MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển nhƣ vũ bão của khoa học công nghệ, ngành viễn thông cũng có những bƣớc chuyển mình mạnh mẽ. Có thể nói viễn thông cùng với công nghệ thông tin đã tạo ra một diện mạo mới cho thế giới hiện đại. Đặc biệt khi hệ thống mạng băng rộng ra đời, các tiện ích phục vụ cho con ngƣời càng đƣợc thể hiện rõ ràng hơn. Chính vì những lợi ich thiết thực và to lớn của mạng băng rộng, các nhà cung cấp dịch vụ không ngừng đầu tƣ kinh phí để duy trì và phát triển hệ thống này.
Viettel – một trong những đơn vị cung cấp dịch vụ viễn thông và công nghệ thông tin hàng đầu của Việt Nam cũng đang tích cực khai thác thị trƣờng băng rộng đầy tiềm năng trên. Bên cạnh sự đầu tƣ đúng đắn về chiến lƣợc Viettel luôn đi đầu trong việc nghiên cứu, ứng dụng những công nghệ truy cập băng rộng mới: EPON là một trong những công nghệ nhƣ vậy. Là một kĩ sƣ khai thác mảng băng rộng của Viettel vì thế việc chọn đề tài nghiên cứu : “ Ứng dụng công nghệ EPON trong mạng truy cập băng rộng “ của tôi là hết sức tự nhiên với mục tiêu: Đi sâu nghiên cứu khả năng ứng dụng của công nghệ EPON nhằm phục vụ quá trình triển khai công nghệ EPON trong mạng truy cập băng rộng Viettel Hà Nội, mang công nghệ truy cập băng rộng EPON và lợi ích to lớn của nó đến với từng ngƣời, từng nhà. Nội dung nghiên cứu của đề tài tập trung vào những vấn đề lớn của mạng truy cập băng rộng: - Cấu trúc mạng truy cập băng rộng - Tìm hiểu, so sánh, lựa chọn các công nghệ truy cập băng rộng với EPON là trọng tâm - Nghiên cứu, ứng dụng, triển khai công nghệ EPON trong mạng truy cập băng rộng Viettel Hà Nội.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 Với tính cấp thiết trong nghiên cứu và triển khai, đề tài tập trung nghiên cứu theo ba chƣơng: Chƣơng 1 : Kiến trúc và các công nghệ mạng truy cập. Chƣơng 2 : Công nghệ mạng quang thụ động ethernet (EPON). Chƣơng 3: Triển khai công nghệ EPON trong mạng truy cập băng rộng Viettel Hà Nội. Trong quá trình thực hiện đề tài tác giả đã nhận đƣợc sự chỉ dẫn tận tình của các thầy, cô trƣờng Đại học Công Nghệ.
Do sự hạn chế về thời gian và trình độ, luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót vì vậy rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn. Nhân dịp này xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô trƣờng Đại học Công Nghệ. Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. TS Nguyễn Cảnh Tuấn, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành đề tài.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 CHƢƠNG 1: KIẾN TRÚC VÀ CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG TRUY CẬP 1.1 Tổng thể kiến trúc mạng Cho đến nay, kiến trúc tổng thể của hệ thống mạng hiện đại vẫn là xu hƣớng mở, ở giai đoạn hiện tại đã có khuyến nghị chính thức của Liên minh Viễn thông thế giới ITU về cấu trúc của mạng thế hệ mới NGN[8]. NGN là hệ thống mạng thế hệ mới tích hợp rất nhiều dịch vụ khác nhau. Một số hãng cung cấp thiết mạng đã đƣa ra giải pháp của mình cho hệ thống mạng này. Các hãng đƣa ra mô hình cấu trúc tƣơng đối rõ ràng và các giải pháp mạng khá cụ thể nhƣ Alcatel, Siemens, Ericsions.1: Kiến trúc tổng thể mạng Có thể nói việc nghiên cứu tổng thể kiến trúc mạng chính là đi sâu nghiên cứu mạng NGN.
Nhìn một cách tổng thể với các mô hình NGN hiện đại đƣợc đƣa ra, kiến trúc tổng thể của mạng NGN đƣợc chia ra thành : cấu trúc chức năng và cấu trúc vật lí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN Về cấu trúc chức năng, mạng NGN có đặc điểm chung là bao gồm các lớp chức năng sau: - Lớp nết nối (Access + Transport/ Core) - Lớp trung gian hay lớp truyền thông (Media) - Lớp điều khiển (Control) - Lớp quản lý (Management) Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay đang rất phức tạp với nhiều loại giao thức, khả năng tƣơng thích giữa các thiết bị của hãng là vấn đề đang đƣợc các nhà khai thác quan tâm.1 Mô hình phân lớp chức năng của mạng NGN Hình 1.2: Cấu trúc mạng thế hệ mới Xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc mạng thế hệ mới còn có thêm lớp ứng dụng dịch vụ. Trong môi trƣờng phát triển cạnh tranh thì sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp ứng dụng dịch vụ. Nhƣ vậy theo ITU [9] thì mô hình chức năng hoàn chỉnh của mạng NGN sẽ gồm năm lớp nhƣ trình bày ở hình 1. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3: Cấu trúc chức năng hoàn chỉnh NGN 1.2 Phân tích Hình 1.4: Cấu trúc chức năng của mạng NGN Kiến trúc mạng NGN sử dụng chuyển mạch gói cho cả thoại và dữ liệu.
Nó phân chia các khối vững chắc của tổng đài hiện nay thành các lớp mạng riêng rẽ, các lớp này liên kết với nhau qua các giao diện mở tiêu chuẩn. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13 Sự thông minh của xử lý cuộc gọi cơ bản trong chuyển mạch của PSTN thực chất là đã đƣợc tách ra từ phần cứng của ma trận chuyển mạch. Bây giờ, sự thông minh ấy nằm trong một thiết bị tách rời gọi là chuyển mạch mềm (softswitch) cũng đƣợc gọi là một bộ điều khiển cổng truyền thông (Media Gateway Controller) hoặc là một tác nhân cuộc gọi (Call Agent), đóng vai trò phần tử điều khiển trong kiến trúc mạng mới. Các giao diện mở hƣớng tới các ứng dụng mạng thông minh (IN- Intelligent Network) và các server ứng dụng mới tạo điều kiện dễ dàng cho việc nhanh chóng cung cấp dịch vụ và đảm bảo đƣa ra thị trƣờng trong thời gian ngắn.
Tại lớp truyền thông, các cổng đƣợc đƣa vào sử dụng để làm thích ứng thoại và các phƣơng tiện khác với mạng chuyển mạch gói. Các media gateway này đƣợc sử dụng để phối ghép hoặc với thiết bị đầu cuối của khách hàng (RGW- Residental Gateway), với các mạng truy cập (AGWAccess Gateway) hoặc với mạng PSTN (TGW- Trunk Access). Các server phƣơng tiện đặc biệt rất nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn nhƣ cung cấp các âm quay số hoặc thông báo. Ngoài ra, chúng còn có các chức năng tiên tiến hơn nhƣ : trả lời bằng tiếng nói tƣơng tác và biến đổi văn bản sang tiếng nói hoặc tiếng nói sang văn bản.
Các giao diện mở của kiến trúc mới này cho phép các dịch vụ mới đƣợc giới thiệu nhanh chóng. Đồng thời chúng cũng tạo thuận tiện cho việc giới thiệu các phƣơng thức kinh doanh mới bằng cách chia tách chuỗi giá trị truyền thống hiện tại thành nhiều dịch vụ có thể do các hãng khác nhau cung cấp. Hệ thống chuyển mạch NGN đƣợc phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống nhƣ công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay : lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy cập và truyền tải. Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới đƣợc đƣa vào nhanh chóng, dễ dàng; những nhà khai thác có thể chọn lựa các nhà cung cấp thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mô hình mạng NGN.
Lớp truyền tải Lớp truyền tải trong cấu trúc mạng NGN bao gồm cả chức năng truyền dẫn và chức năng chuyển mạch Phần truyền dẫn - Lớp vật lý : Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh bƣớc sóng quang DWDM sẽ đƣợc sử dụng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 14 - Lớp 2 và lớp 3 + Truyền dẫn trên mạng lõi (core network) dựa vào kỹ thuật gói cho tất cả các dịch vụ với chất lƣợng dịch vụ QoS tùy yêu cầu cho từng loại dịch vụ. + ATM hay IP/MPLS có thể đƣợc sử dụng làm nền cho truyền dẫn trên mạng lõi để đảm bảo QoS. Phần chuyển mạch + Là các router sử dụng ở biên mạng lõi khi lƣu lƣợng lớn, ngƣợc lại, khi lƣu lƣợng thấp, switch có thể đảm nhận luôn chức năng của những router này.
+ Các nút chuyển mạch/ Router (IP/ATM hay IP/MPLS) - Các thiết bị lớp truyền tải tiếp xúc với lớp truy cập là các cổng truyền thông (MG– Media Gateway) bao gồm: + Các cổng truy cập: AG (Access Gateway) kết nối giữa mạng lõi với mạng truy cập, RG (Residental gateway) kết nối mạng lõi với mạng thuê bao tại nhà. + Các cổng giao tiếp: TG (Trunking Gateway) kết nối giựa mạng lõi với mạng PSTN/ISDN, WG (Wireless Gateway) kết nối mạng lõi với mạng di động - Chức năng + Lớp truyền tải có khả năng tƣơng thích các kỹ thuật truy cập khác với kỹ thuật chuyển mạch gói IP hay ATM ở mạng đƣờng trục. Hay nói cách khác, lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trƣờng ( chẳng hạn nhƣ PSTN, FramRelay, LAN, vô tuyến,…) sang môi trƣờng truyền dẫn gói đƣợc áp dụng trên mạng lõi và ngƣợc lại. Nhờ đó, các nút chuyển mạch (ATM + IP) và các hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy cập dƣới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển.
+ Lớp truyền tải có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng lƣu trữ lại các sự kiện xảy ra trên mạng (kích thƣớc gói, tốc độ gói, độ trì hoãn, tỷ lệ mất gói và Jitter cho phép,… đối với mạng chuyển mạch gói; băng thông, độ trì hoãn đối với mạng chuyển mạch kênh TDM). Lớp ứng dụng sẽ đƣa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và nó sẽ thực hiện các yêu cầu đó. Lớp truy cập - Lớp vật lý + Hữu tuyến : Cáp đồng, xDSL hiện đang sử dụng.
Tuy nhiên trong tƣơng lai truyền dẫn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sẽ dần dần chiếm ƣu thế và thị trƣờng xDSL, modem cáp dần dần thu hẹp lại. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 15 + Vô tuyến : thông tin di động - công nghệ GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh. - Lớp 2 và lớp 3 : Công nghệ IP sẽ làm nền cho mạng truy cập. - Thành phần + Phần truy cập gồm các thiết bị truy cập đóng vai trò giao diện để kết nối các thiết bị đầu cuối vào mạng qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến.