BÁO cáo bài tập lớn TRUYỀN THÔNG THẾ hệ mới các CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG vô TUYẾN và hữu TUYẾN của NWGN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN -o0o - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN TRUYỀN THÔNG THẾ HỆ MỚI CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN VÀ HỮU TUYẾN CỦA NWGN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ĐỖ XUÂN THU SINH VIÊN THỰC HIỆN: ĐINH VIỆT ANH NGUYỄN BẢO CHUNG LÊ MINH QUÂN TRẦN ĐỨC LONG VŨ VĂN KHÁNH MẠC VŨ TÀI TRẦN ĐÌNH TUYÊN LỚP: 70DCDT21 Hà Nội 2023 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: XU THẾ PHÁT TRIỂN MẠNG INTERNET VÀ VIỄN THÔNG TRONG TƯƠNG LAI 1.1 Sự cần thiết xây dựng mạng hệ 1.2 Các hạn chế thời .5 1.3 Các yêu cầu cho mạng hệ .6 1.4 Khái niệm mạng hệ sau NGN 1.5 Định nghĩa vai trò cấu trúc mạng NwGN .8 1.6 Các dự án phát tridn mạng NwGN .8 1.7 Thách thức công nghệ 10 1.8 Các công nghê h ting mạng NwGN 10 CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI QUANG THẾ HỆ MỚI 12 2.1 Công nghệ truyền dẫn quang 12 2.2 Chuydn mạch quang 13 2.2.1 Chuydn mạch quang OCS 13 2.2.2 Chuydn mạch quang OBS 14 2.3 Công nghệ WDM 15 2.3.1 Đặc tính WDM 15 2.3.2 CWDM DWDM 16 2.3.3 Ứng dụng WDM 16 2.4 Công nghệ khuếch đại quang 17 2.4.1 Bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium (EDFA) 17 2.4.1.1.Ưu đidm & nhược đidm EDFA 17 2.4.2 Bộ khuếch đại Raman 17 2.4.2.1 Ưu đidm & nhược đidm Raman .18 2.5 Công nghệ ghép kênh 18 2.5.1 Công nghệ ghép kênh OTDM .18 CHƯƠNG MẠNG VÔ TUYẾN TRONG NWGN 20 3.1 Mạng truy cập không dây IEEE 802.11 20 3.1.2 Kiến trúc IEE 802.11 20 3.1.3 Lợi ích việc sử dụng mạng WiFi chuẩn 802.11 22 3.1.4 Các chế độ hoạt động mạng WiFi chuẩn 802.11 .23 3.1.5 Các chuẩn mạng 802.11 phổ biến .23 3.2 Vô tuyến nhận thức IEE 802.22 25 3.3 Công nghệ mạng 5G 25 3.3.1 Kiến trúc mạng 5G đề xuất 25 CHƯƠNG 4: CÁC HƯỚNG PHÁT TRIỂN NwGN 30 4.1 Web 3.0 30 4.2 Tính tốn đám mây 30 4.3 Internet thứ 30 4.4 3D Internet 31 4.5 Một số giii pháp xây dựng mạng NwGN Việt Nam 31 KẾT LUẬN 40 LỜI NÓI ĐẦU Xã hội tương lai bao hàm mơi trường máy tính đặc trưng hệ thống tính tốn mạng gắn chặt lồng vào sâu rộng, đem lại lợi ích xã hội tồn cầu, không dừng lại trạng thái thời máy tính mạng phát triển chủ yếu số lượng Mạng Internet thời, không thiết kế cho dạng xã hội mạng thông tin này, giải dịch chuyển xã hội này, khơng có khả tiếp tục đáp ứng yêu cầu người tương lai Để thực hóa xã hội mạng thơng tin tương lai 2-3 chục năm nữa, phải thiết lập mạng hệ (New Generation Network - NwGN) trước mạng thời tiến tới giới hạn Mạng NwGN phải tích hợp giới điện tốn mạng thực tiễn với không gian ảo Mạng hệ (NwGN) đến thực giải pháp hữu hiệu cho việc đại hố mạng viễn thơng nhà khai thác giới nói chung Việt Nam nói riêng CHƯƠNG 1: Giới thiệu mạng hệ NGN 1.1 Khái niệm mạng hệ sau NGN Mạng hệ sau (Next Generation network - NGN) mạng chuyển mạch gói có khả cung cấp dịch vụ viễn thông tạo ứng dụng băng thông rộng, công nghệ truyền tải đảm bảo chất lượng dịch vụ, chức dịch vụ độc lập với công nghệ truyền tải liên quan Nó cho phép truy nhập khơng giới hạn tới mạng môi trường cạnh tranh nhà cung cấp dịch vụ kiểu dịch vụ cung cấp Nó hỗ trợ tính di động toàn cầu cho dịch vụ cung cấp tới người sử dụng cho đồng đảm bảo CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI QUANG THẾ HỆ MỚI 2.1 Công nghệ truyền dẫn quang Yêu cầu mạng hệ cần đạt tốc độ peta-bps cho mạng đường trục, 10 Gbps cho mạng truy nhập quang mạng e-Science Để đáp ứng yêu cầu nêu trên, công nghệ truyền tải quang hệ đóng vai trị quan trọng công nghệ tảng cho mạng hệ NwGN Các vấn đề liên quan đến công nghệ truyền tải quang hệ bao gồm: công nghệ truyền dẫn quang; loại sợi quang mới; cơng nghệ chuyển đổi bước sóng băng sóng; cơng nghệ tái tạo tín hiệu quang 3R; giám sát chất