Đồ án tìm hiểu phương pháp điều khiển IP trên mạng thông tin quang

LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cám ơn đến tất thầy cô ngành Tin Học Viễn Thông khoa Công Nghệ Thông Tin Ứng Dụng ln nhiệt tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức suốt thời gian học tập trường, làm tảng giúp em thực đề tài tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Cô Phan Thị Lan Anh hết lòng hướng dẫn, bảo em suốt thời gian làm đồ án, giúp em có hướng để hồn thành đề tài tốt nghiệp Xin gửi lời cảm ơn đến người bạn ln hết lịng giúp đỡ thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua Trong trình làm đồ án, chưa có kinh nghiệm thực tế, dựa vào lý thuyết học với thời gian hạn hẹp nên báo cáo tốt nghiệp chắn khơng tránh khỏi sai sót Kính mong nhận góp ý, chia sẻ từ q Thầy, Cơ bạn để kiến thức em ngày hoàn thiện rút kinh nghiệm bổ ích áp dụng vào thực tiễn cách hiệu tương lai Một lần em xin chân thành cám ơn! Người thực đề tài: Hồng Cơng Minh i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC VIẾT TẮT .v DANH MỤC HÌNH ẢNH vii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI 1.1 GIẢI PHÁP TỔ CHỨC CÁC MẠNG VIỄN THÔNG 1.1.1 Giải pháp tích hợp 1.1.2 Giải pháp phân tán 1.2 GIAO THỨC THỐNG NHẤT CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI 1.2.1 IP .3 1.2.2 Giao thức IP 1.2.2.1 IPv4 1.2.2.2 IPv6 1.2.2.3 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ IP 1.3 MẠNG TRUYỀN TẢI TRUYỀN THỐNG .5 1.3.1 Kiến trúc mạng truyền thống 1.3.2 Các công nghệ sử dụng mạng truyền thống 1.3.2.1 Kỹ thuật thông tin quang 1.3.2.2 Kỹ thuật truyền dẫn đồng (SDH) 1.3.2.3 Kỹ thuật truyền dẫn không đồng (ATM) 1.4 MẠNG TRUYỀN TẢI THẾ HỆ SAU 12 1.4.1 Tổng quan NGN 12 1.4.1.1 Cấu trúc mạng NGN 12 1.4.1.2 Các đặc trưng mạng NGN 13 1.4.2 Mạng truyền tải NGN 14 1.4.2.1 Các chức lớp truyền tải 14 1.4.2.2 Giải pháp công nghệ mạng truyền tải 15 1.4.3 Xu hướng phát triển mạng truyền tải 19 CHƯƠNG II: CÁC CÔNG NGHỆ CƠ BẢN CỦA MẠNG THÔNG TIN QUANG THẾ HỆ SAU .21 ii 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN QUANG THẾ HỆ SAU 21 2.1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ viễn thông 21 2.1.2 Xu hướng phát triển công nghệ truyền tải quang .22 2.1.2.1 Sự phát triển cấu trúc mạng 22 2.1.2.2 Xu hướng phát triển công nghệ truyền tải quang 23 2.1.3 Kết luận 29 2.2 CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN QUANG 30 2.2.1 Công nghệ truyền dẫn NG-SONET/SDH 30 2.2.2 Công nghệ GMPLS 31 2.2.3 Công nghệ ghép kênh theo bước sóng 32 2.2.3.1 Nguyên lý kỹ thuật WDM .32 2.2.3.2 Các đặc điểm công nghệ WDM .33 2.2.4 Kết luận chương 34 CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN IP TRONG MẠNG QUANG THẾ HỆ SAU .35 3.1 TỔNG QUAN 35 3.2 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN IP TRÊN QUANG TĨNH 36 3.2.1 Mơ hình xếp chồng IP quang với điều khiển tĩnh 36 3.2.1.1 Hạ tầng dịch vụ IP 36 3.2.1.2 Ghép IP đến lớp quang 37 3.2.1.3 Kiến trúc lớp IP/quang 37 3.2.1.4 Quản lý băng thông 38 3.2.2 Giải pháp điều khiển quang tĩnh 39 3.2.2.1 Phát triển hạ tầng dịch vụ IP 39 3.2.2.2 Phát triển hạ tầng truyền dẫn quang .40 3.2.3 Phục hồi 40 3.2.3.1 Bảo vệ quang 41 3.2.3.2 Phục hồi lớp dịch vụ .42 3.3 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN IP TRÊN QUANG ĐỘNG .43 3.3.1 Mơ hình định tuyến bước sóng 43 3.3.2 Kiến trúc phần 44 3.3.3 Giải pháp điều khiển định tuyến bước sóng .45 iii 3.3.4 Cung cấp đường ánh sáng 46 3.3.5 Chuyển đổi bước sóng 46 3.3.6 Phục hồi 47 3.4 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG .48 3.4.1 Ứng dụng chế điều khiển MPLS-TE để điều khiển OXC 49 3.4.2 Mơ hình MPLmS 50 3.4.3 Kiến trúc phần tử 50 3.4.4 Mặt phẳng điều khiển MPLmS 51 3.4.5 Cung cấp đường dẫn ánh sáng 53 3.4.6 Sử dụng MPLmS mơ hình xếp chồng .54 3.4.7 Phục hồi 54 3.5 Kết luận chương 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO viii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ix iv DANH MỤC VIẾT TẮT ATM Asynchronous transfer mode Phương thức truyền không đồng ASON Automatic Switching Optic Mạng quang chuyển mạch tự động API Application Program Interface Giao diện chương trình ứng dụng ATF Access Transport Function Chức chuyển tải truy nhập ADM Add-Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ AF Access Function Chức truy nhập BCN Broadband Convergence Network