Tài liệu Mạng ngn và thiết kế mạng ngn của vnpt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -----o0o----- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MẠNG NGN VÀ THIẾT KẾ MẠNG NGN CỦA VNPT NGÀNH : ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG MÃ SỐ : HÀ THỊ LAN Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. TRẦN ĐỨC HÂN Hà Nội 10/2005 Mở đầu MỞ ĐẦU Do sự tăng trưởng bùng nổ của Internet trong một vài năm nay, thị trường IP đã tăng lên đáng kể và hầu hết các nhà điều hành viễn thông đều đã và đang đầu tư vào cơ sở hạ tầng IP của họ để thoả mãn nhu cầu dịch vụ đang tăng nhanh của người sử dụng dữ liệu. Tuy nhiên ngày nay, mảng thị trường thoại thì vẫn đang có lợi, nó chiếm vào khoảng 75% tổng doanh thu của các nhà khai thác trên thế giới. Ở thời điểm hiện nay thách thức lớn nhất của các nhà khai thác là giữ vững lợi nhuận từ các dịch vụ thoại cùng với việc xây dựng cơ sở hạ tầng mạng hội tụ và hợp nhất cho thoại và dữ liệu để đáp ứng được nhu cầu cao của các dịch vụ IP ngày nay. Cơ sở hạ tầng này có thể tích hợp những đặc điểm có lợi của PSTN/ISDN và IN vào trong một mạng dựa trên cơ sở IP mà không ảnh hưởng đến các dịch vụ đặc trưng đang tồn tại đối với người sử dụng và cùng lúc còn đạt được những dịch vụ gia tăng dựa trên nền tảng IP. Ngoài ra, trong thời gian vận hành cơ sở hạ tầng này còn có khả năng tối ưu chi phí hoạt động và chi phí mạng. Khi quan tâm đến tất cả nhu cầu và mong đợi đề cập ở trên đối với mạng IP và dịch vụ, VNPT có xu hướng thực hiện mạng thế hệ sau NGN dựa trên đề xuất của Siemens. Đô án tập trung nghiên cứu về các công nghệ chủ chốt sử dụng trong mạng NGN và cấu trúc thực tiễn mạng NGN của VNPT. Đồ án được tổ chức làm 6 chương: Đồ án tốt nghiệp cao học ii Hà Thị Lan Mở đầu Chương 1: Trình bày về xu hướng phát triển của mạng thế hệ sau Chương 2: Trình bày về kiến trúc của mạng thế hệ sau Chương 3: Trình bày về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Chương 4: Trình bày về chất lượng dịch vụ của mạng NGN Chương 5: Thiết kế mạng NGN của VNPT Chương 6: Trình bày những ứng dụng của mạng NGN của VNPT Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới GS.TS Trần Đức Hân đã hướng dẫn và giúp đỡ em nghiên cứu khoa học trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã cung cấp cho em những kiến thức quý báu trong suốt hai năm nghiên cứu tại trường. Hà Nội, tháng 10 năm 2005 Học viên Hà Thị Lan Đồ án tốt nghiệp cao học iii Hà Thị Lan Mục lục MỤC LỤC MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. II MỤC LỤC ......................................................................................................................... IV DANH SÁCH HÌNH VẼ ................................................................................................. VII DANH SÁCH BẢNG BIỂU ............................................................................................. IX CHƯƠNG 1...................................................................................................... 1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THẾ HỆ SAU .......................... 1 1.1. 1.1.1. 1.1.2. 1.2. 1.3. Quá trình hội tụ mạng .............................................................................2 Thách thức đối với mạng hiện nay ................................................................. 2 Xu hướng hội tụ .............................................................................................. 3 Kiến trúc mạng tương lai ........................................................................7 Kết luận .....................................................................................................8 CHƯƠNG 2.................................................................................................... 10 KIẾN TRÚC MẠNG THẾ HỆ SAU (NGN)............................................... 10 2.1. 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. 2.1.5. 2.1.6. 2.2. 2.3. Tổng quan về mạng NGN ......................................................................10 Khái niệm mạng NGN .................................................................................. 10 Kiến trúc mạng NGN.................................................................................... 11 Tổ chức mạng NGN ..................................................................................... 13 Các yêu cầu của mạng NGN ........................................................................ 13 Đặc điểm mạng NGN ................................................................................... 14 Mạng NGN của VNPT áp dụng giải pháp của Siemens .............................. 14 Các xu hướng về công nghệ ..................................................................15 Kết luận ...................................................................................................16 CHƯƠNG 3.................................................................................................... 17 CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) ..... 17 3.1. 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.1.4. 3.1.5. 3.1.6. 3.1.7. Chuyển mạch nhãn đa giao thức ..........................................................17 Tổng quan ..................................................................................................... 17 Nhóm chuyển tiếp tương đương – FEC........................................................ 18 Chuyển mạch nhãn ....................................................................................... 19 Mào đầu MPLS............................................................................................. 19 Tôpô mạng MPLS ........................................................................................ 20 Ví dụ về chuyển tiếp MPLS ......................................................................... 21 Quá trình chuẩn hoá MPLS .......................................................................... 22 Đồ án tốt nghiệp cao học iv Hà Thị Lan Mục lục 3.2. 3.3. 3.3.1. 3.3.2. 3.4. MPLS và ATM .......................................................................................23 MPLS tổng quát – GMPLS ...................................................................24 MPλS ............................................................................................................ 24 GMPLS ......................................................................................................... 25 Kết luận ...................................................................................................25 CHƯƠNG 4.................................................................................................... 27 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG NGN.................................... 27 4.1. 4.2. Tổng quan về chất lượng dịch vụ mạng ...............................................27 Đặc điểm QoS .........................................................................................28 4.3. Kiến trúc QoS dựa trên MPLS .............................................................34 4.4. Kết luận ...................................................................................................81 4.2.1. Kiến trúc của QoS ........................................................................................ 28 4.2.1.1. Các tham số của QoS ............................................................................... 29 4.2.1.2. Đảm bảo mức độ dịch vụ (Service level Aggreement - SLA) ................. 29 4.2.1.3. Phân loại lưu lượng .................................................................................. 30 4.2.1.4. Quản lý nghẽn .......................................................................................... 