Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng man và xây dựng cấu trúc mạng man cho Viễn thông Nam Định

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

Thêm vào BST

Báo xấu

43
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài đã tìm hiểu về mạng MAN: giới thiệu về mạng MAN; ứng dụng của mạng MAN; kiến trúc mạng MAN theo mô hình Cisco và mô hình mạng MAN công nghệ Ethernet. Tìm hiểu các công nghệ nền tảng để xây dựng MAN Ethernet: Công nghệ SONET/SDH (Synchronous Optical Network /Synchronous Digital Hierarchy), công nghệ WDM (Wavelength Division Multiplexing), công nghệ RPR (Resilient Packet Ring),... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tìm hiểu về mạng man và xây dựng cấu trúc mạng man cho Viễn thông Nam Định

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------o0o------ VŨ THỊ CHÂU GIANG TÌM HIỂU VỀ MẠNG MAN VÀ XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG MAN CHO VIỄN THÔNG NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------o0o------ VŨ THỊ CHÂU GIANG TÌM HIỂU VỀ MẠNG MAN VÀ XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG MAN CHO VIỄN THÔNG NAM ĐỊNH Chuyên nghành: Cơ sở Toán học cho Tin học Mã số: 60460110 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ TRỌNG VĨNH Hà Nội – Năm 2013 - Trang 2 -
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................... 5 DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU ................................................................... 8 LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... 10 MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 11 CHƯƠNG 1. KIẾN TRÚC MẠNG ĐÔ THỊ (MAN) VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ETHERNET ...................................................................... 14 1.1 Tổng quan về MAN...................................................................................... 14 1.1.1. MAN là gì? ......................................................................................... 14 1.1.2 Những yếu tố thúc đẩy sự phát triển mạng MAN.................................. 14 1.1.3 Ưu, nhược điểm của mạng MAN.......................................................... 14 1.1.4. Kiến trúc MAN theo mô hình của Cisco .............................................. 15 1.2 Xu hướng phát triển và kiến trúc của MAN Ethernet (MAN-E) .................... 16 1.2.1 Xu hướng phát triển.............................................................................. 16 1.2.2. Kiến trúc chung của MAN Ethernet..................................................... 17 1.2.3 Công nghệ Ethernet quang (Gigabit Ethernet - GbE) ............................ 18 CHƯƠNG 2. CÁC CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG XÂY DỰNG MAN ETHERNET (MAN-E) ............................................................................................................... 20 2.1 Công nghệ SONET/SDH .............................................................................. 20 2.1.1 Đặc điểm công nghệ ............................................................................. 20 2.1.2 Ưu điểm ............................................................................................... 21 2.1.3 Nhược điểm ......................................................................................... 22 2.2 Công nghệ WDM (Wavelength Division Multiplexing ) .............................. 22 2.2.1 Đặc điểm .............................................................................................. 22 2.2.2 Ưu nhược điểm của công nghệ ............................................................. 23 2.2.3 Khả năng ứng dụng .............................................................................. 23 2.3 Công nghệ RPR (Resilient Packet Ring) ....................................................... 23 2.3.1 Giới thiệu ............................................................................................. 23 2.3.2 Đặc điểm công nghệ ............................................................................. 24 2.3.3 Ưu nhược điểm của công nghệ ............................................................ 25 2.3.4 Khả năng ứng dụng .............................................................................. 26 2.4 Công nghệ Ethernet/Gigabit Ethernet (GE) .................................................. 26 2.4.1 Khái niệm............................................................................................. 26 2.4.2 Mô hình................................................................................................ 26 2.4.3 Đặc tính của công nghệ ........................................................................ 27 2.4.4 Khả năng cung cấp dịch vụ của mạng dựa trên cơ sở công nghệ WDM.29 2.4.5 Ưu điểm ............................................................................................... 29 2.4.6 Nhược điểm.......................................................................................... 30 - Trang 3 -
2.4.7 Khả năng ứng dụng .............................................................................. 31 2.5. Công nghệ MPLS/GMPLS .......................................................................... 31 2.5.1 Khái niệm............................................................................................. 31 2.5.2 Đặc điểm công nghệ ............................................................................. 32 2.5.3 Giao thức MPLS/GMPLS .................................................................... 33 2.5.4 Các chức năng của MPLS/GMPLS....................................................... 37 2.5.5 Ưu nhược điểm của công nghệ ............................................................ 42 2.5.6 Khả năng ứng dụng .............................................................................. 42 CHƯƠNG 3. MẠNG MAN-E CỦA VNPT .......................................................... 43 3.1 Mạng MAN của VNPT từ trước tới nay ....................................................... 43 3.1.1 Mạng đô thị băng rộng đầu tiên của Việt Nam...................................... 43 3.1.2 Tình hình triển khai MAN-E của VNPT hiện nay ................................. 44 3.2 Cấu trúc mạng MAN-E của VNPT ............................................................... 45 3.2.1 Cấu trúc phân lớp chức năng ................................................................ 45 3.2.2 Cấu hình tô-pô mạng ............................................................................ 46 3.2.3 Cấu trúc phân lớp theo chức năng các nút mạng ................................... 49 3.3 Thiết kế xây dựng mạng MAN-E của VNPT ................................................ 55 3.3.1 Các tham số đầu vào ............................................................................ 55 3.3.2 Tính các loại lưu lượng........................................................................ 56 CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG MAN TẠI VNPT NAM ĐỊNH 63 4.1 Sơ lược về VNPT Nam Định ........................................................................ 63 4.1.1 Chức năng, nhiệm vụ ............................................................................ 63 4.1.2 Cơ cấu tổ chức VNPT Nam Định: ........................................................ 63 4.2 Tổ chức mạng viễn thông, tin học của VNPT Nam Định: ............................ 64 4.2.1. Danh mục thiết bị: ............................................................................... 64 4.2.2. Mạng chuyển mạch: ............................................................................ 65 4.2.3 Mạng băng rộng ................................................................................... 66 4.2.4. Mạng truyền dẫn: ................................................................................ 67 4.2.5 Mạng di động ....................................................................................... 68 4.2.6. Mạng máy tính phục vụ điều hành sản xuất kinh doanh: ...................... 69 4.3. Xây dựng cấu trúc mạng MAN-E cho Viễn thông Nam Định ...................... 70 4.3.1. Tính toán các tham số đầu vào phục vụ thiết kế ........................................ 70 4.3.2. Cấu trúc mạng giai đoạn 2011-2015 : .................................................. 72 4.3.3. Đo kiểm chất lượng mạng: .................................................................. 76 4.4. Đánh giá ...................................................................................................... 87 KẾT LUẬN ........................................................................................................... 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 91 - Trang 4 -
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt API Application Programming Giao diện lập trình ứng dụng Interface AS Autonomous System Tập hợp các mạng có cùng chính sách định tuyến ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển mạch không đồng bộ BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến toàn cầu BRAS Broadband Remote Access Máy chủ truy nhập băng rộng từ xa Server BRAS Broadband Remote Access Máy chủ truy nhập băng rộng Server từ xa CE Customer Edge Phía khách hàng CPE Customer Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng CPE Customer Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng C-VLAN Carrier Vitual LAN VLAN truyền tải E-LAN Ethernet LAN Dịch vụ mạng LAN qua Ethernet E-LINE Ethernet Line Dịch vụ đường thuê bao qua Ethernet EPL Ethernet Private Line Đường thuê kênh riêng Ethernet EP-LAN Ethernet Private LAN Mạn LAN riêng qua mạng Ethetnet E-Tree Ethernet Tree Dịch vụ dạng cây qua Ethernet EVC Ethernet Virtual Connection Đường kết nối ảo EVPL Ethernet Virtual Private Line Đường thuê kênh riêng ảo qua Ethernet EVP-LAN Ethernet Virtual Private LAN Mạng LAN riêng ảo qua Ethernet FTTx Fiber To The x Kết nối bằng cáp quang tới điểm bất kỳ GE Gigabit Ethenet Gigabit Ethenet - Trang 5 -
ICMP Internet Control Message Giao thức điều khiển truyền tin trên Protocol mạng IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến IP Internet Protocol Giao thức internet IPTV Internet Protocol Television Truyền hình Internet ISDN Integrated Services Digital Công nghệ băng hẹp Network ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU International Hiệp hội viễn thông quốc tế Telecommunications Union LAN Local Area Network Mạng nội bộ LSP Label-Switched Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MAN Metro Area Network Mạng đô thị băng rộng MAN-E Metro Area Network - Mạng đô thị băng rộng sử dụng công Ethernet nghệ Ethernet MPLS Multi Protocol Label Chuyển mạch nhãn đa giao thức Switching MS Media server Cổng phương tiện MSAN Multi Service Access Node Thiết bị truy cập đa dịch vụ NE Network Element Thành phần mạng NGN Next generation networking Mạng thế hệ sau NNI Network - Network Interface Giao diện Mạng - Mạng OSI Open Systems Interconnection Mô hình tham chiếu kết nối hệ thống Reference Model mở OSS Operations Support System Quản lý vận hành hệ thống mạng P2P Point to Point Điểm đến điểm - Trang 6 -
PC Personal Computer Máy tính cá nhân PIR Peak Information Rate Tốc độ truyền thông tối đa công cộng PON Passive Optical Networks Mạng quang thụ động PSTN Public Switched Telephone Mạng chuyển mạch điện thoại Network QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ SG Signaling Gateway Cổng báo hiệu SONET Synchronous Optical Network Mạng cáp quang đồng bộ S-VLAN Service Provider VLAN VLAN phía nhà cung cấp dịch vụ TDM Time division multiplexing Ghép kênh theo thời gian UNI User - Network Interface Giao diện người dùng - Mạng VLAN Virtual LAN Mạng LAN ảo VLAN ID Virtual LAN Indentify Số hiệu VLAN VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức IP VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WDM Wavelength Division Ghép kênh theo bước sóng Multiplex ASP Application Service Provider Nhà cung cấp ứng dụng SAN Stogage Area Network Mạng lưu trữ dữ liệu vùng TSL Transparent LAN Service Dịch vụ LAN trong suốt ISP Internet Service Provide Nhà cung cấp dịch vụ Internet SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ GbE Gigabit Ethenet RPR Resilient Packet Ring Khả năng hồi phục các gói tin SDH-NG Next Generation SDH Thế hệ sau của hệ thống phân cấp số đồng bộ - Trang 7 -
DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Hình 1.1 Kiến trúc mạng MAN theo Cisco........................................................................................15 Hình 1.2. Mô hình cung cấp dịch vụ trên mạng MAN .....................................................................16 Hình 1.3. Cấu trúc mạng MAN về khả năng cung cấp dịch vụ ........................................................17 Hình 1.4. Mô hình MAN Ethernet điển hình....................................................................................18 Hình 2.1 Ethernet over SONET .........................................................................................................21 Hình 2.2: Chức năng EOS nằm trong thiết bị ADM..........................................................................21 Hình 2.3 Chức năng EOS nằm trong thiết bị chuyển mạch gói .......................................................21 Hình 2.4. Chức năng EOS và chức năng chuyển mạch nằm trong thiết bị ADM ............................21 Hình 2.5 Mô hình mạng áp dụng công nghệ WDM .........................................................................23 Hình 2.6 Vòng ring RPR.....................................................................................................................24 Hình 2.7 Các thành phần của lớp Data link và lớp Physical ............................................................25 Hình 2.20 Mô hình mạng áp dụng giải pháp truyền Gigabit Ethernet trên WDM.........................26 Hình 2.21 Mô hình cung cấp dịch vụ mạng triển khai trên cơ sở công nghệ WDM .......................29 Hình 2.22 Mô hình kiến trúc giao thức MPLS/GMPLS ....................................................................33 Hình 2.23 Cơ chế duy trì tuyến LSP ..................................................................................................35 Hình 2.24 Phân cấp phát chuyển trong GMPLS ...............................................................................38 Hình 3.1 Mô hình xây dựng mạng MAN của thành phố Hồ Chí Minh ............................................44 Hình 4.1. Sơ đồ tổ chức Viễn thông Nam Định ...............................................................................63 Bảng 4.2 Số lượng thuê bao và port lắp đặt dịch vụ thoại ...............................................................65 Bảng 4.3 Tình hình cung cấp dịch vụ băng rộng trên địa bàn tỉnh Nam Định...................................66 Hình 4.3 Mô hình mạng trước khi có MAN-E .................................................................................67 Hình 4.4 Mạng truyền dẫn ...............................................................................................................68 Bảng 4.4. Phân bổ BTS tại các huyện ................................................................................................69 Hình 4.5 Mạng tin học VNPT Nam Định ...........................................................................................70 Bảng 4.7 Thiết bị mạng MAN-E giai đoạn 2011-2015 .......................................................................73 - Trang 8 -
Hình 4.6 . Cấu hình mạng MAN-E giai đoạn 2011-2015 Viễn thông Nam Định ..............................74 Hình 4.7 . Sơ đồ đấu nối hệ thống các trạm vào mạng MAN-E ......................................................75 Hình 4. 8. Mạng mục tiêu của Viễn thông Nam Định sau khi đấu chuyển .....................................75 - Trang 9 -
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt là các thầy cô giáo Bộ môn Tin học, các thầy cô giáo Phòng Sau đại học; các thầy cô giáo Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Tin học, Viện Toán học đã nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn chúng em trong thời gian học tập tại trường; Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp tại phòng Mạng Dịch vụ - Tin học thuộc Viễn thông Nam Định đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện để em được tham gia nhóm thực hiện đề tài này; Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn TS. Lê Trọng Vĩnh đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này. - Trang 10 -