lượng tín hiệu quang Các kỹ thuật chủ chốt công nghệ truyền dẫn quang bao gồm: kỹ thuật điều chế, kỹ thuật mã hóa kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM Những nghiên cứu, cải tiến thực việc điều chế mã hóa tín hiệu khơng ngừng diễn nhằm mục đích nâng cao tốc độ truyền dẫn kênh bước sóng Các kết thực nghiệm với định dạng điều chế QPSK, 8-PSK 16-QAM được tốc độ 100 Gbps kênh bước sóng Việc nâng cao tốc độ truyền dẫn kênh bước sóng sử dụng kỹ thuật ETDM quan tâm nghiên cứu Ngoài ra, kết hợp ETDM WDM cho kết thực nghiệm kỉ lục dung lượng tổng qua sợi quang mức 25,6 Tbit/s, 320 kênh ETDM, kênh 80 Git/s, truyền dẫn đồng thời 160 buớc sóng với phân cực cho bước sóng Để tăng tốc độ truyền dẫn, nghiên cứu sợi quang tiến hành Các nghiên cứu tập trung vào phát triển sợi quang điều khiển đặc tính tán sắc bước sóng, hiệu ứng phi tuyến đặc tính giới hạn cơng suất Hiện nay, nghiên cứu tập trung vào sợi tinh thể photonic (PCF) sợi đục lỗ photonic (PBF) Chuyển đổi bước sóng có vai trị việc ngăn chặn xung đột bước sóng mạng quang Hiện tại, chuyển đổi quang/điện/quang (O/E/O) sử dụng để chuyển đổi bước sóng Trong tương lai, chuyển đổi bước sóng băng sóng (nhóm bước sóng) toàn quang cần thiết mạng động khn dạng khung, điều chế tốc độ truyền dẫn kênh bước sóng thay đổi Để triển khai mạng lõi toàn quang băng rộng, tái tạo tín hiệu kiểu quang/điện/quang phải thay phần tử tái tạo tín hiệu 3R quang Các tái tạo hoạt động tốc độ vượt 100 Gbit/s sử dụng bán dẫn sợi quang phi tuyến chuyển mạch ghi nhận Để thực mạng toàn quang, việc giám sát tỷ số tín hiệu nhiễu quang (OSNR), giám sát chất lượng tín hiệu quang theo thời gian cần thiết Giám sát đồng thời tín hiệu WDM quan tâm nghiên cứu tương lai 2.2 Chuyển mạch quang Một hướng phát triển công nghệ thu hút nhiều ý chuyển mạch quang (Optical Switching) Đây công nghệ quan trọng chắn tương lai chuyển mạch quang mang lại nhiều lợi ích sử dụng rộng rãi hệ thống viễn thông Hệ thống chuyển mạch quang hệ thống chuyển mạch cho phép tín hiệu bên sợi cáp quang hay mạch quang tích hợp chuyển mạch có lựa chọn từ mạch tới mạch khác Chuyển mạch điện tử (Electronic Switch) công nghệ phức tạp nghiên cứu sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, với yêu cầu tăng dung lượng mạng ngày lớn chuyển mạch điện tử dường khơng đáp ứng Thêm vào đó, tốc độ chuyển mạch điện tử theo kịp với tốc độ chuyển mạch quang, thiết bị điện tử phụ thuộc vào tốc độ liệu giao thức nâng cấp hệ thống dẫn đến cần phải bổ sung thay thiết bị chuyển mạch Đó hạn chế lớn chuyển mạch điện tử Trong đó, với chuyển mạch quang, q trình chuyển mạch khơng cần phải chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện, hạn chế loại bỏ Đây hứa hẹn đầy tiềm chuyển mạch quang Ưu điểm lớn chuyển mạch quang khả tự định tuyến tín hiệu liệu quang mà không cần tới biến đổi E/O O/E, tốc độ liệu giao thức độc lập Sử dụng chuyển mạch quang thay cho chuyển mạch điện tử giúp giảm thiết bị mạng, tăng tốc độ chuyển mạch, tăng thơng lượng mạng công suất tiêu thụ giảm Thêm vào đó, việc loại bỏ chuyển đổi E/O O/E giúp giảm nhiều chi phí cho tồn hệ thống Tuy nhiên có số hạn chế mạng quang như: thiếu xử lý tốc độ bit, thiếu đệm hiệu suất miền quang, hạn chế lớn chuyển mạch quang tính quản lý ứng dụng Hiện giải pháp nghiên cứu nhằm hướng đến mục tiêu chung công nghệ quang đóng vai trị hệ thống chuyển mạch 2.2.1 Chuyển mạch quang OCS Chuyển mạch quang (OCS) công nghệ mạng quang Trong OCS, mạng cấu hình để thiết lập acircuit, từ mục nhập đến nút thoát, cách điều chỉnh mạch kết nối optica lcross định tuyến lõi theo cách mà tín hiệu liệu, dạng quang học, truyền toàn quang học cách từ mục nhập đến nút thoát Cách tiếp cận chịu tất nhược điểm biết đến chuyển mạch - mạch yêu cầu thiết lập thời gian phá hủy, mạch thiết lập, nguồn không sử dụng cách hiệu cho tính chất khơng thể đốn trước lưu lượng mạng Lý tưởng gói vào mạng phải vận chuyển từ điểm vào đến điểm đầu dạng tồn quang Cơng nghệ cần thiết để xử lý tiêu đề gói sử dụng quang học đó, gói cần phải chuyển đổi thành dạng điện để mạch tích hợp điện tử diễn giải tiêu đề đưa định định tuyến thuận tiện Sau định tuyến định, gói lại chuyển thành dạng quang chèn vào sợi quang Các mạng truyền liệu sợi quang thường hoạt động theo cách Trong Chuyển mạch gói quang (OPS), việc chuyển đổi / định tuyến gói thực hồn tồn miền quang 2.2.2 Chuyển mạch quang OBS Chuyển mạch burst quang đời kết hợp ưu điểm chuyển mạch gói quang chuyển mạch kênh quang Nó thiết kế để cân ưu nhược điểm hai loại chuyển mạch này, thực truyền thông tin dạng burst quang Đặc biệt khơng u cầu đệm burst quang (10)Sự tiết kiệm nguồn: Khi chất lượng mạng tăng lên, tiêu thụ nguồn tăng lên, thiết bị router yêu cầu nguồn cung cấp tiết kiệm Xã hội dựa mạng thông tin tương lai phải trở nên thân thiện (11)Tính mở rộng: Mạng phải có khả trì Nói khác đi, mạng phải đủ linh hoạt để mở rộng nhu cầu xã hội phát triển 4.4 Định nghĩa vai trò cấu trúc mạng NwGN Một kiến trúc mạng tập nguyên tắc thiết kế cách trừu tượng Những nguyên tắc trở thành tiêu chí cho việc đưa định đối mặt với lựa chọn số nhiều thiết kế khác Nói theo cách khác, kiến trúc mạng hỗn hợp khoa học kỹ thuật Mặc dù đánh giá mạng cụ thể đáp ứng yêu cầu định hay khơng được; khơng có phương pháp chung cho việc thiết kế mạng mà thỏa mãn yêu cầu Vì vậy, kiến trúc mạng có mục tiêu để giúp trình thiết kế cho yêu cầu đáp ứng tốt hay kết thu ổn định Đó khái niệm thỏa mãn yêu cầu người sử dụng lẫn thành phần công nghệ Một kiến trúc mạng tuyệt vời có khoảng trống yêu cầu người sử dụng phát triển công nghệ để mang lại mạng tối ưu hóa ổn định Hình 1.2: Vai trị kiến trúc mạng 4.5 Các dự án phát tridn mạng NwGN Chúng ta phải có tầm nhìn cho mạng tương lai Mặc dù khó dự đốn điều có 10 15 năm tiếp tương lai; có phải mạng theo định hướng xã hội lý tưởng, nghiên cứu phát triển cần tiến hành trực tiếp với mạng thực Mạng ý tưởng tương lai mà khơng liên quan đến mạng sử dụng ngày chí thiết bị hệ thống Mạng hệ thực hoạt động giống tham khảo cho nghiên cứu phát triển mạng tương lai Có lo ngại việc nghiên cứu phát triển thực dựa công nghệ có, đường thực q trình phát triển cho mạng xã hội phản ánh lợi ích hợp tác cơng ty tối ưu hóa bị giảm xuống tối ưu cục Ngồi ra, khoảng cách lớn xảy nghiên cứu phát triển dựa công nghệ công nghệ mạng giới hạn mạng internet hiên đạt ngưỡng Tuy nhiên, tin tưởng kiện thực với ý tưởng giải pháp tương lai mạng dự án nghiên cứu phát triển mạng xác định thực bước Có nhiều dự án nghiên cứu phát triển mạng kết thúc việc kế thừa cải tiến công nghệ việc mở rộng mạng Internet Đó xu hướng mạnh mẽ để thực việc phát triển với mạng internet tại, thừa hưởng phát triển dựa theo sáng tạo Song ý tưởng dự án nghiên cứu phát triển mạng với tảng hồn tồn, với ý tưởng khơng bị phụ thuộc vào khái niệm internet hiê ›n Hình 1.3: Xác định phát triển mạng hệ Các dự án bắt đầu nước khác để giải vấn đề gặp phải internet để tiến hành nghiên cứu, phát triển việc thiết kế mạng internet tương lai thay cho mạng Những dự án sử dụng cách gọi tên khác mạng internet tương lai hay mạng hệ mới, song mục đich nghiên cứu bao gồm kế hoạch dài hạn với “ thiết kế từ đầu” hay “ tảng trắng” Ở Mỹ, dự án NewArch bắt đầu vào năm 2000 hội thảo FDNA ( hướng phát triển kiến trúc mạng tương lai) tổ chức SIGCOMM, liên kết với dự án NSF với tên FIND GENI Ở châu Âu, Euro-NGI dự án truyền thông tự động bắt đầu năm 2003, dự án Nghiên cứu Thử nghiệm Internet tương lai lên kế hoạch (FIRE) Chương trình Khung Cơ sở lần thứ VII (FP7) Ở Nhật, chương trình chiến lược UNS bắt đầu năm 2005 Bộ nội vụ truyền thông, mạng hệ dựa sáng tạo hoàn toàn khái niệm cách sử dụng công