn có thể đi qua các LSP do RSVP tạo ra

o MPLS (MultiProtocol Label Switching)—là giao thức cho phép cấu hình cácLSP qua mạng để truyền lưu lượng đi, ta có thể định tuyến lưu lượng trực tiếpđến một đường dẫn nào đó mà không cần phải dựa trên các thuật toán của cácgiao thức IGP (tính toán dựa trên phí tổn thấp nhất để chọn ra một đường dẫnthích hợp)

o RSVP (Resource Reservation Protocol)—là giao thức dành riêng tài nguyên,cung cấp một phương pháp điều khiển lưu lượng mạng độc lập với các giao thứcđịnh tuyến Bản thân RSVP không phải là một giao thức định tuyến mà nó đượcthiết kế để hoạt động cùng với các giao thức định tuyến unicast và multicast.Phần mềm JUNOS RSVP sẽ hỗ trợ báo hiệu cho các đường dẫn MPLS

 Các bảng chuyển tiếp và định tuyến

Chức năng cơ bản của phần mềm xử lý giao thức định tuyến là duy trì các bảngđịnh tuyến và sử dụng thông tin trong bảng định tuyến để quyết định tuyến đườngthích hợp đến các đích trong mạng Thông tin này sẽ được copy vào bảng chuyểntiếp của Routing Engine và sau đó sẽ được JUNOS kernel copy đến PacketForwarding Engine

Mặc định thì bộ xử lý giao thức định tuyến duy trì các bảng định tuyến sau đây:

 Bảng định tuyến unicast—lưu trữ thông tin định tuyến của tất cả các giaothức định tuyến đang chạy trên router, gồm có BGP, OSPF, IS-IS và RIP Từbảng này ta có thể cấu hình thêm các tuyến khác chẳng hạn như cấu hìnhmột tuyến cố định nào đó Tất cả các giao thức định tuyến unicast đều sửdụng bảng này để quảng bá các thông tin định tuyến cho các láng giềng củanó

 Bảng định tuyến multicast—lưu trữ thông tin định tuyến cho các giao thứcđịnh tuyến multicast đang chạy trên router gồm có giao thức DVMRP vàPIM, ta cũng có thể cấu hình thêm các tuyến khác Trong bảng này thì bộ xửlý giao thức định tuyến sử dụng luồng lưu lượng và một số thông số khác đểchọn ra tuyến hoạt động thích hợp

 Bảng định tuyến MPLS—chứa thông tin các nhãn MPLS

 Chính sách định tuyến:

Chính sách định tuyến cho phép ta điều khiển các tuyến được nhập vào hay xuất

ra từ bảng định tuyến đồng thời thiết lập thông tin đi kèm với các tuyến này Nóđược thực thi bằng một số các định nghĩa, chỉ rõ các điều kiện để thích ứng với cáctuyến và khi thích ứng thì sẽ hoạt động như thế nào Ví dụ như khi một bảng địnhtuyến nhập thông tin từ một giao thức định tuyến, chính sách định tuyến sẽ chỉnhsửa quyền ưu tiên của tuyến, đánh dấu tuyến để dễ dàng xác định nó khi vận dụngsau này, thậm chí có thể ngăn chặn tuyến này không cho nhập vào bảng địnhtuyến Tương tự, khi bảng định tuyến xuất ra các tuyến đường đến một giao thứcđịnh tuyến, chính sách định tuyến có thể gán cho các tuyến này giá trị khoảngcách, bổ sung các thông tin về giao tiếp BGP, thêm vào các thông tin khác hayngăn chặn không cho xuất tuyến này ra

3.1.4.b Phần mềm xử lý các giao tiếp

Phần mềm này quản lý các thiết bị giao tiếp vật lý và các giao diện luận lýtrên router, nó sẽ thực thi các lệnh CLI, các khai báo cấu hình mà ta đã chỉ định khicấu hình các thuộc tính cho các giao diện (chẳng hạn như FPC được cắm vào slotnào, vị trí của PIC trên FPC, loại giao diện là gì, dạng đóng gói v v ) Ta có thểcấu hình cho các giao diện đang hoạt động hoặc cấu hình sẵn các port dành cho cácgiao diện sẽ được sử dụng sau này Phần mềm JUNOS này giao tiếp với bộ xử lýgiao tiếp trong cơ cấu chuyển tiếp gói thông qua kernel JUNOS, cho phép phầnmềm theo dõi trạng thái và điều kiện của các giao tiếp trên router

