Đồ Án Giải pháp truyền tải IP trên quang cho mạng viễn thông tỉnh Nghệ An

LỜI NÓI ĐẦU


Trong thời đại ngày nay, kỷ nguyên của nền kinh tế tri thức thì nhu cầu thông tin cực kỳ quan trọng. Nhu cầu trao đổi thông tin là điều kiện sống còn của mọi hoạt động của xã hội. Do đó, ngành Viễn thông phải đi trước một bước phục vụ cho sự phát triển của xã hội.
Trong xu thế đó cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Internet đã cho chúng ta thấy rằng nền tảng phát triển của xã hội là sự phát triển của các dịch vụ viễn thông. Do đó công nghệ viễn thông cùng kiến trúc mạng đã và đang phát triển nhanh chóng. Với mong muốn tìm ra những công nghệ truyền tải và kiến trúc mạng tối ưu để cho việc truyền thông tin đạt hiệu quả nhất và chất lượng tốt nhất. Các công nghệ mới và kiến trúc mạng mới liên tục ra đời để đáp ứng các nhu cầu lưu lượng tăng mạnh do bùng nổ các loại hình dịch vụ Internet và các dịch vụ băng rộng. Bên cạnh đó, các nhà cung cấp dịch vụ ngày càng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
Để thỏa mãn việc thông suốt lưu lượng với băng tần lớn, các hệ thống truyền dẫn thông tin quang được sử dụng nhờ các ưu điểm nổi bật của nó. Mặt khác, công nghệ WDM được xem là công nghệ quan trọng và hiệu quả nhất cho đường truyền dẫn. Công nghệ WDM đã và đang cung cấp cho mạng lưới khả năng truyền dẫn cao trên băng tần cực lớn. Với công nghệ WDM, nhiều kênh quang, thậm chí tới hàng nghìn kênh quang truyền đồng thời trên một sợi, trong đó mỗi kênh quang tương ứng với một hệ thống truyền dẫn độc lập với tốc độ Gbps. Hơn nữa, sự ra đời của phiên bản mới IPv6 và các công nghệ mới như chuyển mạch quang, GbE . là cơ sở để xây dựng một mạng thông tin toàn quang. Với tốc độ truyền dẫn ánh sáng và dung lượng truyền dẫn có thể đạt được tốc độ nhiều Gbps hoặc Tbps trong các mạng toàn quang này, khối lượng lớn các tín hiệu quang được truyền dẫn trong suốt từ đầu đến cuối.
Vì vậy, việc ứng dụng các kỹ thuật truyền tải IP trên quang là một xu hướng tất yếu của mạng viễn thông hiện nay. Với mục tiêu tìm hiểu kỹ thuật truyền tải IP trên quang và hi vọng đóng góp một phần nhỏ kết quả nghiên cứu vào quy hoạch phát triển mạng viễn thông tỉnh Nghệ An, em xin thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp “ Giải pháp truyền tải IP trên quang cho mạng viễn thông tỉnh Nghệ An “.
Nội dung của bản đồ án bao gồm 4 chương sau
- Chương 1 Xu hướng phát triển kỹ thuật truyền tải IP trên quang.
- Chương 2 Giao thức IP – Internet Protocol.
- Chương 3 Các kiến trúc IP trên quang.
- Chương 4 Giải pháp truyền tải IP trên quang cho mạng viễn thông tỉnh Nghệ An.
Do có sự hạn chế về mặt thời gian cũng như năng lực của cá nhân nên nội dung của đồ án này cũng không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Em mong các thầy cô giáo và các bạn quan tâm đóng góp ý kiến thêm vào để đồ án này càng được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS. Nguyễn Văn Hào đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật & Công Nghệ, Đại Học Quy Nhơn đã dạy dỗ chỉ bảo em trong suốt khóa học này.


MỤC LỤC
Trang
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT i
DANH MỤC BIỂU BẢNG v
DANH MỤC HÌNH VẼ v
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 3
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT TRUYỀN TẢI IP TRÊN QUANG 3
1.1 IP trên quang - Hạ tầng cơ sở của mạng truyền thông hiện đại 4
1.1.1 Sự phát triển của Internet 4
1.1.1.1 Về mặt lưu lượng 4
1.1.1.2 Về mặt công nghệ 5
1.1.2 Sự phát triển của công nghệ truyền dẫn 6
1.1.3 Sự nỗ lực của các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông và các tổ chức 6
1.2 Quá trình phát triển kỹ thuật truyền tải IP trên quang 8
1.2.1 Các giai đoạn phát triển 8
1.2.1.1 Giai đoạn I: IP over ATM 10
1.2.1.2 Giai đoạn II: IP over SDH 10
1.2.1.3 Giai đoạn III: IP over Optical 11
1.2.2 Mô hình phân lớp của các giai đoạn phát triển 11
1.2.2.1 Tầng OTN 12
1.2.2.2 Tầng SDH 14
1.2.2.3 Tầng ATM 15
1.2.2.4 Tầng IP 15
1.3 Các yêu cầu đối với truyền dẫn IP trên quang 16
1.4 Kết luận 16

CHƯƠNG 2 17
INTERNET PROTOCOL – IP 17
2.1 Giao thức IP version 4 ( IPv4 ) 18
2.1.1 Phân lớp địa chỉ 18
2.1.2 Các kiểu địa chỉ phân phát gói tin 21
2.1.3 Mobile IP 21
2.1.4 Địa chỉ mạng con ( Subnet ) 22
2.1.5 Cấu trúc tổng quan của một IP datagram trong IPv4 23
2.1.6 Phân mảnh và tái hợp 29
2.1.6.1 Phân mảnh 29
2.1.6.2 Tái hợp 29
2.1.7 Định tuyến 31
2.1.7.1 Cấu trúc bảng định tuyến 31
2.1.7.2 Nguyên tắc định tuyến trong IP 33
2.2 Giao thức IP version 6 ( IPv6 ) 35
2.2.1 Sự ra đời của IP version 6 (IPv6 ) 35
2.2.2 Khuôn dạng datagram IPv6 36
2.2.3 Các tiêu đề mở rộng của IPv6 37
2.2.3.1 Tổng quát 37
2.2.3.2 Các loại tiêu đề mở rộng 39
2.2.4 Các loại địa chỉ của IPv6 43
2.2.5 Các đặc tính của IPv6 43
2.2.6 Chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 45
2.2.6.1 Ngăn kép 45
2.2.6.2 Đường hầm ( tunnelling ) 46
2.2.6.3 Chuyển đổi tiêu đề (Header Translation). 46
2.2.7 IPv6 cho IP/WDM 47
2.3 Dịch vụ của IP 48
2.3.1 Internet 48
2.3.2 Voice over IP 49
2.3.3 Mobile over IP 51
2.3.4 Mạng riêng ảo VPN 51
2.4 Kết luận 52
CHƯƠNG 3 53
CÁC PHƯƠNG THỨC TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG 53
3.1 Kiến trúc IP/ PDH/ WDM 55
3.2 Kiến trúc IP/ ATM/ SDH/ WDM 56
3.2.1 Mô hình phân lớp 56
3.2.2 Ví dụ 62
3.3 Kiến trúc IP/ ATM/ WDM 64
3.4 Kiến trúc IP/ SDH/ WDM 66
3.4.1 Kiến trúc IP/ PPP/ HDLC/ SDH 67
3.4.1.1 Tầng PPP 67
3.4.1.2 Tầng HDLC 68
3.4.1.3 Sắp xếp khung SDH 69
3.4.2 Kiến trúc IP/ LAPS/ SDH. 70
3.5 Công nghệ Ethernet quang ( Gigabit Ethernet - GbE) 72
3.6 Kỹ thuật MPLS để truyền dẫn IP trên quang 74
3.6.1 Mạng MPLS trên quang 74
3.6.1.1 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 74
3.6.1.2 MPLS trên quang 76
3.6.2 Kỹ thuật lưu lượng MPLS trên quang 78
3.6.2.1 Các bó liên kết và các kênh điều khiển 78
3.6.2.2 Giao thức quản lý liên kết LMP 78
3.6.2.3 Mở rộng giao thức báo hiệu 78
3.6.2.4 Mở rộng báo hiệu 79
3.6.3 Mặt điều khiển MPLS. 80
3.7 Kiến trúc IP/WDM 80
3.7.1 IP trên WDM 81
3.7.1.1 Nguyên lý hệ thống 81
3.7.1.2 Định tuyến tại tầng quang 82
3.7.1.3 Nguyên nhân chọn OXC làm nhân tố cơ bản trong việc định tuyến tại tầng quang 83
3.7.1.4 Mô hình kiến trúc mạng IP trên WDM 84
3.7.2 IP trên quang 86
3.8 Kết luận 87
CHƯƠNG 4 88
GIẢI PHÁP TRUYỀN TẢI IP TRÊN QUANG CHO MẠNG VIỄN THÔNG TỈNH NGHỆ AN 88
4.1 Tình hình đặc điểm của tỉnh Nghệ An 88
4.1.1 Vị trí, đặc điểm địa lý và điều kiện tự nhiên 88
4.1.2 Cơ sở hạ tầng, dịch vụ 89
4.2 Hiện trạng viễn thông ở Tỉnh Nghệ An 92
4.2.1 Hiện trạng mạng chuyển mạch PSTN 92
4.2.2 Hiện trạng mạng xDSL 92
4.2.3 Hiện trạng mạng truyền dẫn. 93
4.3 Phân tích và đánh giá các phương thức tích hợp IP trên quang 93
4.3.1 Các chỉ tiêu phân tích và đánh giá 93
4.3.2 Phân tích và đánh giá các kiểu kiến trúc 93
4.4 Giải pháp truyền tải IP trên quang cho mạng viễn thông tỉnh Nghệ An trong những năm tới 97
4.4.1 Giai đoạn 2010 – 2012 97
4.4.1.1 Quy hoạch và củng cố lại mạng cáp quang 99
4.4.1.2 Nâng cấp các thiết bị truyền dẫn SDH 100
4.4.2 Giai đoạn 2012 -2014 103
4.4.3 Giai đoạn sau năm 2014 104
4.5 Kết luận 104
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO 106