Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh về kinh tế, xã hội và văn hóa trong môi trường các đô thị và thành phố lớn nên nhu cầu trao đổi thông tin là rất lớn, đa dạng về cả loại hình dịch vụ tốc độ. Với sự hình thành và phát triển bùng nổ các tổ hợp văn phòng, khu công nghiệp, công nghệ cao, các khu chung cư thêm vào đó các dự án phát triển thông tin của chính phủ, của các cơ quan, các công ty làm cho nhu cầu trao đổi thông tin như trao đổi tiếng nói, dữ liệu, hình ảnh, truy nhập từ xa, truy nhập băng rộng tăng dẫn đến những vấn đề cần phải giải quyết. Các mạng nội bộ LAN (Local Area Network) chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin với phạm vi địa lý rất hẹp (trong khoảng vài trăm mét). Trong khi đó nhu cầu kết nối với mạng bên ngoài (truy nhập Internet, truy nhập cơ sở dữ liệu, kết nối chi nhánh văn phòng ) là rất lớn. Điều này dẫn đến cơ sở hạ tầng thông tin hiện tại với công nghệ TDM (chuyển mạch kênh PSTN, công nghệ SDH) sẽ rất khó đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin rất lớn như vậy cả về loại hình dịch vụ và cường độ lưu lượng trao đổi thông tin. Do vậy việc tìm kiếm công nghệ để xây dựng một cơ sở hạ tầng mạng đô thị (MAN) đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin nói trên là công việc cấp thiết đối với những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Trong thời gian làm tốt nghiệp em nhận được sự hướng dẫn của thầy Phạm Công Hùng tìm hiểu về các công nghệ áp dụng xây dựng mạng MAN đó là: Chuyển tải gói qua mạng SONET/SDH-POS, Gigabit Ethernet-GE và Ring gói phục hồi nhanh-RPR. Vì vậy trong đồ án tốt nghiệp của mình em xin trình bày về “Ứng dụng công nghệ RPR để xây dưng mạng MAN” 1 Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội Trong quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em mong muốn nhận được những ý kiến đóng để đồ án được hoàn thiện hơn. Qua lời mở đầu này em xin được gởi lời trân trọng cảm ơn thầy Phạm Công Hùng, anh Dương Quân Bảo cùng các bạn trong nhóm tốt nghiệp đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 5 tháng 5 năm 2006 Sinh viên thực hiện: ĐỖ VĂN THẮNG 2 Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG PSTN Xem xét lại dich vụ thoại thông thường PSTN trước khi đi vào tìm hiểu mạng MAN là rất quan trọng. Bởi vì chỉ khi đó mới thấy được sù khác biệt giữa hai mạng này I. CÁC THÀNH PHẦN CỦA PSTN Các thành phần chính của một mạng điện thoại cố định bao gồm: thiết bị đầu cuối, vòng truy nhập, hệ thống tổng đài và truyền dẫn vv 1. Máy điện thoại cố định: (Telephone set) là thiết bị đầu cuối trong mạng PSTN, được sử dụng để tiến hành cuộc gọi( telephone call). Nó thực hiện những chức năng cơ bản sau: o Yêu cầu sử dụng hệ thống thoại khi người gọi nhấc máy. o Báo cho người gọi là hệ thống sẵn sàng phục vụ bằng một âm gọi là âm mời quay sè (dial tone) o Gửi tới hệ thống số điện thoại của thuê bao bị gọi do người gọi bấm phím hoặc quay sè. o Báo cho người gọi trạng thái hiện thời của máy bị gọi qua một số âm báo (nh âm báo đang rung chuông, âm báo bận ) o Báo cho thuê bao bị gọi là có cuộc gọi tới bằng âm chuông hoặc các âm nghe được khác. o Chuyển tín hiệu tiếng nói thành tín hiệu điện để truyền dẫn tới đầu cuối xa và ngược lại chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu tiếng nói. o Báo cho hệ thống biết cuộc gọi kết thúc khi có một bên đặt máy. 3 Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội 2. Vòng truy nhập nội hạt ( local loop) và trung kế ( trunk ) Cơ sở hạ tầng của mạng điện thoại bắt đầu với đôi dây đồng đơn giản nối từ máy thuê bao tới tổng đài nội hạt, gọi là vòng truy nhập nội hạt, trên đó truyền tín hiệu thoại tương tự. Các đường thông tin giữa các tổng đài gọi là trung kế, thường có độ sử dụng cao và dung lượng lớn. (ít nhất là E1/T1). 3. Hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn Mạng lưới điện thoại công cộng (PSTN) được hình thành nhờ hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn. Các tổng đài được phân thành các cấp, cấp thấp nhất là tổng đài nội hạt. Tổng đài các cấp được liên kết với nhau thông qua hệ thống truyền dẫn. Tuỳ vào hình thái địa lí, mật độ tập trung thuê bao mà việc bố trí mạng và phân cấp ở từng khu vực, từng khu vực, từng quốc gia đối với từng nhà cung cấp dịch vụ là khác nhau. Nhưng thông thường việc nối mạng được thực hiện theo 4 mức minh hoạ trên hình sau: 4 Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội Tín hiệu số có những ưu điểm hơn hẳn tín hiệu tương tù nh: o Tính chống nhiễu tốt hơn vì có khả năng phục hồi lại nguyên vẹn sau khi qua một quãng đường truyền. o Được xử lí bằng cả phần cững và phần mềm khi ghép kênh và chuyển mạch. Chuyển mạch thực hiện dùa trên nguyên lí cơ bản là hoán đổi khe thời gian và điều khiển theo chương trình nạp sẵn. Hai cách ghép kênh chính phân biệt ở cách thức đồng bộ là ghép cận đồng bộ (với hệ thống PDH) và ghép đồng bộ (với hệ thống SDH). 5 Trung t©m vïng Trung t©m khu vùc Trung t©m liªn tØnh Trung t©m néi h¹t H×nh1.1-Ph©n cÊp m¹ng l íi Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội II. BÁO HIỆU TRONG MẠNG PSTN Mạng điện thoại với các thành phần nh trên không thể hoạt động được nếu thiếu hệ thống báo hiệu. Trong thông tin điện thoại, báo hiệu nghĩa là chuyển và hướng dẫn thông tin từ một điểm này tới một điểm khác thích hợp để thiết lập và giám sát cuộc gọi. Báo hiệu được chia làm hai loại: o Báo hiệu mạch vòng thuê bao, là báo hiệu giữa máy điện thoại với tổng đài nội hạt. o Báo hiệu giữa các tổng đài. 1. Báo hiệu mạch vòng thuê bao Để bắt đầu cuộc gọi, thuê bao điện thoại nhấc máy. Thao tác này được thực hiện tạo ra tín hiệu tới tổng đài, cho tổng đài biết rằng thuê bao muốn thiết lập cuộc gọi. Ngay khi tổng đài thu được các tín hiệu của thuê bao, nó gửi cho thuê bao tín hiệu mời quay số và sau đó thuê bao có thể bắt đầu quay sè mong muốn. 6 HÖ thèng chuyÓn m¹ch ph©n theo thêi gian M¹ch giao tiÕp thuª bao M¸y ®iÖn tho¹i M¹ng truyÒn dÉn sè tÝn hiÖu sè tÝn hiÖu t ¬ng tù TÝn hiÖu sè ® îc ghÐp kªnh H×nh 1.2-M« t¶ s¬ l îc m¹ng ®iÖn tho¹i chuyÓn m¹ch kªnh Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội Khi quay sè xong, thuê bao thu được từ tổng đài tín hiệu về trạng thái cuộc gọi, tín hiệu hồi âm chuông, tín hiệu cuộc gọi đã được nối, tín hiệu báo bận hoặc một số tín hiệu đặc biệt khác. Một ví dụ về các tín hiệu của mạch vòng thuê bao được minh hoạ ở hình sau, trong đó A là thuê bao gọi, B là thuê bao bị gọi. Số máy của thuê bao bị gọi được gửi đi dưới dạng xung hoặc dạng tone. Nếu là dạng tone, mã đang được dùng là DTMF. 2. Báo hiệu giữa các tổng đài: Tín hiệu giữa các tổng đài bao gồm hai phần là báo hiệu trạng thái (mang các thông tin về trạng thái đường dây) và báo hiệu thanh ghi (mang các thông tin về địa chỉ và điều khiển). Nội dung các thông tin này cũng gần giống với các tín hiệu 7 A nhÊc m¸y TÝn hiÖu mêi quay sè Sè ® îc quay TÝn hiÖu chu«ngTÝn hiÖu håi ©m chu«ng B nhÊc m¸y §µm tho¹i §Æt m¸y §Æt m¸y Tæng ®µi Thuª bao B Thuª bao A H×nh1.3-B¸o hiÖu m¹ch vßng thuª bao Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội của mạch vòng thuê bao và được quy định trong các bảng mã báo hiệu. Hình sau là một ví dụ về các tín hiệu của báo hiệu giữa các tổng đài. Tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài lại được chia thành tín hiệu Báo Hiệu Liền Kênh, khi tín hiệu báo hiệu ở cùng kênh thoại (trong băng) hoặc ở kênh liên kết với kênh thoại. Tín hiệu Báo Hiệu Kênh Chung, tín hiệu báo hiệu ở một kênh tách biệt với các kênh thoại và được dùng chung cho một số lớn các kênh thoại. ở Việt nam, hai phương pháp báo hiệu đang được sử dụng là báo hiệu liền kênh R2 và báo hiệu kênh chung SS7. a. Phương pháp báo hiệu R2: 8 Thuª bao A ChiÕm Thõa nhËn chiÕm Sè cña B B tr¶ lêi §µm tho¹i Xo¸ ng îc Xo¸ thuËn Tæng ®µi Thuª bao B Tæng ®µi H×nh1.4-B¸o hiÖu gi÷a c¸c tæng ®µi Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội Phương pháp này đã được ITU-T tiêu chuẩn hoá năm 1968. Nó được phân loại thành báo hiệu giám sát và báo hiệu chon lọc như sau: o Báo hiệu giám sát là những tín hiệu giám sát được chuyển tới hệ thống chuyển mạch tuỳ theo các sự kiện xảy ra ở hai đầu của trung kế, ví dụ như: rỗi, chiếm, chấp nhận chiếm, trả lời, xoá về, xoá đi Với trung kế số E1 thì các tín hiệu này được biểu diễn bằng sự thay đổi trong trạng thái của 2 bit a,b trong khe thời gian TS16 của các khung 1÷15 trong mét chu kì đa khung. o Báo hiệu lùa chọn hay báo hiệu liên thanh ghi có 15 tín hiệu hướng đi và 15 tín hiệu hướng về được tạo thành bằng cách sử dụng kết hợp tần số của 2 trong 6 tần số trong băng để truyền và nhận các loại thông tin khác nhau như số của thuê bao gọi và bị gọi, loại thuê bao, v.v. Tín hiệu hướng đi và về có nghĩa khác nhau tuỳ vào nhóm được sử dụng. Tín hiệu hướng đi phân hai nhóm: I-1, I-2, , I-15 và II-1, II-2, , II-15 Tín hiệu hướng về phân hai nhóm: A-1, A-2, , A-15 và B-1, B-2, , B-15. Việc chuyển nghĩa và chuyển nhóm được thực hiện bằng tín hiệu A-3 và A-5. b. Báo hiệu sè 7 (SS7): SS7 là một hệ thống báo hiệu kênh chung được phát triển để đáp ứng các yêu cầu báo hiệu tiên tiến trong một mạng thoại số hoá hoàn toàn. SS7 không chỉ hỗ trợ báo hiệu trong mạng PSTN trong việc thiết lập cuộc gọi, xử lí trao đổi thông tin mà còn là chọn đường, khai thác, tính cước và đặc biệt là hỗ trợ các dịch vụ IN (Intelligent Network). Vì báo hiệu số 7 là một phần kiến thức rất lớn, nên dưới đây chỉ xin trình bày sơ lược. Mạng SS7 được sử dụng để chuyển các bản tin nhằm thiết lập, quản lí và giải phóng các cuộc gọi cũng như duy trì mạng báo hiệu. Là mạng báo hiệu kênh chung nên toàn bộ thông tin báo hiệu được mang trên một mặt phẳng báo hiệu 9 Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội chung và về mặt logic là tách khỏi mặt phẳng kênh thoại. Mạng SS7 bao gồm 3 loại phần tử báo hiệu: o Điểm chuyển mạch dịch vụ (SSP): là các chuyển mạch nội hạt hay tandem kết nối kênh thoại và thực hiện các chức năng chuyển mạch cần thiết để bắt đầu hay kết thúc cuộc gọi. o Điểm chuyển giao báo hiệu (STP): chọn đường và chuyển các bản tin báo hiệu trong mạng. o Điểm điểu khiển dịch vụ (SCP): cung cấp sự truy nhập tới các cơ sở dữ liệu, là phần tử chính để cung cấp các ứng dụng IN trong mạng. Các tuyến báo hiệu kết nối các điểm báo hiệu với nhau, là các tuyến song công đồng thời truyền và nhận các bản tin. Tuyến báo hiệu thường là 56 hay 64 kb/s, có thể là trên các đường riêng hoặc trên một kênh của đường E1. Tuỳ vào chức năng của các điểm cuối mà các tuyến được gọi theo các tên khác nhau. Chồng giao thức SS7 so sánh với mô hình tham chiếu OSI được mô hình trên hình sau: 10 STP SCP SCP SS P STPSTP STP SS P H×nh1.5-KiÕn tróc m¹ng SS7 [...]... dng cụng ngh RPR xõy dng mng MAN ti TP H Ni 1.Cu trỳc mng MAN Cu trỳc MAN c biu din trong mụ hỡnh sau: Lớp dịch vụ mạng Softswitch Chuyển mạch kênh truyền thống Lớp điều khiển Lớp Media Lớp Media Media Gateway Lớp truy nhập và truyền tải Lớp truy nhập và truyền tải Các thuê bao doanh nghiệp Các thuê bao HỡnhCác thuê baosởtrỳc mng MAN 2.1: Cuvăn phòng, trụ gia đình Các thuê bao di động Mng MAN phõn chia... dng cụng ngh RPR xõy dng mng MAN ti TP H Ni CHNG II: TNG QUAN V MNG MAN I KHI NIM Mng ụ th (MAN) : l mng c ci t trong phm vi mt ụ th hoc mt trung tõm kinh t xó hi, cú bỏn kớnh khong 100km tr li LAN Corp Data Center LA LA N N LAN LAN Voice Voice Services Services Carrier POP LAN LAN Internet Data Center LAN LAN LAN LAN Long-Haul Backbone Business Continuity Site (SAN) Corporate HQ Mng MAN th h mi l... cho topo ring ca MAN v cho kiu lu lng chớnh m nú mang i - ú l s liu Mng truy nhp kiu gúi kt hp cựng vi bo v dch v nhng phi t c hiu qu H thng phi cú hiu qu chi phớ cú th hot ng + Mng phi h tr cỏc dch v thoi ang tn ti Loi dch v mang li li nhun ch yu ny yờu cu c kh dng v tin cy v s to ra li nhun ỏng k khi m nh cung cp xõy dng mụ hỡnh dch v mi ny IV NGUYấN TC CUNG CP DCH V TRONG MNG MAN 1 Xỏc nh loi... 200Mbit/s Khi liờn kt trao i thụng tin d 25 Chng VII: ng dng cụng ngh RPR xõy dng mng MAN ti TP H Ni liu gia cỏc h thng truyn qua mng ụ th, cỏc cụng ngh lựa chn xõy dng mng cn phi ỏp ng c vic truyn ti thụng tin gia cỏc h thng ny i vi vic cung cp cỏc dch v thoi trờn mng MAN, cú th xut hin hai hỡnh thc: cỏc dch v thoi trờn nn tng mng MAN ó c xõy dng, dch v thoi xut hin t mng PSTN hin cú Trong c hai trng... nay ang rt quan tõm v cng ang nhanh chúng xõy dng mng MAN ca riờng mỡnh h tr c dch v thoi v cỏc dch v s liu mi dựa trờn IP, h phi quan tõm n rt nhiu vn nh tin cy, s cõn bng, tớnh mm do v hiu qu ca mng: + Mng phi cú tin cy cao, cú d phũng phn cng h tr Topo ring, cú cỏc kh nng bo v v phc hi si quang 18 Chng VII: ng dng cụng ngh RPR xõy dng mng MAN ti TP H Ni + Mng phi cú s cõn bng hay kh nng cp phỏt... phng thc kt ni gia cỏc phn t nút mng trong cựng phõn lớp Xỏc nh cu 15 Chng VII: ng dng cụng ngh RPR xõy dng mng MAN ti TP H Ni trỳc tụ-pụ mng l mt cụng vic úng vai trũ quan trng quyt nh ti tớnh cõn i cng nh giỏ thnh xõy dng mng Nu nh cu trỳc truyn dn quang c t chc tt v phự hp vi cu trỳc lụgic phõn lớp mng MAN thỡ vic xõy dng mng s tr nờn d dng hn v m bo c vic xõy dng mng theo mt mụ hỡnh chun tc Cu trỳc... quen thuc 21 Chng VII: ng dng cụng ngh RPR xõy dng mng MAN ti TP H Ni vi ngi s dng (cỏc trỡnh duyt Web, cỏc phn mm ng dng gi/nhn th in t, truyn tp, truy nhp iu khin t xa), ngoi ra cỏc ng dng rt phỏt trin trờn mng Internet khỏc hin ang c y mnh nh giao dch thng mi in t, gii trớ trờn mng, trũ chi Do vy, mt trong nhng trng tõm ch yu ca loi hỡnh cung cp dch v mng MAN ú l cn phi u tiờn phỏt trin loi hỡnh... cỏc nh cung cp mng thỡ chi phớ s rt tn kộm, khụng mang li hiu qu kinh t, nhiu khi khụng mang tớnh kh thi gii quyt nhu cu ny ca khỏch hng, nh cung cp mng phi a ra gii phỏp xõy dng mng ụ th cú th cung cp c loi hỡnh dch v liờn kt mng ni b ca cỏc c quan vi nhau, dch v ny c gi l dch v mng riờng o VPN Cỏc cụng ngh hin ti c xem xột ỏp dng trin khai trong mng MAN (nh l cụng ngh IP, Ethernet, MPLS ) u c xõy... mng 16 Chng VII: ng dng cụng ngh RPR xõy dng mng MAN ti TP H Ni Hỡnh 2.4: Topo cu trỳc dng ring Cn phi nhn mnh mt iu na l cỏc cu trỳc tụ-pụ khỏc nhau cung cp nhng kh nng khỏc nhau xột v chc nng thc hin nh tuyn lu lng trờn mng Cu trỳc mesh (hub and spoke) phự hp cho ỏp dng chc nng nh tuyn lớp 2 v lớp 3 trong khi ú cu trỳc ring li ỏp dng ti u cho vic trin khai cụng ngh RPR v SDH Hỡnh2.5: Topo Hn hp Trin... Telephone ISP Radius LAN Modem IAT Dial up Access IAT PSTN LAN IP Network IVT Mobile VoIP IVT PSTN Hỡnh 2.8: Gii phỏp tớch hp cho PSTN-IP Gateway 26 Chng VII: ng dng cụng ngh RPR xõy dng mng MAN ti TP H Ni Cung cp dch v video trong mng MAN l mt vn c quan tõm v cõn nhc nhiu nht khi quyt nh u t xõy dng mng õy cng l mt th thỏch ln i vi cỏc gii phỏp cụng ngh lựa chn trin khai mng ụ th Hu ht cỏc chuyờn gia . đồ án tốt nghiệp của mình em xin trình bày về Ứng dụng công nghệ RPR để xây dưng mạng MAN 1 Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội Trong quá trình thực hiện đồ. hiệu và quản lí mạng báo hiệu. 12 Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MAN I. KHÁI NIỆM Mạng đô thị (MAN) : là mạng được cài đặt. tải Chương VII: Ứng dụng công nghệ RPR để xây dựng mạng MAN tại TP Hà Nội - Líp mạng truy nhập khách hàng: Đây là líp mạng cuối cùng được quản lý bởi nhà khai thác mạng. Líp mạng này cần cung