Luận văn Kỹ thuật đa truy nhập trong mạng quang và ứng dụng

Tc 1 10 13 28 1 5 12 31 B A K=4 0 3-3 9 12 15 18 27 -27 -18 -15 -12 -9 A⊗ A 0-30 -26 -19 -11 -7 -4 4 7 11 19 26 30 B ⊗ B A⊗ B -30 -21 –18 -11 -4-3-2 0 234 11 18 21 30 -85- Hình 5.4 Hai mã quang trực giao A và B với các thông số : F=32, K=4, λa = λC =1, tự t−ơng quan (A⊗ A và B ⊗ B), t−ơng quan chéo (A⊗ B = B ⊗ A) Các mạng CDMA dựa trên OCC đã đ−ợc nghiên cứu và một số thực nhiệm đã triển khai khẳng định tính khả thi của mạng CDMA quang. Ta lấy một ví dụ cụ thể, với chiều dài mã F=6000 và trọng l−ợng mã K=8, thì số nút của mạng có thể đạt tới giá trị N=100 với BER << 10-10 với T=600 ps (tức là tốc độ thông tin của mỗi một nút là 1/T≅ 1,6 Gbps) và TC =T/6000 =100 fs mạng nh− vậy có dung l−ợng tiềm năng lớn hơn 100 Gbps. Tuy nhiên điều này sẽ rất khó thực hiện trong thực tế bởi vì khoảng thời gian của một chip cần phải đ−ợc điều khiển để nó nằm trong phạm vi một phần của TC (có nghĩa là trong phạm vi của một vài femto giây). Bằng việc đ−a thêm luật mã vào trong thiết kế bộ mã thì có thể làm giảm đ−ợc yêu cầu quá chặt chẽ về thời gian. Luật này yêu cầu tất cả các chíp “1” phải nằm trong nửa đầu của từ mã do đó khoảng cách giữa chip cuối cùng trong một từ mã và chip đầu tiên trong từ mã tiếp theo lớn hơn khoảng cách giữa bất kỳ 2 chip nào trong một từ mã. Bên cạnh các lựa chọn thiết kế mã này, một ph−ơng pháp mới dựa trên việc mã hoá và giải mã trải phổ các xung ánh sáng cực ngắn kết hợp (trong khoảng femto giây ) đã đ−ợc sử dụng cho các mạng CDMA quang toàn bộ có tốc độ rất cao. Ph−ơng pháp này đ−ợc gọi là CDMA quang kết hợp (coherent optical CDMA). 5.2.2 Mạng CDMA quang kết hợp. Cơ sở của CDMA quang kết hợp là sử dụng điều biến song song trong miền tần số để mã hoá một xung ánh sáng cực ngắn thành tín hiệu giả tạp âm có c−ờng độ thấp. Hình 5.5 mô tả cấu trúc của bộ mã hoá và giải mã quang đ−ợc sử dụng trong các mạng CDMA quang kết hợp. Tại đầu phát một xung ánh sáng cực ngắn có chu kỳ TC , biểu diễn bít “1” của nguồn thông tin, đ−ợc đ−a trực tiếp tới một bộ mã hoá phổ, bao gồm hệ thống thấu kính và cách tử có cấu hình thích hợp . Cách tử thứ nhất phân ly về không gian các thành phần phổ của xung ánh sáng cực ngắn ngẫu nhiên. Mặt nạ pha đ−ợc đ−a vào tiêu điểm của thấu kính hội tụ L1 tại đây có sự phân cách lớn nhất các thành phần phổ quang. Mặt nạ pha áp đặt dịch pha cụ thể cho các thành phần phổ khác nhau của xung ánh sáng cực ngắn ban đầu và do đó phục vụ mã hoá phổ của nó. Sau đó các thành phần phổ đã đ−ợc mã hoá sẽ đ−ợc phân tách ra nhờ thấu kính thứ hai L2 và cách tử thứ hai. Hình dạng của -86- xung đ−ợc mã hoá phụ thuộc vào việc lựa chọn mặt nạ pha nh−ng xung sẽ rộng hơn so với xung ánh sáng cực ngắn ngẫu nhiên. Đặc tính mong muốn của các xung sau khi đ−ợc mã hoá là có c−ờng độ thấp và vì vậy chúng tạo ra tín hiệu giả tạp âm. Mặt nạ pha giả ngẫu nhiên là tối −u nhất để tối thiểu hoá c−ờng độ đỉnh của các xung ánh sáng đ−ợc mã hoá. Mỗi tín hiệu sau khi đ−ợc mã hoá sẽ đ−ợc đ−a vào trong một bộ ghép hình sao NxN và phát đi tới tất cả các đầu thu. Hình 5.5 Mã hoá và giải mã phổ các xung ánh sáng cực ngắn trong các mạng CDMA quang kết hợp Tại đầu thu, nhờ xử lý t−ơng quan phổ tín hiệu mong muốn đ−ợc khôi phục: Bộ giải mã quang t−ơng tự nh− bộ mã hoá quang trừ mặt nạ pha của nó là ng−ợc với mặt nạ pha của mặt nạ mã hoá, vì vậy sự dịch pha phổ cụ thể của xung đ−ợc mã bị loại bỏ và xung cực ngắn kết hợp ban đầu đ−ợc khôi phục. Nx N Bộ phát Nguồn ánh sáng pico giây Điều chế (on/off nguồn dữ liệu TC Cách tử L1 L2 Mặt nạ pha đối ngẫu Cách tử 100 ps Cách tử Cách tử Mặt nạ pha đối ngẫu L1 L2 Nhiễu giả t−ơng quan chéo TC Thiết bị ng−ỡng quang Xung đầu vào Xung mã hoá Xung giải mã Xung giải mã sai Bộ thu đến/ từ nút khác -87- Khi mặt nạ pha mã hoá và giải mã không khớp nhau sự dịch pha phổ bị sắp xếp lại nh−ng vẫn không bị loại bỏ vì vậy tại đầu ra của bộ giả mã quang vẫn là tín hiệu giả tạp âm có c−ờng độ thấp với các xung đ−ợc giải mã sai. 5.2.3 Đặc điểm của các mạng sử dụng kỹ thuật CDMA quang. −u điểm của kỹ thuật đa truy nhập quang sẽ phù hợp khi sử dụng trong môi tr−ờng mạng mà l−u l−ợng phát ra từ các nút là không đồng bộ và chỉ có một phần trong số các nút này là phát tín hiệu đi cùng một thời điểm. CDMA quang có những lợi thế khi xem xét tới tính bảo mật thông tin của mạng. Tuy nhiên, kỹ thuật này đòi hỏi phải có các thành phần quang công nghệ cao chẳng hạn nh− các bộ phát xung quang cực ngắn, chuyển mạch quang, thiết bị ng−ỡng, các bộ tách sóng quang có tốc độ rất cao do đó đây là công nghệ t−ơng đối phức tạp so với thời điểm hiện nay. Những −u điểm chính của kỹ thuật đa truy nhập CDMA so với các kỹ thuật đa truy nhập trong mạng quang đã trình bày ở các ch−ơng tr−ớc có thể tổng kết lại: 1. So với TDMA, CDMA không yêu cầu sự đồng bộ giữa các nút. 2. So với WDMA, không cần thiết phải có các bộ thu và phát thay đổi b−ớc sóng hoặc các kỹ thuật ổn định b−ớc sóng. Nói cách khác, tất cả các nút mạng đ−ợc phép phát tại cùng b−ớc sóng trung tâm. 3. So với SCMA, có thể đạt đ−ợc dung l−ợng mạng lớn hơn do toàn bộ quá trình xử lý tín hiệu đ−ợc thực hiện trong miền quang chứ không phải tại miền điện. Ngoài ra CDMA còn đ−a ra thuận lợi về các ph−ơng pháp trải phổ trong khoảng rộng mà điều đó khó có thể gây ra tắc nghẽn một tín hiệu đi đến các nút khác do tính chất mã hoá của nó. Mặt khác CDMA cũng có một số nh−ợc điểm cơ bản mà cho đến nay làm hạn chế tính hữu ích của nó trong hệ thống thực tế: 1. Ph−ơng pháp này đòi hỏi các nguồn quang phải có khả năng tạo ra các xung ánh sáng cực ngắn có chu kỳ tới pico giây. Mặc dù các laze bán dẫn có khả năng tạo ra các xung ánh sáng nh− vậy nh−ng hiện nay công nghệ này mới nằm trong phòng thí nghiệm ch−a đ−ợc th−ơng mại hoá mà vẫn cần phải đầu t− nhiều công sức vào để có thể thực hiện trong hệ thống thực. 2. Các bộ mã hoá và giải mã quang CDMA hiện nay cần phải yêu cầu các chuyển mạch quang điều khiển điện và các đ−ờng dây trễ sợi quang và do đó làm cho các thiết bị trở nên cồng kềnh phức tạp. -88- Ch−ơng 6 đề xuất mô hình ứng dụng mạng MAN Tại b−u điện hà nội Mở đầu : Cùng với sự phát triển của nền kinh tế nói chung và các ngành công nghiệp thông tin- viễn thông nói riêng cũng nh− sự thay đổi mạnh mẽ của môi tr−ờng kinh doanh viễn thông trong một vài năm vừa qua theo xu h−ớng toàn cầu hoá, mở cửa thị tr−ờng, nhu cầu sử dụng dịch vụ truyền số liệu băng rộng nh− truyền hình t−ơng tác (VOD), dịch vụ internet tốc độ cao (ADSL, xDSL), dịch vụ truyền số liệu ATM .v.v đã và đang có những thay đổi rõ rệt. Đứng tr−ớc yêu cầu phải cung cấp dịch vụ với băng thông và độ tin cậy ngày càng cao trong khi việc truyền tải các dịch vụ băng rộng này vẫn dựa trên các hệ thống truyền dẫn kênh SDH của mạng PSTN sẽ dẫn đến những láng phí về băng thông, thiếu tính chất mềm dẻo và linh hoạt khi kết nối các nút mạng. Gần đây các hãng sản xuất thiết bị đã đ−a ra các cấu trúc MAN ứng dụng cho việc truyền tải dữ liệu chuyển mạch gói nó rất phù hợp cho các ứng dụng của mạng thế hệ sau NGN. Trong khuôn khổ đề tài này tôi xin trình bày về giải pháp xây dựng MAN trên địa bàn Hà Nội để chuyển tải cho các mạng băng rộng và từng b−ớc có thể thay thế các mạng truyền dẫn kênh truyền thống. 6.1 Hiện trạng mạng viễn thông của B−u điện hà nội. 6.1.1 Mạng truyền dẫn. Toàn bộ mạng truyền dẫn sử dụng thiết bị SDH: STM4, STM16, STM64. Năng lực mạng truyền dẫn gồm có: - 02 RING cấp I sử dụng thiết bị SDH tốc độ 10 Gbs với 11 Node. - 04 RING cấp II sử dụng thiết bị SDH tốc độ 2.5 Gbs với 26 Node. - 23 RING cấp III sử dụng thiết bị SDH 622Mbs và nối 145 trạm vệ tinh với 16 HOST. - Các vòng RING cấp II và III này cũng phục vụ các mạng truyền số liệu, mạng Cityphone, mạng phân tải VNN, các hệ thống quản lý, dịch vụ … - Ngoài ra có một số tuyến 2,5 Gb/s hoặc 622 Mb/s kết nối theo kiểu điểm đến điểm hỗ trợ về l−u l−ợng cũng nh− tăng thêm độ an toàn cho mạng truyền dẫn. 6.1.2 Mạng tổng đài. -89- Hiện nay năng lực mạng viễn thông của B−u điện Hà Nội bao gồm: - 16 tổng đài HOST kết nối đến 145 tổng đài vệ tinh t−ơng ứng thông qua mạng truyền dẫn SDH với tổng dung l−ợng 876.123 lines. - Tổng số đ−ờng ISDN 2B+D và 30B+D: 3.409 lines. - Tất cả các tổng đài HOST đều đã đ−ợc nâng cấp sử dụng báo hiệu CCS7, có khả năng cung cấp dịch vụ ISDN, giao diện V5.x, đ−ợc trang bị cổng tiếp nhận tín hiệu đồng bộ 2 MHz. Mạng báo hiệu CCS7 giai đoạn này gồm 16 SP và 2 STP. - 02 tổng đài Tandem với tổng số 2016 E1. Hình 6.1 Sơ đồ đấu nối các trạm tổng đài - B−u điện Hà Nội Mai H−ơng Đức Giang Đông Anh Phủ lỗ Yên Phụ TK Chân Nguyễn Du Giáp Bát Hùng V−ơng Ô chợ Dừa Th−ợng Đình Láng Trung Kim Liên Nam T. Long Thanh Trì Giáp Bát TANDEM TANDEM Cầu Giấy Đinh Tiên Hoàng Ipas GW VTN VTI -90- Ngoài số liệu đấu nối trên còn có một số các tuyến đấu nối sang các mạng di động (TANDEM –Vinaphone; TANDEM –VMS), các tổng đài của các doanh nghiệp khác nh− : EVN, FPT, SPT, Vietel... 6.1.3 Mạng DDN truyền thống: Mạng truyền số liệu truyền thống của BĐHN bao gồm 45 bộ PCM30H, 05 Promina 800 và Promina 200. Các thiết bị này đ−ợc kết nối với các tổng đài ATM+IP Multiservice Switch bằng các luồng E1 G.703/G.704 TDM, có khả năng hỗ trợ các chuẩn ITU-T Q.922 Annex A, ITU-T Q.933 Annex A, ANSI T1.617 Annex D. Dịch vụ cung cấp bao gồm Leased Line, Frame Relay giao diện V.24, V.35/V.36 với các tốc độ từ 9.6 đến 128Kbps và nx64Kbps. Giao diện với NTU khách hàng trong tr−ờng hợp các tốc độ từ 9,6 Kbps ữ 128 Kbps là 2 dây cáp đồng (2B1Q), trong tr−ờng hợp các tốc độ Nx64 Kbps (N>2) là 4 dây cáp đồng (HDSL). 6.1.4 Mạng truyền số liệu ATM+IP: Mạng truyền số liệu ATM của BĐHN có khả năng cung cấp cho khách hàng các đ−ờng thuê kênh riêng với tốc độ n x64 Kb/s và đạt tới 2 Mb/s trên một cổng ra. Về cơ bản mạng ATM+IP BĐHN bao gồm 04 Tổng đài Alcatel 7670 ESE phân bổ cho 2 vùng, sử dụng công nghệ chuyển mạch ATM+IP với năng lực chuyển mạch mỗi tổng đài 2,4 Gb/s. Tổng đài có khả năng chuyển mạch toàn bộ l−u l−ợng của mạng nội hạt Hà nội giữa 2 vùng và chuyển tiếp l−u l−ợng liên tỉnh và Quốc tế lên các mạng hiện có của VTN, VTI, VDC. Các tổng đài 7670 ESE này kết nối với nhau bằng các luồng STM1 theo giao thức ATM NNI và có khả năng hỗ trợ các giao diện: - ATM (Cell Relay) từ E1 IMA đến STM-4 chuẩn UNI 3.1, UNI 4.0, ITU- Q.2931 hoặc PNNI 1.0. - Frame Relay E1, E3 Channelized hoặc E3 Unchannelized chuẩn ATM/FR service interworking (FRF.8), ATM/FR network interworking (FRF.5), ITU-T Q.922 Annex A, ITU-T Q.933 Annex A. - ATM (Circuit Emulation) từ E1 đến STM-1 để kết nối với các mạng TDM hoặc mạng điện thoại. - 10/100Base-T Ethernet cho các dịch vụ IP và Ethernet. - ADSL, G.SHDSL. Tại lớp truy nhập khách hàng có tổng số 34 node Alcatel 3600, trong đó vùng NTTV có 17 Node, vùng Tây Nam có 17 Node với tổng dung l−ợng 592 cổng thuê bao và đ−ợc kết nối với các tổng đài ATM+IP Multiservice Switch bằng -91- các luồng E1 ATM/IMA UNI 3.1. Thiết bị Alcatel 3600 có khả năng cung cấp các ứng dụng ATM (truyền trong suốt lên ATM Multiservice Switch), Frame Relay, Leased Line, Leased IP, VPN, LAN/WAN với tốc độ từ 9,6 Kbps ữ 128 Kbps hoặc Nx64 Kbps (N>2). Hình 6.2 Cấu trúc mạng truyền số liệu ATM+IP 6.1.5 Mạng truy nhập băng rộng ADSL & SHDSL. Mạng xDSL B−u điện TP Hà nội đã đ−ợc triển khai với khả năng cung cấp dịch vụ kết nối DDN hoặc mạng riêng ảo (VPN) thông qua giao tiếp xDSL. Giao diện xDSL đã đ−ợc triển khai ở tất cả các node mạng và nh− vậy nx E1 STM1 nxE1 STM1 STM1 Cầu giấy Láng Trung ADM ATM + IP SW ATM +IP SW Mạng lõi VTN Ring SDH –2.5 Gb/s Đức Giang VDC VTI ATM node: 1 đến M ATM node Các cổng tốc độ n x 64 Kb/s 75 Đinh tiên Hoàng ATM +IP SW BRAS ATM +IP SW STM1 ADM ADM STM1 ATM node: 1 đến M 2x STM1 ADM ATM node: 1 đến M STM1 nx E1 nx E1 Cáp đồng nxE1 -92- sẽ có khả năng cung cấp kết nối đối xứng trên toàn bộ địa bàn thành phố, tuy nhiên tốc độ cổng sẽ chỉ đạt tối đa 2.3 Mbps. Hơn nữa việc cung cấp rộng rãi kết nối thông qua mạng xDSL phần nào bị hạn chế bởi băng thông của một số DSLAM hiện có chỉ giới hạn ở mức 16Mbps. Mạng này cung cấp các dịch vụ: * ADSL ứng dụng cho việc truy nhập Internet tốc độ cao không đối xứng (chiều lên 640 Kb/s và chiều xuống 2 Mb/s). * SHDSL cung cấp dịch vụ VPN qua giao diện đ−ờng giây đối xứng (tốc độ 2 Mb/s cho mỗi h−ớng). Hình 6.3 mô tả sơ đồ chức năng của mạng ADSL & SHDSL, trong đó: - BRAS (Broad band Acess Server) : Số l−ợng 02 trạm đặt tại 75 Đinh Tiên Hoàng và Cầu Giấy. - ATM switch : Số l−ợng 12 trạm có nhiệm vụ tập trung một số node DSLAM tr−ớc khi kết nối về BRAS. Các vị trí lắp đặt ATM switch trên mạng nh− sau : Host Trần Khát Trân, Host mai H−ơng, Host Giáp Bát, Host Kim Liên, Host Th−ợng Đình, Host Ô chợ Dừa, 75 Đinh Tiên Hoàng, Host Nguyễn Du, Host Yên Phụ, Host Cầu Giấy, Host Hùng V−ơng, Host Láng Trung. Tuy nhiên tốc độ mở rộng của mạng rất nhanh về cơ bản tại mỗi vị trí tổng đài Host sẽ đặt một trạm ATM switch. - Các node DSLAM: Hơn 120 trạm lắp đặt tại các trạm vệ tinh. Các trạm này cung cấp các kết nối trực tiếp đến khách hàng thông qua mạng cáp đồng. - Kết nối từ DSLAM về ATM switch, từ ATM switch đến BRAS thông qua mạng truyền dẫn SDH (n x E1 hoặc STM1). Kết nối từ BRAS đến mạng lõi NGN đặt tại VTN qua 2 luồng STM 1. Hình 6.3 Sơ đồ cấu trúc mạng truy nhập ADSL & SHDSL. STM1 STM1 BRAS ATM SW D S L A M D S L A M nx E1 PSTN ADSL . . SHDSL ADSL . . SHDSL Mạng lõi VTN ( IP ) Cáp đồng Mạng quản lý và khai thác GE -93- Mạng xDSL BĐHN đã đ−ợc triển khai với khả năng cung cấp dịch vụ kết nối DDN hoặc mạng riêng ảo (VPN) thông qua giao tiếp xDSL. Giao diện xDSL đã đ−ợc triển khai ở tất cả các node mạng và nh− vậy sẽ có khả năng cung cấp kết nối đối xứng trên toàn bộ địa bàn thành phố, tuy nhiên tốc độ cổng sẽ chỉ đạt tối đa 2.3 Mbps. Hơn nữa việc cung cấp rộng rãi kết nối thông qua mạng xDSL phần nào bị hạn chế bởi băng thông của một số DSLAM hiện có chỉ giới hạn ở mức 16Mbps. STM1 STM1 STM1 STM1 DSLAM node đặt tại các trạm tổng đài và các trạm vệ tinh STM1 STM1 STM1 STM1 STM1 Mạng quản lý và khai thác GE Mạng lõi VTN 2 x STM1 ATM SW T.K Chân STM1 ATM SW Mai H−ơng ATM SW Giáp bát ATM SW Kim Liên ATM sw ô C.Dừa ATM SW Th−ợng Đình ATM SW Đinh Tiên Hoàng ATM SW Nguyễn Du ATM SW Yên Phụ ATM SW Cầu Giấy ATM SW Hùng V−ơng ATM SW Lạc Trung BRAS 75 Đinh Tiên Hoàng STM1 STM1 n x E1 DSLAM node đặt tại các trạm tổng đài và các trạm vệ tinh n x E1 -94- Hình 6.4 Cấu trúc mạng truy nhập băng rộng ADSL & SHDSL 6.2 Đánh giá ứng dụng truy nhập quang của BĐHN Hiện nay, tại BĐHN phần mạng và thiết bị mới triển khai ở mức phát triển đến các tổng đài vệ tinh trên cơ sở mạng truyền dẫn cấu hình Ring/điểm- điểm hoặc Ring hai h−ớng công nghệ SDH tốc độ STM1, STM-4, STM16. Một số khu vực có mở rộng mạng truy nhập quang xuống phía thuê bao nh−ng vẫn sử dụng công nghệ quang SDH tích cực, tốc độ STM-1, STM-4, giao diện điển hình E1. Với hiện trạng mạng hiện tại của BĐHN chúng ta thấy rằng: • Hầu hết tại các địa điểm đã triển khai mạng cáp quang nội hạt. Mạng cáp quang đã đ−ợc trải rộng tiếp cận hầu hết các điểm truy nhập l−u l−ợng của mạng (nh− là các trạm tập trung RSU, các tổng đài độc lập, các tổng đài HOST, tổng đài truyển tiếp....). Cấu trúc các vòng ring sợi quang đã đ−ợc định hình theo các tuyến cáp/sợi theo mô hình ring truy nhập (access ring). Đây là điều kiển thuận lợi trong việc nghiên cứu áp dụng các công nghệ truyền tải quang để xây dựng mạng đô thị. • Hiện tại phần lớn các thiết bị truyền dẫn của BĐHN sử dụng thiết bị truyền dẫn trên cơ sở công nghệ SDH với việc triển khai các vòng ring hoặc các thiết bi kết nối điểm - điểm với dung l−ợng từ STM – 1 đến STM – 4 và đã triển khai Ring trục với dung l−ợng STM – 16. Do đó việc xem xét vấn đề tận dụng cơ sở hạ tầng truyền dẫn hiện có để xây dựng mạng MAN là một trong những yêu cầu đặt ra cho mục đích tiết kiệm chi phí đầu t− xây dựng mạng. • Trong vòng vài năm trở lại đây BĐHN đã đầu t− rất lớn vào mạng việc phát triển các tuyến cáp quang nội hạt. Phần lớn các tuyến cáp quang đ−ợc lắp đặt với dung l−ợng sợi trong cáp là 8, 16, 24 sợi, hệ số sử dụng sợi còn khá thấp. Do vậy, tài nguyên về sợi quang trong mạng quang nội hạt của mạng là khá rồi dào. Đây là một thuận lợi lớn cho khi xem xét triển khai các hệ thống truyền dẫn quang dựa trên cơ sở các công nghệ mới nh− là WDM, SDH-NG, RPR... Với những phân tích và nhận định ở trên và dựa vào thực trạng mạng của BĐHN ta thấy rằng việc xây dựng hạ tầng truyền dẫn quang cho việc phát triển mạng MAN phải xem xét trong theo mục tiêu xây dựng mạng cụ thể (qui mô, kích cỡ mạng...) phù hợp với đặc thù của khu vực. Trong đó, cơ sở hạ tầng mạng truyền dẫn quang có thể áp dụng công nghệ truyền dẫn quang phù hợp chứ không nhất thiết phải lựa chọn một công nghệ duy nhất, đây cũng là xu h−ớng xây dựng mạng MAN trên thế giới. Do đó việc lựa chọn công nghệ -95- truyền dẫn quang áp dụng cho xây dựng mạng MAN của BĐHN thực hiện theo h−ớng nh− sau: • Đối với mục đích xây dựng mạng có khả năng tận dụng cơ sở hạ tầng mạng truyền dẫn quang SDH cũ thì có thể xây dựng mạng trên cơ sở áp dụng công nghệ SDH-NG. Công nghệ này ngoài việc đảm bảo các tiêu chí về xây dựng mạng MAN mà nó còn có khả năng tích hợp các hệ thống truyền dẫn SDH cũ. Cho phép tận dụng tài nguyên mạng đã có sẵn, tạo khả năng tích hợp quản lý mạng trên cùng một hạ tầng về quản lý. • Đối với bối cảnh mạng dồi dào về tài nguyên sợi, và không bắt buộc phải tận dụng hệ thống cơ sở hạ tầng mạng truyền dẫn cũ, hoặc do yêu cầu xây dựng mạng đáp ứng nhiều mục tiêu khác nhau (nh− là cung cấp đa dạng dịch vụ, đa dạng giao diện, ứng dụng các công nghệ mạng tiên tiến, h−ớng tới phát triển trong t−ơng lai) thì nên xây dựng cơ sở hạ tầng mạng dựa trên cơ sở các công nghệ truyền dẫn quang tiên tiến nh− SDH-NG, RPR, WDM bằng các giải pháp kết hợp với các công nghệ định tuyến chuyển mạch lớp trên. • Đối với mục tiêu xây dựng mạng MAN có qui mô nhỏ, dung l−ợng thấp hoặc tại các phân mảnh của mạng MAN (trong lớp biên hoặc lớp truy nhập đến ng−ời sử dụng) và trong bối cảnh dung l−ợng truyền dẫn SDH hiện có trong phạm vi của mạng vẫn có khả năng đáp ứng nhu cầu thì có thể tận dụng dung l−ợng truyền dẫn của hệ thống SDH hiện có này cho mạng MAN cần xây dựng để tiết kiệm chi phí đầu t− xây dựng mạng. Nh− vậy có thể thấy rằng xây dựng mạng MAN phục vụ đa truy nhập dùng cáp quang là đích h−ớng tới cho mạng viễn thông t−ơng lai, do nó có những −u điểm cơ bản sau: • Về dịch vụ: Đảm bảo đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cho tất cả các loại hình dịch vụ, cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng có hiệu quả hơn, thuận lợi khi phát triển các dịch vụ mới. • Về đầu t− phát triển và chi phí khai thác: Chi phí đầu t− cho mạng khá lớn, do vậy tính kinh tế trong đầu t− là rất quan trọng. Mạng có khả năng tích hợp dịch vụ, giảm chi phí quản lý và bảo d−ỡng hơn nhiều so với mạng cáp đồng hiện tại, do vậy tính kinh tế cao hơn. -96- • Về cấu trúc mạng: Mạng sẽ cho phép giảm số l−ợng tổng đài nội hạt, loại bỏ tổng đài độc lập, tăng dung l−ợng của nút, giảm cấp mạng đồng nghĩa với tăng chất l−ợng dịch vụ. • Về quản lý mạng: Hệ thống quản lý mạng tập trung, cho phép điều phối mạng truy nhập hoạt động ổn định, linh hoạt trong chuẩn đoán và khắc phục lỗi, các thiết bị có thể hỗ trợ nhau trong cung cấp dịch vụ về dung l−ợng, l−u l−ợng... do vậy giảm đ−ợc chi phí trong quản lý, khai thác dịch vụ. • Về băng thông và tốc độ truyền tải: Mạng với −u điểm về băng thông và tốc độ truyền tải rất phù hợp với xu h−ớng phát triển thông tin trong t−ơng lai. Đó là sự hội nhập giữa truyền thông và công nghệ thông tin. Bên cạnh đó mạng còn tồn tại một số nh−ợc điểm sau: • Mức độ thâm nhập cáp quang còn hạn chế, chủ yếu là mở rộng phạm vi tổng đài nhờ các thiết bị tập trung thuê bao, các hệ thống mạng truy nhập quang kết nối giữa tổng đài đến các vê tinh. • Cấu trúc đ−ợc sử dụng vào thời kỳ đầu của mạng để cung cấp dịch vụ tới các thuê bao kinh doanh, chỉ hiệu quả khi có nhiều thuê bao trong vùng, tuy cung cấp thêm các dịch vụ mới, nh−ng dùng cáp quang là không hiệu quả khi một số dịch vụ này vẫn có thể cung cấp qua mạng cáp đồng bằng công nghệ truyền dẫn thích hợp mà ch−a cần thay thế cáp quang • Các ứng dụng truy nhập quang hiện nay của BĐHN khi cung cấp kết nối ở tốc độ cao hơn t−ơng đối bị hạn chế bởi công nghệ, cấu hình và giao diện của thiết bị hiện có. 6.3 Dự báo nhu cầu phát triển. Với tính năng tiện lợi của truy nhập Internet tốc độ cao và các dịch vụ kết nối mạng riêng ảo điểm - đa điểm và điểm - điểm, tại Việt Nam và các n−ớc khác trên thế giới, tốc độ phát triển thuê bao Internet và các dịch vụ băng rộng sẽ rất nhanh. Trong đó: - Dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (Ethernet Internet Access): Cung cấp kết nối Ethernet tới nhà khách hàng phục vụ truy nhập Internet với tốc độ cổng 10Mbps. Tổ chức xác thực cùng hệ thống RADIUS của VDC hiện nay. - Dịch vụ kết nối mạng riêng ảo (Ethernet VPN): Cung cấp kết nối Ethernet tới nhà khách hàng phục vụ thiết lập mạng riêng ảo giữa các địa điểm khác -97- nhau của khách hàng. Tốc độ cổng n x 1Mbps thay đổi theo nhu cầu của khách hàng. - Để tận dụng hạ tầng tốc độ cao của mạng, về mặt kỹ thuật hệ thống cần sẵn sàng hỗ trợ các một số dịch vụ giá trị gia tăng nh− Video on Demand, Storage Area Network, Web hosting... Theo nghiên cứu, thị tr−ờng Hà nội đ−ợc chia thành những khối chính sau: * Các tổ chức Đảng và chính phủ: Trong khuôn khổ đề án 112 của Chính phủ, các cơ quan công quyền đang khẩn tr−ơng triển khai các nội dung khác nhau của việc tin học hoá bộ máy hành chính, nhằm mục tiêu triển khai đ−a Chính phủ điện tử vào thực sự hoạt động phục vụ đời sống xã hội. Hiện nay BĐHN đã triển khai kéo cáp quang dung l−ợng 12 Fo đến khoảng 100 cơ quan thuộc đề án 112 và trong giai đoạn đầu dự kiến mạng cơ quan Đảng- Chính phủ đ−ợc tổ chức theo hình thức kinh điển với các đ−ờng kênh thuê riêng nx2Mbps, VPN trên ADSL hoặc SHDSL kết nối các mạng riêng của từng cơ quan về các điểm ghép, từ đó kết nối vào đ−ờng trục chung và ra Internet. Tuy nhiên nếu việc triển khai các dịch vụ hành chính công trên mạng tiến triển một cách thuận lợi thì cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu sử dụng mạng sẽ tăng rất mạnh, đi kèm theo đó là yêu cầu tất yếu về nâng cao năng lực hạ tầng mạng nói chung và năng lực đ−ờng truyền nói riêng. Với quy mô của các cơ sở dữ liệu lớn nh− số liệu về dân số, doanh nghiệp, giao thông vận tải, điện, n−ớc.., nhu cầu băng thông cỡ nx100Mbps trở lên phục vụ quản lý, cập nhật, khai thác và truy nhập thông tin là có thể dự đoán đ−ợc. * Các doanh nghiệp và cơ quan nghiên cứu: Trong thời gian qua việc sử dụng mạng máy tính đã trở thành hoạt động hàng ngày của hầu hết các doanh nghiệp, tr−ờng học, viện nghiên cứu... Nhu cầu truyền số liệu tốc độ cao sẽ xuất hiện d−ới nhiều hình thức, xuất phát từ nhiều đối t−ợng khác nhau nh−: - Các doanh nghiệp là các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ thông tin- viễn thông: Vietel, Saigon Postel, Công ty Viễn thông điện lực, FPT, Netnam... - Các Công ty, Tổng Công ty lớn có nhu cầu và khả năng xây dựng các trung tâm dữ liệu, trao đổi thông tin th−ờng xuyên: Ngân hàng, bảo hiểm... -98- - Các cao ốc hoạt động d−ới hình thức trung tâm th−ơng mại, trung tâm giao dịch, điểm cho thuê văn phòng..., là các điểm tập trung nhiều doanh nghiệp đ−ợc cùng một chủ thể cung cấp mặt bằng và các dịch vụ cơ bản nh− điện, n−ớc, truyền thông... - Tr−ờng đại học, viện nghiên cứu, công viên phần mềm, trung tâm máy tính... Theo kênh bán hàng truyền thống, dịch vụ truyền số liệu có thể đ−ợc cung cấp thẳng tới ng−ời dùng cuối cùng nh− các tr−ờng học, viện nghiên cứu, ngân hàng, bảo hiểm, công ty th−ơng mại... Tuy nhiên trong điều kiện kinh doanh mới dịch vụ này cũng có thể đ−ợc bán lại thông qua các nhà khai thác hoặc cung cấp dịch vụ khác nh− các doanh nghiệp viễn thông mới, hoặc thông qua các đại lý bán lẻ dịch vụ nh− chủ đầu t− của các cao ốc, khách sạn.... Ngoài ra có một đối t−ợng khách hàng có nhu cầu truyền số liệu cao là các ngân hàng (trên địa bàn thành phố có trên 40 ngân hàng, trong đó 27 ngân hàng hiện đang thuê 182 đ−ờng truyền số liệu). Tuy nhiên do các ngân hàng này đã đầu t− lớn vào hệ thống thiết bị truyền số liệu và có yêu cầu rất cao về độ tin cậy, độ ổn định của hệ thống nên có thể dự đoán rằng trong t−ơng lai gần họ sẽ không chuyển đổi hạ tầng truyền số liệu của mình. * Nội bộ mạng B−u điện TP Hà nội: - T−ơng tự nh− các doanh nghiệp lớn khác, B−u điện TP Hà nội cũng có nhu cầu sử dụng mạng truyền số liệu tốc độ cao để kết nối các trung tâm dự liệu phục vụ hoạt động sản xuất kinh doanh của nội bộ đơn vị. Do khối l−ợng dữ liệu lớn, mức độ tin học hoá và hàm l−ợng kỹ thuật của công việc cao, nh− cầu về băng thông và độ tin cậy của hệ thống là rất lớn. - T−ơng tự nh− các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khác và đặc biệt là sau khi đ−a hệ thống phân tải và hệ thống mạng ADSL vào hoạt động, tại B−u điện TP Hà nội nhu cầu kết nối đ−ờng trục đa điểm (các điểm Access Server với POP, các DSLAM với DSLAM HUB, DSLAM HUB với BRAS... ) với tốc độ cao cỡ nx100Mbps, thậm chí cỡ nx1Gbps là rất lớn. Nhu cầu này sẽ càng cao khi dịch vụ giá trị gia tăng nh− Video on Demand, hội nghị truyền hình... Theo định h−ớng chung của Tổng Công ty, B−u điện TP Hà nội đang tổ chức xây dựng cấu trúc mạng MAN có hạ tầng thông tin hợp nhất dựa trên các −u điểm của công nghệ chuyển mạch gói, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số -99- liệu để triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng. Để đạt đ−ợc mục tiêu này, mạng cần dựa trên một nền tảng truyền dẫn chuyển mạch gói có băng thông lớn cỡ nx1Gbps, độ tin cậy lớn, khả năng kết nối linh hoạt. 6.4 phân tích giải pháp áp dụng xây dựng mạng man. Nhìn chung mạng MAN thực chất một mạng cung cấp đa dịch vụ trong phạm vi nội vùng (thảnh phố /tỉnh). Vai trò của nó t−ơng tự nh− vai trò của một nhà cung cấp dịch vị Internet nh−ng có một điểm khác là đ−ợc xây dựng để h−ớng tới đối t−ợng phục vụ chủ yếu là liên kết trao đổi l−u l−ợng của các mạng cục bộ LAN dung l−ợng và kích cỡ mạng lớn. Qui mô của mạng MAN cở thể bao phủ một toàn bộ một thành phố hoặc chỉ là một mạng để liên kết một vài khu nhà (chung c−, khu công nghệ/công nghiệp, các cơ quan tổ chức, các tr−ờng đại học, viện nghiên cứu) với nhau. Thiết bị mạng MAN có thể đ−ợc xây dựng và quản lý bởi nhiều tổ chức khác nhau hoặc chỉ với một nhà cung cấp dịch vụ mạng MAN duy nhất. Có thể thấy rằng các công nghệ chủ yếu để có thể áp dụng cho việc xây dựng mạng MAN là: Công nghệ SDH (SDH truyền thống, SDH-NG); Công nghệ WDM; Công nghệ RPR; Công nghệ Gigabit Ethernet, Công nghệ IP…. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra cho các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ mạng MAN là trên cơ sở mục tiêu xây dựng mạng cần phải lựa chọn đ−ợc công những công nghệ phù hợp để áp dụng vào việc xây dựng mạng. Trên cơ sở những công nghệ mạng đ−ợc lựa chọn, các nhà khai thác mạng sẽ xây dựng những cấu hình mạng thích hợp, lựa chọn thiết bị phù hợp để xây dựng đ−ợc mạng đáp ứng với những mục tiêu đề ra. Sau đây ta sẽ phân tích đặc điểm, −u nh−ợc điểm và khả năng áp dụng của từng công nghệ có khả năng áp dụng cho việc xây dựng mạng MAN. • Công nghệ SDH/SDH-NG a. Đặc điểm công nghệ Công nghệ SDH hiện tại là công nghệ truyền dẫn đ−ợc áp dụng phổ biến nhất trong mạng của những nhà cung cấp dịch vụ trên thế giới. Công nghệ SDH đ−ợc xây dựng trên cơ sở hệ thông phân cấp ghép kênh đồng bộ TDM với cấu trúc phân cấp ghép kênh STM-N cho phép cung cấp các giao diện truyền dẫn tốc độ từ vài Mbít/s tới vài Gigabít/s. Đặc tính ghép kênh TDM và phân cấp ghép kênh đồng bộ của công nghệ SDH cho phép cung cấp các kênh truyền dẫn có băng thông cố định và độ tin cậy cao với việc áp dụng -100- các cho chế phục hồi và bảo vệ, cơ chế quản lý hệ thống theo cấu trúc tô-pô mạng phù hợp và đã đ−ợc chuẩn hóa bởi tiêu chuẩn của ITU-T. Từ tr−ớc tới nay công nghệ truyền dẫn SDH đ−ợc xây dựng chủ yếu cho việc tối −u truyền tải l−u l−ợng thoại. Theo những dự báo và phân tích về thị tr−ờng mạng viễn thông, các doanh nghiệp có sẽ gia tăng mạnh mẽ các loại hình dịch vụ truyền dữ liệu và có xu h−ớng chuyển dần l−u l−ợng của các dịch vụ thoại sang truyền tải theo các giao thức truyền dữ liệu. Trong khi đó, các cơ sở hạ tầng mạng SDH hiện có khó có khả năng đáp ứng nhu cầu truyền tải l−u l−ợng gia tăng trong t−ơng lai gần. Do vậy yêu cầu đặt ra là cần phải có một cơ sở hạ tầng truyền tải mới để có thể đồng thời truyền tải trên nó l−u l−ợng của hệ thống SDH hiện có và l−u l−ợng của các loại hình dịch vụ mới khi chúng đ−ợc triển khai. Đó chính là lý do của việc hình thành một h−ớng mới của công nghệ SDH, đó là SDH thế hệ kế tiếp SDH-NG. Công nghệ để tạo ra SDH-NG đ−ợc tập hợp chung trong một khái niệm đó là khái niệm truyền dữ liệu qua mạng SDH DoS (data over SDH). DoS là cơ cấu truyền tải l−u l−ợng cung cấp một số chức năng và các giao diện nhằm mục đích tăng hiệu quả của việc truyền dữ liệu qua mạng SDH. Mục tiêu quan trọng nhất mà các h−ớng công nghệ nói trên cần phải thực hiện đ−ợc đó là phối hợp hỗ trợ lẫn nhau để thực hiện chức năng cài đặt/chỉ định băng thông cho các dịch vụ một cách hiệu quả mà không ảnh h−ởng tới l−u l−ợng đang đ−ợc truyền qua mạng SDH hiện tại. Điều này có nghĩa là mạng sẽ đảm bảo đ−ợc chức năng hỗ trợ truyền tải l−u l−ợng dịch vụ của mạng hiện có và triển khai các loại hình dịch vụ mới. Thêm vào đó, SDH-NG cung cấp chức năng đảm bảo chất l−ợng dịch vụ QoS với mức độ chấp nhận nào đó cho các loại hình dịch vụ mới; mềm dẻo và linh hoạt trong việc hỗ trợ truyền tải l−u l−ợng truyền tải bởi các giao thức khác nhau qua mạng. Cơ cấu của DoS bao gồm 3 giao thức chính: Thủ tục đóng khung tổng quát GFP (generic framing procedure), kỹ thuật liên kết chuỗi ảo VC (virtual concatenation) và cơ cấu điều chỉnh dung l−ợng đ−ờng thông LCAS (link capacity adjustment scheme). b. −u điểm - Cung cấp các kết nối có băng thông cố định cho khách hàng - Độ tin cậy của kênh truyền dẫn cao, trễ truyền tải thông tin nhỏ. - Các giao diện truyền dẫn đã đ−ợc chuẩn hóa và t−ơng thích với nhiều thiết bị trên mạng. -101- - Thuận tiện cho kết nối truyền dẫn điểm -điểm; quản lý dễ dàng - Thiết bị đã đ−ợc triển khai rộng rãi c. Nh−ợc điểm - Công nghệ SDH đ−ợc xây dựng nhằm mục đích tối −u cho truyền tải l−u l−ợng chuyển mạch kênh, không phù hợp với truyền tải l−u l−ợng chuyển mạch gói. - Do cấu trúc ghép kênh phân cấp nên cần nhiều cấp thiết bị để ghép tách, phân chia giao diện đến khách hàng. - Khả năng nâng cấp không linh hoạt và giá thành nâng cấp đắt. - Khó triển khai các dịch vụ ứng dụng Multicast - Dung l−ợng băng thông giành cho bảo vệ và phục hồi lớn - Ph−ơng thức cung cấp phức tạp, thời gian cung ứng kết nối dài. • Công nghệ RPR a. Đặc điểm công nghệ Công nghệ RPR thực chất là một công nghệ mạng đ−ợc xây dựng nhằm mục đích thỏa mãn những yêu cầu về truyền tải l−u l−ợng dạng dữ liệu trong mạng MAN. Thực tế là cả công nghệ Ethernet và công nghệ SDH thực hiện độc lập đều không phải là giải pháp lý t−ởng để thực hiện mạng MAN; SDH có nhiều −u điểm khi xây dựng mạng theo cấu trúc Ring nh−ng lại kém hiệu quả khi truyền tải l−u l−ợng dạng dữ liệu. Ethernet có thể truyền tải l−u l−ợng dạng dữ liệu một cách hiệu quả nh−ng lại khó triển khai với cấu trúc mạng Ring và không tận dụng đ−ợc các −u diểm mà cấu trúc này mang lại.. Điểm chủ yếu của công nghệ RPR là nó kiến tạo giao thức mới ở phân lớp MAC (Media Acces Control). Giao thức này đ−ợc áp dụng nhằm mục đích tối −u hoá việc quản lý băng thông và hiệu quả cho việc triển khai các dịch vụ truyền dữ liệu trên vòng ring. RPR hoạt động ở phía trên so với Gigabit Ethernet và SDH và thực hiện cơ chế bảo vệ với giới hạn thời gian bảo vệ là 50 ms. Các nút mạng RPR trong vòng ring có thể thu các gói tin đ−ợc địa chỉ hoá gửi đến nút đó bởi chức năng rớt và chèn các gói tin gửi từ nút vào trong vòng ring. Các gói tin không phải địa chỉ của nút sẽ đ−ợc chuyển qua. Một trong những chức năng quan trọng nữa của RPR là l−u l−ợng trong vòng ring sẽ đ−ợc truyền tải theo 3 mức −u tiên là High, Medium, LOW t−ơng ứng với 3 mức chất l−ợng dịch vụ QoS. Hiện tại giao thức RPR đã đ−ợc chuẩn hoá -102- trong tiêu chuẩn IEEE 803.17 của Viện kỹ thuật Điện và Điện tử Hoa kỳ và đã có rất nhiều hãng sản xuất thiết bị đã tung ra các sản phẩm RPR th−ơng mại. b. −u điểm - Thích hợp cho việc truyền tải l−u l−ợng dạng dữ liệu cấu trúc ring. - Cho phép xây dựng mạng ring cấu hình lớn (tối đa có thể đến 200 nút mạng). - Hiệu suất sử dụng dung l−ợng băng thông lớn do thực hiện nguyên tắc ghép kênh thống kê và dùng chung băng thông tổng. - Hỗ trợ triển khai các dịch vụ multicast/broadcast - Quản lý đơn giản (mạng đ−ợc cấu hình một cách tự động) - Ph−ơng thức cung cấp kết nối nhanh và đơn giản. - Công nghệ đã đ−ợc chuẩn hóa c. Nh−ợc điểm - Giá thành thiết bị ở thời điểm hiện tại còn khá đắt. - RPR chỉ thực hiện chức năng bảo vệ phục hồi trong cấu hình ring đơn lẻ. Với cấu hình ring liên kết, khi có sự cố tại nút liên kết các ring với nhau RPR không thực hiện đ−ợc chức năng phục hồi l−u l−ợng của các kết nối thông qua nút mạng liên kết ring. - Công nghệ mới đ−ợc chuẩn hóa do vậy khả năng kết nối t−ơng thích kết nối thiết bị của các hãng khác nhau là ch−a cao. d. Khả năng áp dụng - Công nghệ RPR phù hợp với việc xây dựng mạng cung cấp kết nối với nhiều cấp độ thỏa thuận dịch vụ kết nối khác nhau trên cùng một giao diện. - Công nghệ RPR rất phù hợp cho việc truyền tải l−u l−ợng Ethernet trên cơ sở giải pháp “Ethernet over RPR”. • Công nghệ WDM a. Đặc điểm công nghệ WDM là công nghệ truyền tải trên sợi quang đã xây dựng và phát triển từ những năm 90 của thế kỷ tr−ớc. WDM cho phép truyền tải các luồng thông tin số tốc độ rất cao (theo lý thuyết dung l−ợng truyển tải tổng cộng có thể đến hàng chục ngàn Gigabít/s). Nguyên lý cơ bản của công nghệ này là thực hiện -103- truyền đồng thời các tín hiệu quang thuộc nhiều b−ớc sóng khác nhau trên một sợi quang. Băng tần truyền tải thích hợp của trên sợi quang đ−ợc phân chia thành những b−ớc sóng chuẩn với khoảng cách thích hợp giữa các b−ớc sóng (đã đ−ợc chuẩn hóa bởi tiêu chuẩn G.692 của ITU-T), mỗi b−ớc sóng có thể truyền tải một luồng thông tin có tốc độ lớn (chẳng hạn luồng thông tin số tốc độ 10Gbít/s). Do đó, công nghệ WDM cho phép xây dựng những hệ thống truyền tải thông tin quang có dung l−ợng gấp nhiều lần so với hệ thống thông tin quang đơn b−ớc sóng. Hiện tại, sản phẩm và các hệ thống truyền dẫn WDM đã đ−ợc sản xuất bởi nhiều hãng sản xuất thiết bị viễn thông và đã đ−ợc triển khai trên mạng của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới. b. −u điểm - Cung cấp các hệ thống truyền tải quang có dung l−ợng lớn, đáp ứng đ−ợc các yêu cầu bùng nổ l−u l−ợng của các loại hình dịch vụ - Nâng cao năng lực truyền dẫn các sợi quang, tận dụng khả năng truyền tải của hệ thống cáp quang đã đ−ợc xây dựng c. Nh−ợc điểm - Giá thành thiết bị đắt. d. Khả năng ứng dụng - ứng dụng phù hợp cho những nơi cần tận dung năng lực truyền tải của sợi quang. - Nâng cấp dung l−ợng, thay thế hệ thống truyền tải quang hiện có - ứng dụng cho những nơi mà cần dung l−ợng hệ thống truyền tải lớn (mạng lõi, mạng đ−ờng trục). 6.5 lựa chọn giải pháp công nghệ truy nhập . Trong các ch−ơng 2,3,4,5 đã phân tích và trình bầy các ph−ơng pháp và mạng ứng dụng kỹ thuật đa truy nhập WDMA, TDMA, CDMA và SCMA chúng ta rút ra đ−ợc nhận xét: * Mạng quang CDMA rất phức tạp và với công nghệ hiện nay ch−a hoàn toàn có thể thực hiện đ−ợc. * Các mạng quang ứng dụng kỹ thuật đa truy nhập TDMA và SCMA không phải là giải pháp tốt để xây dựng cấu trúc MAN và LAN. Công nghệ này phù hợp với các ứng dụng mạch vòng nội hạt thông qua mạng quang thụ động nh− -104- : Mạng A-PON, mạng E-PON và các ứng dụng mang tính chất quảng bá nh− CATV.v.v (cấu trúc, ứng dụng của các mạng này đã đ−ợc trình bày ở mục 3.2.6 ; mục 3.3.3 ; mục 4.3.1 và 4.3.2). * Nh− trong ch−ơng 2 chúng ta đã phân tích, cho đến thời điểm hiện nay kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo b−ớc sóng WDMA là thích hợp nhất cho việc xây dựng các cấu trúc MAN với lý do : • Kỹ thuật này đáp ứng đ−ợc các nhu cầu về băng thông lớn. • Công nghệ đã t−ơng đối hoàn thiện và đang đ−ợc chuẩn hoá . • Đ−ợc rất nhiều hãng viễn thông lớn trên thế giới hỗ trợ phát triển công nghệ nh− : Cisco, Nortel, Siemens ... * So sánh yếu tố liên quan đến năng lực truyền dẫn trong mạng truy nhập: Bảng 6.1 Kỹ thuật truyền dẫn từ tổng đài đến thuê bao (downstream) Kỹ thuật truyền dẫn TDM SCM WDM Tốc độ truyền dẫn ≤ 2,5Gb/s > 2,5Gb/s > 10Gb/s Dung l−ợng Cao Vừa Rất cao Đầu t− ban đầu Thấp Thấp Cao Khả năng cung cấp dịch vụ Tất cả các dịch vụ Băng rộng Chỉ cung cấp dịch vụ CATV Tất cả các dịch vụ băng rộng Bảng 6.2 Kỹ thuật truy nhập từ thuê bao đến tổng đài (uptream) Kỹ thuật truy nhập WDMA SCMA TDMA CDMA Yêu cầu kỹ thuật Cao Vừa Thấp Rất cao Dung l−ợng Rất cao Vừa Cao Rất cao Khả năng cung cấp dịch vụ Tất cả các dịch vụ băng rộng Chỉ cung cấp dịch vụ CATV Tất cả các dịch vụ băng rộng Tất cả các dịch vụ băng rộng Từ các bảng 6.1 và 6.2 ta thấy việc lựa chọn kỹ thuật WDM áp dụng cho việc xây dựng mạng MAN cho phép cung cấp tất cả các dịch vụ băng rộng với dung l−ợng và tốc độ rất cao. Do vậy, nó là kỹ thuật đ−ợc lựa chọn để tối −u hoá về dung l−ợng truyền dẫn từ tổng đài đến thuê bao và truy nhập từ thuê bao đến tổng đài. -105- Kỹ thuật WDM khắc phục đ−ợc các hạn chế của kỹ thuật TDM hiện nay khi tăng dung l−ợng truyền dẫn là: Không bị hạn chế bởi tốc độ xử lý của các phần tử điện tử, không đòi hỏi nhiều quá trình xử lý phức tạp làm tăng chi phí thiết bị và giảm độ tin cậy chung của toàn hệ thống do ảnh h−ởng trực tiếp đến các phần tử thu phát quang nh− giảm độ nhạy thu, dịch tần phổ phát, cạnh tranh mode. Với khả năng ghép nhiều luồng các tín hiệu có tốc độ bit khác nhau để tăng dung l−ợng, đồng thời còn cho phép giảm bớt tán sắc đối với các tuyến truyền dẫn quang. Cũng từ kết quả phân tích của ch−ơng 2 ta thấy mạng chuyển mạch gói HORNET (Cấu trúc mạng đa chặng, sử dụng ph−ơng thức đa truy nhập theo b−ớc sóng và thời gian - T/WDMA) là hoàn toàn phù hợp cho việc xây dựng MAN chuyển mạch gói dung l−ợng cao. Xét nhu cầu l−u l−ợng chuyển mạch gói hiện tại và trong một vài năm tới trên địa bàn Hà Nội ta thấy triển khai cấu hình mạng HORNET 16 nút mạng sử dụng 4 b−ớc sóng, tốc độ dữ liệu trên mỗi b−ớc sóng 2.5 Gb/s (tốc độ mạng 10 Gb/s) là phù hợp (Công nghệ và cấu trúc mạng HORNET đã đ−ợc trình bày trong mục 2.4.2.2). 6.6 một số chỉ tiêu cơ bản khi xây dựng mạng Mạng MAN đ−ợc xây dựng là tổ hợp của các công nghệ truyền dẫn, công nghệ chuyển mạch, định tuyến đ−ợc lựa chọn. Do vậy ta có thể nói là lựa chọn giải pháp công nghệ xây dựng mạng MAN dựa trên tổ hợp công nghệ truyền dẫn, chuyển mạch nào đó để đạt đ−ợc những tiêu chí cụ thể đề ra tr−ớc khi xây dựng mạng. Để xác định công nghệ nào đ−ợc lựa chọn tr−ớc hết cần phải xác định đ−ợc những tiêu chí chủ yếu cho việc xây dựng mạng. Các tiêu chí chủ yếu đó là: Năng lực truyền tải của mạng, giá thành của mạng, khả năng nâng cấp và mở rộng. Năng lực truyền tải của mạng là một trong những chỉ tiêu quan trọng cần đạt đ−ợc khi xây dựng mạng. Nó đ−ợc cấu thành bởi một số các yếu tố nh− là trễ mạng, khả năng bảo vệ, thông l−ợng, hiệu suất băng thông, độ khả dụng của mạng. • Trễ mạng: Bao gồm các hiện t−ợng trễ do bảo vệ phục hồi, trễ truyền tải khi thông tin đ−ợc truyền qua nhiều thành phần mạng. Cấu trúc tô pô mạng, kích cỡ mạng cũng nh− c−ờng độ l−u l−ợng truyền tải trên mạng là những yếu tố ảnh -106- h−ởng lớn đến trễ mạng. Công nghệ Ethernet có thời gian trễ phục hồi ngắn nh−ng trễ truyền tải lớn. Trong khi đó công nghệ RPR, Hornet có giá trị trễ truyền tải nhỏ hơn so với NG SDH do áp dụng chức năng chuyển gói. • Thông l−ợng: Thông l−ợng đ−ợc định nghĩa là tổng số l−u l−ợng có ích đ−ợc truyền tải thành công trên tổng số l−u l−ợng cần truyền tải trong một khoảng thời gian xác định. L−u l−ợng có ích đ−ợc xem nh− là l−u l−ợng thực của các ứng dụng truyền vào mạng mà không tính đến l−u l−ợng định dạng khung truyền tải, l−u l−ợng của các bản tin quản lý, điều khiển mạng… L−u l−ợng sinh ra bởi phần tiêu đề của các khung dữ liệu và các bản tin quản lý điều khiển mạng thay đổi tuỳ theo các công nghệ khác nhau, thông th−ờng chiếm d−ới 15 % tổng số l−u l−ợng cần truyền và còn phụ thuộc vào kích cỡ của gói số liệu. • Độ dự phòng và tính khả dụng: Độ dự phòng và tính khả dụng là hai yêu cầu quan trọng cần phải đạt đ−ợc đối với mạng MAN mới và cách thực hiện có thể áp dụng bằng nhiều cách khác nhau ở nhiều phân lớp mạng khác nhau hoặc là phối hợp giữa các phân lớp. Dự phòng thiết bị mạng có thể ứng dụng trong phạm vi toàn bộ mạng nhằm đảm bảo tính khả dụng của mạng, rút ngắn thời gian hỏng hóc trung bình. Xét về khía cạnh cấu trúc tô pô và các giải pháp công nghệ áp dụng để triển khai mạng thì việc ứng dụng giao thức mạng nh− là giao thức định tuyến IP, thuật toán định tuyến hình cây, giao thức chuyển mạch vòng ring 2 h−ớng BHSR, giao thức bảo vệ mạng con SCCP, giao thức bảo vệ đoạn chia sẻ trong vòng ring MS – SPRing…. cũng có thể đ−ợc xem xét áp dụng nhằm cải thiện độ khả dụng của mạng. Mỗi một ph−ơng thức duy trì mạng đều có những công cụ và cách thức riêng để thực hiện, tuy nhiên áp dụng và phối hợp hoạt động duy trì của mạng là vấn đề cần phải xem xét một cách thận trọng trên cơ sở phân tích kỹ càng cơ chế vận hành của mạng dựa vào giải pháp công nghệ đ−ợc áp dụng. • Giá thành mạng: Giá thành xây dựng mạng MAN bao gồm hai phần chủ yếu: giá thành xây dựng mạng trên cơ sở giải pháp công nghệ đ−ợc lựa chọn và giá thành quản lý bảo d−ỡng mạng. Thực tế khi xây dựng mạng có thể xảy ra hai tr−ờng hợp: một là xây dựng mạng mới trong khi vẫn có một cơ sở hạ tầng mạng truyền dẫn SDH cũ. Hai là xây dựng một mạng cung cấp dịch vụ mới hoàn toàn. Thông th−ờng hay lựa chọn ph−ơng án thứ nhất cho nên việc tính toán -107- lựa chọn công nghệ, giá thành đều phải cân nhắc với mục đích giảm thiểu chi phí đầu t− mạng mà vẫn đạt đ−ợc yêu cầu. • Tính an toàn dịch vụ: Tính an toàn của dịch vụ là vấn đề nữa cũng cần phải quan tâm trong việc xây dựng mạng MAN. Giải pháp công nghệ cần đáp ứng đ−ợc khả năng cung cấp và truyền tải l−u l−ợng ng−ời sử dụng mà không ảnh h−ởng tới tình trạng cung cấp dịch của những ng−ời sử dụng khác trên cùng cơ sở hạ tầng mạng. Ngoài ra mạng cũng cần có giải pháp đề phòng tới khả năng tấn công theo kiểu “từ chối dịch vụ” của những phần tử phá hoại nhằm đảm bảo việc tuân thủ các điều khoản cam kết đối với ng−ời sử dụng. • Sự vững chắc của mạng và khả năng cung cấp từ đầu đến cuối: Đảm bảo QoS cho các loại hình dịch vụ là một yêu cầu quan trong đối với giải pháp công nghệ mạng. Cả ng−ời sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ đều mong muốn tận dụng băng thông một cách tối đa trong khi vẫn đảm bảo những thoả thuận ràng buộc với nhau về các điều khoản cam kết đảm bảo chất l−ợng. Cơ chế đảm bảo chất l−ợng cần phải kiểm soát đ−ợc các thông số về chất l−ợng dịch vụ nh− trễ, jitter, tỷ lệ mất gói… nhằm đạt hiệu suất cao về sử dụng tài nguyên cũng nh− duy trì tính liên tục cung cấp dịch vụ ngay cả khi có nguy cơ xảy ra tình trạng tắc nghẽn. • Khả năng nâng cáp mạng Khả năng nâng cấp mạng là một yếu tố cần phải quan tâm khi xây dựng một mạng mới đ−a vào sử dụng, do quá trình phát triển công nghệ cũng nh− phát triển dịch vụ mạng cần phải đ−ợc nâng cấp hoặc mở rộng. Chi phí nâng cấp mở rộng mạng đ−ợc xem xét dựa trên tiêu chí là càng sử dụng đ−ợc nhiều cơ sở hạ tầng cũ của mạng càng tốt. Ngoài ra một điều cần phải quan tâm nữa là xét đến đặc thù khi nâng cấp mạng. Nếu nh− chỉ xét việc nâng cấp mạng ở khía cạnh tăng dung l−ợng băng thông và phát triển các dịch vụ mới thì hầu hết các giải pháp công nghệ đều có thể đáp ứng những yêu cầu này. Tuy nhiên trong t−ơng lai ta cũng không thể đoán tr−ớc đ−ợc mức độ tác động của tích hợp giải pháp công nghệ áp dụng cho mạng MAN tới giá thành thiết bị khi cần có những yêu cầu mới về tính năng thiết bị khi cần có những yêu cầu mới về tính năng thiết bị. 6.7 Đề xuất cấu hình ứng dụng mạng MAN. Dựa trên mạng cáp sợi quang của B−u điện Hà Nội có thể thiết lập một mạng MAN kiểu ring sử dụng công nghệ HORNET 16 nút mạng, 4 b−ớc -108- sóng, tốc độ mạng 10 Gb/s. Mạng này mang l−u l−ợng chuyển mạch gói và hoạt động song song với các mạng SDH đã có. Danh sách 16 nút vòng ring MAN. Nút 1- 75 Đinh Tiên Hoàng ; Nút 2 - Host Cầu Giấy ; Nút 3 - Host Láng Trung; Nút 4- Host Nguyễn Du; Nút 5 - Host Yên Phụ ; Nút 6- Host Hùng V−ơng ; Nút 7- Host Lạc Trung, Nút 8 - Host Trần Khát Chân; Nút 9 - Host Mai H−ơng ; Nút 10 - Host Giáp Bát ; Nút 11- Host Kim Liên ; Nút 12 - Host Ô chợ Dừa; Nút 13- Host Th−ợng Đình; Nút 14- Host Đức Giang; Nút 15- Host Đông Anh; Nút 16 - Host Nam Thăng Long. Hình 6.5 Sơ đồ triển khai MAN ứng dụng công nghệ HORNET trên mạng Hà Nội Thực hiện chuyển l−u l−ợng sang MAN theo nguyên tắc sau : * Kết nối giữa tổng đài ATM +IP của mạng truyền số liệu, ATM switch và BRAS của mạng truy nhập băng rộng, kết nối đến mạng lõi NGN của VTN đ−ợc đấu chuyển sang MAN. * Các tổng đài hiện ch−a có giao diện ATM hoặc giao diện IP vẫn sử dụng mạng SDH. AN 1 AN 2 AN 3 MAN 16 nút , 4 b−ớc sóng, tốc độ mạng 10Gb/s AN 16 POP (Router) AN 4 Mạng NGN -VTN GE GE GE GE GE GE -109- * Khi lắp đặt mới hoặc nâng cấp các tổng đài sang thế hệ NGN, lắp đặt mới ATMswitch cho mạng truy nhập băng rộng ADSL, lắp đặt mới tổng đài truyền số liệu ATM+IP đấu nối đến MAN không qua mạng SDH. Hiện nay các thiết bị băng rộng trên mạng mặc dù mạng lõi có thể là ATM, tuy nhiên nó có khả năng cung cấp đ−ợc các giao diện Gigabit Ethernet (GE), do vậy ta có thể chọn giao diện kết nối đến MAN bằng GE là hoàn toàn phù hợp và t−ơng thích với các thiết bị hiện có trên mạng. -110- Kết luận Đề tài bao gồm 6 ch−ơng bắt đầu bằng việc nghiên cứu các phần tử cơ bản ứng dụng trong mạng quang đa truy nhập, tiếp đến các ch−ơng 2, 3, 4, 5 tập trung vào việc phân tích các công nghệ đa truy nhập và cuối cùng ch−ơng 6 đề xuất mạng MAN ứng dụng trên mạng Viễn thông của B−u điện Thành phố Hà Nội. Qua việc nghiên cứu và phân tích các kỹ thuật đa truy nhập WDMA, TDMA, SCMA, CDMA chúng ta nhận thấy: Ngoại trừ kỹ thuật đa truy nhập theo mã CDMA rất khó khả thi và th−ơng mại trong thời điểm hiện nay do vẫn tồn tại những hạn chế nhất định về mặt công nghệ (nh− khả năng tạo ra các xung ánh sáng cực ngắn có chu kỳ tới pico hoặc femto giây), các kỹ thuật đa truy nhập còn lại có b−ớc phát triển rất mạnh mẽ. Công nghệ truy nhập TDMA, SCMA phát triển mạnh theo h−ớng ứng dụng mạch vòng nội hạt thông qua mạng quang thụ động nh− : Mạng A-PON, mạng E-PON và các ứng dụng mang tính chất quảng bá nh− CATV.v.v. Công nghệ WDMA đ−ợc phát triển rất mạnh theo h−ớng ứng dụng cho LAN, MAN chuyển mạch gói, công nghệ này rất phù hợp cho việc phát triển mạng Viễn thông hiện đại. Ch−ơng 6 của luận văn đề xuất mạng MAN ứng dụng cho mạng chuyển mạch gói trên địa bàn Hà Nội. Tuy nhiên đây là công nghệ mới ch−a đ−ợc chuẩn hoá và nhất là ch−a đ−ợc th−ơng mại hoá nhiều trên thị tr−ờng do đó việc nghiên cứu và đề xuất cũng mang nhiều định tính, do vậy h−ớng tiếp theo của đề tài là nghiên cứu tính toán mối quan hệ giữa kích th−ớc mạng, số b−ớc sóng, số nút mạng, các giao thức và chất l−ợng dịch vụ khi chuyển tải qua mạng MAN. -111- Tài liệu tham khảo [1] Denis J.G.Mestdagh,“Fundamentals of Multiaccess Optical Fiber Network ”, 1995 ARTECH HOUSE, INC. [2] Vũ Văn San, “ Hệ thống thông tin quang tập 1 ”, Nhà xuất bản B−u điện, 12 –2003. [3] Vũ Văn San, “ Hệ thống thông tin quang tập 2 ”, Nhà xuất bản B−u điện, 12 –2003. [4] Ramaswamin, R, et, al “Tunability needed in multi - channel networks: Transmiter, Receivers or both ?.” IBM R Research Report , RC16237 (# 72046), oct 1990. [5] Lu , J, et, al “ On the performance of wavelength division multiple access networks” 1992. [6] Ulrich Killat “Access to B-ISDN via PONs –ATM communication in Practice” 1996. [7] National communication systems –technical information Bulletin 00-7 “All optical network –AON ” may 2000. [8] Erik weis , T-Nova Systems GmbH – EURESCOM Project P1117 “Future access Networks –FAN” may 2003. [9] EURESCOM Project P614 “Implementation Strategies for advanced access networks” April 1999 [10] Milan Mihailo Kovacevic “HONET: An integrated services wavelength division optical network” 1995. [11] Martin Maier “ Architecture and Access protocol for wavelength – selective single-hop packet switched MAN” Berlin 2003. [10] Christophe Jelger “Characterisation of a wavelength division Multi-ring network” Dep of Electrical & Electronic Eng University of Wales Swansea 9-2001.