MỞ ĐẦU Công nghệ hội tụ của viễn thông và tin học ngày nay đã tạo nên một mạng truyền thông thống nhất đáp ứng mọi nhu cầu dịch vụ phong phú của xã hội. Việc ra đời của mạng thế hệ mới NGN (Next Negeration Network) đánh dấu xu hướng hội tụ của các dịch vụ thoại, dữ liệu, truyền thanh và truyền hình trên nền tảng một hạ tầng mạng thống nhất. Giải pháp mạng NGN đang được triển khai tại Việt Nam và nhiều nước trên thế giới. Sự phát triển mạnh về kinh tế, xã hội tại các thành phố đã dẫn đến nhu cầu rất lớn về trao đổi thông tin đa dạng cả về loại hình dịch vụ và tốc độ. Các tổ hợp văn phòng, các khu công nghiệp, công nghệ cao, các khu chung cư... cộng với việc triển khai các dự án công nghệ thông tin của chính phủ, các các cơ quan, công ty, làm cho nhu cầu trao đổi thông tin như tiếng nói, dữ liệu, hình ảnh, .. tăng đột biến. Để đáp ứng các nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội, yêu cầu đặt ra là cần phải có hạ tầng mạng có tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, dung lượng lớn, đa dịch vụ để thay thế các mạng LAN có phạm vi hẹp và mạng cáp đồng tốc độ truyền tải không đáp ứng. Tất cả các yêu cầu trên dẫn đến sự ra đời của MAN – mạng đô thị băng thông rộng. Trong mạng MAN, truyền dẫn được thay thế bằng cáp quang cho phép cung cấp dịch vụ với tốc độ truyền dẫn lên tới hàng trăm Gbps. Khoảng cách cung cấp dịch vụ được mở rộng vài chục km. Mạng MAN-E đảm bảo cung cấp được tất cả các dịch vụ cần băng thông rộng chất lượng cao như internet tốc độ cao, truyền hình hội nghị, thoại, truyền hình theo yêu cầu, kênh thuê riêng… Tại Việt Nam, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã cho đầu tư xây dựng mạng MAN với công nghệ Ethernet (MAN-E). Mạng MAN-E đánh dấu bước chuyển mạnh mẽ về cơ sở hạ tầng mạng, đưa VNPT trở thành đơn vị có hạ tầng mạng băng rộng tốt nhất Việt Nam. Do đó, nghiên cứu về mạng MAN và các công nghệ ứng dụng của mạng là một yêu cầu cấp thiết, nhất là đối với các cán bộ đang công tác trong ngành Viễn thông hiện nay. Với mong muốn tìm hiểu về mạng MAN để ứng dụng vào mạng viễn thông Nam Định, em đã chọn đề tài: “Tìm hiểu về mạng MAN và xây dựng cấu trúc mạng MAN cho Viễn thông Nam Định” làm đề tài nghiên cứu của luận văn tốt nghiệp. Luận văn được xây dựng sau khi cấu trúc mạng MAN tại Viễn thông Nam Định được Tập đoàn Bưu chính Viễn thông phê duyệt triển khai xong giai đoạn 1 (2009- - Trang 11 -
2011) và mở rộng giai đoạn 2 năm (2011-2015) và đã cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Luận văn bao gồm phần lý thuyết cơ bản và phần ứng dụng lý thuyết để xây dựng mạng MAN tại VNPT nói chung và VNPT Nam Định nói riêng. Cấu trúc luận văn bao gồm các phần chính như sau: - Chương 1: Cấu trúc mạng MAN và xu hướng phát triển của công nghệ Ethernet. Chương này trình bày kiến trúc mạng MAN, các yếu tố thúc đẩy sự phát triển của mạng và ưu nhược điểm của MAN. Đồng thời, chương cũng đề cập đến xu hướng ứng dụng công nghệ Ethernet vào mạng MAN hiện nay. - Chương 2: Các công nghệ nền tảng để xây dựng MAN Ethernet. Trong chương 2 trình bày một số công nghệ nền tảng để xây dựng MAN Ethernet thế hệ mới. Trong đó nêu đặc điểm của công nghệ, ưu điểm, nhược điểm của từng loại công nghệ. - Chương 3: Mạng MAN-E của VNPT. Chương 3 giới thiệu tình hình triển khai mạng MAN hiện nay của Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT); cấu hình các topo mạng chuẩn của VNPT; cách tính tham số đầu vào của mạng là cơ sở để xây dựng cấu hình mạng MAN cho các tỉnh. - Chương 4: Xây dựng cấu trúc mạng MAN tại Viễn thông Nam Định. Chương 4 giới thiệu những nét sơ lược về mạng viễn thông, tin học của VNPT Nam Đinh, tình hình mạng lưới và dịch vụ trước khi có mạng MAN, nhu cầu thực tế triển khai và công tác xây dựng mạng MAN tại Viễn thông Nam Định. Chương cũng đề cập đến vấn đề kiểm thử các dịch vụ khi đưa mạng vào hoạt động. Phần lý thuyết (chương 1 và chương 2) của luận văn được tham khảo từ các tài liệu sau: [1] Lê Bá Duy Mẫn, 2010. Mạng đô thị MAN-E. Công ty Cô phần thiết bị Bưu điện. 390t. [2] Sam Halabi, 2003. Metro Ethernet. Cisco Press. United States of America. 276pp. [3] Metro Ethernet Forum, Ralph Santitoro, 2003. Metro Ethernet Services– A technical Overview, 19pp. [4] Metro Ethernet Forum, Mark Whalley, 2004. Metro Ethernet Network– A technical Overview, 17pp. - Trang 12 -
Phần ứng dụng (chương 3 và chương 4) của luận văn được tham khảo từ các tài liệu sau: [1] Trung tâm đo kiểm – Viện kỹ thuật Bưu điện , 2009. Tài liệu hướng dẫn nghiệm thu dịch vụ xây dựng MAN-E cho 10 viễn thông tỉnh nhóm 1 thuộc VNPT, 38t. [2] VNPT, 2010. VNPT MAN-E project phase 1 . [3] Huawei Technologies Vietnam Co., Ltd, 2009. VNPT MAN E Project Preliminary Acceptance Test Guidance, 200pp. - Trang 13 -
CHƯƠNG 1. KIẾN TRÚC MẠNG ĐÔ THỊ (MAN) VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ETHERNET 1.1 Tổng quan về MAN 1.1.1. MAN là gì? MAN (Metropolitan Area Network) là mạng đô thị. MAN là sự kết hợp giữa nhiều LAN với nhau. Phạm vi của MAN có thể bao trùm cả một tỉnh/thành phố và phạm vi toàn quốc. MAN có khả năng tạo ra các kết nối tốc độ cao, có thể mở rộng lên đến hàng trăm Gb/s cho phép cung cấp các dịch vụ viễn thông, trao đổi thông tin, thương mại điện tử,… 1.1.2 Những yếu tố thúc đẩy sự phát triển mạng MAN  Sự phát triển bùng nổ các tổ hợp văn phòng, khu công nhiệp, công nghệ cao, các khu chung cư. Sự bùng nổ về nhu cầu và loại hình trao đổi thông tin trong tất cả các lĩnh vực hoạt động của xã hội như kinh tế, văn hóa, giáo dục, khoa học lỹ thuật,…  Các mạng nội bộ LAN đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin với phạm vi địa lý rất hẹp. Hàng loạt các dự án phát triển thông tin của chính phủ, của các nhà cung cấp dịch vụ, các cơ quan, công ty, cơ sở đào tạo.  Định hướng chuyển từ lưu lượng định hướng kênh sang lưu lượng định hướng gói trong các mạng ngày nay. Công nghệ mạng truyền thống (TDM, PSTN) không đáp ứng được nhu cầu truyền tải băng rộng và đa dịch vụ.  Xu hướng công nghệ hướng tới truyền tải gói và truyền tải tích hợp đa dịch vụ.  Xu hướng tập trung đầu tư xây dựng các mạng nội vùng, chuyển đổi công nghệ, cung cấp đa dịch vụ, đưa dịch vụ tới gần người sử dụng, đạt mục đích cung cấp dịch vụ “mọi nơi, mọi lúc, mọi giao diện”. 1.1.3 Ưu, nhược điểm của mạng MAN 1.1.3.1 Ưu điểm của mạng MAN  Tối ưu hóa băng thông trên hạ tầng mạng Viễn thông và CNTT sẵn có để khai thác các dịch vụ đa phương tiện.  Linh hoạt khi triển khai những dịch vụ mới nhờ tích hợp hạ tầng mạng viễn thông và công nghệ thông tin mới trên nền hạ tầng mạng viễn thông và công nghệ thông tin sẵn có. - Trang 14 -
1.1.3.2 Nhược điểm của mạng MAN  Chi phí đầu tư cao bao gồm: Đầu tư hạ tầng và thiết bị mạng . 1.1.4. Kiến trúc MAN theo mô hình của Cisco Tổng quan về kiến trúc của MAN thường đặt trong mối quan hệ với các dịch vụ MAN được cung cấp bởi các nhà cung cấp khác nhau. Mỗi tổ chức lại có một cách xây dựng kiến trúc MAN khác nhau. Theo Cisco, kiến trúc MAN được chia thành 5 lớp  Lớp truy nhập (Access): Cung cấp truy nhập băng rộng cho các khách hàng là doanh nghiệp và dân cư, dựa trên công nghệ xDSL (ADSL, ADSL 2+, VDSL).  Lớp kết tập (Aggregation): Cung cấp dịch vụ vận chuyển giữa lớp mạng truy nhập và lớp mạng biên, bao gồm cả các nút phân phối và tổng hợp kết nối trong topo vật lý khác nhau  Lớp biên (Edge): Cung cấp các dịch vụ và các chính sách điều khiển quản lý của mạng.  Lớp ứng dụng dịch vụ (Service Application): Các giao diện ứng dụng mật độ cao, chuyển mạch tốc độ cao, cổng dịch vụ IP và MPLS, định nghĩa dịch vụ VPLS và VPWS, cổng liên kết làm việc dịch vụ VPN L2, VPN L3,…  Lớp lõi (Core): Thực hiện chức năng chuyển tiếp gói tin nhanh (IP/MPLS), quản lý tắc nghẽn và kỹ thuật điều khiển lưu lượng phức tạp, giao diện quang tốc độ cao, sự hội tụ của xử lý gói tin và công nghệ quang. Hình 1.1 Kiến trúc mạng MAN theo Cisco - Trang 15 -
