các phương thức tích hợp ip trên quang và ứng dụng trong ngn của tổng công ty bcvt việt nam

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Giáo viên huớng dẫn: TS. Hoàng Văn Võ
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Yến
Khoá: 2001-2006
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I


Tổng quan

Công nghệ ghép kênh theo bước sóng

Internet Protocol – IP

Các phương thức tích hợp IP trên quang

Ứng dụng IP trên quang trong NGN của
Tổng công ty BCVT Việt Nam
Nội dung
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến


Sự phát triển của Internet

Sự phát triển của công nghệ truyền dẫn

Nỗ lực của các nhà cung cấp và các tổ chức

Xu hướng tích hợp IP trên quang
Tổng quan

Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

Các giai đoạn phát triển
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

Công nghệ ghép kênh theo bước sóng
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật WDM

Các đặc điểm của công nghệ WDM

Một số công nghệ then chốt

Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật WDM
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến
a, Hệ thống WDM một hướng
b, Hệ thống WDM hai hướng
Bộ
ghép
kênh
Máy phát
quang
Máy phát
quang
1
N
λ
1
λ

N
Bộ
tách
kênh
Máy thu
quang
Máy thu
quang
1
N
λ
1
λ
N
Bộ
ghép/
tách
kênh
quang
Máy phát
quang
Máy thu
quang
1
1
’
λ
1
λ
’

1
Bộ
tách/
ghép
kênh
quang
Máy thu
quang
Máy phát
quang
1
1
’
λ
1
λ
’
1
λ
1
, λ
2
, , … λ
N
Máy phát
quang
Máy thu
quang
N
N

’
λ
N
λ
’
N
Máy thu
quang
Máy phát
quang
N
N
’
λ
N
λ
’
N
λ
1
, λ
2
, , … λ
N
λ
’
1
, λ
’
2

, , … λ
’
N
b)
Bộ
tách
kênh
Máy thu
quang
Máy thu
quang
1
N
λ
1
λ
N
Bộ
ghép
kênh
Máy phát
quang
Máy phát
quang
1
N
λ
1
λ
N

λ
1
, λ
2
, , … λ
N
a)
Bộ khuếch
đại quang sợi
Bộ khuếch
đại quang sợi
Bộ khuếch
đại quang sợi

Các đặc điểm của công nghệ WDM
1. Tận dụng tài nguyên dải tần rất rộng của sợi quang
2. Có khả năng đồng thời truyền dẫn nhiều tín hiệu
3. Có nhiều ứng dụng
4. Giảm yêu cầu xử lý tốc độ cao cho một số linh kiện quang
điện
5. Có khả năng truyền dẫn IP
6. Có khả năng truyền dẫn hai chiều trên cùng một sợi quang
7. Cấu hình mạng có tính linh hoạt, tính kinh tế và độ tin cậy
cao
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

Một số công nghệ then chốt
1. Nguồn quang
2. Bộ tách ghép bước sóng quang
3. Bộ lọc quang

4. Bộ đấu nối chéo quang OXC
5. Bộ xen/rẽ quang OADM
6. Chuyển mạch quang
7. Sợi quang
8. Bộ khuếch đại quang sợi
9. Bộ thu quang
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

Internet Protocol – IP
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

IP (Internet Protocol) là giao thức được thiết kế để kết nối các hệ thống chuyển
mạch gói

IP tập hợp các nguyên tắc cho việc xử lý số liệu tại các bộ định tuyến và host

Phần mềm IP thực hiện chức năng định tuyến dựa trên địa chỉ IP

IP không có cơ cấu để đảm bảo độ tin cậy, điều khiển luồng thứ tự đến

IP có khả năng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau với các cấp chất
lượng dịch vụ khác nhau
Cho đến nay đã có hai phiên bản của IP, đó là: IP version 4 (IPv4)
và IP version 6 (IPv6)

Các phương thức tích hợp IP trên quang
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

-
Tầng IP: Nhận dữ liệu, đóng gói thành các datagram
-
Tầng LLC/SNAP: Thêm 8 byte tiêu đề vào IP datagram để thành
AAL5-SDU
-
Tầng AAL5: Thêm 8 byte tiêu đề và 0 đến 47 byte đệm để đảm bảo
AAL5 – PDU có kích thước là bội của 48 byte
- Tầng ATM: Phân tách các AAL5 - PDU thành các tải 48 byte, sau đó
thêm 5 byte tiêu đề cho mỗi phần tải 48 byte để tạo ra các tế bào ATM
53 byte
-
Tầng SDH: Sắp xếp các tế bào ATM vào các khung VC-n đơn hay
khung nối móc xích VC-n-X c
Các khung VC-n sẽ được ghép kênh thành các khung STM-N theo sơ
đồ ghép kênh SDH
- Các luồng STM-N sẽ được thực hiện ghép kênh và truyền dẫn trên
mạng WDM
Fiber
WDM
SDH
ATM
ALL5
LLC/SNAP
IP

Kiến trúc IP/ATM/WDM
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến
-
Các tế bào được truyền trực tiếp trên các phương tiện

vật lý

Ưu điểm:

Nhược điểm:
Chỉ có thể thực hiện cho các tế bào ATM
Việc tách xen các luồng nhánh không linh hoạt
Fiber
WDM
ATM
ALL5
LLC/SNAP
IP
Công nghệ truyền dẫn đơn giản đối với các tế bào ATM
Tiêu đề của tín hiệu truyền dẫn trên lớp vật lý nhỏ
ATM là phương thức truyền dẫn không đồng bộ
 không đòi hỏi cơ chế định thời nghiêm ngặt với mạng
Giảm chi phí lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng cho tầng SDH

Kiến trúc IP/SDH/WDM
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến
a) Sử dụng đóng gói PPP và các khung
HDLC
-
Tầng IP: gói số liệu
-
Tầng PPP: đóng gói các datagram
-
Tầng HDLC: tạo khung chứa PPP
-

Tầng SDH: đặt các khung HDLC vào tải của
các VC-4 hay VC-4-X
c
. Sau đó, các khung này
được xếp lên khung STM-1
b) Sử dụng LAPS
LAPS là giao thức đơn giản
được sử dụng để truyền dẫn
IP (IPv4, IPv6), PPP và các
giao thức khác của tầng trên
Fiber
WDM
SDH
HDLC
PPP
IP
Fiber
WDM
SDH
LAPS
IP
a) b)

Công nghệ Ethernet quang (GbE)
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến
Sử dụng để mở rộng dung lượng
LAN tiến tới MAN và WAN nhờ các card
đường truyền Gigabit trong các bộ
định tuyến IP
 Hấp dẫn trong môi trường Metro để

truyền tải lưu lượng IP qua các mạch
vòng WDM hoặc các tuyến WDM cự ly
dài
Sử dụng kiểu truyền song công
 Phương pháp tạo khung và bao gói
đơn giản
Phần trống
Phần mào đầu
Phân định ranh giới bắt đầu
Địa chỉ đích
Địa chỉ nguồn
Độ dài khung
Trường điều khiển tuyến


logic + tải tin
(độ dài tối đa 1500 byte)
Dãy kiểm tra khung
Tổng số mào đầu
Cấu trúc khung Gigabit Ethernet

Kỹ thuật MPLS để truyền dẫn IP trên quang
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến
Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một giải pháp chuẩn hoá cho
vấn đề định tuyến ở lớp 2
“Nhãn” là 1 số được gán tại bộ định tuyến IP ở biên của miền MPLS
hoặc chuyển mạch nhãn xác định tuyến qua mạng

Các gói được định tuyến 1 cách nhanh chóng mà không phải tìm kiếm địa
chỉ đích trong gói IP

MPLS đem lại 1 số lợi ích cho nhà cung cấp IP:

Phát chuyển hiệu quả

Dịch vụ phân biệt

Mạng riêng ảo MPLS (VPN)

Thiết kế lưu lượng

GMPLS và mạng chuyển mạch quang tự động (ASON) – Hai mô
hình cho mảng điều khiển quang tích hợp với công nghệ IP
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến
GMPLS là sự mở rộng của giao
thức MPLS nhằm hướng tới mảng
điều khiển quang cho mạng quang
GMPLS tập trung vào mảng điều
khiển, thực hiện quản lý kết nối cho
mảng số liệu gồm cả chuyển mạch
gói (PSC) và chuyển mạch kênh
(TDM, LSC, FSC)
GMPLS cho phép phối hợp hoạt
động nhiều kiểu giao diện khác
nhau
 Mang lại khả năng mở rộng tốt
hơn bằng cách tạo nên sự phân cấp
phát chuyển
Fiber 1
Fiber 2
Fiber n