30 4.2.1.5. Tránh tắc nghẽn ....................................................................................... 31 4.2.1.6. Policing and Marking............................................................................... 31 4.2.1.7. Shapping .................................................................................................. 32 4.2.2. Báo hiệu QoS ................................................................................................ 32 4.2.3. Các mô hình dịch vụ ..................................................................................... 32 4.2.3.1. Các dịch vụ tích hợp (IntServ) ................................................................. 33 4.2.3.2. Các dịch vụ phân biệt (DiffServ) ............................................................. 33 4.2.4. Định tuyến dựa trên policy ........................................................................... 33 4.3.1. Mở đầu .......................................................................................................... 34 4.3.2. Động cơ ........................................................................................................ 34 4.3.3. Chi tiết về kiên trúc QoS dựa trên MPLS ..................................................... 35 4.2.3.1. QoS mapping và báo hiệu liên miền ........................................................ 41 4.2.3.2. Kiểm tra sự cấp phép ............................................................................... 58 4.2.3.3. Điều khiển QoS ........................................................................................ 68 4.2.3.4. Quản lý QoS............................................................................................. 71 CHƯƠNG 5.................................................................................................... 82 THIẾT KẾ MẠNG NGN CỦA VNPT ........................................................ 82 5.1. 5.2. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.2.4. 5.2.5. 5.2.6. 5.2.7. 5.2.8. Nhu cầu xây dựng mạng NGN tại của VNPT .....................................82 Giải pháp SURPASS của Siemen .........................................................85 Giới thiệu ...................................................................................................... 85 Giới thiệu chung về họ sản phẩm SURPASS ............................................... 86 SURPASS hiQ .............................................................................................. 87 SURPASS hiG .............................................................................................. 88 SURPASS hiX .............................................................................................. 89 SURPASS hiR .............................................................................................. 90 SURPASS hiT .............................................................................................. 90 NetManager .................................................................................................. 90 Đồ án tốt nghiệp cao học v Hà Thị Lan Mục lục 5.3. 5.4. 5.4.1. 5.4.2. 5.4.3. 5.4.4. 5.5. Cấu hình mạng NGN của VNPT ..........................................................90 Đặc điểm mạng NGN của VNPT ..........................................................95 Virtual Trunking ........................................................................................... 95 Giao tiếp giữa các hiQ9200 với nhau ........................................................... 98 Báo hiệu trong mạng NGN ......................................................................... 100 QoS trong mạng NGN ................................................................................ 101 Kết luận .................................................................................................101 CHƯƠNG 6.................................................................................................. 102 ỨNG DỤNG CỦA MẠNG NGN CỦA VNPT TẠI VIỆT NAM ............ 102 6.1. 6.2. Giới thiệu chung ...................................................................................102 Các dịch vụ trong mạng NGN ............................................................103 6.2.1. Các dịch vụ do hiQ9200 điều khiển ........................................................... 104 6.2.1.1. Prepaid Card Service (PPCS) ................................................................ 104 6.2.1.2. Toll Free Service (dịch vụ 1800) ........................................................... 105 6.2.1.3. Lựa chọn dịch vụ tự động - Automatic Service Selection (Dịch vụ 1900) 107 6.2.2. Các dịch vụ do hiQ4000 điều khiển ........................................................... 107 6.2.2.1. Call Waiting Internet (CWI) .................................................................. 108 6.2.2.2. WebdialPage .......................................................................................... 110 6.2.2.3. FreeCall Button ...................................................................................... 111 KẾT LUẬN .................................................................................................. 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 114 Đồ án tốt nghiệp cao học vi Hà Thị Lan Danh sách hình vẽ DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1. 1 Mô hình Traffic Engineering trong mạng IP truyền thống............... 5 Hình 1. 2 Mô hình hoạt động của MPLS .......................................................... 5 Hình 1. 3 Mạng hội tụ IP/ quang ...................................................................... 7 Hình 1. 4 Xu hướng tích hợp các lớp giao thức IP/ quang ............................... 7 Hình 1. 5 Mô hình mạng quang thế hệ sau ....................................................... 8 Hình 2.1 Hội tụ thành mạng NGN ................................................................. 11 Hình 2.2 Mạng NGN ...................................................................................... 11 Hình 2.3 Cấu trúc mạng NGN ....................................................................... 12 Hình 2. 4 Cấu trúc mạng và dịch vụ mạng NGN ........................................... 13 Hình 2.5 Tổ chức mạng 4 lớp ......................................................................... 13 Hình 2.6 Ví dụ về mạng NGN cho VNPT của Siemens ................................. 15 Hình 2.7 Xu hướng công nghệ mạng lõi ........................................................ 16 Hình 3. 1 Hình 3. 2 Hình 3. 3 Hình 3. 4 Hình 3. 5 Hình 3. 6 Cấu trúc mào đầu MPLS................................................................ 19 Tôpô mạng MPLS........................................................................... 20 Ví dụ về cấu hình miền MPLS ........................................................ 21 Các bảng chuyển tiếp nhãn ............................................................ 22 Hành trình của một gói tin IP trong miền MPLS .......................... 22 Sự tương tự giữa kết nối chéo quang và LSR................................. 25 Hình 4. 1 Các thành phần của kiến trúc mạng .............................................. 29 Hình 4.2 Kiến trúc QoS dựa trên MPLS ........................................................ 38 Hình 4.3 Cơ cấu QoS ..................................................................................... 38 Hình 4. 4 Kiến trúc báo hiệu .......................................................................... 53 Hình 5. 1 Các dòng sản phẩm SURPASS........................................................ 86 Hình 5. 2 Các họ sản phẩm Surpass ............................................................... 87 Hình 5. 3 Cấu hình mạng NGN của VNPT/VTN ............................................. 91 Hình 5. 4 Cấu hình tại Hà Nội ........................................................................ 93 Hình 5. 5 Cấu hình tại Thành phố Hồ Chí Minh ............................................ 93 Hình 5. 6 Cấu hình tại các tỉnh ....................................................................... 94 Hình 5. 7 Kiến trúc Virtual Trunking.............................................................. 95 Hình 5. 8 Thứ tự bản tin của mô hình Vitual Trunking .................................. 96 Đồ án tốt nghiệp cao học vii Hà Thị Lan Danh sách hình vẽ Hình 5. 9 Fax over IP ...................................................................................... 97 Hình 5. 10 Modem over IP .............................................................................. 97 Hình 5. 11 ISDN Data over IP ........................................................................ 98 Hình 5. 12 Giao tiếp giữa các hiQ bằng BICC............................................... 99 Hình 5. 13 Thứ tự bản tin giao tiếp giữa các hiQ ........................................... 99 Hình 5. 14 Mô tả về báo hiệu trong mạng NGN ........................................... 101 Hình 6. 1 Sự phát triển của các dịch vụ viễn thông ..................................... 102 Hình 6. 2 Kiến trúc mạng MMA_T3 ............................................................ 103 Hình 6. 3 Mô hình dịch vụ Prepaid Card .................................................... 105 Hình 6. 4 Sơ đồ thiết lập cuộc gọi dịch vụ 1800 ........................................... 106 Hình 6. 5 Sơ đồ thiết lập cuộc gọi dịch vụ 1800 ........................................... 107 Hình 6. 6 Đăng ký SurFone.......................................................................... 108 Hình 6. 7 Trình tự cuộc gọi Call Waitting Internet ..................................... 109 Hình 6. 8 Cấu hình mạng của dịch vụ WebdialPage ................................... 111 Hình 6. 9 Cấu hình mạng của dịch vụ FreeCallButton ............................... 112 Đồ án tốt nghiệp cao học viii Hà Thị Lan Danh sách bảng biểu DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 3. 1 Các trường của mào đầu MPLS .................................................... 20 Bảng 4. 1 Sự khác nhau giữa E-LSP và L-LSP.............................................. 48 Bảng 4. 2 Mapping dịch vụ ATM ................................................................... 52 Bảng 4. 3 ATM-DiffServ Mapping .................................................................. 54 Bảng 4. 4 Báo hiệu giữa các MME ................................................................ 64 Bảng 4. 5 So sánh các nguyên tắc lập kế hoạch ............................................. 69 Đồ án tốt nghiệp cao học ix Hà Thị Lan Xu hướng phát triển mạng NGN CHƯƠNG 1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THẾ HỆ SAU Khi khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì nhu cầu thông tin càng trở nên cấp bách. Nếu như vào những năm 80 của thế kỷ trước nhu cầu của chúng ta thuần tuý chỉ là thoại thì ngày nay nẩy sinh rất nhiều các dịch vụ mới như: Video theo yêu cầu (Video on Demand), truyền hình hội nghị (Video Conferencing), nhắn tin đa dịch vụ, thoại có hình, truyền số liệu tốc độ cao, internet v.v…và chính những yếu tố này đã là một thách thức đối với hệ thống mạng đang tồn tại. Chính vì lẽ đó mà đã có rất nhiều cải tiến mạng nhằm thoả mãn nhu cầu thông tin ngày càng tăng của con người. Rất nhiều các giao thức mạng, các mô hình mạng ra đời nhằm đáp ứng được tối đa nhu cầu sử dụng mạng của con người. Bước đột phá mang tính bước ngoặt đối với mạng viễn thông đó là sự ra đời của cáp sợi quang. Với ưu điểm là có thể mang được dung lượng vô cùng lớn (lên tới 100 Tbps), suy hao thấp, công suất nhỏ, cáp sợi quang đã phá vỡ các phương pháp truyền dẫn thông thường. Nó cho phép chúng ta có thể phát triển nhiều loại hình dịch vụ khác nhau yêu cầu băng thông lớn. Khi công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing) và đặc biệt sau này là DWDM (Dense WDM) ra đời thì dung lượng truyền dẫn trên một sợi cáp quang đơn mode là vô cùng lớn và trong tương lai gần chúng ta khó có thể khai thác hết được tài nguyên này. Đồ án tốt nghiệp cao học 1 Hà Thị Lan Xu hướng phát triển mạng NGN Một vấn đề được đặt ra đó là dung lượng truyền dẫn trên một sợi cáp quang đơn mode là rất lớn tuy nhiên mạng lõi hiện nay chỉ nhằm mục đích làm môi trường truyền dẫn tốc độ cao nhưng khả năng chuyển mạch thì vẫn chậm. Các router biên và router lõi vẫn phải xử lý định tuyến cho nhiều loại giao thức khác nhau. Điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới hiệu suất của router. Chính vì lẽ đó phương thức chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (MultiProtocol Label Switching) ra đời đã giúp giảm tải trên các router lõi do đó việc tích hợp các mạng đang tồn tại vào một lõi chung duy nhất trở nên hết sức dễ dàng. Khi các mạng riêng lẻ đã được tích hợp vào một lõi chung duy nhất thì lúc này mạng sẽ được gọi là mạng thế hệ sau NGN. 1.1. Quá trình hội tụ mạng 1.1.1. Thách thức đối với mạng hiện nay Mạng viễn thông ngày nay đã sử dụng công nghệ sợi quang (tuy nhiên chủ yếu chỉ khai thác khả năng truyền dẫn khổng lồ của sợi quang), các thiết bị điện-quang, những thiết bị này sẽ là nhân tố phát triển mạng trong tương lai. Tuy nhiên các mạng hiện nay phải đối mặt với nhiều thách thức (có thể được chia làm 3 nhóm chính dưới đây): • Khả năng mở rộng: Công suất tiêu hao lớn, không gian sử dụng lớn, dung lượng mạng bị giới hạn. • Tận dụng tài nguyên: Chi phí hoạt động, nâng cấp băng thông rất đắt. • Thời gian thu hồi đầu tư: Thời gian này thường lâu và không tương xứng với chi phí ban đầu. Việc tiếp tục mở rộng thông tin dữ liệu trong các năm trước là một động lực cho sự phát triển công nghiệp viễn thông mới. Các dịch vụ, ứng dụng mới dựa trên nền IP, di động, quang. Nhìn chung xu hướng thị trường mạng viễn thông như sau: Đồ án tốt nghiệp cao học 2 Hà Thị Lan Xu hướng phát triển mạng NGN • Tuỳ theo nhu cầu băng thông mà tiếp tục nâng cao năng lực đáp ứng của hệ thống mạng. • Tập trung vào quy luật kinh doanh và lợi nhuận. • Hội tụ các dịch vụ và tính sẵn sàng của chúng trên một cơ sở cần thiết. • Mạng băng rộng như một dịch vụ Internet thế hệ sau. • Mạng sẽ hội tụ tới IP và quang. 1.1.2. Xu hướng hội tụ Như đã phân tích ở trên có thể thấy rằng lưu lượng trên mạng viễn thông ngày càng tăng trưởng với tốc độ nhanh (đặt biệt là lưu lượng internet). Chính vì lẽ đó các mạng đơn lẻ sẽ không thể theo kịp sự tăng trưởng của lưu lượng. Nếu cứ tiếp tục mở rộng các hệ thống mạng đơn lẻ thì sẽ làm cho hệ thống mạng viễn thông trở nên hết sức cồng kềnh, khó thao tác, khó bảo dưỡng v.v…Do đó việc ra đời một hệ thống mạng cho phép tích hợp các mạng dịch vụ đang tồn tại lại với nhau là một vấn đề cấp thiết. Mạng viễn thông thế hệ sau sẽ cần một lõi chuyển mạch tốc độ cao, dung lượng lớn, khả năng mở rộng dễ dàng, khả năng kết hợp được với nhiều loại hình dịch vụ cùng với hệ thống các mạng truy cập thông minh hỗ trợ các dịch vụ băng rộng. Có 2 xu hướng, thứ nhất là loại bỏ toàn bộ các hệ thống mạng phục vụ cho từng ứng dụng cụ thể và thay vào đó là một mạng mới hiện đại, đảm bảo dung lượng, tương thích hỗ trợ mọi loại dịch vụ đang tồn tại và có khả năng mở rộng trong tương lai. Thứ hai là tích hợp các mạng đang tồn tại lại với nhau để hội tụ chúng tới một mạng truyền dẫn duy nhất. Phương án thứ 2 được chấp nhận vì hiệu quả trong việc chi phí cũng như là đơn giản trong việc triển khai. Tuy nhiên một vấn đề đặt ra là các mạng khác nhau sử dụng các giao thức định tuyến khác nhau như RIP, OSPF, EIGRP v.v…do đó khi các gói tin từ các mạng chuyển đổi cho nhau sẽ phải thực hiện chuyển đổi giao Đồ án tốt nghiệp cao học 3 Hà Thị Lan Xu hướng phát triển mạng NGN thức tại router biên. Điều này làm cho các router biên trở nên quá tải và không có khả năng xử lý. Chính vì thế để có thể hội tụ các mạng đang tồn tại vào một mạng lõi duy nhất thì cần phải sử dụng một giao thức mới nhằm mục đích giảm tải cho các router biên. Mạng viễn thông thế hệ sau NGN (Next Generation Network) có thể thực hiện được điều này. Đây là một mạng lõi cho phép truyền tải nhiều loại ứng dụng yêu cầu băng thông cao như (VoD, Video Conferencing, Internet băng rộng v.v…). Một ưu điểm lớn của mạng NGN đó là các mạng đang tồn tại không cần phải rỡ bỏ mà chỉ cần qua router biên (Edge router) thực hiện chức năng chuyển đổi từ mạng cũ vào mạng NGN. Khi đã có đươc mạng NGN thì một yêu cầu đặt ra là làm thế nào để có thể truyền tải lưu lượng trong mạng NGN. Nếu chung ta tiếp tục sử dụng các giao thức trong mạng IP truyền thống (như RIP, OSPF, IS-IS, BGP v.v…) thì router biên phải chạy rất nhiều giao thức định tuyến (do mỗi mạng chạy một giao thưc định tuyến riêng). Điều này sẽ làm cho các router biên và router lõi (Core router) phải mang quá nhiều route (giảm hiệu suất của router). Với phương pháp định tuyến truyền thống như trên thì mỗi router sẽ phải thực hiện tìm kiếm đường đi cho gói tin (routing lookup) độc lập. Điều này sẽ dẫn đến khi lưu lượng truyền dẫn lớn (hay mạng mở rộng) thì mỗi router sẽ phải chứa một lượng route vô cùng lớn (cỡ trên 100000 route). Đồng thời với việc sử dụng định tuyến IP truyền thống thì việc điều khiển lưu luợng (Traffic Engineering) không được đảm bảo (nghĩa là router chỉ tìm đường tốt nhất trong khi còn nhiều đường khác có thể san sẻ tải lại không được sử dụng). Đồ án tốt nghiệp cao học 4 Hà Thị Lan Xu hướng phát triển mạng NGN Hình 1. 1 Mô hình Traffic Engineering trong mạng IP truyền thống Ví dụ như Hình 1.1, lưu lượng từ Large Site A tới Large Site B chỉ được chạy qua đường Primary OC-192 link, còn đường qua Small Site C chỉ được dùng làm đường dự phòng (backup). Điều này sẽ dẫn tới việc lãng phí tài nguyên trong mạng. Mong muốn của chúng ta là mạng phải đủ thông minh để chạy cả 2 đường nhằm mục đích cân bằng tải (load balancing) tránh lãng phí tài nguyên mạng. Chính vì lẽ đó mà phương thức chuyển mạch mới ra đời, chuyển mạch nhãn đa giao thức (Multiprotocol Label Switching – MPLS) được sử dụng chủ yếu trong mạng core NGN phần nào đã đáp ứng được các yêu cầu của các hệ thống mạng ngày nay. Hình 1. 2 Mô hình hoạt động của MPLS Đồ án tốt nghiệp cao học 5 Hà Thị Lan Xu hướng phát triển mạng NGN Với việc mạng lõi (core) chạy MPLS thì các router trong lõi (Provider Network) không cần phải thực hiện tìm đường độc lập (routing lookup) nữa mà chỉ cần thực hiện tráo nhãn (label swapping). Cơ chế hoạt động của MPLS như sau: Đầu tiên các router trong mạng chạy một giao thức định tuyến IP (Internal Gateway Protocol – IGP) để thiết lập các mạch ảo VC (Virtual Circuit) trong mạng. Từ đó mỗi router xây dựng lên cho mình bảng định tuyến IP. Sau đó mỗi router sẽ gán nhãn cục bộ (local label) cho mọi đích trong bảng định tuyến IP tới mọi router khác. Các router khác sẽ cập nhật các nhãn này và đưa thông tin vào bảng LIB (Label Information Base) trong mặt phẳng điều khiển (Control Plane) và LFIB (Label Forwarding Information Base) trong mặt phẳng dữ liệu (Data Plane). Như vậy khi một gói tin từ mạng IP truyền thống (Customer Equipment – CE) đến miền MPLS (tới Provider Edge – PE). Tại đây các PE sẽ tiến hành tìm đường đi cho gói tin (routing lookup) và từ đó gắn nhãn cho route đã lựa. Gói tin đã được gắn nhãn được truyền vào trong mạng lõi MPLS. Các router Provider (P) sẽ tìm kiếm trong bảng LFIB để biết được nên tráo nhãn đầu vào cho nhãn đầu ra nào (label swapping). Gói tin đã gắn nhãn tiếp tục như vậy cho tới khi đến router biên đầu ra (Egress Router). Tại đây PE đầu ra sẽ thực hiện bỏ nhãn và tìm kiếm đường đi cho gói tin (routing lookup) trong bảng định tuyến để đẩy gói tin IP truyền thông về mạng của khách hàng. Như vậy MPLS đã khắc phục được nhiều nhược điểm của mạng IP truyền thống. Tuy nhiên về bản chất vẫn là các định tuyến và chuyển mạch điện do đó tốc độ cũng như dung lượng không cao. Mạng quang thế hệ sau sẽ là sự kết hợp giữa khả năng định tuyến IP trong miền quang (IP-over-Optical). Trong mặt phẳng điều khiển sẽ sử dụng Đồ án tốt nghiệp cao học 6 Hà Thị Lan Xu hướng phát triển mạng NGN GMPLS (đây là một chuẩn dựa trên MPLS) cho phép thực hiện chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh theo thời gian, bước sóng trong miền quang. Hình 1. 