Mạng hội tụ băng rộng TDM Time division multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian CoS Class of Services Lớp dịch vụ DA Destination Address Địa đích DWDM Dense Wavelength Division Ghép kênh phân chia theo bước sóng Multiplexing mật độ cao DCN Data Communications Network Mạng truyền liệu EF Edge Function Chức biên FIFO First In First On Vào trước sau FEC Forward Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương GMPLS Generalized Multi Protocol Chuyển mạch nhãn đa giao thức Lambda Switching tổng quát ID Identily Nhận dạng IP Internet Protocol Giao thức Internet IETF Internet Engineering Task Force Lực lượng đặc trách kỹ thuật Internet IS-IS Intermediate System to Hệ thống trung gian-hệ thống trung Intermediate System gian LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LSC Lambda Switching Capability Khả chuyển mạch bước sóng LSR Lable Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MPLS Multi Protocol Lambda Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NGN Next Generation Network Mạng hệ sau NG- Next Generation-SDH/SONET SDH/SONET hệ SONET /SDH v OE Opto-electronic conversion Chuyển đổi quang-điện OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ POS Paket over SDH/SONET Gói qua SDH/SONET SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng SDL Simple Data Link Liên kết liệu đơn giản SLA Service level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng TTL Time to Live Thời gian sống TE Traffic Engineering Thiết kế lưu lượng RSVP Resource ReSerVartion Protocol Giao thức dành trước tài nguyên VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WDM Wavelength-division multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng WRC Wavelength Routing Controller Bộ điều khiển định tuyến bước sóng vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 1.1 Sơ đồ thực giải pháp tích hợp mạng Hình 1.2 Sơ đồ giải pháp mạng phân tán Hình 1.3 Mơ hình cấu trúc mạng NGN tồn IP 12 Hình 1.4 Các loại cơng nghệ truyền dẫn sử dụng lớp truyền tải 15 mạng NGN Hình 3.1 Giải pháp xây dựng mạng lớp IP lớp quang 36 Hình 3.2 Kết nối mạng đường trục quang điểm-điểm quang với sợi 39 quang Hình 3.3 OTN với WR LSR 51 Hình 3.4 Sơ đồ khối chức MPLmS 52 Hình 3.5 Bộ điều khiển chuyển mạch LmSC có giao diện điều khiển 52 đến OXC định tuyến bước sóng đơn vii Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, giới bước sang kỷ nguyên kinh tế tri thức, thơng tin động lực thúc đẩy phát triển xã hội Do đó, nhu cầu truyền thông ngày lớn với nhiều dịch vụ băng rộng đa phương tiện đời sống Để đáp ứng vai trò động lực thúc đẩy phát triển kỷ nguyên thông tin, mạng truyền thông cần phải linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, dung lượng lớn, đa dịch vụ đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin xã hội Các tổ chức viễn thông, nhà khai thác ln tìm giải pháp mạng, giải pháp công nghệ để phát triển mạng viễn thông Trong năm gần công nghệ IP bùng nổ công nghệ mạng Tốc độ phát triển cực nhanh lưu lượng Internet gia tăng không ngừng số người sử dụng Internet Từ bùng nổ lưu lượng IP phát triển mạnh mẽ công nghệ IP công nghệ thông tin quang tạo nên cách mạng mạng truyền tải mạng viễn thông Kết hợp hai công nghệ mạng sở hạ tầng mạng tạo thành giải pháp tích hợp để truyền tải vấn đề mang tính thời Trong hầu hết kiến trúc mạng viễn thông đề xuất cho tương lai thừa nhận thống trị công nghệ truyền dẫn IP quang Đặc biệt, truyền tải IP mạng quang xem nhân tố then chốt việc xây dựng mạng truyền tải NGN Luận văn “Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang” trình bày thành ba chương Chương I: Tổng quan kiến trúc mạng truyền tải Chương II: Các công nghệ mạng thông tin quang hệ sau Chương III: Các phương pháp điều khiển IP mạng quang hệ sau SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI 1.1 GIẢI PHÁP TỔ CHỨC CÁC MẠNG VIỄN THƠNG 1.1.1 Giải pháp tích hợp Giải pháp mạng tích hợp mạng viễn thơng tất mạng viễn thông cung cấp dịch vụ khác thoại, liệu, truyền truyền hình, mạng cố định di động, mạng truyền tải tính tốn, tích hợp thành mạng thống Hiện giới tồn phát triển hệ mạng để cung cấp dịch vụ viễn thông, tin học liệu, truyền truyền hình, mạng cố định di động, mạng truyền tải tính tốn,…Đó mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN, mạng hệ sau (NGN) mạng hội tụ băng rộng (BCN) Giải pháp tích hợp mạng phải thực ba hệ mạng Ví dụ xây dựng mạng NGN phải tính tốn đến khả phát triển mạng BCN tương lai, đồng thời quan tâm đến khấu hao nhu cầu chuyển đổi mạng PSTN lên mạng NGN Phát triển mạng BCN Phát triển mạng tích hợp Phát triển mạng NGN Phát triển mạng PSTN Hình 1.1 Sơ đồ thực giải pháp tích hợp mạng Giải pháp tích hợp mạng có ưu điểm giao diện người sử dụng quản lý đơn giản xu hướng phát triển mạng viễn thông triển khai nhiều nước giới Tuy nhiên có nhiều nhước điểm tổ chức mạng phức tạp, độ tin cậy chất lượng truyền dẫn thấp, tính suốt mạng hiệu kinh tế thấp 1.1.2 Giải pháp phân tán Giải pháp phân tán giải pháp tổ chức mạng cung cấp dịch vụ khác nhau, tổ chức mạng cho hệ thống mạng khác mạng PSTN, mạng SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang NGN, mạng hội tụ băng rộng BCN kênh quang khác nhau, sợi quang hay mạng quang, tổ chức hỗn hợp mạng cung cấp dịch vụ khác nhau, mạng cho hệ khác kênh quang khác Theo hệ mạng Giải pháp phân tán phát triển mạng viễn thông Theo mạng cung cấp dịch vụ Hỗn hợp hệ mạng dịch vụ Hình 1.2 Sơ đồ giải pháp mạng phân tán Giải pháp phân tán phát triển mạng viễn thơng có ưu điểm tổ chức mạng đơn giản, độ tin cậy chất lượng truyền dẫn cao, tính suốt mạng tính hiệu qura kinh tế lớn Tuy nhiên giải pháp có số hạn chế giao diện người sử dụng quản lý phức tạp 1.2 GIAO THỨC THỐNG NHẤT CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI 1.2.1 IP Sự phát triển bùng nổ lưu lượng Internet công nghệ truyền dẫn IP băng rộng tốc độ cao có khả truyền tải tất dịch vụ viễn thông hay liệu làm cho truyền tải IP trở thành phương thức truyền tải sở hạ tầng truyền tải thông tin tương lai Mặt khác, công nghệ thông tin quang ngày phát triển mạnh mẽ Đặc biệt công nghệ truyền dẫn quang ghép kênh phân chia theo bước sóng – WDM, mà giai đoạn ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao – DWDM, đời với ưu điểm vượt trội băng thông rộng, tốc độ lớn chất lượng truyền dẫn cao tạo nên phát triển đột biến công nghệ truyền dẫn Cùng phát triển mạnh mẽ công nghệ IP công nghệ thông tin quang tạo nên cách mạng truyền tải mạng viễn thông Truyền tải IP mạng quang xem nhân tố then chốt việc xây dựng mạng truyền tải NGN Phương thức truyền tải IP quang yếu tố quan trọng để lựu chọn giao thức IP làm giao thức thống cho mạng truyền tải SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang Hiện nay, tất WR phải xuất phát từ chuẩn giống để chúng tham gia vào q trình định tuyến Để đảm bảo cho thao tác hợp chuẩn mà cho phép tổ hợp WR khác sử dụng OTN, kiểu cấu trúc tiêu chuẩn hóa 3.3.2 Kiến trúc phần Yếu tố then chốt mạng định tuyến bước sóng định tuyến bước sóng (WR- Wavelength Router) Nó định tuyến IP kết hợp với OXC dùng nút đấu nối trung gian mạng quang hỗn hợp Một định tuyến bước sóng nối qua nhiều cổng mạng (network ports) tới thiết bị đầu cuối DWDM Những cổng drop WR dùng để kết nối WR tới thiết bị lớp dịch vụ Các cổng drop cổng mạng giao diện sóng đơn thường hoạt động 1300 nm 1550 nm Trong trường hợp thiết bị lớp dịch vụ có tính DWDM, hệ thống DWDM đấu nối tới cổng drop để cung cấp tín hiệu DWDM để kết nối với định tuyến, chuyển mạch ATM, thiết bị đầu cuối SONET/SDH Kết nối vật lý thiết bị đầu cuối DWDM cạnh bao gồm cặp cáp sợi quang Các hệ thống DWDM sử dụng nhiều bước sóng đoạn sợi quang Một đường truyền dẫn linhk định nghĩa tập hợp nhiều kênh hai nút mạng nơi mà kênh đấu nối nhánh quang có hướng Nếu WR thực dễ dàng việc ghép kênh kênh tín hiệu điện, kênh ghép truyền bước sóng đơn Bộ định tuyến bước sóng chuyển mạch kênh động cổng đầu vào đầu để cung cấp kết nối quang từ đầu cuối đến đầu cuối thông qua OTN kết thúc biên Trong mạng quang khơng có chuyển đổi bước sóng bước sóng giống định vị tới OCH trail rộng khắp mạng Trong trường hợp OCH trail gọi đường dẫn sóng (WLP- Wavelength path) Nếu có chuyển đổi bước sóng bước sóng khác dùng cho OCH trail gọi đường ánh sáng (light path) Đường ánh sáng kết nối băng thông rộng cố định đẳng hướng xác định thông qua định vị kênh mà đoạn dọc tuyến mong muốn thông qua mạng quang Đường ánh sáng song hướng thiết lập hai đường sáng có hướng ngược Mặc dù định tuyến IP dùng để định tọa độ đường sáng cho trước, đường sáng mang lưu lượng khơng IP ATM SDH SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 44 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang 3.3.3 Giải pháp điều khiển định tuyến bước sóng Mặt phẳng điều khiển đảm nhiệm việc thiết lập kết nối đầu cuối đến đầu cuối mặt phẳng điều khiển định tuyến bước sóng thiết lập kết nối đầu cuối đến đầu cuối tạo đường ánh sáng Tiếp theo, đường ánh sáng sử dụng bắt đầu khởi tạo giao thức lớp IP lớp dịch vụ khác Có cách để thực mặt phẳng điều khiển dựa IP sử dụng mạng định tuyến bước sóng Cách thứ gắn vào định tuyến IP thông qua giao diện điều khiển chuẩn tới OXC Các định tuyến xem điều khiển định tuyến bước sóng ( WRC- Wavelength Routing Controller) cung cấp chức quản lý tài nguyên quang, quản lý cấu hình dung lượng, địa chỉ, định tuyến, kỹ thuật lưu lượng, phát trạng thái mạng phục hồi Cách thứ hai tích hợp chức định tuyến IP vào OXC phát triển thành hộp định tuyến bước sóng đơn Định tuyến bước sóng trì bảng kết nối chéo dùng để phân tách luồng liệu từ cổng vào tới cổng cung cấp kết nối quang đầu cuối đến đầu cuối thông qua OTN Các WR với thiết bị đầu cuối tích hợp DWDM trì bảng kết nối chéo với đầu vào có cổng vào kênh vào với cổng kênh Mặt phẳng điều khiển trao đổi luồng điều khiển thông qua DCN (Mạng thơng tin số) DCN mạng điều khiển băng ngồi băng thơng Với kết nối DCN băng định tuyến bước sóng, đường ánh sáng định tuyến mặc định bước nhảy xác định kết nối tới WR Đối với kết nối DCN băng tới thiết bị đầu cuối bước sóng với giao diện DWDM sử dụng đường ánh sáng định tuyến mặc định Nếu WR kết nối với giao diện bước sóng đơn tới lớp dịch vụ, kết nối DCN băng bổ sung qua gói IP truyền khung nằm giao diện thiết bị lớp dịch vụ Đối với DCN băng, dùng định tuyến đường thuê riêng để thiết lập mạng IP riêng biệt kết nối tất định tuyến bước sóng đầu cuối bước sóng Mơ hình xếp chồng sử dụng điển hình tronh trường hợp OTN mạng sóng mang quang biến đổi Các nhà cung cấp dịch vụ khác mua đường ánh sáng để thiết lập mạng IP lớp dịch vụ sử dụng không gian IP cho thiết bị lớp dịch vụ SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 45 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thơng tin quang 3.3.4 Cung cấp đường ánh sáng Mơ hình xếp chồng định nghĩa mơ hình client/server lớp dịch vụ client lớp truyền tải quang Hai mặt phẳng điều khiển độc lập, cho lớp dịch vụ, cho lớp truyền tải quang Do đó, định tuyến tín hiệu tách biệt Lớp truyền tải quang cung cấp đường ánh sáng dạng điểm-điểm đến lớp dịch vụ Các đường ánh sáng cung cấp kết nối tới nút lớp dịch vụ đưa tô pô ảo mong muốn dùng cho truyền tải IP Đường ánh sáng qua OTN thiết lập tĩnh nhờ thiết lập nhân công thiết lập động qua chế định tuyến bước sóng Chức WR tạo đường ánh sáng thiết lập giải phóng kết nối tới lớp dịch vụ, thường lưu lượng IP Mỗi đường ánh sáng biểu diển qua tên nhận dạng đường ánh sáng Khả biểu diển thuộc tính băng thơng thuộc tính giới hạn giá trị biên Các mạng quang cung cấp kết nối băng thông cao cho lớp Giá trị băng thơng đường ánh sáng đạt giá trị từ 2,5 đến 10 Gbit/s Tùy thuộc vào công nghệ quang, giá trị băng thông cao đường ánh sáng tạo Do chất kết nối quang đường ánh sáng đẳng hướng Đối với luồng liệu chiều cần kết nối chiều Khi đường ánh sáng đẳng hướng phải có hướng ngược 3.3.5 Chuyển đổi bước sóng Khi sử dụng định tuyến theo bước sóng việc định bước sóng đơn giản Các định tuyến theo bước sóng có ma trận chuyển mạch phần tử điện cung cấp đầy đủ chuyển đổi bước sóng Hơn nữa, mạng quang sử dụng định tuyến bước sóng điều khiển điện cung cấp tái tạo 3R bao gồm: tạo lại hình dạng, định lại thời gian tạo lại biên độ Trong mạng quang suốt (transparent optical network), định tuyến theo bước sóng sử dụng việc sử dụng bước sóng trở nên phức tạp hơn, tinh vi Hầu hết định tuyến theo bước sóng dựa sở hệ thống vi điện tử nên bước sóng cho phép chuyển mạch giao diện DWDM không cung cấp khả kết nối bước sóng Nếu trường hợp mà bước sóng giống hình thành đường ánh sáng nối thơng hồn tồn qua mạng quang Vì số lượng bước sóng cung cấp định tuyến bước SVTH: Hoàng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 46 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thơng tin quang sóng có hạn nên khơng có khả thực tuyến nối số bước sóng bị giới hạn 3.3.6 Phục hồi Có nhiều tiếp cận vấn đề phục hồi mạng số liệu Một cách tiếp cận sử dụng máy chủ điều khiển tập trung để cung cấp dịch vụ bảo đảm lưu lượng tin cậy Thời gian phục hồi vượt vài phút Tuy nhien thời gian phục hồi phụ thuộc vào kiến trúc mạng, kiến trúc điều khiển hội tụ giao thức định tuyến Đối với mạng vòng ring quang SONET/SDH, chức chuyển mạch bảo vệ, khôi phục lỗi mạng nhỏ 50ms để tránh gián đoạn cho ứng dụng lớp Mặt hạn chế mạng vòng ring quang SONET/SDH độ rộng băng thông sử dụng không hiệu 50% dung lượng dự trữ dành cho mục đích bảo vệ an tồn mạng Mạng mesh cung cấp hiệu suất sử dụng băng thông hiệu bảo vệ lưu lượng hoạt động cách tuyến nối có dự phòng từ nhiều tuyến nối khác mạng bị lỗi Thời gian khơi phục lại tùy thuộc vào việc thực điều khiển phân tán Cấu trúc định tuyến theo bước sóng mang đến động, quản lý cho mạng quang sử dụng cấu điều khiển theo bước sóng Một bí đem lại phát triển sử dụng tuyến theo bước sóng mạng truyền tải quang OTN cung cấp đường dẫn động từ đầu cuối đến đầu cuối thông qua mạng tự động định tuyến lại lưu lượng làm việc đường dự phòng Việc định tuyến theo bước sóng mang lại cấu hình đường dẫn ánh sáng cách mềm dẻo với khả đảm bảo an tồn cao đặc tính chất lượng dịch vụ thỏa mãn yêu cầu mà ứng dụng yêu cầu Việc chọn lựa thuộc tính thích hợp mang lại phương thức bảo vệ phù hợp cho đường dẫn ánh sáng Mức chất lượng dịch vụ thiết lập tạo nhiều khả khác đường dẫn ánh sáng để chọn đường tốt Bảo vệ dự phịng trước Sử dụng kiểu bảo vệ thời điểm đường cà đường dự phịng cung cấp Điều quan trọng, đường dự phòng bao gồm nút mạng đường nối độc lập để ngăn chặn tạo đường dự phòng SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 47 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang không mạng lỗi Có hai loại khác giải pháp bảo vệ dự phòng trước quan tâm Thứ phương thức bảo vệ 1+1 Ở phương thức hai đường làm việc đường dự phòng thiết lập lúc băng thông cấp cho hai, lưu lượng tải gửi đồng thời hai đường Bằng cách nút đích lựa chọn nút cách độc lập với nút nguồn, đường làm việc giám sát chất lượng hay tỷ lệ lỗi bit, không cần phải biesn đổi tín hiệu hay thơng tin Thứ hai tài nguyên sử dụng hiệu hơn, phương thức 1:1 Khi cung cấp cho đường làm việc, người ta dành độ rộng băng thơng thích hợp với mức ưu tiên thấp làm đường dự phòng Nếu lỗi nút liền kề phát hiện, nút thông báo lỗi dọc theo đường dẫn tới nút khác Sau vài ms nút nguồn phát lỗi Sau nút nguồn gửi thơng báo hướng lên cho nút đích, u cầu nút đích hủy bỏ mức ưu tiên thấp chuyển sang đường dự phịng cung cấp băng thơng rỗi cho đường dự phịng Thơng tin trao đổi nút bao gồm báo hiệu quảng bá lỗi sử dụng kênh báo hiệu xác định tạo mào đầu gói liệu để đảm bảo cho thông tin đầy đủ truyền kịp thời qua mạng quang Trong phương thức bảo vệ dự phịng này, đường dự phịng khơng thiết lập từ trước, lỗi tìm thấy nút đó, nút lân cận phát quảng bá lỗi nút tới nút nguồn nút đích Nút nguồn theo bắt đầu thiết lập đường nối cách độc lập lưu lượng làm việc chuyển qua đường nối hoàn thành việc kết nối Tuy nhiên thời gian phục hồi trường hợp lâu so với trường hợp bảo vệ dự phòng trước Thời gian phục hồi thay đổi tùy thuộc vào tình cụ thể nằm khoảng 200 ms đến giây Lợi ích kiểu bảo vệ khả bảo vệ chia sẻ với tất đường ánh sáng hoạt động 3.4 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG Sử dụng chế điều khiển MPLS-TE (Multi Protocol Lambda Switching – Traffic Engineering) để thực cho mặt phẳng điều khiển sở hạ tầng IP mạng định tuyến theo bước sóng nghiên cứu đề xuất IETF dự thảo Multi Protocol Lambda Switching phối hợp điều khiển MPLS-TE với đấu nối quang chéo OXCs SVTH: Hoàng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 48 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang 3.4.1 Ứng dụng chế điều khiển MPLS-TE để điều khiển OXC Một ưu điểm quan trọng sử dụng MPLS-TE để thực điều khiển cho mạng quang việc sử dụng mang lại khả tốt để cung cấp đường dẫn quang với thời gian thực qua mạng OTN Có ba u cầu sử dụng MPLS-TE để thỏa mãn cho mặt phẳng điều khiển OXC: - Cần phải có khả để tạo đường ánh sáng ổn định - Cung cấp chức kỹ thuật lưu lượng để sử dụng hiệu nguồn tài nguyên sẵn có - Cơ chế bảo vệ phục hồi cần phải cung cấp để dảm bảo khả phục hồi nhanh qua mạng Lý chọn MPLS-TE giải pháp cho mặt phẳng điều khiển OXC Vấn đề chỗ định tuyến bước sóng WR định tuyến chuyển mạch nhãn LSR giống cấu trúc chức Cả WR LSR có mặt phẳng điều khiển mặt phẳng số liệu riêng biệt Vì chuyển mạch kết nối quang truyền tải lưu lượng số liệu thực cách riêng biệt chế định tuyến báo hiệu Lý thứ hai chọn MPLS-TE đường ánh sáng giống LSP Cả hai tuyến ảo điểm-điểm, đẳng hướng nút vào nút Thơng qua q trình xử lý tiêu đề (header) gói LSR, tải tin tức truyền đến phần tử mạng hai mạng LSR WR Các LSP định nghĩa tơ pơ ảo mạng liệu, cịn đường dẫn ánh sáng tô pô ảo mạng OTN Nếu xác định nhãn cho LSP tương đương xác định kênh cho đường dẫn ánh sáng Trong kiến trúc MPLS, nhãn biểu thị cho chiều dài cố định tiêu đề gói Các LSR xử lý tiêu đề để phân biệt LSP khác nhau, mà LSP mang đường dẫn (link) Trong kiến trúc MPLmS, nhãn biểu thị bước sóng xác định đoạn truyền dẫn quang kênh TDM xác định bước sóng WR có đặc tính TDM Vì WR xử lý lưu lượng đến mức cổng/kênh phân biệt LSP khác phù hợp với việc nhận biết cổng/kênh đến chúng SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 49 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang Không gian nhãn có giá trị khơng xác định thực cho mạng MPLS định tuyến IP chuyển mạch ATM Trong mạng OTN, số lượng nhãn có giá trị WR xác định số bước sóng cung cấp hệ thống DWDM, không gian nhãn trở nên hữu hạn Thông thường, mạng MPLS yêu cầu nhãn cho FEC Đối với nhà cung cấp mạng tiêu biểu có 60000 tuyến bảng định tuyến kết dẫn đến có hàng ngàn FEC Vì vậy, MPLS đơn giản OTN không hoạt động được, khơng gian nhãn cho mạng DWDM lớn: cổng phải cung cấp từ 40 đến 128 nhãn (bước sóng) Như hệ quả, MPLS-TE sử dụng kiến trúc MPLmS để giảm bớt số lượng nhãn yêu cầu Thành phần kiến trúc MPLS-TE trung kế lưu lượng (traffic trunk) Một trung kế lưu lượng tập trung luồng lưu lượng chuyển đến đích thuộc loại lưu lượng Một trung kế lưu lượng đại diện cho LSP Các thuộc tính đặc trưng cho trung kế lưu lượng băng thông yêu cầu, độ nhạy, quyền ưu tiên, khả phục hồi loại tài nguyên Nếu triển khai kiến trúc MPLS-TE mạng OTN, đường dẫn ánh sáng mang số LSP có đích đến có thuộc tính tương hợp Vì vậy, từ “trung kế lưu lượng” đồng nghĩa với từ “đường dẫn ánh sáng” 3.4.2 Mơ hình MPLmS MPLmS mang lại mặt phẳng điều khiển đơn lớp truyền tải quang lớp dịch vụ Mặt phẳng điều khiển không thay đổi sở cho MPLS làm cho hai lớp truyền tải quang lớp dịch vụ cịn lớp đơn lẻ Trong mơ hình kiến trúc MPLmS này, định tuyến IP lớp dịch vụ WR lớp truyền tải quang trì quan hệ ngang hàng Bởi tất thành phần mạng phận phạm vi định tuyến, tô pô mạng OTN sẵn sàng cho lớp dịch vụ mạng Các kết nối cung cấp qua mạng suốt mà khơng có tác động nhân cơng bên ngồi hay chuyển đổi biên mạng OTN Các yêu cầu khởi tạo LSP biến đổi hoàn toàn LSR WR thành yêu cầu khởi tạo đường ánh sáng 3.4.3 Kiến trúc phần tử Tùy theo mơ hình kiến trúc, mạng MPLmS gồm có đường bao quanh LSR SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 50 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang OXC-LSR LSR biên OXC-LSR OXC-LSR LSR biên Hình 3.3 OTN với WR LSR Các LSR biên mạng gọi LSR biên có hai chức năng: - Các luồng lưu lượng lớp dịch vụ mạng tập trung thành dòng lưu lượng tốc độ cao, phù hợp cho việc sử dụng hiệu số lượng hữu hạn đường ánh sáng có sẵn - Các LSR biên yêu cầu đường dẫn quang đẳng hướng để khởi tạo WR qua OTN 3.4.4 Mặt phẳng điều khiển MPLmS Các yêu cầu chung mặt phẳng điều khiển OXC để cung cấp khả thiết lập kênh quang, để cung cấp chức kỹ thuật lưu lượng tạo chế bảo vệ phục hồi Các thuộc tính khác đường dẫn cần kê khai thành bảng thiết lập đường ánh sáng qua OTN Tiêu chuẩn chất lượng đường ánh sáng định tham số đường dẫn sử dụng Vì vậy, cần phải có khả hạn chế tuyến đường ánh sáng tạo để bảo đảm tiêu chuẩn chất lượng yêu cầu Các chế cần phải kích hoạt kết thúc kích hoạt đường ánh sáng có quy định hay khơng xác định cho LSP Điều tính đến đặc điểm cụ thể OXC để thiết lập bảng đấu nối chéo cho OXC Và đường dẫn dành cho mục đích bảo vệ cần nhận dạng Các khối chức mặt phẳng điều khiển MPLmS, giống với mặt phẳng điều khiển MPLS-TE chuẩn Một trạng thái đường dẫn IGP (Interior Gateway Protocol), mà OSPF IS-IS với mở rộng phạm vi đặc trưng quang, đảm bảo thông tin phân phối tô pô OTN, tính sẵn sàng tài nguyên trạng thái mạng Đồng thời giao thức báo hiệu sử dụng để thiết lập trì LSP việc trao đổi với chọn tuyến SVTH: Hoàng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 51 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang CR-LDP OSPF Cơ sở liệu TE Cơ sở liệu TE IS-IS RSVP-TE Hình 3.4: Sơ đồ khối chức MPLmS Một yếu tố quan trọng cần lưu ý đường ánh sáng LSP chuyển mạch linh hoạt qua OTN, kết thúc LSR biên Các OXC cần phải làm tăng chức MPLmS, có cách điều khiển MPLmS Giao diện điều khiển LmSC Bộ định tuyến Bước sóng đơn OXC Tín hiệu điều khiển Kênh liệu Hình 3.5: Bộ điều khiển chuyển mạch LmSC có giao diện điều khiển đến OXC định tuyến bước sóng đơn - Thứ nhất, bắt định tuyến chạy MPLmS qua giao diện điều khiển chuẩn đến OXC Các định tuyến xem điều khiển báo hiệu LmSC (Lambda Signaling Controller) cung cấp chức quản lý tài nguyên quang, cấu hình quản lý dung lượng, xác định địa chỉ, định tuyến, kỹ thuật lưu lượng, khám phá tô pô phục hồi Một giải pháp nhà cung cấp OXC chuyển đổi chức giao diện điều khiển chuẩn điều khiển độc quyền OXC - Thứ hai tích hợp chức MPLmS vào OXC MPLmS độc lập hồn tồn việc triển khai OXC phía Một mặt phẳng điều khiển MPLS luôn độc lập với định tuyến IP SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 52 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang 3.4.5 Cung cấp đường dẫn ánh sáng Định tuyến quang Các OXC-LSR Edge-LSR sử dụng IGP, OSPF ISIS IGP sử dụng để định tính kết nối để thu nhập tài nguyên thông tin cần thiết cho Edge-LSR để tính tốn đường dẫn cho yêu cầu LSP Việc trao đổi thông tin thực OSPF thông qua việc gửi tràn tin trạng thái đường truyền Việc trao đổi thơng tin thưc IS-IS thông qua liệu giao thức trạng thái đường truyền Để tránh nhầm lẫn với đường dẫn chuyển mạch nhãn, hai loại tin cho OSPF IS-IS trường hợp gọi SLA Phạm vi IGP bao gồm tất OXC-LSR Edge-LSR Điều quan trọng Edge-LSR không phân bố lại thông tin định tuyến IGP vào giao thức định tuyến lớp dịch vụ mạng OTN tách biệt hoàn tồn khỏi phạm vi định tuyến khác phía sau LSR sử lý thông tin IGP mở rộng Chỉ có LSP thiết lập thơng qua OTN thông báo liên kết đến IGP lớp dịch vụ mạng Chức dị tìm cấu trúc Chức dị tìm cấu trúc chức quan trọng tất nút mạng, bao gồm OXC-LSR Edge-LSR để nhận biết cấu trúc toàn hệ thống Trước Edge-LSR OXC-LSR trao đổi thơng tin cấu trúc, q trình dị tìm liên kết đến nút kế cận tiến hành Sau q trình dị tìm nút lân cận kết thúc, nút xác định kênh cổng địa phương kết nối với kênh thuộc cổng phía thu đầu xa nút mạng lân cận Việc thiết lập cấu hình thơng qua nhân cơng sử dụng để thay cho thủ tục dị tìm liên kết, nhiên phương thức có tính mềm dẻo thích hợp sử dụng thủ tục chào hỏi để nút lân cận thơng tin kết nối kênh Các gói liệu mang tin “chào hỏi” gửi tuần hồn, gói chứa thơng tin cổng kênh bao gồm LSR-ID thông tin tổ hợp cổng/kênh Giống LSR-ID, địa IP giao diện loopback vật lý sử dụng LSR phía thu nhận gói tin kênh cổng truy nhập thích hợp Tại kênh nhận tin mang thông tin chào hỏi tuần hoàn lưu sở liệu trạng thái cổng Cơ sở liệu trạng thái cổng gồm thơng tin tất SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 53 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thơng tin quang kênh kích hoạt hai nút kề cận, biểu thị nguồn tài nguyên sẵn có 3.4.6 Sử dụng MPLmS mơ hình xếp chồng Một ưu MPLmS lớp truyền tải quang lớp dịch vụ quang ghép chung lại thành lớp thơng qua thiết lập chung lớp điều khiển, hướng tiếp cận có tính chất rõ ràng nhìn từ góc độ kỹ thuật khơng tường minh nhìn từ góc độ quản lý Một số nhà cung cấp dịch vụ không muốn xây dựng hạ tầng mạng IP bán dịch vụ IP, điển mạng truyền tải tổng đài nội hạt muốn tập trung vào việc bán đường truyền băng thông cao thông qua mạng OTN, để tối ưu đơn giản mạng họ, họ cần sử dụng định tuyến bước sóng Để sử dụng giải pháp bản, họ muốn sử dụng MPLmS mà khơng muốn có thiết lập thiết bị độc quyền Trong trường hợp này, mặt phẳng điều khển mạng quang nhà cung cấp dịch vụ tổng đài nội hạt mạng IP khách hàng họ hoạt động độc lập với Khách hàng sử dụng MPLS mạng IP họ kết nối liên thông mặt phẳng điều khiển thực thơng qua cấu hình tĩnh số thủ tục động 3.4.7 Phục hồi Phục hồi mạng MPLmS tương tự nút mạng định tuyến bước sóng Điều khác biệt chủ yếu chế MPLS tiêu chuẩn không chế nảo vệ độc quyền sử dụng Thông thường chế bảo vệ 1:1 1: N kết hợp chặt chẽ thông qua chức MPLmS Cơ công nghệ mạng quang chế bảo vệ áp dụng cho tuyến nút Để thực điều này, LSP quang (O-LSP) xác định trước thiết lập sẵn xung quanh nút tuyến có khả gặp cố, khơng cần thiết lập báo hiệu đầu cuối-đến-đầu cuối để khôi phục lưu lượng bị ảnh hưởng cố Nút mạng bị cố thực thao tác đơn giản chuyển tồn LSP sang OLSP dự phịng Để tối ưu hóa tính mạng, chế bảo vệ đường dẫn sử dụng Sử dụng bảo vệ đường dẫn yêu cầu báo hiệu điểm cuối OLSP trường hợp cố Cơ chế yêu cầu thời gian hồi phục lâu SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 54 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang 3.5 Kết luận chương Các nội dung trình bày chương khái quát ba bước đột phá công nghệ mạng quang, từ mạng OTN truyền thống đến mạng OTN tối ưu cho IP mạng quang hệ sau Bước loại bỏ phần mào đầu không cần thiết độ phức tạp mạng cách loại bỏ lóp mạng ATM SONET/SDH Các định tuyến IP kết nối trực tiếp với hệ thống DWDM cung cấp băng thông lên đến terabit kết nối cấp phát tĩnh Giải pháp gọi mặt phẳng điều khiển xếp chồng IP/quang tĩnh Bước đến tính hiệu việc cung cấp kết nối tĩnh định tuyến IP Lớp lõi mạng quang tạo thành mạng mesh hệ thống DWDM kết nối liên thông thông qua WR Các WR tạo điều kiện thuận lợi cho việc cấp phát động kết nối qua lớp lõi mạng truyền tải cách sử dụng giao thức định tuyến quang Các chức bảo vệ mạng mesh quang cao cấp trang bị thông qua việc tải thiết lập tuyến trường hợp kết nối quang bị hỏng Bằng việc sử dụng chức bảo vệ cấu hình mesh theo nhu cầu thay cho chức bảo vệ mạng vòng ring với băng thông dành riêng từ trước, dung lượng truyền tải tổng cộng toàn mạng truyền tải tối ưu hóa Do cấu trúc mạng truyền tải quang động tách biệt hoàn toàn so với mạng IP xếp chồng nên bước tham chiếu mặt phẳng điều khiển xếp chồng IP/quang động Bước thứ ba trình phát triển OTN tập trung vào việc tích hợp lớp truyền tải quang lớp IP Một mặt phẳng điều khiển chung cho hai lớp truyền tải quang lớp IP tieu chuẩn hóa nhằm mục đích cho ghép OTN nhìn nhận trực tiếp từ lớp mạng IP để tích hợp q trình cấp phát tài nguyên hai lớp mạng Một số hướng tiếp cận để xây dựng mặt phẳng điều khiển chung MPLmS MPLmS đáp ứng nội dung cấu trúc MPLS-TE miền truyền dẫn quang Hướng tiếp cận cho phép người điều hành mạng sở hữu hai truyền tải quang IP mạng để tạo mạng theo mơ hình mặt phẳng điều khiển đồng đẳng tích hợp IP quang SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 55 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thơng tin quang KẾT LUẬN Luận văn trình bày giải pháp tổ chức mạng viễn thông giao thức thống mạng truyền tải IP Cơng nghệ IP có nhiều ưu điểm vượt trội nhwcho phép truyền tải lưu lượng với hiệu suất cao, tận dụng băng thông, tiết kiệm dung lượng kênh truyền; phần lớn phần mềm ứng dụng chạy IP; trao đổi liệu cách linh hoạt, tích hợp đa dịch vụ Một số cơng nghệ truyền dẫn quang công nghệ truyền dẫn NGSONET/SDH, công nghệ GMPLS cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng Các phương pháp điều khiển mạng quang mạng thông tin quang hệ sau bao gồm ba phương pháp: - Phương pháp điều khiển IP quang tĩnh - Phương pháp điều khiển IP quang động - Phương pháp điều khiển tích hợp IP quang Với điều kiện Việt Nam, giải pháp tổ chức mạng phân tán giải pháp tổ chức mạng đơn giản, hiệu kinh tế cao, chất lượng dịch vụ cao so với giải pháp tích hợp dịch vụ mạng viễn thơng Trong tiêu điểm mạng đường trục mạng truyền tải vùng số thành phố lớn Việt Nam theo giải pháp phân tán hỗn hợp SVTH: Hoàng Công Minh_Lớp CCVT03B 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Hồng Văn Võ, “Mạng thơng tin hệ sau”, Nhà xuất Bưu điện, 2008 [2] Vũ Văn San, “Hệ thống thông tin quang”, Nhà xuất Bưu điện, 2003 [3] TS Đỗ Mạnh Quyết, Bài giảng “Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS”, 2007 viii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ix ... mạng IP phương pháp gọi phương pháp điều khiển tích hợp IP quang SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 35 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thơng tin quang 3.2 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN IP TRÊN QUANG. .. truyền tải IP mạng quang OTN việc điều khiển IP quang thực theo phương pháp tĩnh Người ta gọi phương pháp điều khiển phương pháp điều khiển tĩnh IP quang Ở giai đoạn – giai đoạn thứ hai, mạng quang. .. thống mạng khác mạng PSTN, mạng SVTH: Hoàng Cơng Minh_Lớp CCVT03B Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP mạng thông tin quang NGN, mạng hội tụ băng rộng BCN kênh quang khác nhau, sợi quang hay mạng quang,