FSC
LSC
TDM
PSC
Packet/Cell
Packet/Cell
Packet/Cell
Packet/Cell

GMPLS và mạng chuyển mạch quang tự động (ASON) – Hai mô
hình cho mảng điều khiển quang tích hợp với công nghệ IP
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

ASON là mạng truyền tải quang
có năng lực kết nối động

Kiến trúc ASON:
Phần quản lý
mạng
Thiết bị người sử
dụng
OOC
Chuyển mạch
quang
Chuyển mạch
quang
OOC
UNI
NNI
Kiến trúc ASON

CCI
CCI
OC-N
STS-N
Tính hạt băng
tần
Số liệu/Truyền tải

Về cơ bản mảng điều khiển này phải thực hiện :
•
Phục vụ cho nhiều công nghệ mạng truyền tải (như SDH, OTN)
•
Đủ linh hoạt để thích ứng 1 loạt các kịch bản mạng khác nhau

Công nghệ truyền tải gói động (DPT)
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

Sử dụng các bộ định tuyến IP trong cấu hình
Ring kép

DPT sử dụng 1 giao thức mới là SRP (giao thức
sử dụng lại không gian)

Tối ưu việc sử dụng băng tần

DPT đưa ra cơ chế bảo vệ riêng

Tăng độ duy trì của mạng

Phương thức truyền tải gói đồng bộ động (DTM)

Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến
DTM là 1 kỹ thuật dùng để khai
thác hiệu quả dung lượng truyền
dẫn, hỗ trợ lưu lượng băng rộng thời
gian thực và lưu lượng Multicast
IP over DTM là 1 kỹ thuật tận dụng
triệt để hạ tầng mạng DTM cho
truyền tải lưu lượng IP trên cơ sở
hop – by – hop hoặc QoS

Kiến trúc IP/WDM
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến
Dựa vào khả năng định tuyến
 2 giai đoạn con: IP over WDM
và IP over Optical
IP over WDM
Nguyên lý hệ thống:
-
Các IP datagram phải được tập trung thành 1 luồng trước khi
biến đổi để truyền dẫn ở miền quang trên bước sóng tương ứng
nó
- Tại đích, các datagram được đưa đến các Router tốc độ cao
thực hiện định tuyến cho nó

IP over WDM
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến
Mô hình kiến trúc mạng IP/WDM
SDH
SDH
IP

IP
IP
UNI
UNI
UNI
UNI
OXC
OXC
OXC
UNI
Mô hình overlay
(IP)
OXC
(IP)
OXC
(IP)
OXC
IP
IP
IP
IP
IP
Mô hình peer
Yêu cầu đối với IP/WDM: các dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối là
hoàn toàn quang

Kiến trúc IP/WDM
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến
IP over Optical
-

Về cơ bản, chỉ cần nâng cấp các thiết bị tại các nút của mạng
IP over WDM
-
Trong giai đoạn này, các datagram có thể nằm cùng trên 1
bước sóng khi truyền dẫn nhưng tại các nút nó được xử lý riêng
rẽ mà không cần thực hiện biến đổi E/O  Cần trang bị các
phần tử chuyển mạch gói quang tại các nút mạng
Sơ đồ khối thiết bị chuyển mạch gói quang

Ứng dụng IP trên quang trong NGN của
Tổng công ty BCVT Việt Nam
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

Mạng thế hệ sau của Tổng công ty

Tình hình triển khai IP trên quang của
Tổng công ty

Đề xuất phương án IP trên quang cho
Tổng công ty trong những năm tới

Mạng thế hệ sau của Tổng công ty
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

Nguyên tắc tổ chức
Mạng thế hệ sau của Tổng công ty được phân thành 3
vùng lưu lượng:
- Vùng lưu lượng 1: Bao gồm toàn bộ thuê bao của 28
tỉnh phía Bắc từ Hà Giang đến Hà Tĩnh
- Vùng lưu lượng 2: Toàn bộ thuê bao thuộc 14 tỉnh Miền

Trung và Tây Nguyên từ Quảng Bình đến Đắc Lắc
- Vùng lưu lượng 3: Toàn bộ thuê bao của 19 tỉnh thuộc
đồng bằng Nam Bộ và đồng bằng Sông Cửu Long

Mạng thế hệ sau của Tổng công ty
Đồ án Tốt nghiệp Đại học Nguyễn Thị Yến

Cấu trúc