3.1.4.c Phần mềm xử lý MIB II và SNMP

Phần mềm JUNOS Internet hỗ trợ giao thức SNMP, cung cấp một phươngpháp để giám sát trạng thái của router, nó sẽ được điều khiển bởi phần mềm xử lýMIB II và SNMP (gồm một SNMP master và một MIB II)

3.1.4.d Phần mềm xử lý điều khiển

Phần mềm này sẽ khởi động tất cả các phần mềm JUNOS khác và tập lệnhCLI khi router M160 thực hiện boot Sau đó nó sẽ giám sát việc chạy các phầnmềm này và cố gắng khởi động lại bất cứ phần mềm xử lý nào bị ngừng hoạt động

3.1.4.e Kernel RE

Kernel RE cung cấp hạ tầng cơ sở cho tất cả các bộ xử lý phần mềmJUNOS, ngoài ra nó còn cung cấp các link giữa bảng định tuyến (do bộ xử lý giaothức định tuyến quản lý và duy trì) và bảng chuyển tiếp (do cơ cấu định tuyến RE

nắm giữ) Ngoài ra nó còn giao tiếp với cơ cấu chuyển tiếp gói PFE, thực hiệnđồng bộ giữa bảng chuyển tiếp trong cơ cấu chuyển tiếp gói PFE với bảng mastertrong cơ cấu định tuyến RE.

giao diện interface (CLI)Command-line khiển thiết bịXử lý điều

định tuyến

Hình 3-18: Kernel giao tiếp giữa các phần mềm xử lý và bảng chuyển tiếp 3.2 Router ERX1410

3.2.1 Giới thiệu tổng quan hệ thống ERX1410

ERX là router biên thế hệ mới do Juniper sản xuất Trong mạng NGN, ERXđóng vai trò là edge router và BRAS đặt ở các tỉnh thành nối tới mạng lõi 3router M160 Hiện nay VTN2 đang dùng model ERX1410

Một số đặc điểm của ERX1410:

o 1410 có nghĩa là hệ thống có 14 khe để điều khiển lưu lượng, và dùng moduleđịnh tuyến chuyển mạch SRP (Switch Route Processor) tốc độ 10Gbps Có thểcấu hình hệ thống để cho phép các line module hoạt động ở tốc độ tối đa mặcđịnh hay hoạt động ở tốc độ phù hợp với tốc độ nguồn

o Hỗ trợ phát dữ liệu tốc độ cao với mật độ port lớn, kết nối thuê bao dễ dàng

o Cấu trúc hệ thống gồm 3 thành phần chính:

Một cơ cấu chuyển mạch chia sẻ hoạt động ở tốc độ 10Gbps

Các cơ cấu chuyển tiếp phân phối đến từng line module

Một bộ xử lý định tuyến chất lượng cao đảm bảo cho việc duy trì bảng địnhtuyến và cấu hình hệ thống

Phần mềm của hệ thống có khả năng hỗ trợ:

o Các giao thức định tuyến BGP, IS-IS, OSPF và RIP

o Hỗ trợ định tuyến ở mức cao sử dụng MPLS

o Điều khiển và áp dụng các chính sách QoS cho IP và ATM

o Vận chuyển lưu lượng IP dưới nhiều dạng đóng gói

o Hỗ trợ các đặc tính của BRAS

o Tạo các tuyến VPN

Hình dạng của ERX1410:

Hình 3-19: Mặt trước ERX1410

Hình 3-20: Mặt sau ERX1410

Series ERX1400 là các router chuyên dùng cho các thiết bị yêu cầu tốc độ logicvà vật lý cao, nó cho phép các nhà cung cấp dịch vụ phân phối các kết nối IP tốcđộ cao với nhiều dịch vụ đa dạng đến các thuê bao Hình sau mô tả các linemodule nhận và chuyển tiếp lưu lượng ra khỏi hệ thống: