Ứng dụng MPLS trong hệ thống mạng quang

, nhiều khả năng cung cấp dịch vụ trong khi vẫn giữ được ưu thế của mạng IP. Một khía cạnh khác là quy mô mạng phải đủ lớn để cung cấp cho khách hàng nhằm chống lại hiện tượng tắc nghẽn cổ chai trong lưu lượng của mạng lõi. Việc tăng số lượng các giao diện mở cũng làm tăng nguy cơ mất an ninh mạng. Do đó đảm bảo an toàn thông tin mạng chống lại sự xâm nhập trái phép từ bên ngoài trở thành vấn đề sống còn của các nhà khai thác mạng. Vấn đề cũng không kém phần quan trọng là các giải pháp quản lý thích hợp cho NGN trong môi trường đa nhà khai thác, đa dịch vụ. Mặc dù còn mất nhiều thời gian và công sức trước khi hệ thống quản lý mạng được triển khai nhưng mục tiêu này vẫn có giá trị và sẽ mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí khai thác, dịch vụ đa dạng. Một vấn đề quan trọng nữa khi triển khai NGN là các công nghệ áp dụng trên mạng lưới phải sẵn sàng: * Về công nghệ truyền dẫn: phải phát triển các cộng nghệ truyền dẫn quang SDH, WDM hay DWDM với khả năng hoạt động mềm dẻo linh hoạt, thuận tiện cho khai thác và điều hành quản lý. * Về công nghệ truy nhập: phải đa dạng hoá các dạng truy nhập cả vô tuyến và hữu tuyến. Tích cực phát triển và hoàn thiện để đem vào ứng dụng rộng rãi các công nghệ truy nhập tiên tiến như truy nhập quang, truy nhập WLAN, truy nhập băng rộng, đặc biệt là triển khai rộng truy nhập ADSL và hệ thống di động 3G. * Về công nghệ chuyển mạch: Mặc dù có nhiều tranh luận về việc lựa chọn công nghệ nào cho NGN trong các công nghệ IP, ATM, IP/MPLS, song có thể nói chuyển mạch gói sẽ là sự lựa chọn trong NGN. Gần đây với sự hoàn thiện về nghiên cứu công nghệ MPLS sẽ hứa hẹn là công nghệ chuyển mạch chủ đạo trong NGN. Bên cạnh đó một công nghệ khác là chuyển mạch quang cũng đang được nghiên cứu, hy vọng sẽ sớm được ứng dụng trong thực tế. 2.2.4. Cấu trúc chức năng NGN có cấu trúc chức năng như sau: - Lớp kết nối (truy nhập và truyền dẫn/ở phần lõi) - Lớp trung gian hay lớp truyền thông (Media) - Lớp điều khiển - Lớp quản lý Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay rất phức tạp với nhiều loại giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của các hãng là vấn đề đang được các nhà khai thác quan tâm. Hình 2.5: Cấu trúc mạng NGN ở cấp độ dịch vụ Hình 2.6 : Cấu trúc chức năng của NGN * Lớp truyền dẫn và truy nhập Phần truyền dẫn - Tại lớp vật lý truyền dẫn quang với công nghệ ghép kênh theo bước sóng DWDM sẽ được sử dụng. - Công nghệ IP/MPLS có thể được sử dụng truyền dẫn trên mạng lõi để đảm bảo QoS. - Các router được sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn và ngược lại khi lưu lượng nhỏ Switch – router có thể đảm nhận luôn chức năng những router này. - Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Lớp ứng dụng sẽ đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và nó sẽ thực hiện yêu cầu đó. Phần truy nhập - Với truy nhập hữu tuyến: có cáp đồng và xDSL đang được sử dụng. Tuy vậy trong tương lai truyền dẫn quang DWDM, PON sẽ dần chiếm ưu thế, thị trường của xDSL và modem sẽ dần thu nhỏ lại. - Với truy nhập vô tuyến ta có hệ thống thông tin di động GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh. Trong tương lại các hệ thống truy nhập không dây sẽ phát triển rất nhanh như truy nhập hồng ngoại, bluetooth hay WLAN. - Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục qua cổng giao tiếp thích hợp. NGN cũng cung cấp hầu hết các truy nhập chuẩn cũng như không chuẩn của các thiết bị đầu cuối như: truy nhập đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX… * Lớp truyền thông * Gồm các thiết bị là các cổng phương tiện như: - Cổng truy nhập: AG kết nối giữa mạng lõi và mạng truy nhập, RG kết nối mạng lõi và mạng thuê bao nhà. - Cổng giao tiếp: TG kết nối mạng lõi với mạng PSTN/ISDN, WG kết nối mạng lõi với mạng di động. Lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (FR, PSTN, LAN, vô tuyến…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại. * Lớp điều khiển Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là Softswitch còn gọi là MGC hay Call agent, được kết nối với các thành phần khác nhau như: SGW MS FS AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP. Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ truyền thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào. Các chức năng quản lý và chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp điều khiển. Nhờ có giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng. * Lớp ứng dụng Lớp này gồm các nút thực thi dịch vụ ( thực chất là các server dịch vụ) cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải. Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ. Một số dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ thực hiện điều khiển từ lớp điều khiển. Lớp ứng dụng kết nối với lớp điều khiển thông qua giao diện mở API. Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên dịch vụ mạng. * Lớp quản lý Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ kết nối cho đến lớp ứng dụng. Tại lớp quản lý người ta có thể khai thác hoặc xây dựng mạng giám sát viễn thông TMN như một mạng riêng theo dõi và điều phối các thành phần mạng viễn thông đang hoạt động. 2.2.5. Các thành phần của NGN NGN là mạng thế hệ kế tiếp không phải là mạng hoàn toàn mới do vậy khi xây dựng NGN ta cần chú ý vần đề kết nối NGN với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa. Cấu trúc vật lý của NGN Hình 2.7: Cấu trúc vật lý của NGN 2.2.5.1. Các thành phần của NGN Trong NGN có rất nhiều thành phần song ở đây chỉ trình bày những thành phần thể hiện rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thông truyền thống cụ thể là: Media Gateway (MG) Media Gateway Controller (MGC) Signalling Gateway (SG) Media Server (MS) Application Server (Feature Server) Hình 2.8: Các thành phần của NGN * Media Gateway MG Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại được mang trên kênh DSo. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói mẫu thoại cần được nén lại và đóng gói. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu số DSP. * Media Gateway Controller MGC MGC là đơn vị chính của Softswitch. Nó đưa ra các quy luật xử lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. Nó điều khiển SG thiết lập và kết thúc cuộc gọi. Ngoài ra nó còn giao tiếp với hệ thống OS và BSS MGC chính là cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, như PSTN, SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu qua các mạng khác nhau. Nó cũng được gọi là Call Server do chức năng điều khiển các bản tin. Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành một cấu hình tối thiểu cho Softswitch. * Signalling Gateway SG Signalling Gateway tạo ra chiếc cầu nối giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng IP dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC). SG làm cho Softswitch giống như một nút SS7 trong mạng báo hiệu SS7. Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu. * Media Server Media Server là thành phần lựa chọn của Softswitch, được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. Một Media Server phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất. * Application Server /Feature Server Server đặc tính là một server ở mức độ ứng dụng chứa một loạt dịch vụ của doanh nghiệp. Chính vì vậy nó còn được gọi là Server ứng dụng thương mại. Vì hầu hết các server này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng không ràng buộc nhiều với Softswitch về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng. Các dịch vụ cộng thêm có thể trực thuộc Call Agent hoặc cũng có thể thực hiện một cách độc lập. Những ứng dụng này giao tiếp với Call Agent thông qua các giao thức như SIP, H323… Chúng thường độc lập với phần cứng nhưng lại yêu cầu truy nhập cơ sở dữ liệu đặc trưng. Feature Server xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông thường cho hệ thống đa chuyển mạch. 2.2.5.2 Nguyên tắc tổ chức cấu trúc mạng thế hệ sau - NGN Phân vùng lưu lượng: Cấu trúc mạng thế hệ sau được xây dựng dựa trên phân bố thuê bao theo vùng địa lý, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà được phân theo vùng lưu lượng. Trong một vùng có nhiều khu vực và trong một khu vực có thể gồm một hoặc nhiều tỉnh, thành. Số lượng các tỉnh thành trong một khu vực tuỳ thuộc vào số lượng thuê bao của các tỉnh thành đó. Căn cứ vào phân bố thêu bao, mạng NGN của VNPT được phân thành 5 vùng lưu lượng như sau: Vùng 1: Các tỉnh phía bắc trừ Hà nội, Hà Tây, Bắc Ninh, Bắc Giang và Hưng Yên. Vùng 2: Hà Nội, Hà Tây, Bắc Ninh, Bắc Giang và Hưng Yên. Vùng 3: Các tỉnh Miền Trung và Tây Nguyên. Vùng 4: TP Hồ Chí Minh. Vùng 5: Các tỉnh phía Nam trừ TP Hồ Chí Minh. Tổ chức lớp ứng dụng và dịch vụ - Lớp ứng dụng và dịch vụ được tổ chức thành một cấp cho toàn mạng. - Số lượng nút ứng dụng và dịch vụ phụ thuộc vào lưu lượng dịch vụ cũng như số lượng và loại hình dịch vụ. Giai đoạn đầu toàn mạng sẽ có 2 node đặt tại Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh. Tổ chức lớp điều khiển Lớp điều khiển được tổ chức thành một cấp chung cho toàn mạng thy vì có 4 cấp như hiện nay gồm: quốc tế, liên tỉnh, tên đệm và nội hạt) và được phân theo khu vực quản lý có 3 node điểu khiển đặt tại Hà Nội, TP Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Service Nodes Service Nodes (Lớp điều khiển) Miền Nam TP.HCM HN Miền Bắc Miền Trung (ĐN) (Lớp chuyển tải) Hình 2.9: Mô hình kết nối lớp điều khiển và ứng dụng mạng NGN Lớp điều khiển có chức năng điều khiển lớp chuyển tải và lớp truy nhập cung cấp các dịch vụ của mạng NGN, gồm nhiều module như module điều khiển kết nối IP/MPLS, điều khiển định tuyến kết nối IP, điều khiển kết nối cuộc gọi thoại báo hiệu số 7... Tổ chức lớp chuyển tải. Lớp chuyển tải: được tổ chức thành 2 cấp: cấp đường trục quốc gia và cấp vùng) - Cấp đường trục quốc gia: gồm toàn bộ các note chuyển mạch đường trục (lõi IP/MPLS) và các tuyến truyền dẫn kết nối các nút trục. Cấp đường trục được tổ chức gồm 2 plane A và B, kết nối chéo giữa các node đường trục tốc độ là 2,5 Gbit/s nhằm đảm bảo độ an toàn mạng, có nhiệm vụ chuyển mạch cuộc gọi giữa các khu vực. - Cấp vùng: Gồm toàn bộ các note chuyển mạch (IP/MPLS) cũng như các bộ tập trung nội vùng đảm bảo việc chuyển mạch cuộc gọi trong nội vùng và sang vùng khách. Kết nối từ node vùng lên node trục 155 Mbit/s. - Các node chuyển mạch IP/MPLS trong vùng phải có tính năng để tích hợp lưu lượng mạng XDSL (kết nối với các BRAS hoặc tích hợp tính năng BRAS trong mạng (xDSL) hoặc để cung cấp dịch vụ cho các thuê bao băng rộng xDSL. Bộ tập trung IP/MPLS có thể dùng để thu gom lưu lượng kênh kết nối lên các node vùng. Tổ chức lớp truy nhập - Lớp truy nhập: gồm các node truy nhập hữu tuyến và vô tuyến, các node này được tổ chức không theo địa giới hành chính - Các node truy nhập của các vùng lưu lượng chỉ được kết nối đến node chuyển mạch đường trục của vùng đó. - Các thiết bị truy nhập thế hệ mới phải có khả năng cung cấp cổng dịch vụ truyền thống PSTN cũng như các dịch vụ mới bao gồm POTS, VOIP, IP/MPLS, FR, X25, IP2 VPN, xDSL.. 2.2.6 Kết nối mạng NGN với mạng truyền thống 2.2.6.1 Kết nối với mạng PSTN Kết nối mạng NGN với mạng PSTN hiện tại được thực hiện thông qua thiết bị ghép luồng trung kế (trunking Gateway – TGW) ở mức n x E1 và báo hiệu số 7, không sử dụng báo hiệu R2 cho kết nối này. Các thiết bị Trunking Gateway có tính năng chuyển tiếp các cuộc gọi thoại tiêu chuẩn 64 Kbit/s hoặc các cuộc gọi thoại VoIP qua mạng NGN. Điểm kết nối được thực hiện tại tổng đài Host hoặc tandem nội hạt và tổng đài Gateway quốc tế nhằm giảm cấp chuyển mạch, giảm chi phí đầu tư cho truyền dẫn và chuyển mạch của mạng PSTN và tận dụng năng lực chuyển mạch của mạng NGN. Đối với mạng PSTN, mạng NGN sẽ đóng vai trò như hệ tổng đài Transit quốc gia của mạng PSTN cho các dịch vụ thoại tiêu chuẩn 64 Kbit/s. Các cuộc thoại liên tỉnh tiêu chuẩn 64 kbit/s liên tỉnh hoặc quốc tế từ các tổng đài Host PSTN sẽ được chuyển tiếp qua mạng tới các Host khác hoặc tới tổng đài Gateway quốc tế. Cấu hình kết nối như mô tả hình vẽ sau Hình 2.10: Cấu hình kết nối NGN – PSTN 2.2.6.2 Kết nối với mạng Internet Kết nối mạng NGN với trung tâm mạng Internet ISP và IAP được thực hiện tại node IP/MPLS quốc gia thông qua giao tiếp ở mức LAN. Tốc độ cổng LAN không thấp hơp tốc độ theo chuẩn Gigabit Ethernet (GE). Nếu trung tâm mạng không cùng vị trí đặt node IP/MPLS quốc gia thì sử dụng kết nối LAN qua cổng GBE Điểm kết nối mạng NGN với các node truy nhập mạng internet POP độc lập cho thuê bao truy nhập gián tiếp được thực hiện tại node IP/MPLS nội vùng thì sử dụng kết nối LAN qua cổng quang. Đối với các vệ tinh của tổng đài Host PSTN có tích hợp tính năng truy nhập Internet POP thì điểm kết nối mạng NGN với các node truy nhập Internet POP tích hợp được thực hiện tại bộ tập trung IP/MPLS hoặc tại các node IP/MPLS nội vùng thông qua giao tiếp IP/MPLS tuỳ thuộc vào vị trí của POP tích hợp. Tốc độ cổng IP/MPLS phụ thuộc vào quy mộ của POP nhưng ít nhất là n x E1. Cấu hình kết nối được mô tả như (hình 2.20) 2.2.6.3 Kết nối với mạng FR, X25 hiện tại Các mạng FR, X25 hiện nay sẽ thuộc lớp truy nhập của mạng NGN, do vậy sẽ được kết nối với mạng NGN qua bộ tập trung IP/MPLS. Hình 2.11: Cấu hình kết nối NGN – Internet – PSTN 2.2.7 Lộ trình chuyển đổi 2.2.7.1 Yêu cầu : Phương án chuyển đổi dần cấu trúc mạng hiện tại sang mạng NGN đến năm 2010 cần bảo đảm một số yêu cầu cơ bản sau đây: - Không ảnh hưởng đến việc cung cấp dịch vụ viễn thông trên mạng. - Việc chuyển đổi phải thực hiện theo nhu cầu của thị trường từng bước. - Thực hiện được phân tải lưu lượng Internet ra khỏi các tổng đài Host có số thuê bao truy nhập Internet chiếm tới 20%. - Bảo đảm cung cấp dịch vụ truy nhập băng rộng tại các thành phố lớn. - Bảo toàn vốn đã đầu tư của VNPT. 2.2.7.2 Nguyên tắc thực hiện Thực hiện chuyển đổi từng bước, ưu tiên thực hiện trên mạng liên tỉnh trước nhằm đáp ứng nhu cầu về thoại và truyền số liệu liên tỉnh và tăng hiệu quả sử dụng các tuyến truyền dẫn đường trục. Mạng nội tỉnh thực hiện có trọng điểm tại các tỉnh thành phố có nhu cầu về truyền số liệu truy nhập Internet băng rộng ưu tiên giải quyết phân tải lưu lượng Internet cho mạng chuyển mạch nội hạt và đáp ứng nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao trước nhằm tạo cơ sở hạ tầng thông tin băng rộng để phát triển các dịch vụ đa phượng tiên, phục vụ chương trình chính phủ điện tử, e- commerce... của quốc gia. Không nâng cấp các tổng đài Host hiện có lên NGN do có sự khác biệt khá lớn giữa công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, tổ chức xây dựng hệ thống chuyển mạch NGN mới , riêng biệt và thực hiện kết nối với các mạng hiện tại theo các nguyên tắc ở mục 2.4.1.3 trên. Ngừng việc trang bị mới các tổng đài host công nghệ cũ, chỉ mở rộng tổng đài Host đang hoạt động trên mạng để đáp ứng các nhu cầu thoại và truyền số liệu băng hẹp và chỉ nâng cấp với mục đích phân tải Internet và cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao dùng công nghệ xDSL trong khi mạng NGN chưa bao phủ hết vùng phục vụ. Phát triển nút truy nhập mới của NGN để đáp ứng các nhu cầu Host mới. 2.2.7.3 Lộ trình chuyển đổi - Giai đoạn 2001 – 2003 Trang bị 2 node điều khiển và 2 node dịch vụ tại miền bắc (đặt tại Hà Nội) và miền nam (đặt tại TP. Hồ Chí Minh). năng lực xử lý cuộc gọi của một node trên 4 triệu BH CA tương đương với trên 240.000 kênh trung kế hoặc trên 400.000 thuê bao. Trang bị 3 node IP/MPLS đường trục tại miền bắc (đặt tại Hà Nội) và miền nam (đặt tại TP Hồ Chí Minh) và miền trung (tại Đà Nẵng). Trang bị các node ghép luồng trung kế TGW và mạng IP/MPLS nội vùng cho 11 tỉnh và thành phố lớn gồm Hà nội, TP Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Quảng Ninh, Huế, Đà Năng, Khánh Hoà, Bà Rịa Vũng Tầu, Đồng Nai, Cần Thơ, Bình Dương. Lắp đặt các node truy nhập NGN nhằm cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (xDSL) tại các tổng đài Host trung tâm của 11 tỉnh thành phố Như vậy, vào giai đoạn này sẽ có mạng chuyển mạch liên vùng và nội vùng tạicả 5 vùng lưu lượng. Một phần lưu lượng thoại của mạng đường trục PSTN sẽ được chuyển sang mạng NGN đường trục. - Giai đoạn 2004 -2005 Tăng số node điều khiển và IP/MPLS nhằm mở rộng vùng phục vụ của mạng NGN tới các tỉnh thành phố còn lại và hình thành mặt chuyển mạch A&B như theo nguyên tắc tổ chức mạng ở mục 2.4.1.3, bảo đảm cung cấp dịch vụ XDSL tại 64 tỉnh thành. - Giai đoạn 2006 - 2010 Chuyển mạch IP/MPLS cấp đường trục, các node điều khiển được trang bị với cấu trúc 2 mặt đầy đủ để chuyển tải lưu lượng chuyển tiếp vùng và liên vùng cho 5 vùng lưu lượng. Lưu lượng PSTN một phần được chuyển qua mạng tổng đài PSTN và phần lớn được chuyển tải qua mạng NGN. 2.2.8 Hệ thống quản lý mạng và dịch vụ Việc quản lý và khai thác mạng sẽ theo mô hình quản lý mạng tập trung với hệ thống quản lý mạng TNM đã đưa vào khai thác khoảng cuối năm 2003. Giai đoạn 1 hệ thống được trang bị một trung tâm điều hành và quản lý mạng Quốc gia tập trung với các OMC của VTN, VTI, Hà Nội, HCM và OMC khu vực khác có khả năng quản lý và khai thác mạng tập trung quản lý đến từng phần tử mạng. Các đối tượng thực hiện sẽ thuộc các đơn vị quản lý và chịu sự điều hành trực tiếp của trung tâm điều hành mạng Quốc gia. Giai đoạn 2 hệ thống sẽ hoàn thiện có khả năng quản lý toàn bộ mạng lưới VNPT với các OMC quản lý mạng chuyển mạch gói, mạng truyền dẫn, ngoại vi và các chủng loại thết bị trên toàn mạng chưa đầu tư trong giai đoạn 1. Kế hoạch phát triển dịch vụ Giai đoạn đến 2010 là giai đoạn bùng nổ về dịch vụ, nhiều loại hình dịch vụ băng hẹp, băng rộng, dịch vụ giá trị gia tăng trên thoại cố định, di động, internet sẽ được đưa vào khai thác đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng. Các dịch vụ mới: Tiếp tục phát triển các dịch vụ hiện tại như thoại cơ bản, thoại qua IP, Internet các dịch vụ trả trước, các dịch vụ gia tăng... sẽ phát triển các dịch vụ băng rộng tốc độ cao như dịch vụ sử dụng công nghệ ADSL: Truy nhập internet, VoD, truyền hình, các dịch vụ theo yêu cầu, VoDSL... mạng VPN, dịch vụ chứng thực điện tử, thuê kênh tốc độ cao, các dịch vụ thông minh IN trong mạng di động, cung cấp dịch vụ 3G cho di động như truy nhập internet tốc độ cao cho di động Video Streaming, nhắn tin đa phương tiện MMS... đặc biệt đầu tư phát triển các dịch vụ IN đối với mạng thoại PSTN để cung cấp các dịch vụ thông minh cho thuê bao cố định là mạng hiện đang có số thuê bao lớn. Mạng lưới phát triển mạnh mẽ và phương thức khai thác mới tối ưu sẽ tạo thế mạnh vững chắc cho VNPT trong môi trường cạnh tranh. Các dịch vụ NGN cung cấp NGN (Next Generation Network) là mạng viễn thông đang được ứng dụng mạnh mẽ trên thế giới với sự kết hợp với 3 mạng cơ sở hiện nay là viễn thông, truyền thông, Internet, mạng này cho phép hỗ trợ mọi phương thức truyền thông tin như âm thanh, dữ liệu, hình ảnh và đảm bảo cung cấp mọi dịch vụ, đáp ứng nhu cầu của người sử dụng điện thoại, truyền số liệu, Internet, truyền hình phát thanh, giải trí qua mạng… Trên cùng một công nghệ IP là điểm mạnh của NGN. Tập đoàn Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam (VNPT) đang đưa NGN vào hoạt động với mục tiêu tạo thêm nhiều dịch vụ mới đáp ứng nhu cầu sử dụng của khách hàng ngày càng cao, NGN đang là mục tiêu của nhiều nhà khai thác viễn thông trên thế giới, khả năng cung cấp đa dịch vụ. Ưu điểm lớn nhất của NGN là cho phép triển khai các dịch vụ một cách nhanh chóng và đa dạng, đáp ứng sự hội tụ giữa thông tin thoại, truyền dữ liệu và Inernet, giữa cố định và di động… với giá thành thấp. Những ưu điểm này giúp cho mạng NGN cũng cho phép truy suất toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới, và mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển của khách hàng. Ngoài những ưu điểm trên, ứng dụng của NGN cho phép giảm thiểu thời gian đưa dịch vụ mới ra thị trường và nâng cao hiệu xuất sử dụng truyền dẫn thêm vào đó, NGN cũng cho phép những nhà cung cấp dịch vụ tăng cường khả năng kiểm soát, bảo mật thông tin của khách hàng, đáp ứng được hầu hết các nhu cầu của nhiều đối tượng sử dụng như doanh nghiệp, văn phòng… Với nhà cung cấp dịch vụ, NGN đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kinh doanh mới của khách hàng, linh hoạt sử dụng các giao dịch điện tử đa truy nhập, đa giao thức để cung cấp các dịch vụ cho khách hàng mà không phụ thuộc vào nhiều nhà cung cấp thiết bị và khai thác mạng lưới. Dựa trên nền mạng NGN Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã giới thiệu tới người sử dụng cùng một lúc 8 dịch vụ mới như sau: - Dịch vụ điện thoại cố định trả tiền trước 1719 Đây là dịch vụ gọi điện thoại nội hạt, nội tỉnh, đường dài trong nước và quốc tế với hình thức khách hàng mua thẻ mệnh giá để sử dụng, trên cùng một thẻ mệnh giá khách hàng có thể lựa chọn cuộc gọi chất lượng cao VoIP 64 kbit/s hoặc cuộc gọi giá thấp VoIP 8 kbit/s. Dịch vụ điện thoại trả trước giúp khách hàng quản lý được số tiền sử dụng dịch vụ. - Dịch vụ báo cuộc gọi từ Internet (Call Waiting Internet) Dịch vụ này cho phép nhận các cuộc gọi đến trong khi đang truy nhập Internet thông qua đường dây điện thoại, khi sử dụng dịch vụ khách hàng sẽ được cung cấp một đường kết nối ảo thứ 2 và có thể quản lý toàn bộ các cuộc gọi đến trong khi đang sử dụng Internet. - Dịch vụ Webdial page Dịch vụ Webdial page cho phép người sử dụng dịch vụ thực hiện cuộc gọi từ một trang web trên Internet (Webdial Page Server) tới một thuê bao PSTN. Cuộc gọi có thể là Phone – to – Phone hoặc PC – to – Phone. Muốn sử dụng dịch vụ này khách hàng cần có một máy điện thoại, một máy tính kết nối Internet và phải đang ký sử dụng dịch vụ Webdial Page, người sử dụng sẽ được cấp một username và password để truy nhập vào website Webdial Page. Người sử dụng truy nhập vào Webdial Page Server qua mạng Internet và sử dụng username và password để đăng nhập vào. Sau đó, tuỳ theo thông tin người sử dụng điền vào sẽ có hai kiểu thực hiện cuộc gọi PC – to – Phone và Phone – to – Phone. - Dịch vụ điện thoại miễn phí đường dài 1800 (1800 Tollfree) Dịch vụ này cho phép thực hiện cuộc gọi miễn phí tới nhiều đích khác nhau thông qua một số truy nhập thống nhất trên mạng với cước phí thuê bao gọi bằng cuộ gọi nội hạt. Cước phí đường dài của cuộc gọi sẽ được tính cho thuê bao đăng ký dịch vụ 1800 Dịch vụ Tollfree đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp cung cấp sản phẩm hoặc dịch vụ và các tổ chức mang tính xã hội như các công ty quảng cáo…có số lượng khách hàng đông đảo. Các thuê bao sử dụng dịch vụ Tollfree sẽ được tăng khả năng tiếp xúc với khách hàng, tạo điều kiện cho thuê bao thực hiện tốt hơn việc tiếp thị sản phẩm và dịch vụ qua đó chăm sóc khách hàng của mình được tốt hơn. - Dịch vụ thông tin giải trí 1900 (1900 Premium Rate Service) Dịch vụ này được cung cấp bởi nhà khai thác viễn thông và công ty cung cấp dịch vụ thông tin cho khách hàng. Người sử dụng dịch vụ gọi điện đến một số điện thoại dễ nhớ do nhà khai thác viễn thông cung cấp để nghe thông tin (thể thao, thời tiết…) của công ty cung cấp dịch vụ thông tin. Mức cước cuộc gọi sẽ được thu cao hơn cước điện thoại thông thường và tiền cước thu được của người sử dụng được chia theo công thức thoả thuận giữa nhà khai thác và công ty cung cấp thông tin. Với dịch vụ này nhà cung cấp thông tin dễ dàng cung cấp các loại thông tin cho khách hàng của mình. - Mạng riêng ảo. Dịch vụ mạng riêng ảo cung cấp kết nối mạng riêng ảo (LAN/ WAN) cho khách hàng dựa trên công nghệ đường dây thuê bao số loại xDSL với ưu điểm kết nối đơn giản chi phí thấp, khách hàng chỉ cần đăng ký các điểm và tốc độ kết nối theo nhu cầu sử dụng. 2.2.9 Kết luận Việc xây dựng mạng NGN là xu hướng phát triển tất yếu của viễn thông thế giới và Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng ấy. Trên đây là một số giải pháp và cấu trúc NGN của một số nhà cung cấp và tổ chức quốc tế và mô hình phát triển NGN của VNPT hiện nay. CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG MPLS TRÊN MẠNG ĐƯỜNG TRỤC NGN Việc triển khai công nghệ mạng MPLS hay công nghệ mạng khác cần được cân nhắc kỹ trước khi tiến hành. Cũng như vậy đối với MPLS. Tuy được coi là công nghệ mạng tân tiến giải quyết được nhiều nhược điểm của IP, ATM nhưng không co nghĩa là MPLS đã được công nhận như một giải pháp duy nhất cho mạng thế hệ sau ( NGN ). Trước khi đi vào phân tích khả năng ứng dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ sau của chúng ta cần xem xét một số vấn đề kỹ thuật và kinh tế sau đây: - Độ an toàn và ổn định của công nghệ MPLS. - Vị trí của MPLS trong các mô hình chuyển mạch đa dịch vụ MSF - Tính khả thi của công nghệ: sản phẩm thương mại và khả năng tương thích với các công nghệ khác hiện có. - Tốc độ triển khai nhanh hay chậm: tính đơn giản khi triển khai. - Khả năng triển khai các ứng dụng, dịch vụ mới như VPN, Data, Video… - Vận hành, khai thác bảo dưỡng các thiết bị MPLS. - Giá thành thiết bị. Các khía cạnh kỹ thuật quan trọng trong việc triển khai công nghệ MPLS trong mạng NGN. 3.1. Các công nghệ và triển vọng triển khai Trên cơ sở định hướng phát triển của NGN đến năm 2010, có thể xem xét triển khai một số công nghệ chuyển mạch như sau: * Công nghệ chuyển mạch IP * Công nghệ chuyển mạch ATM * Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS * Công nghệ chuyển mạch Lamda (quang) Mỗi công nghệ sẽ có ưu nhược điểm nhất định, tuy nhiên trước khi đi vào phân tích ưu nhược điểm của mỗi công nghệ chúng ta cần nhấn mạnh môi trường triển khai tại Việt Nam như sau: * Các ứng dụng IP còn rất hạn chế, chủ yếu là WWW và một số dịch vụ VoIP cơ bản đầu tiên. Mạng Internet cơ bản là mạng các bộ định tuyến. * Chưa có hạ tầng cơ sở ATM. Mạng ATM của Việt Nam chưa được thiết lập mặc dù đã có xuất hiện tại một số địa phương như Hà Nội,… * Mạng chuyển tiếp khung (FR) không phát triển mạnh, chủ yếu phục vụ cho dịch vụ kênh thuê riêng. * Mạng X.25 rất hạn chế Như vậy có thể khẳng định được: * Mạng được xây dựng sẽ là một mạng hoàn toàn mới, xây dựng từ đầu. * Quy mô và phương thức thực hiện: Quy mô rộng, triển khai từ mạng đường trục đến mạng truy nhập. * Các dịch vụ cơ bản ban đầu: Internet tốc độ cao, VoIP, kênh thuê riêng, VPN, các ứng dụng thương mại điện tử, truyền số liệu, video, đa phương tiện. 3.1.1 Công nghệ IP mỗi nút mạng tính toán mạng chuyển tin một cách độc lập. Phương thức này, do vậy yêu cầu kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. Sự không thống nhất của kết quả sẽ dẫn đến việc chuyển gói tin sai hướng, điều này đồng nghĩa với việc mất gói tin. Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với phương thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng một điểm tới đích. Điều này khiến cho mạng không thể thực hiện một số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo dịch vụ. Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. Giao thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi về topo mạng qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối. Với các phương thức như CDIR (Classless Inter Domain Routing), kích thước của bản tin được duy trì ở mức chấp nhận được, và do việc tính toán định tuyến đều được các nút tự thực hiện nên mạng có thể mở rộng mà không cần bất cứ thay đổi nào. Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng. Do vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về nguyên tắc chuyển tin và nó phải có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút. Kết quả tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin (Forwarding table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng đích. Dựa trên các bản chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói IP tới hướng đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Ở cách này, Sự phát triển đột biến của IP, sự tăng trưởng theo cấp số nhân của thuê bao Internet đã là một thực thể không ai có thể phủ nhận. Hiện nay, lượng dịch vụ lớn nhất trên các mạng đường trục trên thực tế đều là từ IP. Trong công tác tiêu chuẩn hoá các loại kỹ thuật, việc bảo đảm tốt hơn cho IP đã trở thành trọng điểm của công tác nghiên cứu. IP là giao thức chuyển tiếp gói tin. Việc chuyển tiếp gói tin thực hiện theo cơ chế phi kết nối. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận, địa chỉ là số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích. Ưu điểm: Đơn giản, đã chuẩn hóa, mức độ phổ biến rộng, được coi là công nghệ của tương lai. Những nghiên cứu gần đây chỉ ra khả năng sử dụng IP trực tiếp trên nền công nghệ quang và những sửa đổi giao thức IP đảm bảo chất lượng dịch vụ mới đã tạo tiền đồ cho khả năng chiếm lĩnh thị trường của công nghệ này trong tương lai. Nhược điểm: Với định tuyến IP truyền thống, chất lượng dịch vụ chỉ dừng lại ở mức độ nỗ lực tối đa. Không có khả năng hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực như thoại hay video chất lượng cao. Để có thể hỗ trợ các dịch vụ này cần bổ sung các giao thức điều khiển chất lượng dịch vụ như RSVP hay chuyển sang IPv6. 3.1.2 Công nghệ ATM Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói, thông tin được nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định, trong đó vị trí của gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ và dựa trên nhu cầu bất kì của kênh trước. Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau. ATM có hai đặc điểm quan trọng : - Thứ nhất ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM, các tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền lan và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn. - Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng. ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. Nó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin được gửi đi. ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu. Mặt khác, ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ cố định trong suốt thời gian kết nối. Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối một nhãn. Việc này thực hiện hai điều: dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài. Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong bảng chuyển tin của router dùng IP. Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói tin qua router. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của IP router, và việc này được thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng. Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IP router truyền thống. Ưu điểm: Là công nghệ trong giai đoạn chín muồi, được chuẩn hóa bởi ITU-T và Diễn đàn ATM (ATM-forum), có khả năng hỗ trợ IP qua ATM nhưng chỉ là sự kết hợp mà chưa phải là sự tích hợp IP và ATM. Nhược điểm: Giá thành cao, giao thức điều khiển (MPOA) phức tạp hơn so với IP truyền thống. Việc tạo thêm một lớp ATM của các ứng dụng IP sẽ làm hạn chế rất nhiều khả năng của IP. 3.1.3 Công nghệ MPLS Đối với các nhà thiết kế mạng mà nói, sự phát triển nhanh chóng, sự mở rộng không ngừng của mạng Internet, sự tăng vọt của lượng dịch vụ cũng như sự phức tạp của các loại hình dịch vụ, đã dần dần làm cho mạng viễn thông hiện tại không còn kham nổi. Một mặt, các nhà khai thác than phiền khó kiếm được lợi nhuận, nhưng mặt khác thì thuê bao lại kêu ca là giá cả quá cao, tốc độ thì quá chậm. Thị trường bức bách đòi hỏi có một mạng tốc độ cao hơn, giá cả thấp hơn. Đây chính là nguyên nhân căn bản để ra đời một loạt các kỹ thuật mới, trong đó có MPLS. Bất kể kỹ thuật ATM từng được coi là nền tảng của mạng số đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN), hay là IP đạt thành công lớn trên thị trường hiện nay, đều tồn tại nhược điểm khó khắc phục được. Sự xuất hiện của MPLS - kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức đã giúp chúng ta có được sự chọn lựa tốt đẹp cho cấu trúc mạng thông tin tương lai. Phương pháp này đã dung hợp một cách hữu hiệu năng lực điều khiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch với tính linh hoạt của bộ định tuyến. Hiện nay, càng có nhiều người tin tưởng một cách chắc chắn rằng MPLS sẽ là phương án lý tưởng cho mạng đường trục trong tương lai. MPLS tách chức năng của IP router làm hai phần riêng biệt : chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm vụ gửi gói tin giữa các router, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như ATM. Trong MPLS, nhãn là một số có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng. Kỹ thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của một gói tin trong một bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và tìm nhãn mới của nó. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin theo kiểu thông thường, do vậy cải thiện được khả năng của thiết bị. Các router sử dụng kỹ thuật này được gọi là LSR (Label Switch Router). Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch. MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet khác như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border Bateway Protocol). Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của các tuyến là hoàn toàn khả thi. Đây là một điểm vượt trội của MPLS so với các định tuyến cổ điển. Ngoài ra MPLS còn có cơ chế chuyển tuyến (Fast rerouting). Do MPLS là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối, khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền thường cao hơn các công nghệ khác. Trong khi đó, các dịch vụ tích hợp mà MPLS phải hỗ trợ lại yêu cầu dung lượng cao. Do vậy, khả năng phục hồi của MPLS đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu khôi phục lỗi của lớp vật lý bên dưới. Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng khiến cho việc quản lý mạng được dễ dàng hơn. Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tin thuộc một FEC có thể được xác định bởi một giá trị của nhãn. Do vậy, trong miền MPLS, các thiết bị đo lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gói tin. Lưu lượng đi qua các tuyến chuyển mạch nhãn (LSP) được giám sát một cách dễ dàng dùng RTFM (Real Time Flow Measurement). Bằng cách giám sát lưu lượng tại các LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có thể được xác định nhanh chóng. Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương pháp này không đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ (ví dụ như trễ từ điểm đầu đến điểm cuối của miền MPLS) Ưu điểm: Đơn giản, tích hợp định tuyến và chuyển mạch, điều khiển định tuyến trên nền tảng IP, chuyển mạch trên nền ATM, hỗ trợ chất lượng dịch vụ chấp nhận được (cao hơn DiffServ, thấp hơn ATM). Giá thành hợp lý. Nhược điểm: Giá thành cao hơn IP truyền thống, thấp hơn ATM, chuẩn hóa đang trong giai đoạn tiếp tục phát triển. Theo dự kiến, quá trình phát triển của giao thức trong mạng lõi được dự báo như sau: Giai đoạn 2003-2005: IP/MPLS qua SONET/SDH sang cáp quang Giai đoạn sau 2005: IP/MPLS qua cáp quang trực tiếp 3.2 Các giải pháp ứng dụng MPLS Chúng ta sẽ phân tích giải pháp ứng dụng công nghệ MPLS trên nền mạng NGN của tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT). Điều này cũng không làm giảm đi tính tổng quát bởi đây là nhà khai thác lớn nhất Việt Nam và trong tương lai vẫn sẽ là công ty giữ vai trò chủ lực quyết định đến hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia. Từ những phân tích trên chúng ta có thể nhận thấy: - Công nghệ MPLS hoàn toàn phù hợp với định hướng phát triển của mạng Viễn thông VNPT đến năm 2010. - Việc lựa chọn MPLS sẽ giải quyết rất tốt những ứng dụng IP và chuyển mạch, định tuyến; các thiết bị chuyển mạch, định tuyến sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến thuần túy. Phần điều khiển sẽ liên quan trực tiếp đến các giao thức điều khiển như UNI, PNNI cho ATM; CR-LDP, RSVP cho MPLS; RIP, BGP, OSPF,… cho IP. Các chức năng liên quan đến diều khiển phương tiện truy nhập và điều khiển cuộc gọi đều do chuyển mạch mềm đảm nhận. Các mô hình mạng đường trục ứng dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức ( MPLS ). Đối với việc triển khai công nghệ MPLS về cơ bản có thể chia làm 3 giải pháp chính như sau. - Triển khai MPLS cho mạng lõi ( các tổng đài chuyển tiếp vùng ). - Triển khai MPLS cho các tổng đài đa dịch vụ tại các vùng lưu lượng, mạng lõi sử dụng tổng đài ATM. - Mạng lõi và các tổng đài đa dịch vụ sử dụng MPLS. 3.2.1 Mô hình 1: MPLS trong mạng lõi. Triển khai các thiết bị MPLS tại lớp trục của mạng thế hệ sau cho các giai đoạn phát triển theo định hướng tổ chức mạng viễn thông của VNPT đến năm 2010. Kế hoạch được tiến hành như sau. * Giai đoạn đến năm 2003: Triển khai các thiết bị chuyển mạch nhãn ( LSR ) tại Hà Nội, Đà Nẵng và TP Hồ Chí Minh với hai trung tâm điều khiển ở Hà Nội và TP Hồ Chí Minh. Tất cả các trung kế của các nút này đều sử dụng MPLS. Như vậy các nút truyền tải này đóng vai trò LSR lõi Tại một số tỉnh thành phố trọng điểm như: Hải Phòng, Quảng Ninh, Đà Nẵng, Khánh Hoà, Vũng Tàu, Bình Dương, Cần Thơ…ta trang bị các tổng đài đa dịch vụ ATM+IP hỗ trợ cổng MPLS.. * Giai đoạn 2004-2005. Triển khai thêm 2 LSR lõi tại 2 vùng lưu lượng mới xuất hiện, hình thành hoàn chỉnh 2 mặt chuyển tải MPLS ( A và B ). Bổ xung nút điều khiển tại Đà Nẵng, tạo 3 vùng điều khiển riêng biệt. Không mở rộng phạm vi mạng MPLS xuống cấp vùng. * Giai đoạn 2006-2010. Hoàn chỉnh các nút điều khiển ( 5 vùng điều khiển ). Mở rộng phạm vi MPLS xuống cấp vùng. Hình 3.1: Cấu hình tổ chức mạng MPLS phương án 1 đến 2005 Các ưu, nhược điểm của mô hình này. - Ưu điểm : + Đơn giản trong tổ chức và triển khai. + Thống nhất được với phương án tổ chức mạng NGN là tách biệt chức năng lớp truyền tải và điều khiển. + Sản phẩm thương mại đã có trên thị trường. + Kết nối với cấp vùng ( các tổng đài đa dịch vụ ) thông qua giao diện + + MPLS hay ATM 155 Mbit/s hay 622 Mbit/s rất đơn giản do bản thân các thiết bị có thể khai báo MPLS hay ATM trên cùng một cổng vật lý - Nhược điểm : + Chi phí đầu tư ban đầu cao. + Cần xác định rõ hơn chất lượng dịch vụ QoS đặc biệt đối với các dịch vụ thoại khi lưu lượng thoại ( PSTN ) được chuyển tiếp qua mạng MPLS. 3.2.2 Mô hình 2: ATM lõi, MPLS ở các tổng đài đa dịch vụ Công nghệ chuyển mạch ATM được sử dụng trong mạng đường trục, công nghệ MPLS được sử dụng tại các tổng đài đa dịch vụ của mạng thế hệ sau cho các giai đoạn phát triển theo định hướng tổ chức mạng Viễn thông của VNPT đến năm 2010. * Giai đoạn đên năm 2003: Triển khai 3 tổng đài ATM lõi cho 3 vùng ở Hà Nội, Đà Nẵng và TP Hồ Chí Minh. Các kết nối có thể là PVC hoặc SVC. Tại một số tỉnh thành, thành phố trọng điểm như: Hải Phòng, Quảng Ninh, Huế, Đà Nẵng, Khánh Hoà, Vũng Tàu, Bình Dương, Cần Thơ…trang bị các tổng đài đa dịch vụ. Các tổng đài này sử dụng công nghệ MPLS. * Giai đoạn 2004-2005: Trang bị thêm 2 nút tổng đài ATM tại 2 vùng lưu lượng Hà Nội và TP Hồ Chí Minh hình thành hoàn chỉnh 2 mảng chuyển tải ATM ( A và B ). Bổ sung nút điều khiển tại Đà Nẵng, tạo thành 3 vùng điều khiển riêng biệt. * Giai đoạn 2006-2010: Hoàn chỉnh các nút điều khiển cho 5 vùng lưu lượng ( 5 vùng điều khiển) Hình 3.2: Cấu hình tổ chức mạng MPLS phương án 2 đến 2005 Các ưu nhược điểm của mô hình: - Ưu điểm: + Thống nhất được với phương án tổ chức mạng NGN là tách biệt chức năng lớp điều khiển và chuyển tải. + Sản phẩm thương mại đã có trên thị trường, đặc biệt các tổng đài ATM loại mới có khả năng nâng cấp hỗ trợ MPLS chỉ bằng phần mềm. + Kết nối với cấp vùng ( các tổng đài đa dịch vụ MPLS ) thông qua giao diện ATM 155Mbit/s hay 622Mbit/s. - Nhược điểm: + Không phát huy hết ưu điểm của công nghệ MPLS trên toàn mạng + Cần giải quyết vấn đề hợp nhất VC và bộ đệm của các tổng đài ATM trên mạng đường trục khi triển khai MPLS tại các thành phố trọng điểm. + Giá thành các thiết bị MPLS nói chung vẫn còn cao nên nếu đầu tư quy mô lớn thì chi phí ban đầu cao. + Việc triển khai MPLS ở lớp đa truy cập đa dịch vụ làm phức tạp quá trình điều khiển cuộc gọi bởi nút điều khiển sẽ phải chuyển đổi hoặc sử dụng nhiều giao thức thiết lập cuộc gọi. 3.2.3 Mô hình 3: Mạng MPLS hoàn toàn: Sử dụng công nghệ MPLS trong mạng chuyển tiếp cấp đường trục và cấp vùng của mạng NGN cho các giai đoạn phát triển theo định hướng tổ chức mạng Viễn thông của VNPT đến năm 2010 được dự kiến triển khai như sau. * Giai đoạn đến năm 2003: Triển khai 3 LSR lõi tạiu Hà Nội, Đà Nẵng và tp Hồ Chí Minh. Tất cả các trung kế của tổng đài này đều sử dụng MPLS. Tại một số tỉnh thành phố trọng điểm như: Hải Phòng, Quảng Ninh, Đà Nẵng, Khánh Hoà, Vũng Tàu, Bình Dương, Cần Thơ…trang bị các tổng đài đa dịch vụ, các tổng đài này được coi là các LSR biên. * Giai đoạn 2004-2005: Chuyển 2 LSR vùng Hà Nội và TP Hồ Chí Minh trở thành 2 lõi, hình thành hoàn chỉnh 2 mảng truyền tải MPLS ( A và B ). Bổ xung nút điều khiển tại Đà Nẵng, tạo 3 vùng điều khiển riêng biệt. * Giai đoạn 2006-2010: Hoàn chỉnh 5 nút điều khiển cho 5 vùng lưu lượng ( 5 vùng điều khiển ) Mở rộng phạm vi MPLS tại các vùng mới xuất hiện. Hình 3.3: Cấu hình tổ chức mạng MPLS phương án 3 đến 2005 - Ưu điểm: + Đơn giản trong tổ chức và triển khai. + Thống nhất được với phương án tổ chức mạng NGN là tách biệt chức năng lớp điều khiển và chuyển tải. + Sản phẩm thương mại đã có trên thị trường + Đảm bảo mạng MPLS xuyên suốt đối với các dịch vụ như Internet, truyền số liệu, VPN tại một số địa phương có nhu cầu cao. + Phương án tổ chức mạng điều khiển tương đối đơn giản vì ít hoặc không có yêu cầu thay đổi giao thức điều khiển. + Khả năng nâng cấp thiết bị được dự báo trước nên hiệu quả đầu tư và khai thác thiết bị cao. - Nhược điểm: Chi phí đầu tư ba đầu cao. 3.3 Một số nhận xét: - Giải pháp 1 tương đối hợp lý về tổ chức mạng cũng như khả năng tương thích với công nghệ hiện đang sử dụng cho mạng Internet, mạng PSTN. Tuy nhiên, cần lưu ý đến vấn đề MPLS hoặc ATM được hỗ trợ chủ yếu bởi phần điều khiển và các thủ tục đi kèm. - Giải pháp 2 phức tạp về tổ chức và nâng cấp mà cũng không giảm được chi phí đầu tư. - Giải pháp 3 có nhiều ưu điểm hơn, phát huy khả năng điều khiển lưu lượng ưu việt của công nghệ MPLS, dịch vụ VPN chất lượng xuyên suốt có thể được cung cấp ngay. Tuy nhiên chi phí đầu tư ban đầu cao nhưng có thể xem xét triển khai các tổng đài đa dịch vụ công nghệ MPLS theo từng vùng hoặc có chọn lựa để bảo đảm cấp truy cập cho MPLS để giảm chi phí đầu tư ban đầu. - Với mô hình 1 và 3, do mạng đường trục của VNPT phải đảm nhận chức năng kết nối cổng quốc tế nên cần giải quyết kết nối quốc tế khi mạng MPLS quốc tế chưa hình thành, có thể giải quyết bằng việc bổ sung khố TGW để kết nối đến cổng quốc tế hiện nay cho các dịch vụ PSTN, các dịch vụ Internet hay truyền số kiệu IP có thể được kết nối trực tiếp đi quốc tế qua cổng ATM. Với mô hình 2 cần xác định ché độ hoạt động tế bào cho các tổng đài đa dịch vụ sử dụng MPLS vì mạng đường trục đã sử dụng công nghệ ATM, các tổng đài ATM phả có khả năng hỗ trợ MPLS trở thành các ATM-LSR KẾT LUẬN Với những ưu điểm vượt trội, MPLS được xem là công nghệ đầy hứa hẹn trong mạng viễn thông thế hệ kế tiếp NGN. Sau một thời gian học tập tìm hiểu, bản khoá luận tốt nghiệp đã tổng kết được một số vấn đề sau: Xu hướng phát triển dịch vụ và công nghệ mạng trong đó chỉ ra ưu nhược điểm của các mạng IP và ATM dẫn tới sự xuất hiện công nghệ MPLS, những sở cứ để lụa chọn công nghệ MPLS. Các vấn đề kỹ thuật của công nghệ MPLS. Khả năng ứng dụng của MPLS trong mạng NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam. Công việc nghiên cứu về công nghệ MPLS vẫn đang được các tổ chức tiếp tục nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện tiêu chuẩn. Việc hoàn thiện các tiêu chuẩn có vai trò quan trọng đối với các nhà sản xuất thiết bị, cũng như các nhà cung cấp mạng. Mạng viễn thông Vi ệt Nam đã kịp thời ứng dụng công nghệ MPLS tr ên mạng lõi NGN, đang mở rộng ra những ứng dụng MPLS ở mạng biên và mạng riêng ảo bởi nhiều ưu điểm của công nghệ này. Vì thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế bản luận v ăn này chắc còn nhiều thiếu sót mong được các thầy cô chỉ bảo. Xin trân trọng cảm ơn TÀI LIỆU THAM KH ẢO [1]: Phùng Văn Vận, Đỗ Mạnh Quyết, Nguyễn Tất Đắc “ Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ”. Nhà sản xuất bưu điện Hà Nội năm 2003. [2]: Ngô Thị Khánh Ly “Xây dựng mô hình mạng đường trục ứng dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ”, luận văn thạc sĩ Hà Nội- 2005. [3]: Học viện công nghệ Bưu chính-Viễn thông trung tâm đào tạo Bưu chính Viễn thông I. Bài giảng “ Tổ chức mạng viễn thông và các dịch vụ ” Hà Nội-2005. [4]: Tổng hợp tài liệu từ Internet. [5]:Tạp chí “Bưu chính viễn thông và công nghệ thông tin” “2004,2005”-Bộ bưu chính viễn thông MỤC LỤC Lời mở đầu ........................ 1 Chương 1: Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS................................. 2 1.1. Quá trình hình thành và phát triển 2 1.1.1. Các động lực ra đời của chuyển mạch nhãn 2 1.1.2. Lịch sử phát triển của MPLS 3 1.1.3. Quá trình chuẩn hoá MPLS 4 1.1.4. Nhóm làm việc MPLS trong IETF 4 1.2. Các thành phần của MPLS 6 1.2.1. Khái quát MPLS 6 1.2.2. Các khái niệm cơ bản của MPLS 8 1.2.3. Các thành phần cơ bản của mạng MPLS 13 1.3. Các giao thức của MPLS 15 1.3.1. Giao thức phân phối nhãn 15 1.3.2. Giao thức phân phối nhãn dựa trên ràng buộc 22 1.3.3. Giao thức giành trước tài nguyên 24 1.3.4. Giao thức MPLS – BGP 27 1.4. Hoạt động của MPLS 27 1.4.1. Chế độ hoạt động khung 29 1.4.2. Chế độ hoạt động tế bào 31 1.4.3. Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM – LSR 34 1.5. Các ưu điểm của MPLS 35 1.6. Ứng dụng của MPLS 36 Chương 2: Giới thiệu cấu trúc mạng đường trục của Việt Nam 38 2.1. Cấu trúc vật lý mạng viễn thông 38 2.1.1. Khái niệm về mạng viễn thông 38 2.1.2. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay 39 2.1.3. Mạng viễn thông công cộng (PSTN) 40 2.2. Cấu trúc mạng viễn thông NGN 44 2.2.1. Định nghĩa mạng NGN 44 2.2.2. Các yếu tố thúc đẩy tiến tới mạng NGN 45 2.2.3. Yêu cầu để phát triển NGN 46 2.2.4. Cấu trúc chức năng 47 2.2.5. Các thành phần của NGN 50 2.2.6. Kết nối mạng NGN với mạng truyền thống 54 2.2.7. Lộ trình chuyển đổi 56 2.2.8. Hệ thống quản lý mạng và dịch vụ 58 2.2.9. Kết luận 61 Chương 3: Ứng dụng MPNS trên mạng đường trục NGN 62 3.1. Các công nghệ và triển vọng triển khai 62 3.1.1. Công nghệ IP 63 3.1.2. Công nghệ ATM 64 3.1.3. Công nghệ MPLS 65 3.2. Các giải pháp ứng dụng MPLS 67 3.2.1. Mô hình 1 MPLS trong mạng lõi 68 3.2.2. Mô hình 2 ATM lõi 70 3.2.3. Mô hình 3 mạng MPLS hoàn toàn 71 3.3. Một số nhận xét 73 Kết luận toàn bài 74 Tài liệu tham khảo 75 THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng bộ ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATMARP ATM Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên CoS Class of Service Lớp dịch vụ CLIP Classical IP IP trên ATM CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức CR-LDP Constrained Routing-LDP Định tuyến cưỡng bức-LDP CR-LSP Constrained Routing-LSP Định tuyến cưỡng bức-LSP DLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết dữ liệu ER Explicit Routing Định tuyến hiện EGP Edge Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên FR Frame Relay Chuyển tiếp khung FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ LAN Local Area Network Mạng cục bộ LANE LAN Emulation Mô phỏng LAN LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn LER Label Edge Router Router biên nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn MG Media Gateway Cổng đa phương tiện MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPOA Multiprotocol Over ATM Đa giao thức trên ATM NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất đầu tiên PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức PSTN Public Switch Telephone Network M¹ng chuyÓn m¹ch tho¹i c«ng céng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RESV Resevation Bản tin dành trước RFC Request For Comment Yêu cầu ý kiến RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiên STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TGW Traffic Gateway Cổng lưu lượng TLV Time To Live Thời gian sống TLV Type-Leng-Value Kiểu-Chiều dài-Giá trị ToS Type of Service Kiểu dịch vụ UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu VC Virtual Circuit Kênh ảo VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo VNPT Vietnam Post & Telecommunications Tổng công ty BCVT Việt Nam VP Virtual Path Đường ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng