ZTE GPON High Level Design

(1)

Design) cho dự án trang bị

thiết bị GPON của VNPT

(2)

Thiết kế mức cao (High Level Design) cho dự án trang bị

thiết bị GPON của VNPT

Version Date Author Reviewer Notes

TABLE OF CONTENT

ZTE CONFIDENTIAL: This document cONTains proprietary information of ZTE and is not to be disclosed or used without the prior written permission of ZTE.

Due to update and improvement of ZTE products and technologies, information in this document is subjected to change without notice.

(3)

1 Lời nói đầu... 2 Yêu cầu... 2.1 Yêu cầu vê hệ thống... 2.2 Các dịch vụ... 3 Kiến trúc mạng và giải pháp... 3.1 Danh mục thiết bị... 3.2 ZTE Mini OLT ZXA10 C320... 3.3 Các ONT...

4 Thiết kế cho các dịch vụ...

4.1 Tài nguyên hệ thống GPON... 4.1.1 Total VLAN Planning...

4.1.2 Downstream service flow and shaping...10

4.1.3 Upstream service flow and shaping...11

4.2 HSI Service...12

4.2.1 HSI Service Planning...12

4.2.2 GEM port, traffic limit planning...13

4.2.3 IP Address Planning...13

4.2.4 Authentication...13

4.2.5 Port Location...13

4.2.6 UNI...13

4.3 IPTV Service...14

4.3.1 IPTV Service Planning...14

4.3.2 GEM port, traffic limit Planning...15

4.3.6 UNI...15

4.4 VOIP Service...16

4.4.1 VOIP Service Planning...16

4.4.2 GEM port, Traffic limit Planning...17

4.4.3 IP Address Planning...17 4.4.4 Authentication...17 4.4.5 Port Location...17 4.4.6 UNI...17 4.5 VPN Service...18 4.5.1 VPN Service Planning...18

4.6 Mobile backhaul service...20

(4)

4.7 HSI for business subscriber (IPoE)...22

4.7.1 HSI Service Planning...22

4.7.2 GEM port, traffic limit planning...23

4.7.3 IP Address Planning:...23 4.7.4 Authentication...23 4.7.5 Port Location...23 4.7.6 UNI...23 4.8 QOS Design...24 4.8.1 Congestion avoidance...24

4.8.2 Upstream traffic marking...24

4.9 High Reliability...24

4.10 NMS System Design...26

4.10.1 VTN NMS system...26

(5)

1 L i nói đ u

ờ

ầ

Tài liệu này mô tả High Level Design của dự án VNPT GPON project. Tài liệu HLD này bao gồm:

+ Yêu cầu và phân tích yêu cầu dịch vụ; + Định hướng thiết kế;

+ Mô tả hệ thống và thiết bị;

(6)

2 Yêu c u

ầ

2.1 Yêu c u vê h th ng

ầ

ệ

ố

Hệ thống GPON được triển khai tại VNPT Hà Nội và 41 tỉnh thành khác. Danh sách tổng số lượng thiết bị như sau: Mục Đơn_vị 41 VNPT tỉnh/thành_phố OLT set 110 ONT type 1 (4GE/FE+Wifi) set 3,350 ONT type 2 (4GE/FE+Wifi+2POTS) set 888 ONT type 3 (4GE/FE+Wifi+2POTS+RF) set ONT type 4 (1 GE/FE) set 42 NMS server (1+1) 1

NMS Client (Hardware) set

NMS Client (Software + License)

set 92

2.2 Các d ch v

ị

ụ

VNPT cung cấp các dịch vụ sau trên mạng GPON: + Internet tốc độ cao

+ IPTV + VoIP + VPN

(7)

3 Ki n trúc m ng và gi i pháp

ế

ạ

ả

3.1 Danh m c thi t b

ụ

ế

ị

Mô hình cấu hình OLT

 ZXA10 C320 chasiss (khung của OLT): 2U (dùng với tủ rack 19 inch tiêu chuẩn)

 Card điều khiển và hướng lên (Control&Uplink Card): SMXA1 (hỗ trợ 2 cổng

GE quang + 1 GE điện hướng lên (uplink))

 Card GPON (8 cổng GPON/card): GTGO, loại card GPON hướng xuống với 8

cổng GPON/card (Chưa bao gồm module quang GPON)  Module quang GPON: Module thu phát quang GPON Lớp B+

 GE SFP: 1.25G/1310nmModule thu phát quang đơn mốt SFP, khoảng cách 10KM

Bảng4-1Danh mục tổng số hàng hóa và thiết bị chào thầu

41 VNPT tỉnh/thành phố

1 OLT ZXA10 C320 Set

1.1 Maincontrol card Set 175

1.2 Uplink SFP Set 238

1.3 GPON Ports Set 992

1.4 GPON SFP Port 608

2 ONT Set 4280

2.1 ZXHN F600W Set 3350

(8)

2.3 ZXHN F601 Set 42

3 EMS 　

3.1 EMS PC Server Set 2

3.2 EMS Client Hardware Set 3

3.3 EMS Client Software Set 3

3.4 Multicast License 1600

3.2 ZTE Mini OLT ZXA10 C320

ZXA10 C320 có các tính năng chính sau:

 Hỗ trợ đa dịch vụ: Internet, VoIP, IPTV

 Chiều cao 2U, các card lắp theo phương ngang, 2khe cho card dịch vụ

 Giao diện hướng lên: 4*GE(quang)+2*GE(điện), hoặc 2*10GE(quang) +2*GE(quang)+2*GE(điện),

 Dung lượng của hệ thống:16/32 giao diện GPON Hình4-1Mặt trước của thiết bị OLT ZXA10 C320

3.3 Các ONT

Bảng4-2Danh sách các ONT Tên Hình ảnh Giao diện ZXHN F600W 4*FE ; WIFI(802.11 b/g/n, 4 SSIDs) ZXHN F660 4*FE; 2*POTS; WIFI(802.11 b/g/n, 4 SSIDs); 1*USB

(9)

Tên Hình ảnh Giao diện ZXHN F668 4*GE/FE; 2*POTS; 1*RF; WIFI(802.11 b/g/n, 4 SSIDs); 1*USB ZXHN F601 1*GE/FE

(10)

4 Thi t k cho các d ch v

ế

ị

ụ

4.1 Tài nguyên h th ng GPON

ệ

ố

Cổng GPON Up/Down bandwidth: 1.25G/2.5G Số lượng ONU tối đa trên 1 cổng GPON: 64

1 cổng GPON hỗ trơ 1024 GEMPORT, 256 T-CONT 1 ONU hỗ trợ 64 GEMPORT, 16 T-CONT

4.1.1 Total VLAN Planning

Theo mô hình triển khai của VNPT, các dịch vụ khác nhau sử dụng vlan khác nhau (per Service per VLAN).

Tương ứng lưu lượng khi đi qua mạng GPON sẽ sử dụng các Gemport khác nhau cho các dịch vụ khác nhau.

Trên cùng 1 ONU:

+ Dịch vụ HSI sử dụng Gemport 1

+ Dịch vụ IPTV sử dụng Gemport 2 cho VoD, multicast sử dụng Multicast Gemport + Dịch vụ VoIP sử dụng Gemport 3

(11)

(12)

Lưu lượng từ cổng uplink đi xuống cổng GPON qua 1 interface Ethernet logic trên OLT. Tại cổng Ethernet này lưu lượng có giá trị CoS cao sẽ được đảm bảo độ ưu tiên khi được đẩy vào Queue có độ ưu tiên cao.

Lưu lượng từ cổng GPON trên OLT được đẩy xuống ONU bằng các GEMPORT. Với mỗi dịch vụ khác nhau sẽ sử dụng một GEMPORT khác nhau. Tốc độ của dịch vụ sẽ được giới hạn bằng tốc độ của GEMPORT hoặc VPORT

Trên ONU, lưu lượng dịch vụ được lấy ra từ GEMPORT và được đẩy vào cổng UNI tương ứng. Nếu nhiều dịch vụ cùng được đẩy qua 1 UNI thì dịch vụ có giá trị CoS cao sẽ được đảm bảo độ ưu tiên cao bằng Queue. Gói tin được đẩy ra khỏi cổng UNI là gói tin đã được gỡ VLAN TAG

4.1.3 Upstream service flow and shaping

Lưu lượng dịch vụ từ cổng UNI đi vào ONU được gán VLAN TAG tương ứng. Lưu lượng được đẩy vào GEMPORT dựa vào VLAN TAG.

Từ ONU đi lên OLT, GEMPORT của các dịch vụ khác nhau sử dụng các TCONT tương ứng có độ ưu tiên tùy theo độ ưu tiên của từng dịch vụ. Tốc độ của dịch vụ sẽ được gới hạn bằng tốc độ của GEMPORT và TCONT hoặc VPORT

Lưu lượng khi lên tới OLT sẽ được lấy ra khỏi GEMPORT và được thay đổi giá trị CoS tương ứng rồi đẩy vào L2 Switch trước khi đi tới cổng Uplink.

(13)

Tại cổng Uplink, các lưu lượng có giá trị CoS khác nhau sẽ có độ ưu tiên khác nhau dựa vào Queue

4.2 HSIService

4.2.1 HSIService Planning

Mô hình triển khai sử dụng PPPoE:

Một VLAN HSI sử dụng chung cho tất cả các thuê bao HSI trên 1 trạm OLT. Các ONU thông với BRAS tại L2. Các ONU được cách ly với nhau bằng tính năng Port Isolation. ONU đóng vai trò là đầu cuối PPPOE (PPPOE client). ONU có tính năng NAT/PAT giúp PC hoặc Laptop có thể kết nối với cổng LAN của ONU và truy cập Internet thông qua 1 giao diện WAN thiết lập bởi PPPoE.

Để đảm bảo định danh đúng thuê bao HSI, trên OLT chạy chức năng PPPoE+ với mẫu xác thực theo quy định của tập đoàn.

4.2.2 GEM port, traffic limit planning

Dịch vụ Internet:

+ Băng thông chia sẻ, độ ưu tiên thấp nhất so với các dịch vụ khác, có thể cam kết CIR, PIR

(14)

+ Băng thông giới hạn theo gói cước dịch vụ TCONT1: Type 4 (Best-Effort)

GEMPORT1: Limit Up/down bandwidth

4.2.3 IP Address Planning

WAN IP:

+ PPPoE: Dynamic, cấp bởi BRAS LAN IP: default private IP 192.168.1.0/24

4.2.4 Authentication

Xác thực bằng tài khoản PPPoE (Username, Password)

4.2.5 Port Location

Sử dụng tính năng PPPoE+ trên OLT với mẫu xác thực theo quy định của tập đoàn: Ví dụ: Access-Node-ID atm Rack/Frame/Slot/Port:Onu-Number.Cvlan

4.2.6 UNI

+ Wifi SSID 1 + LAN1, LAN2

(15)

4.3 IPTVService

4.3.1 IPTV Service Planning

Mô hình triển khai:

Một VLAN VOD sử dụng chung cho tất cả các thuê bao IPTV trên 1 trạm OLT. Các ONU thông với VoD server tại L2. Các ONU được cách ly với nhau bằng tính năng Port Isolation.

ONU đóng vai trò như 1 switch layer 2. STB cắm vào cổng UNI trên ONU và nhận địa chỉ động từ IPTV server thông qua VLAN VoD.

Một VLAN khác là 99 được sử dụng là multicast vlan để truyền lưu lượng dịch vụ LiveTV. Trên OLT bật tính năng IGMP proxy để điều khiển và quản lý quá trình truyền các luồng lưu lượng multicast này tùy theo yêu cầu của STB.

(16)

4.3.2 GEM port, traffic limit Planning

Dịch vụ IPTV: Với mỗi STB

+ Băng thông down: độ ưu tiên cao hơn HSI, SD=4Mbps, HD=12Mbps. + Băng thông Up: độ ưu tiên cao hơn HSI,512 kbps

TCONT2: Type 2 (Assured, Bandwidth=512kbps) GEMPORT2:

+ One STB: Limit traffic Down SD=4M, HD=12M + N STBs: Limit traffic Down SD=Nx4M, HD=Nx12M

4.3.3 IP Address Planning

IGMP group IP: 232.84.1.1-254

STB IP address: Dynamic, cấp bởi IPTV DHCP server

4.3.4 Authentication

Xác thực bằng tài khoản dịch vụ IPTV trên STB

4.3.5 Port Location

Không sử dụng

4.3.6 UNI

+ Wifi SSID 2 + LAN3, LAN 4

(17)

4.4 VOIPService

4.4.1 VOIP Service Planning

Một VLAN VoIP sử dụng chung cho tất cả các thuê bao VOIP trên 1 trạm OLT. Các ONU thông với PE tại L2. Tính năng Port Isolation cần phải tắt cho vlan VoIP.

Với các ONU hỗ trợ VOIP, ONU đóng vai trò như 1 SIP client (soft phone) và nhận địa chỉ động từ IMS DHCP server.

Để đảm bảo định danh đúng vị trí thuê bao VoIP, trên OLT chạy chức năng DHCP option 82 với mẫu xác thực theo quy định của tập đoàn.

Sau khi cấu hình thành công tài khoản SIP trên ONU, dịch vụ VOIP có thể sử dụng bằng cách cắm điện thoại truyền thống vào cổng POST trên ONU.

4.4.2 GEM port, Traffic limit Planning

Dịch vụ VOIP:

+ Băng thông đảm bảo với độ ưu tiên cao nhất

+ Băng thông lưu lượng thoại cho 1 SIP phone up/down: 80kbps/80kbps (64kpbs+VLAN header+ GEM header)

(18)

TCONT3: Type 1 (Fixed) + 1 POST: bandwidth=80kbps + N POST: bandwidth=Nx80kbps GEMPORT3: Limit Down bandwidth + 1 POST: bandwidth=80kbps + N POST: bandwidth=Nx80kbps

4.4.3 IP Address Planning

SIP client IP: dynamic, cấp bởi DHCP server của IMS

4.4.4 Authentication

Xác thực bằng tài khoản SIP

4.4.5 Port Location

Sử dụng chức năng DHCP option 82 trên OLT với chuỗi xác thực theo quy định của tập đoàn.

Ví dụ: Access-Node-ID atm Rack/Frame/Slot/Port:Onu-Number.Cvlan

4.4.6 UNI

(19)

4.5 VPNService

4.5.1 VPN Service Planning

Thuê bao VPN sẽ sử dụng mô hình QinQ gồm 1 cặp S+C vlan. Tính năng Port Isolation cần phải tắt cho cặp S+Cvlan này khi triển khai mô hình VPN Layer 2 mà 2 site VPN nằm trên cùng 1 OLT.

OLT sẽ là điểm gỡ S-vlan tag cho gói tin đi xuống ONU và thêm S-vlan tag cho gói tin đi từ ONU lên.

ONU có nhiệm vụ thiết lập C-vlan tag cho gói tin tại ONU.

Khi sử dụng ONU làm điểm kết cuối giao diện WAN, cần cấu hình static route trên ONU giúp cho PC trong mạng LAN có thể kết nối đến VPN site đầu xa.

(20)

4.5.2 GEM port, Traffic limit Planning

Dịch vụ VPN:

+ Băng thông đảm bảo với độ ưu tiên cao hơn HSI + Băng thông giới hạn theo gói cước dịch vụ

TCONT4: Type 2 (Assured)hoặc Type 3 (Non-Assured)

GEMPORT4: Giới hạn lưu lượng up/down tùy theo gói cước với khách hàng

4.5.3 IP Address Planning

WAN IP: static, IP theo quy định của VNPT WAN IP Gateway: theo quy định của VNPT

LAN IP: static hoặc DHCP theo quy định của VNPT

4.5.4 Authentication

No Authentication

4.5.5 Port Location

No Port Location

(21)

4.6 Mobile backhaul service

4.6.1 Mobile backhaulPlanning

Lưu lượng Mobile backhaul sẽ sử dụng mô hình QinQ gồm 1 cặp S+C vlan. Giữa NodeB và OLT, các lưu lượng khác nhau từ 1 Node B sẽ sử dụng các CVLAN khác nhau.

Trên OLT, tính năng cách ly Port Isolation cần tắt cho S-Vlan của Mobile backhaul Giữa OLT và Mobile backhaul router, mỗi OLT sẽ sử dụng 1 SVLAN khác nhau.

OLT sẽ là điểm gỡ S-vlan tag cho gói tin đi xuống ONU và thêm S-vlan tag cho gói tin đi từ ONU lên.

(22)

ONU đóng vai trò như một switch layer 2 hỗ trợ vlan. Cổng LAN trên ONU nối sang NodeB được cấu hình mode trunk (hỗ trợ nhiều vlan đi qua chung 1 cổng)

4.6.2 GEM port, Traffic limit Planning

Dịch vụ mobile backhaul:

+ Bao gồm các loại lưu lượng khác nhau (lưu lượng thoại 2G, lưu lượng Internet 3G) có độ ưu tiên khác nhau

+ Băng thông giới hạn theo quy định của tập đoàn Vlan Internet 3G: + TCONT1: Type 4 (Best-Effort)

+ GEMPORT1: Giới hạn lưu lượng up/down tùy theo quy định tập đoàn

Vlan Voice 2G: + TCONT2: Type 1 (Fixed)

+ GEMPORT2: Giới hạn lưu lượng up/down tùy theo quy định tập đoàn

4.6.3 IP Address Planning

No IP address

4.6.4 Authentication

No Authentication

4.6.5 Port Location

No Port Location

4.7 HSI for business subscriber (IPoE)

(23)

Mô hình triển khai sử dụng IPoE:

Một VLAN HSI sử dụng chung cho tất cả các thuê bao HSI IPoE trên 1 trạm OLT. Các ONU thông với Router tại L2. Các ONU được cách ly với nhau bằng tính năng Port Isolation.

ONU đảm nhiệm giao diện WAN cho phép PC hoặc Laptop có thể kết nối với cổng LAN của ONU và truy cập Internet thông qua giao diện WAN này sử dụng chức năng PAT/NAT

4.7.2 GEM port, traffic limit planning

Dịch vụ Internet:

(24)

+ Băng thông chia sẻ, độ ưu tiên thấp nhất so với các dịch vụ khác, có thể cam kết CIR, PIR

+ Băng thông giới hạn theo gói cước dịch vụ TCONT1: Type 4 (Best-Effort)

GEMPORT1: Limit Up/down bandwidth

4.7.3 IP Address Planning:

WAN IP:

+ IPoE: Static

LAN IP: default private IP 192.168.1.0/24

4.7.4 Authentication

No Authentication

4.7.5 Port Location

No port location

4.7.6 UNI

+ Wifi SSID 1 + LAN1, LAN2

+ LAN 3, LAN 4: kết nối đến server riêng của doanh nghiệp.

Cấu hình DMZ trên ONU cho phép bản thân doanh nghiệp cũng như khách hàng của doanh nghiệp có thể truy cập vào hệ thống server của doanh nghiệp thông qua Internet.

4.8 QOS Design

Gồm 2 phần:

- Chống nghẽn cho lưu lượng và đảm bảo độ ưu tiên cho các dịch vụ cần mức ưu tiên cao - Đánh dấu lưu lượng từ khách hàng vào mạng (CoS)

(25)

4.8.1 Congestion avoidance

Downstream end-to-endQoS

Từ uplink xuốngONU: Lưu lượng từng dịch vụ được đảm bảo độ ưu tiên bằng Queue trên cổng Ethernet logic với cơ chế SP hoặc WRR

Từ ONU đi ra cổng UNI: lưu lượng được đảm bảo độ ưu tiên dựa vào Queue trên cổng UNI với cơ chế SP hoặc WRR

Upstream end-to-endQoS

Từ UNI đi lên cổng GPON trên OLT: lưu lượng từng dịch vụ được đảm bảo độ ưu tiên bằng TCONT có độ ưu tiên khác nhau

Từ OLT GPON interface lên uplink: lưu lượng từng dịch vụ được đảm bảo dựa vào Queue trên cổng Uplink với cơ chế SP hoặc WRR

4.8.2 Upstream traffic marking

Các dịch vụ khác nhau được đánh dấu lưu lượng bằng cách thay đổi các giá trị CoS khác nhau theo từng GEMPORT

4.9 High Reliability

 Bảo vệ kết nối uplink giữa OLT và UPE

Có 3 cách chính để bảo vệ uplink khi sử dụng nhiều uplink để kết nối giữa OLT và UPE 1. Sử dụng giao thức STP: hỗ trợ kết nối đa hướng, băng thông uplink tổng cộng

không tăng, tốc độ phục hồi chậm (~60s)

2. Sử dụng giao thức LACP: chỉ hỗ trợ kết nối 1 hướng lên cùng 1 UPE, băng thông giữa OLT và UPE bằng tổng băng thông các cổng vật lý được kết nối, lưu lượng được chia sẻ trên các đường vật lý

3. Sử dụng giao thức UAPS: chỉ hỗ trợ kết nối 1 hướng lên cùng 1 UPE, băng thông uplink tổng cộng không tăng, tốc độ phục hồi nhanh ( < 50ms).

ZTE khuyến nghị sử dụng giao thức LACP để bảo vệ đường kết nối uplink giữa OLT và UPE. Với trường hợp trạm có 2 card điều khiển SMXA, nên sử dụng các cổng uplink trên cả 2 card.

 Bảo vệ card điều khiển

Thiết bị OLT C320 hỗ trợ 2 card điều khiển chạy đồng thời với cơ chế active, standby. Khi card điều khiển đang active bị lỗi, card điều khiển standby còn lại sẽ tự động chuyển sang active.

(26)

4.10 NMS System Design

4.10.1 VTN NMS system

PE PE Switch Metro Switch Metro VTN backbone Province Metro network VTN NMS server 192.168.1.2/30 192.168.1.1/30 10.1.1.2/30 10.1.1.1/30 2Vlan interfaces: Vlan if for C320: 10.x.x.1/24 Vlan if for NMS client: 192.168.x.1/29

NMS client C320 L 3 V P N L 2 V P N in p ro vi nc e NMS client 192.168.x.2/29 C 3 20 V LA N NMS Vlan interfaces: Inband MNG: 10.x.x.x/24

Băng thông yêu cầu cho mỗi kết nối NMS client: 2M Băng thông yêu cầu cho mỗi kết nối OLT: 200kbps

(27)

+ Địa chỉ cho kết nối NMS client: 192.168.1.2/30, GW 192.168.1.1 + Địa chỉ cho kết nối C320: 10.1.1.2/30, GW 10.1.1.1

- Dải địa chỉ cho client: 192.168.x.0/24, GW 192.168.x.1 - Dải địa chỉ cho thiết bị C320: 10.1.x.0/24. GW 10.1.x.1

4.10.2 Ha Noi NMS system

Băng thông yêu cầu cho mỗi kết nối NMS client: 2M Băng thông yêu cầu cho mỗi kết nối OLT: 200kbps IP planning:

- Địa chỉ IP của server:

+ Địa chỉ cho kết nối NMS client: 192.168.1.2/24 + Địa chỉ cho kết nối C320: 10.1.1.1/24

- Dải địa chỉ cho client: 192.168.1.0/24 - Dải địa chỉ cho thiết bị C320: 10.1.1.0/24