Đồ án tốt nghiệp: BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG QUANG CHUYỂN MẠCH TỰ ĐỘNG

Đồ án tốt nghiệp

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
---------- ššššš----------

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Tên Đề Tài :BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG
QUANG CHUYỂN MẠCH TỰ ĐỘNG

Giáo Viên Hướng Dẫn
Sinh Viên Thực Hiện
Lớp
Khóa
Hệ

: THS. LÊ THANH THUỶ
:NGUYỄN MẠNH HÙNG
: L11CQVT02-B
: 2014 – 2018
: LT ĐẠI HỌC CQ

Sinh viên: Nguyên Mạnh Hùng
Page i


Đồ án tốt nghiệp

HÀ NỘI 2018

MUC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH VE............................................................................................................iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU.......................................................................................................iv
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT...........................................................................................................v
LỜI NÓI ĐẦU.........................................................................................................................viii
CHƯƠNG 1: MẠNG QUANG THẾ HỆ SAU..........................................................................1
1.1 Giới thiệu chung về mạng thế hệ sau................................................................................1
1.1.1 Khái niệm NGN..........................................................................................................1
Hình 1-1: Topo mạng thế hệ sau.................................................................................................2
1.1.2 Đặc điểm chính của NGN...........................................................................................2
1.1.3 Sự ra đời của ASON...................................................................................................3
1.2 Kiến trúc ASON................................................................................................................4
1.2.1 Kiến trúc logic............................................................................................................5
1.2.2 Kiến trúc chức năng....................................................................................................7
1.2.3 Bảo vệ và khôi phục mạng.........................................................................................9
1.3 Giao thức ASON.............................................................................................................10
1.3.1 LMP.........................................................................................................................10
1.3.2 OSPF-TE...................................................................................................................11
1.3.3 RSVP-TE..................................................................................................................12
1.4 Kết luận chương..............................................................................................................13
CHƯƠNG 2:BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN...........................................................................14
2.1 Các liên kết ASON..........................................................................................................14
2.1.1 Các kênh điều khiển..................................................................................................14
2.2.2 Các liên kết điều khiển..............................................................................................14
2.2 Khả năng tự động phát hiện của các cấu hình mạng.......................................................15
2.2.1 Khả năng tự động phát hiện của các liên kết điều khiển..........................................15
2.2.2 Khả năng tự động phát hiện của các TE link............................................................15
2.3 Mặt phẳng điều khiển ASON..........................................................................................16

Sinh viên: Nguyên Mạnh Hùng
Page ii


Đồ án tốt nghiệp
2.3.1 Cấu trúc hệ thống trong tương lai.............................................................................16
2.3.2 Mô hình mặt phẳng điều khiển................................................................................19
2.3.3 Đặc trưng của mặt phẳng điều khiển.......................................................................20
2.4 Quản lý kết nối và cuộc gọi phân tán (DCM).................................................................24
2.4.1 Các yêu cầu của DCM.............................................................................................24
2.4.2 Các bộ bản tin DCM................................................................................................36
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG TỰ ĐỘNG ASON
...................................................................................................................................................43
3.1 Giới thiệu mạng viễn thông EVN Telecom.....................................................................43
3.1.1 Cơ sở hạ tầng:...........................................................................................................43
3.1.2 Cung Cấp Các Dịch Vụ...........................................................................................45
3.2 Ứng dụng triển khai ASON trên mạng EVN Telecom....................................................46
3.3 Các ứng dụng dịch vụ ASON trên mạng EVN Telecom.................................................48
3.3.1 Tạo và xóa một tuyến ASON....................................................................................48
3.3.2 Chức năng mạng.......................................................................................................51
3.3.3 Tự động phát hiện đồ hình mạng..............................................................................53
3.3.4 Cấu hình đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end)..........................................................54
3.3.5 Bảo vệ trong mạng hình lưới...................................................................................54
3.3.6 Các mức dịch vụ cam kết........................................................................................54
3.3.7 Các dịch vụ kết hợp.................................................................................................58
3.3.8 Dịch vụ đường ngầm...............................................................................................59
3.3.9 Tối ưu dịch vụ..........................................................................................................59
3.3.10 Trạng thái cân bằng của lưu lượng mạng...............................................................60
3.3.11 Nhóm liên kết cùng rủi ro......................................................................................60
3.4 Kết luận chương 3...........................................................................................................60

KẾT LUẬN...............................................................................................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................41

Sinh viên: Nguyên Mạnh Hùng
Page iii


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH VE

Hình 1.1 : Topo mạng thế hệ sau...............................................................................................2
Hình 1.2: Ba mặt phẳng ASON..................................................................................................5
Hình 1.3: Cái nhìn logic về kiến trúc ASON..............................................................................6
Hình 1.4: Kiến trúc chức năng ASON.......................................................................................7
Hình 1. 5: Thành phần mạng ASON...........................................................................................8
Hình 1.6: Tạo các kênh điều khiển..........................................................................................10
Hình 1.7: Kiểm tra các TE link...................................................................................................................11

Hình 2. 1: Tự động phát hiện các TE link.................................................................................16
Hình 2. 2: Mô hình các bộ điều khiển.......................................................................................18
Hình 2. 3: Các kết nối và phân đoạn cuộc gọi..........................................................................24
Hình 2. 4: Thiết lập LC và SNC cho yêu cầu cuộc gọi.............................................................26
Hình 2. 5: Thiết lập kết nối liên kết bằng cách phân bổ các SNPs...........................................26
Hình 2. 6: Tạo ra mạng con sau khi thiết lập kết nối liên kết...................................................27
Hình 2. 7: Xử lý yêu cầu thiết lập cuộc gọi..............................................................................28
Hình 2. 8: Xử lý yêu cầu giải phóng cuộc gọi..........................................................................29
Hình 2. 9: Thiết lập LC và tạo SNC cho một yêu cầu kết nối..................................................30
Hình 2. 10: Hard rerouting – Đơn miền....................................................................................34
Hình 2. 11: Hard rerouting – Multiple E-NNIs.........................................................................35

Hình 2. 12: Hard rerouting – Đa miền......................................................................................................35

Hình 3. 1: Mô hình kết nối quang của EVN Telecom...............................................................47
Hình 3. 2: Tạo LSP...................................................................................................................49
Hình 3. 3: Xóa một LSP............................................................................................................50
Hình 3. 4: Cấu hình dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối...............................................................52

Sinh viên: Nguyên Mạnh Hùng
Page iv


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2. 1: Bản tin yêu cầu giải phóng kết nối liên kết UNI.....................................................36
Bảng 2. 2: Bản tin dấu hiệu giải phóng cuộc gọi......................................................................36
Bảng 2. 3: Bản tin yêu cầu thiết lập kết nối I-NNI...................................................................37
Bảng 2. 4: Bản tin dấu hiệu thiết lập kết nối I-NNI..................................................................38
Bảng 2. 5: Bản tin xác nhận thiết lập kết nối I-NNI.................................................................38
Bảng 2. 6: Bản tin yêu cầu giải phogs kết nối I-NNI................................................................38
Bảng 2. 7: Dấu hiệu giải phóng kết nối....................................................................................39
Bảng 2. 8: Bản tin yêu cầu thiết lập kết nối E-NNI..................................................................40
Bảng 2. 9: Bản tin dấu hiệu thiết lập kết nối.............................................................................40
Bảng 2. 10: Bản tin xác nhận thiết lập kết nối..........................................................................41
Bảng 2. 11: Bản tin yêu cầu giải phóng kết nối E-NNI............................................................41
Bảng 2. 12: Bản tin dâu hiêu giải phong kêt nôi......................................................................................42

Bảng 3. 1: Mức dịch vụ của ASON..........................................................................................53

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Đầy đủ

Nghĩa

Sinh viên: Nguyên Mạnh Hùng
Page v


Đồ án tốt nghiệp

AD

Administration Domain

Miền quản lý

AGC

Access Group Container

Công-ten-nơ nhóm truy nhập

ALC

Automatic Level Control

Điều khiển mức tự động

APE

Automatic Power Equilibrium

Cân bằng công suất tự động

ASON

Automatically
Network

ASTN

Automatically Switched Transport Mạng truyền tải chuyển mạch tự
Network
động

CAC

Call Admission Control

Điều khiển nhận biết cuộc gọi

CallC

Call Controller

Bộ điều khiển cuộc gọi

CC

Connection Controller

Bộ điều khiển kết nối

CCC

Calling/Called Party Call Controller

Bộ điều khiển cuộc gọi phía gọi/bị
gọi

CCI

Connection Control Interface

Giao diện điều khiển kết nối

CoS

Class of Service

Phân lớp dịch vụ

DCE

Data Circuit Equipment

Thiết bị mạch dữ liệu

DCM

Distributed Call
Management

DTE

Data Terminal Equipment

Thiết bị đầu cuối dữ liệu

Enhanced Automatic Power

Tiền cân bằng công suất tự động
nâng cao

EAPE

Switched

and

Optical

connection

Pre-Equilibrium

Mạng quang chuyển mạch tự động

Quản lý kết nối và cuộc gọi phân tán

E-NNI

External- Network Network Interface Giao diện mạng mạng ngoài

EPL

Ethernet Private Line

Đường riêng Ethernet

EPLAN

Ethernet Private Local Area Network

Mạng nội hạt riêng Ethernet

EVPL

Ethernet Virtual Private Line

Đường riêng Ethernet ảo

EVPLAN

Ethernet Virtual Private Local Area
Mạng nội hạt riêng ảo Ethernet
Network

FIU

Fiber Interface Unit

FOADM

Fixed
Optical
Multiplexing

GE

GigabitEthernet

GMPLS

Generalized

Khối giao diện sợi
Add/Drop

Multi-Protocol

Ghép kênh xen/rẽ quang cố định
Dịch vụ GigabitEthernet

Label Chuyển mạch nhãn đa giao thức

Sinh viên: Nguyên Mạnh Hùng

Page vi


Đồ án tốt nghiệp

Switching

tổng quát

GoS

Grade of Service

Phân cấp dịch vụ

I-NNI

Internal Network Network Interface

Giao diện mạng mạng trong

IP

Internet Protocol

Giao thức liên mạng

IPA

Intelligent Power Adjustment

Điều chỉnh công suất thông minh

LC

Link Connection

Kết nối liên kết

LMP

Link Management Protocol

Giao thức quản lý liên kết

LRM

Link Resource Management

Quản lý tài nguyên liên kết

LSP

Label Switching Path

Tuyến chuyển mạch nhãn

MPLS

Multi-protocol Label Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NE

Network Element

Phần tử mạng

NMI

Network Management Interface

Giao diện quản lý mạng

NMS

Network Management System

Hệ thống quản lý mạng

OA

Optical Amplifier

Bộ khuếch đại quang

OLP

Optical Line Protection

Bảo vệ đường quang

OSPF

Open Shortest Path First

Giao thức định tuyến OSPF

OUT

Optical Transponder Unit

Khối truyền tải quang

PC

Protocol Controller

Bộ điều khiển giao thức

PI

Physical Interface

Giao diện vật lý

RA

Routing Area

Vùng định tuyến

RAdj

Routing Adjacency

Liền kề định tuyến

RC

Routing Controller

Điều khiển định tuyến

RCD

Routing Control Domain

Miền điều khiển định tuyến

RDB

Routing Information DataBase

Cơ sở dữ liệu thông tin định tuyến

ROADM

Reconfigurable Optical Add/Drop

Ghép xen/rẽ quang có thể cấu hình
Multiplexing

RP

Routing Performer

Hệ thực hiện định tuyến

RSVP

Resource Reservation Protocol

Giao thức dành trước tài nguyên

SC

Switched Connection

Kết nối chuyển mạch

SLA

Service Level Agreement

Thỏa thận mức dịch vụ

SNC

SubNetwork Connection

Kết nối mạng con

SNP

SubNetwork Point

Điểm mạng con

Sinh viên: Nguyên Mạnh Hùng
Page vii


Đồ án tốt nghiệp

SNPP

SubNetwork Point Pool

Bộ điểm mạng con

SPC

Soft Permanent Connection

Kết nối cố định mềm

TE

Traffic Engineering

Kỹ thuật lưu lượng

TMN

Telecommunication
Network

TSC

Transit Signalling Controller

Bộ điều khiển báo hiệu chuyển tiếp

UNI

User Network Interface

Giao diện mạng người sử dụng

VLAN

Virtual Local Area Network

Mạng nội hạt ảo

VPN

Virtual Private Network

Mạng riêng ảo

WDM

Wavelenght Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia bước sóng

Management

Mạng quản lý viễn thông

LỜI NÓI ĐẦU
Sự bùng nổ mạnh mẽ lưu lượng truyền tải trên hạ tầng của mạng viễn thông.
Các công nghệ truyền tải không ngừng được cải tiến cũng như thay mới nhằm đáp ứng
những nhu cầu của người sử dụng. Thời kỳ đầu của truyền tải quang với công nghệ
truyền dẫn PDH giản đơn và thiếu đồng bộ được thay thế bằng công nghệ truyền dẫn
đồng bộ SDH và hoàn thiện hơn nữa là công nghệ WDM. Thế nhưng WDM vẫn chưa
phải một giải pháp công nghệ tối ưu cho nhu cầu bất tận về băng thông của người sử
dụng. Với dự tính trong tương lai rõ ràng WDM bộc lộ rất nhiều hạn chế và cần phải
được thay thế bằng một công nghệ mới hoàn thiện hơn.
ITU-T đã đưa ra một khái niệm mạng truyền tải mới, mạng quang chuyển mạch
tự động ASON. ASON ra đời với khát vọng khắc phục được những nhược điểm của
công nghệ truyền tải cũ, mở rộng dung lượng, linh hoạt hơn trong điều khiển và quản
Sinh viên: Nguyên Mạnh Hùng
Page viii


Đồ án tốt nghiệp

lý. Có thể nói ASON không phải một công nghệ truyền tải hoàn toàn mới mà nó được
xây dựng trên nền tảng của công nghệ truyền tải WDM nhưng phần quản lý và điều
khiển được tách biệt với phần truyền tải. Do đó ASON ổn định và linh hoạt hơn rất
nhiều trong điều khiển và quản lý mạng. Chính vì lý do đó mà em chọn đề tài “Báo
hiệu và điều khiển trong mạng quang chuyển mạch tự động”
Đồ án gồm 3 chương:
Chương 1: Mạng quang thế hệ sau
Chương 2: Báo hiệu và điều khiển
Chương 3: Ứng dụng trong mạng chuyển mạch quang tự động ASON
Do vấn đề tìm hiểu rất rộng và trình độ chưa cho phép nên đồ án còn nhiều
thiếu sót. Em mong được sự chỉ bảo và góp ý từ phía các thầy, cô giáo cùng các bạn để
đồ án của hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS.Lê Thanh Thủy đã tận tình giúp đỡ em
hoàn thành đồ án này và các thầy cô trong bộ môn Tín hiệu và Hệ thống – Khoa Viễn
thông I đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian thực tập làm đồ án.

Sinh viên: Nguyên Mạnh Hùng
Page ix


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

CHƯƠNG 1: MẠNG QUANG THẾ HỆ SAU
1.1 Giới thiệu chung về mạng thế hệ sau
1.1.1 Khái niệm NGN
Cụm từ “mạng thế hệ tiếp theo” ( Next Generation Network – NGN) bắt đầu được
nhắc tới từ năm 1998. NGN là xu hướng phát triển tất yếu của lĩnh vực truyền thông thế
giới trong hiện tại và tương lai. Nó tích hợp cả 3 mạng lưới: mạng PSTN, mạng không
dây, và mạng số liệu (Internet)vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung,

thông minh, hiệu quả cho phép sáp nhập thoại, dữ liệu, video dựa trên nền tảng IP.
Mạng thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau như:
- Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau)
- Mạng hội tụ (hỗ trợ cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ)
- Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng)
- Mạng nhiều lớp (mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập
nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như mạng TDM).
Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế cùng với các nhà cung
cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát
triển NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN.
Do đó các tên gọi như trên không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ mới nhưng
nó cũng tương đối chính xác, có thể coi đó là những khái niệm chung nhất khi đề cập đến
NGN. Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và
công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ mới (NGN) ra đời là mạng có cơ
sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ
một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định
và di động. Như vậy, có thể xem mạng thông minh thế hệ mới là sự tích hợp mạng thoại
PSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa trên kỹ thuật
IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể
nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng của mạng
PSTN.
Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là
sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. Vấn đề
chủ đạo ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một
Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 1


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một số lượng lớn
dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện.

Hình 1.1 : Topo mạng thế hệ sau
1.1.2 Đặc điểm chính của NGN
NGN có bốn đặc điểm chính
- Nền tảng là hệ thống mở;
- Dịch vụ thực hiện độc lập với mạng lưới;
- NGN là mạng dựa trên nền chuyển mạch gói, sử dụng các giao thức thống nhất;
- Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cao, có đủ dung lượng
để đáp ứng nhu cầu. Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà:
Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc
lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập.
Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng.
Việc phân tách chức năng làm cho mạng viễn thông truyền thống dần dần đi theo
hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử
khi tổ chức mạng lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện
liên kết giữa các mạng có cấu hình khác nhau.
Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 2


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

Tiếp đến, việc tách dịch vụ độc lập với mạng nhằm thực hiện một cách linh hoạt
và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch
vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó
làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao hơn.

Thứ ba, NGN dựa trên cơ sở mạng chuyển mạch gói và các giao thức thống nhất.
Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình
cáp, đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng
thông tin. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta
mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối
cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta
thường gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở
đều có thể thực hiện liên kết các mạng khác nhau; con người lần đầu tiên có được giao
thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ sở vững chắc về mặt
kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia. Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức
ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù
hiện tại vẫn còn nhiều khuyết điểm về khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất
lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tuy nhiên, chính tốc độ đổi mới nhanh chóng trong
thế giới Internet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ
sớm khắc phục những thiếu sót này

1.1.3 Sự ra đời của ASON
Hiện nay, nhu cầu rất lớn về thông tin, truyền thông của xã hội đã dẫn đến rất nhiều
loại hình dịch vụ viễn thông mới ra đời đặc biệt là các dịch vụ băng thông rộng. Việc sử
dụng mạng truyển tải quang đặc biệt là mạng truyền tải quang WDM đã phần nào đáp
ứng được nhu cầu đó. Nhưng với sự phát triển bùng nổ trong tương lai thì đó lại là một
thách thức lớn đối với một mạng truyền dẫn quang WDM truyền thống.
Mạng truyền dẫn WDM truyền thống còn tồn tại một số vấn đề:
 Cấu hình dịch vụ phức tạp, việc mở rộng dung lượng và cung cấp dịch vụ mất rất
nhiều thời gian.
 Hiệu quả sử dụng băng thông thấp. Trong mạng Ring một nửa băng thông dùng
để dự phòng.
 Chỉ có một số kiểu bảo vệ và hiệu năng thực hiện bảo vệ kém.
Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 3

Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

 Mạng WDM truyền thống là mạng tuyến tính và Ring. Các đường và khe thời
gian của dịch vụ phải khai báo trên từng ring và từng điểm, tốn rất nhiều thời
gian và công sức. Khi mạng lưới phát triển mở rộng và phức tạp, rất khó để cấu
hình dịch vụ nhanh chóng.
 Mạng truyền dẫn quang WDM truyền thống cần nhiều tài nguyên dự phòng và
thiếu các kiểu bảo vệ dịch vụ tiên tiến với chức năng khôi phục và định tuyến.
Để khắc phục các nhược điểm trên và phù hợp với cấu hình mắt lưới mà các mạng
truyền tải quang sẽ được áp dụng rộng rãi trong tương lai, một mạng truyền tải quang thế
hệ mới ra đời đó là mạng quang chuyển mạch tự động ASON (Automatically Switched
Optical Network). ASON là mạng quang chuyển mạch tự động dựa trên mặt bằng điều
khiển chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát (GMPLS).
Các nhà điều hành mạng trông đợi các đặc trưng ưu việt từ ASON như dự phòng
nhanh, điều hành mạng dễ dàng hơn, độ tin cậy mạng cao hơn, khả năng mở rộng, dễ
dàng thiết kế và lập kế hoạch hơn. Dự phòng các kênh quang trong thời gian phút thậm
chí là giây sẽ mở ra một cơ hội mới để tận dụng tài nguyên tốt hơn, tạo ra nhiều dịch vụ
mới, ví dụ như một số cơ chế phân bố lưu lượng. Các tài nguyên của mạng quang có thể
được kết nối tự động tới các mô hình lưu lượng dữ liệu trong các mạng khách hàng. Tạo
một mặt phẳng điều khiển tách biệt sẽ tác động đáng kể tới việc quản lý và điều hành
mạng. Các cơ chế bảo vệ và phục hồi cho các mạng truyền tải quang kiểu mesh sẽ cải
thiện độ tin cậy yêu cầu từ khách hàng. Mặt phẳng điều khiển chuẩn sẽ cho phép tái sử
dụng các giao thức hiện tại và giảm sự cần thiết của các hệ thống hỗ trợ điều hành mở
rộng để quản lý cấu hình. ASON thực hiện cấu hình dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối. Để
cấu hình một dịch vụ, bạn chỉ cần xác định node nguồn và node đích của nó và kiểu bảo
vệ; mạng tự động thực hiện các hoạt động được yêu cầu. Trong ASON, chức năng khôi
phục động được sử dụng để phục hồi động các dịch vụ.

Từ đặc điểm đó ITU-T đưa ra khái niệm về mạng chuyển mạch quang tự động
ASON là một mạng truyền tải quang có khả năng kết nối động. Khả năng này được thực
hiện bởi một mặt phẳng điều khiển thực hiện các chức năng điều khiển kết nối và cuộc
gọi.

Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 4


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

1.2 Kiến trúc ASON
Kiến trúc của ASON chia làm 3 mặt phẳng chính là mặt phẳng truyền tải, mặt phẳng
điều khiển và mặt phẳng quản lý như được chỉ ra trong hình 1-1.

Hình 1.2: Ba mặt phẳng ASON
Mặt phẳng truyền tải, còn được gọi là mặt phẳng dữ liệu, thể hiện các tài nguyên
chức năng của mạng truyền thông tin giữa các địa điểm. Nó truyền các tín hiệu quang,
cấu hình kết nối - chéo và chuyển mạch bảo vệ cho các tín hiệu quang, và đảm bảo độ tin
cậy của tất cả các tín hiệu quang.
Mặt phẳng điều khiển thực hiện các chức năng điều khiển cuộc gọi và kết nối. Các
chức năng của mặt phẳng điều khiển của ASON là tự động, cơ bản trên sự thông minh
của mạng, bao gồm, tự động phát hiện, định tuyến và báo hiệu.
Mặt phẳng quản lý thực hiện các chức năng quản lý cho mặt phẳng truyền tải, mặt
phẳng điều khiển và tất cả các thành phần khác như một hệ thống trọn vẹn, cũng như phối
hợp hoạt động cho các mặt phẳng. Các chức năng quản lý này liên quan tới các thành
phần mạng, các mạng và dịch vụ, và thông thường ít tự động hơn so với mặt phẳng điều
khiển.

Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 5


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

1.2.1 Kiến trúc logic
Hình 1-3 dưới đây chỉ ra các giao diện (điểm tham chiếu) trong kiến trúc logic mạng
ASON. UNI là một giao diện báo hiệu giữa các thực thể mặt phẳng điều khiển yêu cầu
dịch vụ (cuộc gọi) và cung cấp dịch vụ. Giao diện trong mạng - mạng (IN-NI) là một giao
diện báo hiệu giữa các thực thể mặt phẳng điều khiển thuộc về một hay nhiều hơn các
miền có mối quan hệ với nhau và giao diện ngoài mạng - mạng (EN-NI) là một giao diện
báo hiệu giữa các thực thể mặt phẳng điều khiển thuộc về các vùng quản lý khác nhau.
Các giao diện khác bao gồm: giao diện vật lý (PI) trong mặt phẳng truyền tải, giao diện
điều khiển kết nối (CCI) giữa các thành phần của mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng
truyền tải, và 2 loại giao diện quản lý mạng (NMI) giữa mặt phẳng quản lý và hai mặt
phẳng còn lại. CCI cho biết các thành phần mạng, ví dụ, một kết nối chéo quang, để thiết
lập các kết nối giữa các cổng được chọn. Các giao diện quản lý mạng được sử dụng giữa
các hệ thống quản lý mạng (ví dụ, mạng quản lý viễn thông cơ sở (TMN)) và các mặt
phẳng điều khiển (NMI-A) và truyền tải (NMI-T).

Hình 1.3: Cái nhìn logic về kiến trúc ASON
Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 6


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

CC

Bộ điều khiển kết nối

CCI

Giao diện điều khiển kết nối

E-NNI

Giao diện ngoài mạng - mạng

I-NNI

Giao diện trong mạng - mạng

NE

Thành phần mạng

NMI-A

Giao diện quản lý mạng - mặt phẳng điều khiển ASON

NMI-T

Giao diện quản lý mạng - mặt phẳng truyền tải

NMS

Hệ thống quản lý mạng

PI

Giao diện vật lý

UNI

Giao diện người sử dụng - mạng

X

Giao diện giữa các hệ thống quản lý

1.2.2 Kiến trúc chức năng
Về mặt kiến trúc chức năng, một mạng ASON bao gồm các thành phần mạng ASON
(ASON NE), các TE link, các vùng và các kết nối cố định mềm SPC (soft permanent
connection).

Hình 1.4: Kiến trúc chức năng ASON
Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 7


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

Node ID là nhận dạng duy nhất của ASON NE trong mặt phẳng điều khiển. Dạng
của Node ID giống như địa chỉ IP.

Hình 1. 5: Thành phần mạng ASON
Node ID, NE ID, và địa chỉ IP của NE độc lập với nhau.
TE link là một liên kết kỹ thuật lưu lượng. ASON NE gửi thông tin băng thông của
nó tới các NE khác thông qua TE link để cung cấp dữ liệu cho việc tính toán tuyến. Một
sợi liên trạm giữa 2 bảng mạch FIU được cấu hình với 1 TE link.
Một miền ASON là một tập con của một mạng, được phân chia bởi chức năng cho
mục tiêu lựa chọn tuyến và quản lý. Một miền ASON bao gồm nhiều ASON NE và TE
link. Một ASON NE chỉ thuộc 1 miền ASON.
Trong trường hợp của kết nối cố định mềm soft permanent connection (SPC), kết
nối giữa người sử dụng và mạng truyền dẫn được cấu hình trực tiếp bởi NM. Còn kết nối
bên trong mạng, được yêu cầu bởi NM và sau đó được tạo bởi mặt phẳng điều khiển của
NE qua báo hiệu. Khi dịch vụ ASON được đề cập đến, nó thường được coi là SPC.
Kết nối cố định permanent connection (PC) là một kết nối dịch vụ được tính toán
trước và sau đó được tạo ra qua NM bằng cách phát một yêu cầu tới NE.
Kết nối chuyển mạch switched connection (SC) là một kết nối dịch vụ được yêu cầu
bởi một điểm kết cuối (ví dụ, một router) và sau đó được tạo ra trong mặt phẳng điều
khiển ASON thông qua báo hiệu.

Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 8


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

1.2.3 Bảo vệ và khôi phục mạng
Khi phát triển mạng truyền dẫn, khả năng duy trì hoạt động của mạng trở thành yếu
tố then chốt trong thiết kế, điều hành và bảo dưỡng mạng. Một mạng ASON phải có các
cơ chế bảo vệ và khôi phục mềm dẻo và hiệu quả.
Thông thường, bảo vệ liên quan đến dung lượng phân bổ trước giữa các NE. Bảo vệ

chỉ liên quan tới các NE mà không liên quan tới hệ thống quản lý. Thời gian chuyển
mạch bảo vệ ngắn, thông thường không lớn hơn 50ms. Tuy nhiên, các tài nguyên dự
phòng không được chia sẻ trong mạng.
Khôi phục liên quan tới việc sử dụng bất kỳ dung lượng khả dụng nào giữa các NE.
Thậm chí dung lượng lớn ưu tiên thấp cũng có thể được sử dụng cho khôi phục. Khi một
tuyến dịch vụ bị lỗi, mạng tự động tìm kiếm một tuyến mới và chuyển mạch các dịch vụ
từ tuyến lỗi sang. Thuật toán khôi phục giống thuật toán lựa chọn tuyến. Khôi phục yêu
cầu các tài nguyên dự trữ trong mạng cho tái định tuyến dịch vụ bao gồm việc tính toán
các tuyến. Khôi phục dịch vụ mất một thời gian khá dài, luôn luôn phải mất vài giây.
Các cơ chế bảo vệ truyền thống vẫn có thể được áp dụng trong một mạng ASON.
Khi một lỗi xảy ra, chuyển mạch bảo vệ được thực hiện bởi mặt phẳng truyền tải mà
không liên quan tới mặt phẳng điều khiển.
Trong trường hợp của một mạng ASON, cơ chế tái định tuyến được áp dụng để khôi
phục các dịch vụ. Khi một LSP lỗi, node nguồn tính toán tuyến tốt nhất để khôi phục dịch
vụ và sử dụng báo hiệu để tạo một LSP. Sau đó, tuyến mới mang các dịch vụ. Đối với các
dịch vụ không trở lại, LSP ban đầu bị xóa sau khi LSP mới được tạo, còn đối với các dịch
vụ trở lại, LSP cũ sẽ không bị xóa. Các lợi ích của việc tái định tuyến là:
 Các dịch vụ có thể được khôi phục nhanh và tự động.
 Yêu cầu dung lượng dự phòng ít hơn khi mạng ASON khôi phục trong thời gian
thực. Khả năng tận dụng băng thông tăng đáng kể.
Các cơ chế khôi phục mạng có thể được chia thành cơ chế khôi phục tập trung và cơ
chế khôi phục phân tán dựa vào kỹ thuật điều khiển.
Khôi phục tập trung yêu cầu một hệ thống điều khiển trung tâm để điều khiển toàn
bộ mạng một cách toàn diện. Hệ thống điều khiển trung tâm bao gồm một cơ sở dữ liệu
mạng rộng lớn, lưu giữ tất cả các thông tin về tất cả các node, các liên kết và các tài
nguyên dự trữ. Khi một liên kết hoặc một node bị lỗi, thông tin lỗi được thông báo về hệ
Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 9

Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

thống điều khiển trung tâm dọc các tuyến khác. Hệ thống điều khiển trung tâm sau đó
tính toán một tuyến để thay thế cho tuyến lỗi theo thông tin lưu giữ trong cơ sở dữ liệu.
Sau đó hệ thống điều khiển trung tâm phát ra các mệnh lệnh điều khiển tới mỗi node tạo
một tuyến mới để khôi phục dịch vụ.
Cơ chế khôi phục phân tán không yêu cầu bất kỳ hệ thống điều khiển trung tâm nào.
Khi một liên kết lỗi, tất cả các node tại 2 đầu liên kết lỗi phát hiện lỗi và phát tán thông
tin này ra toàn mạng. Tất cả các LSP liên quan tới liên kết lỗi hoặc node tái định tuyến và
các LSP mới được tạo để khôi phục dịch vụ.