nghệ mạng quang để mở rộng IP Nó bắt đầu với kiến trúc mạng tích hợp tạo với quan điểm lâu dài tương lai Viện quốc gia thông tin truyền thông (NICT) tiến hành nghiên cứu phát triển mạng tương lai Tổ chức mở Trung tâm nghiên cứu mạng hệ mới, chủ yếu nghiên cứu kiến trúc mạng 4.6 Thách thức công nghệ - Kết nối thiết bị: kết nối khơng dây có vị trí chiếm u cầu loại kết nối với nhau, đa kết nối số lượng lớn thiết bị cần kết nối - Tính di động: Đa dạng nhu cầu, tăng băng thông, giảm giá thành, truyền thông hai chiều liên tục - Phát triển ứng dụng: Thông tin xử lý lớn, nhiều nguồn, yêu cầu sử dụng tiêu chí khác - Cung cấp an toàn: Yêu cầu phương thức đơn giản động, mức cao tính riêng tư, dễ dàng chia sẻ thông tin/tài nguyên 4.7 Các công nghê j tảng mạng NwGN Kể từ đời đến nay, Internet phát triển cách nhanh chóng Với tình trạng tương lai gần Internet phát triển sở hạ tầng công nghệ thông tin truyền thơng (ICT) tồn cầu quan trọng Mạng điện thoại đổi NGN (Next Generation Network), việc truyền tải xây dựng hệ thống mạng IP NGN kỳ vọng để cung cấp giải pháp phức tạp việc giải vấn đề mạng Internet chất lượng dịch vụ, bảo mật, v.v Tuy nhiên nhiều vấn đề cần giải quyết, ví dụ như: chuyển mạch/truyền dẫn với dung lượng lớn; công suất tiêu thụ định tuyến; khó khăn vấn đề giới hạn băng thơng (giới hạn hệ thống chuyển mạch gói); khó khăn việc điều khiển tắc nghẽn (vấn đề trễ, đảm bảo tính cơng cho người sử dụng); khó khăn việc xây dựng mạng bền vững có khả phát triển, … Có thể nói, với tình trạng mạng Internet cung cấp dịch vụ cho mạng tương lai Vì mạng hệ (New Generation Network NwGN) nghiên cứu thiết kế để thay cho mạng Mạng hệ (NwGN) có dịch vụ áp dụng rộng rãi tương lai hình thành hình thức khác với mạng Internet kiến trúc dịch vụ, cách sử dụng mô hình mạng gọi mơ hình NPN Bằng cách tập hợp tất công nghệ lớp thấp lớp mạng, công nghệ truyền thơng phát triển, chúng hội tụ lớp IP để giảm thiểu tác động vào lớp 4.8 Một số giải pháp xây dựng mạng NwGN Việt Nam Viê ›c xây dựng môi trường thử nghiêm › đầy đủ hoàn thiê ›n, mang tính tổng quát đáp ứng lĩnh vực nghiên cứu hiê ›n chưa thực tế Viê ›t nam, đầu tư kinh phí lớn Không để xây dựng mô t› dự án vâ ›y cần nguồn nhân lực khoa học, công nghê › (các Trường Đại học, Viê ›n nghiên cứu) lớn, cần có phối hợp, liên kết chă ›t chẽ trợ giúp Chính phủ, Bơ › Tổ chức khoa học giới Dự án GENI với hỗ trợ NSF nhằm phát triển phương tiê ›n toàn cầu chia sẻ cho nghiên cứu phát triển mạng dịch vụ NwGN, đòi hỏi mức đầu tư xấp xỉ 370M USD, với thời gian dự kiến năm (các ý tưởng thiết kế ban đầu năm 2005, nhiên dự án thực hiê ›n muô n› hơn, từ 2008) Từ nhân› định trên, Viêt› nam hiê ›n nay, trước hết đề xuất viê ›c xây dựng Lab, hoăc› Testbed qui mô nhỏ, đô ›c lâ ›p, tâ ›p trung vào công nghê › tiên tiến có khả ứng dụng rơ ›ng rãi, sử dụng thời điểm hiê ›n tại, có khả phát triển lâu dài tương lai Các Lab, Testbed ›c lâ ›p này, liên kết với nhau, nhằm tâ ›n dụng hạ tầng tài nguyên nhau, hỗ trợ lẫn mô ›t mục tiêu nghiên cứu chung kiến trúc công nghê › mạng NwGN Trên sở Lab, mạng thử nghiê ›m, hạ tầng sở có sẵn (đóng vai trị tổ hợp, thành phần mơi trường thử nghiê ›m) tiến tới xây dựng môi trường thử nghiê ›m GENI Để tâ ›n dụng nguồn lực tài nguyên sở nghiên cứu giới, cần thiết liên hợp GENI Viê ›t nam với GENI toàn cầu, sở thỏa thuâ ›n sách, giao diê ›n chung Ngoài ra, để tân› dụng khả điều kiê ›n Viê ›t nam, nên trọng đầu tư xây dựng công cụ thử nghiê ›m ảo, chủ yếu dựa viê ›c xây dựng phần mềm mô phỏng, giảm thiểu đầu tư trang thiết bị phần cứng Song song với viêc› xây dựng mơi trường thử nghiê ›m riêng mình, tham gia vào dự án nghiên cứu GENI giới, đề xuất tham gia sử dụng môi trường thử nghiê ›m GENI có xây dựng tư cách mô t› thành viên/ tổ chức nghiên cứu 4.5.1 Giai đoạn – Xây dựng hạ tầng thành