3 Mạng hội tụ IP/ quang 1.2. Kiến trúc mạng tương lai Mạng chuyển mạch gói IP hiện được xem là cơ sở hạ tầng mạng của mạng thế hệ sau. Công nghệ quang DWDM (Dense-Wavelength Division Multiplex) được coi là công nghệ cốt yếu cho mạng lõi đáp ứng nhu cầu bùng nổ dịch vụ IP. Do vậy việc tích hợp mạng IP và quang là xu thế tất yếu tạo nên mạng lõi Internet quang – cơ sở mạng thế hệ sau. Hình 1. 4 Xu hướng tích hợp các lớp giao thức IP/ quang Đồ án tốt nghiệp cao học 7 Hà Thị Lan Xu hướng phát triển mạng NGN Hình 1. 5 Mô hình mạng quang thế hệ sau Hiện nay có hai xu hướng xây dựng mô hình tích hợp đó là mô hình xếp chồng (Overlay) hay mô hình khách-chủ (client-server), tức là đặt toàn bộ sự điều khiển cho lớp quang ở chính lớp quang; và xu hướng thứ hai là mô hình ngang hàng (Peer) tức là dịch chuyển một phần điều khiển lên bộ định tuyến Router IP. Một vấn đề cũng rất cấp thiết trong mạng IP quang đó là khả năng định tuyến động các LP trong mạng và gán các bước sóng tương ứng tới các LP này. Khi vấn đề này được giải quyết triệt để thì mạng quang sẽ vô cùng hoàn hảo. 1.3. Kết luận Trong chương một chúng ta đã nghiên cứu về các thách thức đối với các hệ thống mạng ngày nay và thấy được nhu cầu cần thiết để xây dựng mạng hội tụ và NGN là giải pháp tốt để xây dựng mạng này. Các chương tiếp theo Đồ án tốt nghiệp cao học 8 Hà Thị Lan Xu hướng phát triển mạng NGN của đồ án sẽ trình bày các công nghệ nổi bật được sử dụng trong mạng NGN và thiết kết mạng NGN của VNPT. Đồ án tốt nghiệp cao học 9 Hà Thị Lan Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS CHƯƠNG 2 KIẾN TRÚC MẠNG THẾ HỆ SAU (NGN) Với sự phát triển không ngừng của công nghệ điện tử, tin học, viễn thông, các yêu cầu ngày càng gia tăng cả về số lượng, chất lượng và loại hình dịch vụ đã hướng mạng viễn thông hiện tại đến một mạng mới; hội tụ của các công nghệ trên một cơ sở hạ tầng mạng thống nhất và tiên tiến đáp ứng được các yêu cầu phát triển phong phú, đa dạng của khách hàng cũng như mong mỏi của nhà khai thác. Khái niệm về mạng mới này, thường được biết tới tên gọi mạng thế hệ kế tiếp NGN (Next Generation Network), hiện là vấn đề thu hút được sự quan tâm của nhiều tổ chức viễn thông. Các công việc về mạng NGN vẫn đang trong quá trình nghiên cứu, xây dựng và thử nghiệm. Cho đến nay về cơ bản đã thống nhất được nguyên tắc tổ chức và cấu trúc của mạng NGN giữa các tổ chức, công ty quan tâm về lĩnh vực này trên thế giới, mặc dù bên cạnh đó vẫn còn nhiều tranh luận. 2.1. Tổng quan về mạng NGN Trong phần này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu nguyên lý chung của mạng NGN, các thành phần cấu tạo, kiến trúc tổ chức cũng như các yêu cầu và đặc điểm của mạng NGN. 2.1.1. Khái niệm mạng NGN NGN là một khái niệm với mục đích định nghĩa và triển khai mạng. Do bản chất phân tách thành các lớp và mặt bằng khác nhau và sử dụng giao diện mở, cung cấp cho các nhà cung cấp dịch vụ và các nhà điều hành mạng một Đồ án tốt nghiệp cao học 10 Hà Thị Lan Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS nền tảng để có thể kiến tạo, triển khai và quản lý các dịch vụ mới theo một quy trình nối tiếp. Dưới đây là sơ lược về mạng NGN, nguyên tắc tổ chức cũng như cấu trúc mạng và các công nghệ thực thi. Hình 2.1 Hội tụ thành mạng NGN 2.1.2. Kiến trúc mạng NGN Hình 2.2 Mạng NGN Đồ án tốt nghiệp cao học 11 Hà Thị Lan