1.3 Giao thức ASON
Hiện tại một số mạng truyền dẫn ASON đã triển khai trong thực tế thường áp dụng
LMP như một giao thức quản lý liên kết, giao thức định tuyến OSPF-TE, và RSVP-TE là
giao thức báo hiệu
1.3.1 LMP
LMP thực hiện chức năng tạo và duy trì các kênh điều khiển giữa các node liền kề
trong một mạng ASON. Thủ tục tạo các kênh điều khiển như sau:

Hình 1.6: Tạo các kênh điều khiển
Khi 2 ASON NE liền kề bắt đầu bật, LMP sử dụng các mào đầu OTN hoặc các kênh
DCC của OSC để phát các bản tin. Node 1 phát bản tin yêu cầu tạo kênh điều khiển tới
node 2, node 2 thực hiện kiểm tra các bản tin đã nhận. Nếu bản tin qua được kiểm tra,
Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 10


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

node 2 trả lại bản tin cho node 1. Nếu bản tin đó không qua được kiểm tra, node 2 trả lại
một bản tin khác cho node 1, chỉ thị rằng bản tin lỗi. Node 2 đợi một kiểm tra khác. Sau
đó, một kênh điều khiển giữa 2 node được tạo.
Sau khi kênh điều khiển được tạo, 2 node lưu giữ thông tin về kênh điều khiển và
nhận dạng kênh điều khiển theo ID.
Sau khi các kênh điều khiển được cấu hình, và kiểm tra thuộc tính nhất quán được
thực hiện tới các TE link để xem nếu thông tin nhận dạng tại cả 2 đầu của các link TE
được cấu hình thủ công hoặc được phát hiện động hay không. Nếu kiểm tra thành công,
giao thức OSPF được sử dụng để chuyển thông tin của các TE link tới toàn mạng.
Như được chỉ ra trong hình 1-6, node 1 phát bản tin và nội dung đã được kiểm tra
tới node 2, node 2 kiểm tra xem nó có cùng thông tin không và gửi kết quả kiểm tra trở
lại cho node 1.

Hình 1.7: Kiểm tra các TE link
1.3.2 OSPF-TE
Mặt phẳng điều khiển thường sử dụng OSPF-TE, là một giao thức mở rộng của
OSPF, và thực hiện các chức năng sau:
 Tạo các mối quan hệ liền kề
 Tạo và duy trì các liên kết điều khiển

Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 11


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

 Phát tán và thu thập thông tin về các liên kết điều khiển trên mặt phẳng điều
khiển. Theo thông tin đó, giao thức sau đó tạo ra thông tin về các tuyến được yêu

cầu cho việc chuyển tiếp bản tin trong mặt phẳng điều khiển.
 Phát tán và thu thập thông tin về các TE link trên mặt phẳng điều khiển. Giao
thức sau đó tạo ra thông tin về các cấu hình dịch vụ mạng cho việc tính toán
tuyến dịch vụ.
1.3.3 RSVP-TE
RSVP-TE là một giao thức dành trước tài nguyên, là một kiểu báo hiệu. Trong kỹ
thuật lưu lượng, RSVP được mở rộng thành RSVP-TE. RSVP-TE chủ yếu hỗ trợ các
chức năng sau:
 Tạo LSP
 Xóa LSP
 Thay đổi thuộc tính LSP
 Tái định tuyến LSP
 Tối ưu hóa tuyến LSP
 Bảo mật giao thức
Một thực thể bên ngoài có thể thay đổi các gói giao thức OSPF-TE của mạng, giả
mạo một node trong mạng và phát các gói, hoặc nhận các gói được phát bởi các node
trong mạng và tấn công liên tục. Để đảm bảo an toàn mạng, ASON cung cấp các chức
năng để bảo mật các giao thức. Trong một miền ASON, các giao thức RSVP và OSPF-TE
được bảo mật nhận thực.
Nhận thực RSVP được cấu hình cho các node và nhận thực OSPF-TE cho các giao
diện liên kết (các khe và các giao diện quang).Có thể là không nhận thực, nhận thực văn
bản rõ ràng hoặc nhận thực MD5.
 Không nhận thực: Không yêu cầu nhận thực trong chế độ này.
 Nhận thực văn bản rõ ràng: Để kiểm tra khóa đặt trước. Mã nhận thực phải là
một chuỗi ký tự với không nhiều hơn 8 ký tự.
 Nhận thực MD5: Để kiểm tra thông tin đã được bảo mật bởi thuật toán MD5. Mã
nhận thực phải là một chuỗi ký tự với không nhiều hơn 64 ký tự.
Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 12

Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

Kiểm tra chỉ thành công khi các các chế độ nhận thực và khóa của các node liền kề
là giống nhau.

1.4 Kết luận chương
Chương 1 đã đưa ra những vấn đề cơ bản của mạng quang chuyển mạch tự động
ASON. ASON có kiến trúc 3 mặt phẳng: mặt phẳng truyền tải, mặt phẳng điều khiển và
mặt phẳng quản lý. Kiến trúc logic và kiến trúc chức năng của ASON cũng tuân theo sự
phân chia này. Các giao thức thường thấy trong các mạng ASON hiện tại được tìm hiểu
với 3 giao thức cơ bản: giao thức quản lý liên kết LMP, giao thức định tuyến OSPF-TE và
giao thức giành trước tài nguyên RSVP-TE. Các phần sau nghiên cứu các liên kết của
ASON với các kênh điều khiển, các liên kết điều khiển và các TE link.

Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 13


Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Mạng Quang Thế Hệ sau

Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 14


Đồ Án Tốt Nghiệp
Chương 2: Báo hiệu và điều khiển

CHƯƠNG 2:BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN
2.1 Các liên kết ASON
2.1.1 Các kênh điều khiển.
LMP tạo và duy trì các kênh điều khiển giữa các NE. Kênh điều khiển cung cấp một
kênh vật lý cho các gói LMP. Các kênh điều khiển được chia làm các kênh điều khiển
trong sợi và ngoài sợi. Các kênh điều khiển trong sợi tự động tìm và sử dụng mào đầu
OTN hoặc các byte D4-D12 của DCC. Kênh điều khiển ngoài sợi sử dụng các kết nối
Ethernet, nên được cấu hình nhân công.
2.2.2 Các liên kết điều khiển.
Các liên kết điều khiển là các liên kết truyền thông được tạo ra để truyền thông giữa
các thực thể giao thức của các NE.
Liên kết điều khiển OSPF được tạo và duy trì bởi giao thức OSPF giữa 2 node.
Thông tin của các liên kết điều khiển OSPF được phát tán tới thực thể mạng. Trong cách
này, mỗi NE có thể nhận được thông tin và sau đó thiết lập cấu hình điều khiển. Giao
thức OSPF của mỗi NE tính toán tuyến điều khiển ngắn nhất cho mỗi NE theo cấu hình
điều khiển. Các tuyến sau đó được lưu trong bảng chuyển tiếp. Báo hiệu RSVP sau đó sử
dụng các tuyến này để phát các gói bản tin.
Mặc định, các liên kết điều khiển được tạo trong các sợi. Các liên kết điều khiển
cũng có thể được tạo bên ngoài các sợi trong môi trường mà giao thức OSPF của các
cổng Ethernet cho phép.
Mặc dù các liên kết điều khiển và các kênh điều khiển được tạo ra trong các mào
đầu OTN hoặc các kênh DCC (D4-D12), nhưng chúng khác nhau về chức năng và độc
lập với nhau. Giao thức OSPF phát tán thông tin về các liên kết điều khiển tới toàn mạng.
Mỗi ASON NE lưu thông tin về các liên kết điều khiển mạng - diện rộng. Các ASON NE
không phát thông tin về các kênh điều khiển tới các thực thể mạng. Mỗi NE chỉ quản lý
và lưu giữ thông tin về các kênh điều khiển của nó mà thôi.
TE link là một liên kết kỹ thuật lưu lượng. ASON NE gửi thông tin băng thông của
nó tới các ASON NE khác qua TE link để cung cấp dữ liệu cho việc tính toán tuyến. TE
link là một khái niệm của các tài nguyên. Các bảng khác nhau tạo ra các TE link khác
nhau. TE link có thể được chia thành các kiểu sau:

Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 15


Đồ Án Tốt Nghiệp
Chương 2: Báo hiệu và điều khiển

 OCh TE link


OTU2 TE link (truyền dẫn một OC192, STM-64 hoặc WAN PHY đối với
Ethernet 10 Gigabit) và ODU2 TE link (truyền dẫn lên tới 8 tín hiệu ODU0 hoặc
4 tín hiệu ODU1 hoặc 1 tín hiệu STS-192/STM-64...)



OTU1 TE link (truyền dẫn tín hiệu STM-16) và ODU1 TE link (truyền dẫn 2
ODU0 hoặc một tín hiệu STS-48/STM-16)

 OTU5G TE link và ODU 5G TE link

2.2 Khả năng tự động phát hiện của các cấu hình mạng.
2.2.1 Khả năng tự động phát hiện của các liên kết điều khiển.
Mạng ASON tự động phát hiện các liên kết điều khiển thông qua giao thức OSPFTE.
Khi kết nối sợi (bao gồm sợi liên trạm tự động phát hiện và sợi trong trạm cấu hình
nhân công) hoàn thành trong một mạng ASON, mỗi ASON NE sử dụng giao thức OSPF
để phát hiện các liên kết điều khiển và sau đó phát tán thông tin về các liên kết điều khiển
của bản thân nó tới các thực thể mạng. Kết quả là, mỗi NE thu được thông tin của các
liên kết điều khiển trong toàn mạng và cũng thu được thông tin về cấu hình điều khiển
mạng - diện rộng. Mỗi ASON NE sau đó tính toán tuyến ngắn nhất tới bất kỳ ASON NE

nào và viết chúng trong bảng chuyển tiếp định tuyến, được sử dụng cho báo hiệu RSVP
để phát và nhận các gói.
Khi kết nối sợi trong toàn mạng hoàn thành, các ASON NE tự động phát hiện cấu
hình điều khiển mạng diện rộng và báo cáo thông tin cấu hình tới hệ thống quản lý để
hiển thị thời gian thực.
2.2.2 Khả năng tự động phát hiện của các TE link
Mạng ASON trải các TE link tới toàn mạng qua các giao thức OSPF-TE.
Sau khi một ASON NE tạo một kênh điều khiển giữa các NE hàng xóm thông qua
LMP, việc kiểm tra TE link bắt đầu. Mỗi ASON NE phát tán các TE link của nó tới toàn
mạng thông qua OSPF-TE. Mỗi NE sau đó nhận các TE link của mạng-diện rộng, đó là,
cấu hình tài nguyên mạng-diện rộng.

Sinh viên: Nguyên Maṇ h Hùng
Page 16