phần, tổ hợp Giai đoạn bắt đầu từ bây giờ, tiến hành không hạn chế thời gian Do công nghê › mạng ln phát triển, nên viê ›c xây dựng phịng thí nghiêm, › thành phần mơi trường thử nghiê ›m mơ ›t q trình liên tục 1) Các hướng dẫn xây dựng Lab, Testbed Các hệ thống thử nghiệm cho mạng hệ kiểm tra tất truyền dẫn chuyển đổi công nghệ, giao thức mạng ứng dụng Để đạt điều này, nên theo hướng dẫn sau đây: Sử dụng kết từ nghiên cứu phát triển Nghiên cứu phát triển mục tiêu mạng hệ tất phân lớp từ lớp vật lý đến lớp ứng dụng Vì vậy, mạng thử nghiệm tồn phải xây dựng sử dụng công nghệ truyền dẫn có thiết bị chuyển mạch nên mở rộng để hỗ trợ kiểm tra công nghệ giao thức lớp liên kết lớp cao có nút mạng, nút người sử dụng, hệ thống điều khiển mạng nên tảng ứng dụng Tương tự vậy, công nghệ lớp thấp bao gồm lớp vật lý công nghệ mạng quang phát triển công nghệ không dây tốc độ cao nên kết hợp với kiểm tra môi trường thử nghiệm mới, điều bước cung cấp tảng cho việc kiểm tra công nghệ giao thức phân lớp cao yêu cầu kiến trúc mạng hệ Đảm bảo tính linh hoạt Vì kiến trúc mạng hệ tập giao thức cho lớp chưa xác định, giao thức, phương pháp kiến trúc đa dạng tồn mà khơng có tập giao thức tập hợp theo số tiêu chuẩn mạng tương lai, thử nghiệm phải có mức đọ linh hoạt để hỗ trợ giao thức, phương pháp kiến trúc khác Nói cách khác, phần cứng phần mềm thử nghiệm phái có mức độ linh hoạt cao để hỗ trợ phương pháp chưa rõ kết hợp phương pháp tồn tương lai Các lập trình thiết bị định tuyến chủ đề nghiên cứu phát triển dự án nhằm đáp ứng mục tiêu mạng hệ tương lai Cụ thể hơn, điều giống với khái niệm vơ tuyến phần mềm, cấu hình phần cứng phần mềm mà hỗ trợ nhiều phương pháp truyền khác nhau, nhiều giao thức mạng ứng dụng mong muốn Các thành phần mạng thử nghiệm thơng thường mạng có dây tốc độ cao Ngược lại, thử nghiệm mạng hệ nên bao gồm mạng đa dạng khác chẳng hạn mạng không dây, mạng gia đình mạng cảm biến Ngồi ra, hữu ích mơi trường cung cấp cho mạng không dây cho phép kiểm tra truyền thơng có di chuyển tốc độ cao diễn Với mạng gia đình, mạng khơng dây nhà, mạng điện tử tiêu dùng (thiết bị gia dụng mạng) mạng truy cập nhà nên thống cung cấp hình thức thực tế Khả thử nghiệm dịch vụ ứng dụng đa dạng mạng liên kết thống với với mạng cảm biến nhà điều mong muốn Đối với truyền thông di động không dây, việc cung cấp môi trường xem xét giá trị chức sau: 1) Không gian cột sắt mái nhà cao tầng với trạm sở khơng dây cài đặt mạch có dây cho kết nối trạm sở không dây vào mạng 2) Các nút định tuyến không dây cài đặt cho vật thể di chuyển (như taxi, xe buýt tàu điện hỏa) 3) Truy cập tới mạng không dây phổ biến Cung cấp công nghệ Cho phép nghiên cứu thực tế nhằm đạt cải tiến thêm, công nghệ có nên đưa vào thử nghiệm cho chúng tự truy cập sử dụng kiểm tra thay đổi sở Cung cấp mơi trường nghiên cứu an tồn Vì nghiên cứu cần tiến hành điều kiện bảo mật, nên sách cần thiết cho thử nghiệm sử dụng mà việc nghiên cứu không bị tiết lộ nội dung ngồi Kích hoạt tính hữu ích hiệu ý tưởng chứng minh Như đề cập trước đó, phương pháp truyền, điều khiển mạng ứng dụng phải có khả kiểm tra Ngoài ra, thấy phương pháp, điều khiển ứng dụng hữu ích, mơi trường u cầu phái cho phép chúng thử nghiệm liên kết, nơi mà nhiều loại lưu lượng qua kiểm tra lưu lượng khác Bằng chứng khả hoạt động dịch vụ thực tế Ví dụ, hệ thống ứng dụng mà sử dụng mạng Internet nay, khả hoạt động phải đảm bảo tắc nghẽn xảy Lưu lượng phải truyền theo điều kiện khác để kiểm tra nút định tuyến Để thực điều này, thử nghiệm phải hỗ trợ loại ghép kênh khác lưu lượng tạo ứng dụng thực thiết bị lưu lượng Kích hoạt kiến trúc thông thường chia sẻ Một thiết kế bao quát tảng phát triển thành phần công nghệ phát triển giao thức Điều quan trọng để trì độc lập việc nghiên cứu, tham khảo chức phổ biến mạng Ngoài ra, cách tiếp cận từ quan trọng để tạo môi trường cho phép phận thông thường thu thập chia sẻ với nghiên cứu khác để thử nghiệm chức tổng thể kiến trúc 2) Thiết kế hệ thống thử nghiệm sử dụng cơng nghệ ảo hóa mạng Cơng nghệ ảo hóa mạng hiệu đáp ứng yêu cầu Phần đưa thiết kế định tuyến ảo, công nghệ ảo hóa mạng Trong mạng thử nghiệm bao gồm định tuyến ảo, VM (máy ảo) giao cho thực nghiệm Vì định tuyến ảo cần thiết để xây dựng mạng ảo, máy ảo với mục tiêu thử nghiệm chuẩn bị nhiều định tuyến vật lý Cụ thể hơn, sử dụng định tuyến ảo cho phép loại thử nghiệm sau đây: - Bằng cách thực trừu tượng tài nguyên nút lớp liên kết liệu, giao thức khác kiến trúc thực phân lớp cao Tương tự vậy, công nghệ có phân lớp cao thực Với thiết bị định tuyến ảo, người sử dụng (người dùng thử nghiệm) thực thực nghiệm tự giới thiệu phương pháp truyền thông họ phân lớp cao - Bằng cách cô lập tài nguyên nút tài nguyên mạng thực nghiệm thực hiện, hoạt động kiểm tra thực dịch vụ thực tế mà không ảnh hưởng đến thực nghiệm khác hay lưu lượng sử dụng Mặt khác, việc tắc nghẽn tạo cho thực nghiệm cụ thể Khi tài nguyên bị cô lập, nội dung truyền thông thực nghiệm chạy máy ảo biết người sử dụng máy ảo Vì vậy, nội dung thực nghiệm nhiều việc chưa biết nhiều thực nghiệm tồn Để đưa định tuyến ảo thực nghiệm, nút thực nghiệm phải có tính sau: (1) Độ phức tạp lớp trừu tượng Các lớp trừu tượng hóa (ảo hóa) phải có khả tự thiết lập máy ảo VM Ví dụ, phải phương tiện cho phép thử nghiệm công nghệ L2 L3 thực thời điểm (trên máy ảo riêng biệt) định tuyến vật lý (2) Lập sơ đồ công nghệ ghép kênh phân lớp thấp Một sách đồ phải xác định công nghệ ghép kênh L2/L1 tài ngun mạng bị lập ảo hóa mạng phân lớp cao Ví dụ, yêu cầu QoS yêu cầu tài nguyên mạng đưa định tuyến không dây, phương tiện xác định phương pháp truyền thông mà sư dụng công nghệ L1 để lập đồ với phân lớp cao máy ảo nhằm thỏa mãn yêu cầu Đồng thời, máy ảo phải có đủ tính linh hoạt phép cơng nghệ lớp thấp khác hỗ trợ (3) Quản lý tài nguyên Một chế quản lý tài nguyên thống cần thiết cho nguồn tài nguyên nút tài nguyên mạng toàn thử nghiệm, Vì nhiều thử nghiệm thực đồng thời, cạnh tranh nguồn tài nguyên cần thiết xảy thử nghiệm Vấn để xếp tối ưu định tuyến ảo phải xử lý để xác định định tuyến vật lý mà định tuyến ảo cấu hình để thực thực nghiệm Để thực điều này, phải xác định phương pháp thu tài nguyên mở rộng sử dụng để trừu tượng tài nguyên mạng thực thể Công nghệ giám sát lập kế hoạch sử dụng tài nguyên cần thiết (4) Kết nối bên Nếu nhiều thực nghiệm mạng hệ tồn tại, việc kết nối chúng yêu cầu Để thực nghiệm chứa tài nguyên nhau, phải có hợp tác nguồn tài nguyên việc quản lý sử dụng thực nghiệm, giao diện mạng (NNI) phải xác định công nghệ phân phối hoạt động phải thiết lập 4.5.2 Giai đoạn – Xây dựng môi trường thử nghiêm h Trên sở nguồn lực xây dựng Lab, Testbed, mạng thử nghiê ›m tai trường đại học, Viên› nghiên cứu, tiến tới xây dựng môi trường thử nghiệm, nghiên cứu thống Môi trường tích hợp sở thực nghiệm độc lập kết nối qua giao diện chuẩn hoạt đô ›ng sở hạ tầng nhất, mô ›t › thống vâ ›n hành quản lý thống Kiến trúc hệ thống mơi trường thử nghiệm mục tiêu trình bày phần Giai đoạn bet đầu sau 2-3 năm sg sau: Q trình xây dựng mơi trường thử nghiê ›m nên bắt đầu thành phần/ tổ hợp, Lab, testbed xây dựng hoàn thiê ›n tương đối đầy đủ Các thành phần/ tổ hợp, tạo nên hạ tầng cho GENI Hơn nữa, tài nguyên mạng tương đối đa dạng đầy đủ, viê ›c kết hợp chúng có ý nghĩa Sau 2-3 năm nữa, phần lớn môi trường thử nghiêm › giới vào hoạt ›ng, học hỏi, tiếp thu kinh nghiê ›m, thiết kế, kiến thức,… lĩnh vực này, nhằm tạo môi trường thử nghiê ›m phù hợp với điều kiê ›n Viêt› nam Trên sở mơi trường GENI tồn cầu mơi trường thử nghiêm › khác, xây dựng phương án liên hợp với môi trường Qua tính tốn xây dựng phương án phù hợp, tối đa tâ ›n dụng nguồn tài nguyên giới, giảm thiểu chi phí xây dựng GENI Viê ›t nam Các nguyên lý thiết kế GENI môt› › thống phân tán phức tạp bao gồm cơng nghê › mạng tính tốn rơ ›ng lớn, mô ›t tâ ›p dịch vụ phần mềm Xây dựng GENI cơng viê ›c khó khăn, quan trọng phương tiê ›n phải xây dựng theo tiến đô › thời gian phạm vi đầu tư cho phép Chúng ta xác định mô ›t số nguyên lý thiết kế kỹ thuâ ›t cho quan trọng: • Bắt đầu kiến trúc › thống: Viê ›c chia nhỏ › thống thành khối xây dựng thành phần phức tạp rủi ro phụ th ›c lẫn thành phần không quản lý lớn Thành công Internet phần lớn kiến trúc cho phép thành phần phát triển đô ›c lâ ›p lẫn Kiến trúc GENI phải thiết kế nguyên lý vâ ›y, công nghê › đô ›c lâ ›p đưa vào mơt› khung quản lý khơng phụ thuô c› lẫn nhau, dịch vụ phân bố ›c lâ ›p phát triển khơng có kết hợp chă ›t chẽ với Giải pháp kỹ thuâ ›t quan trọng để tạo khả quản lý q trình xây dựng • Xây dựng hiểu rõ: Vì phần mềm nhân tạo, có xu hướng thêm thắt đă ›c tính; xác định đă ›c tính mà › thống phải dàng so với làm cho chúng làm viê ›c với Điều dẫn đến › thống trở nên phức tạp làm viê ›c Do đó, viê ›c tổng hợp yếu tố phát triển • Xây dựng dần dần, xem xét kinh nghiê ›m phản hồi: Xuất phát từ kết nghiên cứu khoa học máy tính, xây dựng phần mềm hoă ›c phần cứng, rẻ xử lý lỗi giai đoạn sớm Cách tốt cho phép › thống hoạt n› g sau có thể, đạt kinh nghiê ›m với › thống, bước phát triển › thống dựa đạt từ chúng • Thiết kế giao thức phần mềm mở: Đô ›ng lực viê ›c xây dựng › thống phần mềm lớn người sử dụng phương tiê ›n – n› g đồng nghiên cứu khoa học máy tính – họ khả thiết lâp› phát triển › thống, cho họ công cụ đắn Điều tự xây dựng › thống cho thân Chúng ta dự định xây dựng › thống tiếp tục phát triển sau dự án kết thúc Các thành cơng khoa học máy tính tiếp tục phát huy, chúng tiếp tục phát triển người sử dụng, sau đưa ban đầu • Kế thừa từ phần mềm hiê ›n có: Mơ ›t số khía cạnh GENI phát triển mới, hi vọng có mơ t› số phần mềm hiê ›n có sử dụng Điều quan trọng tâ n› dụng ưu phần mềm này, mở rơng › có thể, cho phép hỗ trợ › thống • Kế thừa từ hạ tầng hiê ›n có: Trong GENI cung cấp môi trường cho thực nghiê ›m khái niê ›m mạng chưa trải nghiêm › Internet hiê ›n thời, GENI phải có khả kế thừa Internet hiê ›n thời cấu “khởi đô ›ng” GENI không kiến trúc theo giả thiết Internet hiê ›n – để giải pháp cho giao thức hiê ›n thay hiê ›n thời – khơng thể bỏ qua viê ›c sử dụng Chiến lược cho GENI phụ thuô c› vào kiến trúc hay khả mạng tương lai Mô ›t điều quan trọng phải xem xét chi phí vâ ›n hành để quản lý, trì phương tiê ›n GENI sau hoàn thành xây dựng Triển khai xây dựng GENI Để thực hiên› triển khai GENI, mức thấp cần xây dựng mô t› mạng bao gồm mô ›t tâp› đa dạng thiết bị mạng, đường kết nối truyền thông, mạng truy nhâ ›p Mỗi thử nghiê ›m GENI chạy mô t› số bô › nhỏ tài nguyên GENI Tài nguyên giới hạn cho mô ›t thử nghiêm › lát Mỗi lát bao gồm nhiều nút (bao gồm bô › vi xử lý vâ ›t lý lẫn máy ảo ghép phần cứng chia sẻ) kết nối link (bao gồm vâ ›t lý lẫn ảo), trải mô ›t số dạng mạng (bao gồm mạng cố định, không dây, mạng cảm ứng) Phương tiên› GENI bao gồm khung quản lý chung, phân bổ tài nguyên cho lát, đảm bảo lát không can thiêp› lẫn nhau, giúp nhà nghiên cứu quản lý thực nghiê ›m họ Khung quản lý hỗ trợ hai mơ hình sử dụng khác lát Trong mơ hình đầu tiên, nhà nghiên cứu với thử nghiê ›m ngắn yêu cầu lát từ tài nguyên GENI cho thời gian giới hạn, chạy thử nghiê ›m họ, giải phóng tài ngun cho nhà nghiên cứu khác Trong mơ hình thứ hai, nhà nghiên cứu triển khai đánh giá thử nghiê ›m dài, hỗ trợ cô n› g đồng khách hàng thực tế yêu cầu tài nguyên GENI cho thời gian không xác định Nền mạng vâtl lý Nền mạng vât› lý cấu thành từ thành phần Mă ›c dù mô ›t thành phần đơn hoạt đô ›ng đơn lẻ, mô ›t tâp› thành phần chọn GENI dự kiến cho phép tạo mạng ảo bao hàm nhu cầu cô ›ng đồng nghiên cứu GENI Tâp› thành phần khối xây dựng phát triển qua thời gian công nghê › yêu cầu nghiên cứu, GENI xác định bơ › thành phần ban đầu như: • Các cluster biên có khả lâp› trình: cung cấp tài ngun tính tốn cần thiết để xây dựng dịch vụ ứng dụng diê n› rô ›ng, để triển khai thành phần mạng • Các nút mạng lõi có khả lâ ›p trình: triển khai chức xử lý liê ›u lõi cho lưu lượng lớn tơc › cao • Các nút mạng biên có khả lâ ›p trình: triển khai chức chuyển tiếp liê ›u biên mạng truy nhâp› lõi tốc › • Các nút mạng khơng dây có khả lâ ›p trình: triển khai proxy tính chuyển tiếp mạng lõi cố định mạng khơng dây • Thiết bị khách hàng di đô n› g: chạy ứng dụng cho phép truy nhâp› người sử dụng cuối vào dịch vụ thử nghiê ›m có sẵn khơng dây/ có dây tích hợp • Phương tiê ›n sợi quang: cung cấp kết nối nút mạng lõi GENI, tạo thành mạng lõi quốc gia Ngồi cịn có mơ ›t loạt công nghê › thành phần, nhằm kết nối vị trí biên GENI với mạng lõi, lõi GENI với Internet hiê ›n tại: • Các điểm trao đổi Internet kết nối mạng trục GENI với Internet hiê ›n • Mạng khơng dây Mesh dựa 802.11 cung cấp hỗ trợ thử nghiê ›m thực tế cho nghiên cứu mạng mesh ad-hoc dựa › vơ tuyến băng hẹp • Mạng khơng dây 3G/ WiMax cung cấp truy nhâp› mở cho vô tuyến 3G/ WiMax, với vô tuyến dải hẹp 802.11 cho mơ hình dịch vụ lai ghép • Mạng vơ tuyến thông minh hỗ trợ phát triển thử nghiê ›m khẳng định cho phân bổ phổ, truy nhâ ›p, mơ hình thỏa th n› • Mạng cảm ứng có khả hỗ trợ nghiên cứu giao thức hiê ›n thời ứng dụng chi tiết mạng cảm ứng • Lưới mô hỗ trợ thử nghiê ›m kiểm soát cách cho phép nhà nghiên cứu đưa sử dụng mô ›t cách nhân tạo lưu lượng điều kiê ›n mạng khung thử nghiê ›m Khung quản lý chung Phần thứ hai GENI khung quản lý chung, kết hợp thành phần khối xây dựng vào tạo nên mô ›t công cụ khoa học thống – phương tiê ›n chung có khả hỗ trợ nghiên cứu Khung quản lý, chủ yếu thực hiê ›n phần mềm, có nhiê ›m vụ nhúng lát vào GENI, điều khiển lát cho nhà thử nghiê m › Mô ›t thc› tính quan trọng khung quản lý hỗ trợ điều khiển phân tán Các khối xây dựng riêng thường tự trị tự quản lý, chúng bao hàm vào lát giao diê ›n xác định Tâp› khối xây dựng – mạng khơng dây hồn chỉnh, mạng vùng tai vị trí biên, kết hợp thành phần tạo thành mạng trục – gắn với thành tổ hợp quản lý đô ›c lâ ›p Tương tự, tổ chức bên phân bố tài nguyên chúng liên hợp với GENI, giữ quyền tự điều khiển thành phần họ Khung cho phép bô › dịch vụ quản lý đa dạng, phát triển đô c› lâp› với nhau, với dịch vụ cung cấp mô t› bô › khả cho sở người sử dụng cụ thể Tất yếu tố quản lý đô ›c lâ ›p đưa cho nhà nghiên cứu mô ›t thực thể logic nhất, thơng qua sử dụng giao diên› web Chìa khóa cho khung quản lý phân biêt › rõ ràng lõi bền vững tối thiểu từ mô ›t bô › dịch vụ quản lý bâ c› cao có khả mở rơ ›ng Lõi tối thiểu GMC tạo nên kiến trúc GENI hẹp Nó kết nối logic mô t› bô › đa dạng không thay đổi thành phần khối xây dựng với mô ›t bơ › dịch vụ quản lý Đó dịch vụ phụ trợ người sử dụng, nhúng lát vào nền, điều khiển thử nghiêm › chún hoạt đô n› g Giảm rào chắn cho nhà nghiên cứu truy câ ›p sử dụng vâ ›t lý GENI mục tiêu chủ yếu dịch vụ quản KẾT LUẬN Mạng hệ (NwGN) đến thực giải pháp hữu hiệu cho việc đại hố mạng viễn thơng nhà khai thác giới nói chung Việt Nam nói riêng Việc đại hoá nhằm đáp ứng phần nhu cầu thông tin tại, giải loạt vấn đề nảy sinh thiếu băng thông, nghẽn cục đồng thời sở quan trọng việc đáp ứng nhu cầu thông tin, truyền thông ngày cao giai đoạn tiếp theo, từ đến 2020 năm sau Trong tiến trình đáp ứng với phát triển nhanh dịch vụ, xu lên mạng hệ tất yếu, nhu cầu lưu lượng tăng vọt năm tới, đặc biệt lưu lượng di động băng rộng việc tiến tới NwGN Việt Nam nhà khai thác mạng viễn thông giới thực tế khách quan điều nhà khai thác hướng đến để định hướng kinh doanh thời gian đến