Hình 1.2. Mô hình cung cấp dịch vụ trên mạng MAN 1.2 Xu hướng phát triển và kiến trúc của MAN Ethernet (MAN-E) 1.2.1 Xu hướng phát triển Trong vài năm trở lại đây các nhà khai thác mạng viễn thông có khuynh hướng tập trung đầu tư xây dựng mạng đường trục (backbone) để đáp ứng yêu cầu băng thông truyền tải cho lưu lượng bùng nổ của Internet. Hiện nay khuynh hướng phát triển mạng đã có sự thay đổi, người ta tập trung sự chú ý đến việc xây dựng mạng nội vùng, nội hạt nói chung và MAN tại các đô thị, thành phố nói riêng, nơi cần thiết phải đầu tư xây dựng, tổ chức lại để có thể đáp ứng được nhu cầu đa dạng hoá dịch vụ của người sử dụng, đưa dịch vụ đến gần với khách hàng hơn, đảm bảo việc kết nối với khách hàng “mọi nơi, mọi lúc, mọi giao diện”. Hình 1.3 cho ta một cái nhìn tổng quan nhất về cấu trúc phân lớp xét trên quan điểm về cung cấp dịch vụ. Không giống như mạng đường trục, nơi có khuynh hướng hội tụ các loại hình lưu lượng truyền tải về loại hình giao thức truyền tải phổ biến nhất là IP/MPLS nhằm đạt được hiệu suất sử dụng mạng cao, mạng đô thị thực hiện tiếp cận với rất nhiều loại hình ứng dụng và giao thức truyền tải cần phải truyền một cách “trong suốt” giữa người sử dụng hoặc các mạng văn phòng với nhau. Do vậy vấn đề đặt ra là cần phải cân nhắc giữa mục tiêu là truyền lưu lượng trong suốt và đạt hiệu suất sử dụng mạng cao, đó là một bài toán đặt ra đối với các nhà xây dựng - Trang 16 -
mạng đô thị. Nó sẽ quyết định đến chiến lược triển khai mạng và dịch vụ cũng như việc lựa chọn nhà cung cấp thiết bị mạng. Nhìn từ quan điểm phân lớp cấp dịch vụ, đáp ứng các nhu cầu về dịch vụ trong tương lai MAN có cấu trúc sau: Hình 1.3. Cấu trúc mạng MAN về khả năng cung cấp dịch vụ ASP: Nhà cung cấp ứng dụng (Application Service Provider). SAN: Mạng lưu trữ dữ liệu vùng (Stogage Area Network). TSL: Dịch vụ LAN trong suốt (Transparent LAN Service). ISP : Nhà cung cấp dịch vụ (Internet Service Provide). Xu hướng phát triển mạng của thế hệ kế tiếp (NGN: Next Generation Networks) là từng bước thay thế hoặc chuyển lưu lượng mạng sử dụng công nghệ TDM sang mạng sử dụng công nghệ chuyển mạch gói. Do vậy, công nghệ áp dụng xây dựng MAN cũng không nằm ngoài xu hướng nói trên, đó là xây dựng cơ sở hạ tầng mạng với mục tiêu hội tụ các loại hình dịch vụ dữ liệu, tiếng nói, truyền hình để truyền tải trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng. Hiện nay một số công nghệ chủ yếu ở phân lớp 2 như là GbE (Gigabit Ethenet), RPR (Resilient Packet Ring), SDH-NG(Next Generation SDH) được xem là có triển vọng áp dụng để xây dựng MAN thế hệ kế tiếp. 1.2.2. Kiến trúc chung của MAN Ethernet Kiến trúc mạng Metro dựa trên công nghệ Ethernet điển hình có thể mô tả như hình 1.4. Phần mạng truy nhập tập hợp lưu lượng từ các khu vực (cơ quan, toà - Trang 17 -
nhà,…) trong khu vực của mạng Metro. Mô hình điển hình thường được xây dựng xung quanh các vòng Ring quang, với mỗi vòng Ring truy nhập gồm từ 5 đến 15 node. Những vòng Ring này mang lưu lượng từ các khách hàng khác nhau đến các điểm POP mà các điểm này được kết nối với nhau bằng mạng lõi. Một mạng lõi điển hình sẽ bao phủ được nhiều thành phố hoặc một khu vực tập trung nhiều doanh nghiệp. Hình 1.4. Mô hình MAN Ethernet điển hình Một khía cạnh quan trọng của những mạng lõi này là các trung tâm dữ liệu, thường được đặt node quan trọng. Đây cũng chính là nơi mà các dịch vụ từ nhà cung cấp cho các khách hàng. Quá trình truy nhập đến đường trục Internet được cung cấp tại một hoặc một số điểm POP cấu hình trên mạng lõi. Việc sắp xếp này có nhiều ưu điểm phụ liên quan đến quá trình thương mại điện tử. Hiện tại cơ sở hạ tầng cho mục đích phối hợp thương mại điện tử cũng gần giống như lõi của mạng Ethernet, có nhiều phiên giao dịch hơn được xử lý và sau đó giảm dần - đây là hai ưu điểm nổi trội khi tổ chức một giao dịch thành công dựa trên sự thực hiện của Internet. 1.2.3 Công nghệ Ethernet quang (Gigabit Ethernet - GbE) Hiện nay, Ethernet chiếm tới 85% trong ứng dụng mạng LAN. Chuẩn Gigabit Ethernet có thể sử dụng để mở rộng dung lượng LAN tiến tới MAN và thậm chí cả đến WAN nhờ các card đường truyền Gigabit trong các bộ định tuyến - Trang 18 -
IP. Những card này có giá thành rẻ hơn 5 lần so với card đường truyền cùng dung lượng sử dụng công nghệ SDH. Nhờ đó, Gigabit Ethernet trở nên hấp dẫn trong môi trường MAN để truyền tải lưu lượng IP qua các mạch vòng WDM hoặc thậm chí cho cả các tuyến WDM cự ly dài. Hơn thế nữa, các cổng Ethernet 10 Gbit/s đã được chuẩn hoá. Mạng Ethernet tốc độ bit thấp (ví dụ 10Base-T hoặc 100Base-T) sử dụng kiểu truyền hoàn toàn song công, ở đây băng tần truyền dẫn hiệu dụng được chia sẻ giữa tất cả người sử dụng và giữa hai hướng truyền dẫn. Để kiểm soát sự truy nhập vào băng tần chia sẻ có thể dử dụng công nghệ CSMA-CD. Điều này sẽ giảm giới hạn kích thước vật lý của mạng vì thời gian chuyển tiếp không vượt quá “khe thời gian” có độ dài khung nhỏ nhất (chẳng hạn 512 bit đối với 10 Base-T và 100 Base-T. Khi Gigabit Ethernet (1000 Base-X) sử dụng kiểu song công nó trở thành một phương pháp tạo khung và bao gói đơn giản và tính năng CSMA-CD không còn được sử dụng. Chuyển mạch Ethernet cũng được sử dụng để mở rộng tô-pô mạng thay thế cho các tuyến điểm-điểm. Độ dài cực đại của Gigabit Ethernet là 1500 byte nhưng có thể mở rộng tới 9000 byte (khung jumbo) trong tương lai. Tuy nhiên, kích thước tải lớn hơn sẽ khó tương hợp với các chuẩn Ethernet trước đây và hiện tại cũng chưa có chuẩn nào cho vấn đề này. Khung Ethernet được mã hoá trong sóng mang quang sử dụng mã 8B/10B. Trong 8B/10B mỗi byte mã hoá sử dụng 10 bit nhằm để đảm bảo mật độ chuyển tiếp phù hợp trong tín hiệu khôi phục đồng hồ. Do đó thông lượng đầu ra 1 Gbit/s thì tốc độ đường truyền là 1,25 Gbit/s. Việc mã hoá cũng phải đảm bảo chu kỳ trống được lấp đầy ký hiệu có mật độ chuyển tiếp phù hợp giữa trạng thái 0 và 1 khi các gói không được phát đi nhằm đảm bảo khả năng khôi phục đồng hồ. Gigabit Ethernet cung cấp một số CoS như định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802.1Q và 802.1P. Những tiêu chuẩn này dễ dàng cung cấp CoS qua Ethernet bằng cách gắn thêm thẻ cho các gói cùng chỉ thị ưu tiên hoặc mức dịch vụ mong muốn cho gói. Những thẻ này cho phép tạo những ứng dụng liên quan đến khả năng ưu tiên của gói cho các phần tử trong mạng. - Trang 19 -
CHƯƠNG 2. CÁC CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG XÂY DỰNG MAN ETHERNET (MAN-E) Trong chương 2 trình bày một số công nghệ nền tảng để xây dựng MAN Ethernet thế hệ mới. Bao gồm:  SONET/SDH-NG  WDM  RPR  Ethernet/Giagabit Ethernet (GE)  Chuyển mạch kết nối MPLS/GMPLS Các công nghệ trên được xây dựng khác nhau cả phạm vi và các phương thức mà chúng sẽ được sử dụng. Trong một số trường hợp, các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng lại triển khai cùng một công nghệ cho các ứng dụng khác nhau. Ví dụ, GE có thể được sử dụng để cung cấp năng lực truyền tải cơ sở hoặc để cung cấp các dịch vụ gói Ethernet trực tiếp đến khách hàng. Các nhà khai thác mạng có xu hướng kết hợp một số loại công nghệ trên cùng một mạng của họ, vì tất cả các công nghệ sẽ đóng góp vào việc đạt được những mục đích chung là:  Giảm chi phí đầu tư xây dựng mạng  Rút ngắn thời gian đáp ứng dịch vụ cho khách hàng.  Dự phòng dung lượng đối với sự gia tăng lưu lượng dạng gói.  Tăng lợi nhuận từ việc triển khai các dịch vụ mới.  Nâng cao hiệu suất khai thác mạng. 2.1 Công nghệ SONET/SDH 2.1.1 Đặc điểm công nghệ Từ trước tới nay công nghệ truyền dẫn SONET/SDH được xây dựng chủ yếu cho việc tối ưu truyền tải lưu lượng thoại. Theo những dự báo và phân tích về thị trường viễn thông gần đây, các doanh nghiệp sẽ gia tăng mạnh mẽ các loại hình dịch vụ truyền số liệu và có xu hướng chuyển dần lưu lượng của các dịch vụ thoại sang truyền tải theo các giao thức truyền dữ liệu. Trong khi đó, các cơ sở hạ tầng mạng SONET/SDH hiện có khó có khả năng đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng gia tăng trong tương lai gần. Do vậy yêu cầu đặt ra là cần phải có một cơ sở hạ tầng truyền tải mới để có thể đồng thời truyền tải trên nó lưu lượng của hệ thống SONET/SDH hiện có và lưu lượng của các loại hình dịch vụ mới khi chúng được - Trang 20 -