Đồ án: CÁC PHƯƠNG THỨC TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGN CỦA TỔNG CÔNG TY BCVT VIỆT NAM

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CÁC PHƯƠNG THỨC TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGN CỦA TỔNG CÔNG TY BCVT VIỆT NAM Người thực hiện: Nguyễn Thị Yến Hà Nội 2005 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I -----o0o-----  CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc -----o0o-----   ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Yến Lớp: D2001VT Khoá: 2001-2006 Ngành: Điện tử - Viễn thông Tên đề tài: Các phương thức tích hợp IP trên quang và ứng dụng trong NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam Nội dung đồ án: 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 Ngày giao đề tài: Ngày nộp đồ án: Hà Nội, ngày tháng năm 2005 Giáo viên hướng dẫn TS. Hoàng Văn Võ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Điểm: (Bằng chữ: ) Hà Nội, ngày tháng năm 2005 Giáo viên hướng dẫn TS. Hoàng Văn Võ NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Điểm: (Bằng chữ: ) Hà Nội, ngày tháng năm 2005 MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT i Lời nói đầu 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1. Xu hướng tích hợp IP trên quang 3 1.1.1. Sự phát triển của Internet 3 1.1.2. Sự phát triển của công nghệ truyền dẫn 4 1.1.3. Nỗ lực của các nhà cung cấp và các tổ chức 5 1.2. Quá trình phát triển 6 1.2.1. Các giai đoạn phát triển 6 1.2.2. Mô hình phân lớp của các giai đoạn phát triển 9 1.3. Các yêu cầu đối với truyền dẫn IP trên quang 12 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG 13 2.1. Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật WDM 13 2.2. Các đặc điểm của công nghệ WDM 15 2.3. Một số công nghệ then chốt 16 2.3.1. Nguồn quang 16 2.3.2. Bộ tách ghép bước sóng quang 19 2.3.3. Bộ lọc quang 21 2.3.4. Bộ đấu nối chéo quang OXC 22 2.3.5. Bộ xen/rẽ quang OADM 24 2.3.6. Chuyển mạch quang 25 2.3.7. Sợi quang 28 2.3.8. Bộ khuếch đại quang sợi 30 2.3.9. Bộ thu quang 31 2.4. Một số điểm lưu ý 33 2.4.1. Nguồn quang 33 2.4.2. Sợi quang 33 2.4.3. Bộ khuếch đại quang 33 2.4.4. Hiệu ứng phi tuyến 33 2.4.5. Tán sắc 34 CHƯƠNG 3: INTERNET PROTOCOL – IP 37 3.1. IPv4 37 3.1.1. Phân lớp địa chỉ 37 3.1.2. Các kiểu địa chỉ phân phối gói tin 39 3.1.3. Mobile IP 40 3.1.4. Địa chỉ mạng con (subnet) 40 3.1.5. Cấu trúc tổng quan của một IP datagram trong IPv4 41 3.1.6. Phân mảnh và tái hợp 45 3.1.7. Định tuyến 47 3.2. IPv6 50 3.2.1. Tại sao lại có IPv6? 50 3.2.2. Khuôn dạng datagram IPv6 50 3.2.3. Các tiêu đề mở rộng của IPv6 51 3.2.4. Các loại địa chỉ IPv6 55 3.2.5. Các đặc tính vượt trội của IPv6 56 3.2.6. Sự chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 57 3.2.7. IPv6 cho IP/WDM 60 3.3. Hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong IP 60 3.3.1. Kiểu dịch vụ tích hợp (IntServ) 60 3.3.2. Mô hình dịch vụ phân biệt (DiffServ) 61 CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG THỨC TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG 63 4.1. Kiến trúc IP/PDH/WDM 65 4.2. Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM 65 4.2.1. Mô hình phân lớp 65 4.2.2. Ví dụ 70 4.3. Kiến trúc IP/ATM/WDM 72 4.4. Kiến trúc IP/SDH/WDM 73 4.4.1. Kiến trúc IP/PPP/HDLC/SDH 74 4.4.2. Kiến trúc IP/LAPS/SDH 76 4.5. Công nghệ Ethernet quang (Gigabit Ethernet- GbE) 78 4.6. Kỹ thuật MPLS để truyền dẫn IP trên quang 80 4.6.1. Mạng MPLS trên quang 80 4.6.2. Kỹ thuật lưu lượng MPLS trên quang 83 4.6.3. Mặt điều khiển MPLS 85 4.7. GMPLS và mạng chuyển mạch quang tự động (ASON) – Hai mô hình cho mảng điều khiển quang tích hợp với công nghệ IP 86 4.7.1. MPLS trong mạng quang hay GMPLS (Generalized MPLS) 86 4.7.2. Mạng quang chuyển mạch tự động (ASON) 89 4.8. Công nghệ truyền tải gói động (DPT) 92 4.9. Phương thức truyền tải gói đồng bộ động (DTM) 93 4.9.1. Truyền tải IP qua mạng DTM 93 4.9.2. Cấu trúc định tuyến 94 4.9.3. Phân đoạn IPOD 94 4.9.4. Tương tác với OSPF 95 4.10. Kiến trúc IP/SDL/WDM 95 4.11. Kiến trúc IP/WDM 96 4.11.1. IP over WDM 96 4.11.2. IP over Optical 105 CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG IP TRÊN QUANG TRONG NGN CỦA TỔNG CÔNG TY BCVT VIỆT NAM 110 5.1. Mạng thế hệ sau (NGN) của Tổng công ty 110 5.1.1. Khái niệm về NGN 110 5.1.2. Nguyên tắc tổ chức mạng thế hệ sau (NGN) 111 5.1.3. Mạng thế hệ sau của Tổng công ty 111 5.2. Phân tích và đánh giá các phương thức tích hợp IP trên quang 114 5.2.1. Các chỉ tiêu phân tích và đánh giá 114 5.2.2. Phân tích và đánh giá 115 5.3. Tình hình triển khai IP trên quang của Tổng công ty 119 5.3.1. Giai đoạn trước năm 2004 119 5.3.2. Giai đoạn từ năm 2004 đến nay 120 5.4. Đề xuất phương án IP trên quang cho Tổng công ty trong những năm tới 121 5.4.1. Giai đoạn 2005-2006 121 5.4.2. Giai đoạn 2006-2010 122 5.4.3. Giai đoạn sau năm 2010 123 KẾT LUẬN 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAL  ATM Adaptation Layer  Lớp thích ứng ATM   ADM  Add/Drop Multiplexer  Bộ xe/rẽ kênh quang   APD  Avalanche PhotoDetector  Bộ tách quang thác   APS  Automatic Protection Switch  Chuyển mạch bảo vệ tự động   AR  Asynchronous Regernation  Tái sinh cận đồng bộ   ARP  Address Resolution Protocol  Giao thức chuyển đổi địa chỉ   ASE  Amplified Spontanous Emission  Bức xạ tự phát có khuếch đại   ATM  Asychronous Transfer Mode  Phương thức truyền tải không đồng bộ   BGP  Border Gateway Protocol  Giao thức cổng biên   CBR  Constant Bit Rate  Tốc độ bit không đổi   CR-LDP  Constain-based Routing using Lable Distribution Protocol  Định tuyến và sử dụng giao thức phân phối nhãn   DBR  Distribute Bragg Reflect  Laser phản xạ Bragg phân bố   DFB  Distribute FeedBack  Laser phản hồi phân bố   DVA  Distance Vector Algorithm  Thuật toán vector khoảng cách   DWDM  Dense Wavelength Division Multiplex  Ghép kênh bước sóng mật độ cao   DXC  Digital Cross-Connect  Kết nối chéo số   EGP  External Gateway Protocol  Giao thức ngoài cổng   FCS  Frame Check Sequence  Chuỗi kiểm tra khung   FEC  Forward Error Correction  Sửa lỗi trước   FPA  Fabry-Perot Amplifier  Bộ khuếch đại Fabry-Perot   FR  Frame Relay  Trễ khung   FWM  Four Wavelength Mix  Hiệu ứng trộn bốn bước sóng   HDLC  High-level Data Link Control  Điều khiển liên kết dữ liệu mức cao   Host ID  Host Identification  Phần chỉ thị host   ICMP  Internet Control Message Protocol  Giao thức bản tin điều khiển Internet   IGMP  Internet Group Management Protocol  Giao thức quản lý nhóm   IGP  Internal Gateway Protocol  Giao thức trong cổng   IP  Internet Protocol  Giao thức Internet   IS - IS  Intermediate System-to-Intermadiate System  Giao thức node trung gian-node trung gian   ITU  International Telecommunication Union  Liên hiệp viễn thông quốc tế   LAN  Local Area Network  Mạng địa phương   LCP  Link Control Protocol  Giao thức điều khiển liên kết   LEAF  Larger Effect Area Fiber  Sợi quang có diện tích hiệu dụng cao   LMP  Link Management Protocol  Giao thức quản lý liên kết   LSA  Link State Algorithm  Thuật toán trạng thái liên kết   LSP  Lable Switch Path  Đường chuyển mạch nhãn   LSR  Lable Switched Router  Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn   MF  More Fregment  Còn mảnh   MPLS  MultiProtocol Lable-Switch  Chuyển mạch nhãn đa giao thức   MPLS TE  MPLS Traffic Engineering  Kỹ thuật lưu lượng MPLS   MPλS  MultiProtocol Lambda Switching  Chuyển mạch bước sóng đa giao thức   MSOH  Multiplex Section OverHead  Mào đầu đoạn ghép   MTU  Maximum Transmission Unit  Đơn vị truyền dẫn lớn nhất   Net ID  Network Identification  Chỉ thị mạng   NMS  Network Management Station  Trạm quản lý mạng   NNI  Network-Network Interface  Giao diện mạng-mạng   OADM  Optical ADM  ADM quang   OAM&P  Operation, Administation, Maintaince and Provisioning  Các chức năng vận hành, quản lý, bảo dưỡng và giám sát   Och  Optical Channel  Kênh quang   OCHP  Optical CHannel Protection  Bảo vệ kênh quang   ODSI  Optical Domain Service Interconnect  Kết nối dịch vụ miền quang   OIF  Optical Internetworking Forum  Diễn đàn kết nối mạng quang   OMS  Optical Multiplex Section  Đoạn ghép kênh quang   OMSP  OMS Protection  Bảo vệ đoạn ghép kênh quang   OSPF  Open Shortest Path First  Lựa chọn đường đi ngắn nhất   OTN  Optical Transport Network  Mạng truyền tải quang   OTS  Optical Transmission Section  Đoạn truyền dẫn quang   O-UNI  Optical User-Network Interface  Giao diện mạng-người sử dụng   OXC  Optical Cross-connect  Kết nối chéo quang   PCM  Pulse Code Modulaion  Điều chế xung mã   PDH  Plesiochronous Digital Hierarche  Phân cấp số cận đồng bộ   PIN  Positive Intrinsic Negative  Bộ tách sóng quang loại PIN   POH  Path OverHead  Mào đầu đường truyền   PPP  Point to Point Protocol  Giao thức điểm nối điểm   PSTN  Public Switching Telephone Network  Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng   PVC  Permanent Virtual Channel  Kênh ảo cố định   QoS  Quality of Service  Chất lượng của dịch vụ   RARP  Reverse ARP  Giao thức chuyển đổi địa chỉ ngược   RIP  Routing Information Protocol  Giao thức thông tin định tuyến   RSOH  Regeneration Section OverHead  Mào đầu đoạn lặp   RSVP  Resource Reservation Protocol  Giao thức chiếm tài nguyên   RTCP  RTP Control Protocol  Giao thức điều khiển RTP   RTP  Real Time Protocol  Giao thức thời gian thực   SAPI  Service Access Point Identifier  Chỉ thị điểm truy cập dịch vụ   SDH  Synchronous Digital Hierarche  Phân cấp số đồng bộ   SLA  Semiconductor Laser Amplifier  Bộ khuếch đại laser bán dẫn   SPM  Self Pulse Modulation  Hiệu ứng tự điều chế pha   SRS  Stimulated Raman Scattering  Hiệu ứng tán xạ bị kích thích Raman   SVC  Switched Vitual Channel  Kênh chuyển mạch ảo   TCP  Transmission Control Protocol  Giao thức điều khiển truyền dẫn   TE  Traffic Engineering  Kỹ thuật lưu lượng   TLV  Type Length Value  Kiểu mã hoá loại-độ dài-giá trị   UBR  Unspecified Bit Rate  Tốc độ bit không xác định   UCP  Unified Control Plane  Mặt điều khiển chung   UDP  User Datagram Protocol  Giao thức gói dữ liệu người dùng   UNI  User-Network Interface  Giao diện mạng-người dùng   VBR-rt  Variable Bit Rate-real time  Tốc độ bit khả biến-thời gian thực   VC  Virtual Channel  Kênh ảo   VCI  VC Identification  Nhận dạng kênh ảo   VP  Virtual Path  Đường ảo   VT  Virtual Tributary  Luồng ảo   WAN  Wide Area Network  Mạng diện rộng   WP  Wavelength Path  Đường bước sóng   Lời nói đầu Internet đã làm một cuộc cách mạng hoá đến rất nhiều khía cạnh trong cuộc sống của chúng ta. Nó đã ảnh hưởng đến cách mà chúng ta kinh doanh cũng như cách mà chúng ta giải trí. Nó làm thay đổi hẳn các hoạt động mang tính chất truyền thống của con người. Bằng cách sử dụng Internet người ta có thể đọc một tờ báo ở một thành phố rất xa, hoặc tìm kiếm một bộ phim hành động đang chiếu ở đâu đó, nói chuyện với một người lạ ở bất kỳ nơi nào người ta muốn, hoặc so sánh giữa các cửa hàng với nhau về một sản phẩm nào đó (ví dụ như một chiếc máy tính)… Chính sự đơn giản trong sử dụng, đa dạng trong số các dịch vụ cung cấp và tương đối rẻ so với các loại hình thức dịch vụ khác, Internet đã phát triển một cách mạnh mẽ và nhanh chóng tại các quốc gia trên thế giới. Bên cạnh đó, các nhà cung cấp dịch vụ ngày càng cung cấp các loại hình dịch vụ khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Các loại hình dịch vụ như: thoại, âm thanh, hình ảnh đều có thể sử dụng giao thức Internet (IP) nhờ tính phổ thông và giá thành rẻ của nó. Mỗi loại dịch vụ đều có một yêu cầu về băng thông, tốc độ truyền dẫn, QoS…phục vụ nhu cầu của người sử dụng. Nhu cầu lưu lượng tăng mạnh do sự bùng nổ của các loại hình dịch vụ Internet và các dịch vụ băng rộng đã tác động mạnh mẽ tới việc cải tiến, xây dựng cấu trúc mạng viễn thông. Việc xây dựng mạng thế hệ sau (NGN) là một giải pháp hữu hiệu nhằm thoả mãn nhu cầu của mạng lưới. Trong cấu trúc NGN, lớp truyền tải là khâu quan trọng nhất có nhiệm vụ truyền dẫn thông suốt lưu lượng trao đổi thông tin của người dùng với tất cả các loại hình dịch vụ trên mạng, trong đó mạng truyền dẫn được xem là huyết mạch chính. Để thoả mãn việc thông suốt lưu lượng với băng tần lớn, các hệ thống truyền dẫn thông tin quang được sử dụng nhờ các ưu điểm nổi bật của nó. Mặt khác, công nghệ WDM được xem là công nghệ quan trọng và hiệu quả nhất cho đường truyền dẫn. Công nghệ WDM đã và đang cung cấp cho mạng lưới khả năng truyền dẫn cao trên băng tần cực lớn. Với công nghệ WDM, nhiều kênh quang, thậm chí tới hàng ngàn kênh quang, truyền đồng thời trên một sợi, trong đó mỗi kênh quang tương ứng một hệ thống truyền dẫn độc lập tốc độ nhiều Gbps. Hơn nữa, sự ra đời phiên bản mới IPv6 và các công nghệ như: chuyển mạch quang, GbE…là cơ sở để xây dựng một mạng thông tin toàn quang. Với tốc độ truyền dẫn ánh sáng và dung lượng truyền dẫn có thể đạt tới tốc độ nhiều Gbps hoặc Tbps trong các mạng toàn quang này, khối lượng lớn các tín hiệu quang được truyền dẫn trong suốt từ đầu đến cuối. Do đó, việc ứng dụng kỹ thuật IP over Optical là một xu hướng tất yếu của các mạng viễn thông hiện nay. Để tìm hiểu và nghiên cứu kỹ thuật này, đồ án tốt nghiệp của em với đề tài “Các phương thức tích hợp IP trên quang và ứng dụng trong NGN của Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam” sẽ trình bày tổng quan các phương thức hướng đến công nghệ IP trên quang bằng cách sử dụng lại các công nghệ hiện có như: PDH, SDH, ATM…và sử dụng các công nghệ mới như: DTM, SDL…Qua đó đánh giá về QoS của các phương thức và trình bày công nghệ được ứng dụng trong mạng viễn thông hiện nay. Nội dung của đề tài được chia thành 5 chương như sau: - Chương 1: Giới thiệu chung về sự phát triển của Internet, công