LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT GIẢI PHÁP MẠNG SỐ LIỆU TÍCH HỢP CHO HỆ THỐNG GIÁM SÁT GIAO THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT GIẢI PHÁP MẠNG SỐ LIỆU TÍCH HỢP CHO HỆ THỐNG GIÁM SÁT GIAO THÔNG Trong những thập niên gần đây, song song với sự phát triển vượt bậc của công nghệ điện toán, các công nghệ mạng cũng phát triển không ngừng và được chuẩn hóa liên tục để có thể đáp ứng các yêu cầu của người dùng trong việc chia sẻ và quản lý thông tin một cách nhanh chóng, hiệu quả và đạt độ an toàn cao.

NGUYỄN THU HÀ

GIẢI PHÁP MẠNG SỐ LIỆU TÍCH HỢP CHO

HỆ THỐNG GIÁM SÁT GIAO THÔNG

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Tử

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Cán bộ hướng dẫn: TS VÕ TRƯỜNG SƠN

Hồ Chí Minh – 2013

Lớp: Cao học Kỹ thuật Điện tử Khoá: 19

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử Mã số: 60.52.70

Cán bộ hướng dẫn: TS Võ Trường Sơn Bộ môn: Kỹ Thuật Viễn Thông

1 Tên đề tài: GIẢI PHÁP MẠNG SỐ LIỆU TÍCH HỢP CHO HỆ THỐNG GIÁM SÁT GIAO THÔNG

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài:

Xây dựng giải pháp mạng số liệu tích hợp cho các hệ thống giám sát giao thông trên một tuyến đường.

3 Phương pháp nghiên cứu và kết quả đạt được:

Phương pháp nghiên cứu:

Phân tích ưu và nhược điểm của các hệ thống giám sát giao thông hiện nay

để đưa ra mô hình mạng tích hợp Kết quả được kiểm chứng bằng các tính toán cho một số hệ thống thực tế.

Kết quả đạt được:

Xây dựng được mô hình hệ thống; đưa ra các công thức tổng quát tính toán dung lượng truyền dẫn, dung lượng lưu trữ cần thiết để đáp ứng cho mô hình mạng tích hợp các hệ thống giám sát giao thông Đề xuất các giải pháp kết nối

hệ thống Áp dụng mô hình đã xây dựng cho một số hệ thống thực tế.

4 Điểm bình quân môn học: Điểm bảo vệ luận văn:

Ngày tháng năm

Học viên

Xác nhận của cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Thu Hà

1.2.3 Phương thức truy nhập đường truyền trong mạng LAN 10

Chương II Tổng quan về các hệ thống giám sát giao thông 48

2.1.1 Camera 49

2.2.1 Đo đếm xe bằng công nghệ sử dụng cảm biến vòng từ 62

2.2.3 Đo đếm xe bằng công nghệ sử dụng cảm biến hồng ngoại 65

3.2.3 Công thức tổng quát tính toán dung lượng truyền dẫn toàn hệ thống 77

3.3 Tính toán dung lượng lưu trữ cho hệ thống tích hợp 78 3.3.1 Tính toán dung lượng lưu trữ cho hệ thống camera quan sát 79 3.3.2 Tính toán dung lượng lưu trữ cho hệ thống đo đếm tốc độ xe 80 3.3.3 Tính toán dung lượng lưu trữ cho hệ thống tích hợp 80

3.4.1 Phương án lưu trữ trên ổ cứng của thiết bị ghi hình 81 3.4.2 Phương án lưu trữ trên các thiết bị bên ngoài hệ thống 84

Chương IV Ứng dụng giải pháp mạng số liệu tích hợp vào hệ thống giám sát

giao thông đường hầm sông Sài Gòn

96

4.2 Các số liệu của hệ thống giám sát giao thông đường hầm sông Sài Gòn 96

4.3 Tính toán dung lượng truyền dẫn cho hệ thống giám sát đường hầm sông Sài

Gòn

98

4.3.1 Dung lượng truyền dẫn cho hệ thống camera quan sát 984.3.2 Dung lượng truyền dẫn cho hệ thống camera an ninh 98 4.3.3 Dung lượng truyền dẫn cho hệ thống đo tốc độ xe 99

4.4 Tính toán dung lượng lưu trữ cần thiết cho hệ thống giám sát giao thông đường

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

TỪ VIẾT

ADC Analog-to-Digital Converte Bộ chuyển đổi tương tự sang số ARP Address Resolution Protocol Giải pháp giao thức địa chỉ ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền bất đối xứng

CCD Charge Couple Device Thiết bị nạp đôi

CMOS Complementary Metal oxide

Semiconductor Kim loại bán dẫn bổ sungCSMA/CD Carrier Sense Multiple Access

with Collision Detection

Xác định xung đột đa truy nhập theo lắng nghe sóng mang

DSCP Differentiated Services Code

DVR Digital Video Recorder Bộ thu hình số

FDDI Fibre Distributed Data Interface Giao tiếp dữ liệu phân bố quang GFP Generic Framing Procedure Xử lý khung chung

HSSG High Speed Study Group Nhóm nghiên cứu tốc độ cao ICMP Internet Control Message

Protocol

Giao thức điều khiển bản internet

IEEE Institute of Electrical and

Electronics Engineers Hiệp hội kỹ sư điện và điện tử

ISP Internet service provider Cung cấp dịch vụ internet

LBT Listen Before Talk Nghe trước khi nói

LIDAR Light Detection And Ranging Xác định ánh sáng và phạm vi MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập phương

tiện MAN Metropolitan Area Network Mạng cục bộ mở rộng

MEF Metro Ethernet Forum Diễn đàn ethernet metro

MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia di chuyển ảnh MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NGN Next-Generation Network Mạng thế hệ tiếp theo

NVR Network Video Recorder Mạng thu hình

OPEX Operation Expense Hoạt động chi tiêu

OTN OTN Optical Transport Network Mạng truyền dẫn quang

PSTN Public Wwitched Telephone

RARP Reverse Address Resolution

Protocol Giao thức giải pháp địa chỉ SDH Synchronous Digital Hierarchy Đồng bộ số bất đối xứng

SLA Service-Level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDM Time-Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời

gian UDP User Datagram Protocol Giao thức người sử dụng

VC Virtual Concatenation Kết nối ảo

VLAN Vitual Local Area Network Mạng cục bộ ảo

WDM Wavelength-Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo bước sóng

DANH MỤC HÌNH VẼChương 1

Hình 2.3 Vùng hoạt động của modun kiểm tra tốc độ sử dụng LIDAR 66

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những thập niên gần đây, song song với sự phát triển vượtbậc của công nghệ điện toán, các công nghệ mạng cũng phát triểnkhông ngừng và được chuẩn hóa liên tục để có thể đáp ứng các yêu cầucủa người dùng trong việc chia sẻ và quản lý thông tin một cách nhanhchóng, hiệu quả và đạt độ an toàn cao Từ những ứng dụng đơn giảnban đầu là chia sẻ tài nguyên mạng với qui mô nhỏ khoảng 10 máy tính

và phạm vi địa lý giới hạn Giờ đây, công nghệ mạng đã đạt đến nhữngđỉnh cao mới với tốc độ truyền thông có thể lên tới hàng chục Gbps vàphạm vi kết nối người dùng đã mở rộng ra toàn cầu Với những ưuđiểm và lợi ích mà công nghệ mạng mang lại, càng ngày càng có nhiềuthiết bị cũng như ứng dụng được thiết kế cho môi trường mạng Ngàynay, mạng số liệu không chỉ được sử dụng để đáp ứng cho nhu cầu củangười dùng cá nhân hay các tổ chức doanh nghiệp mà mạng số liệu cònđang trở thành một công cụ quan trọng của nhiều quốc gia để quản lýcác vấn đề về: chính trị, kinh tế, văn hóa xã hội, y học, … Tại ViệtNam, mạng số liệu đang bắt đầu được ứng dụng trong việc chia sẻ vàquản lý thông tin giữa các cơ quan chính phủ, làm tiền đề cho việc xâydựng chính phủ điện tử cũng như được đề xuất ứng dụng để giải quyếtnhiều vấn đề bất cập của một nước đang phát triển Một trong nhữngvấn đề cấp bách nhất được đề xuất trong giai đoạn này là ứng dụngmạng số liệu và các công nghệ mới khác để kiểm soát và điều khiểngiao thông một cách có hiệu quả, đảm bảo an toàn giao thông và giảmthiểu tai nạn cho người tham gia giao thông

Việc xây dựng giải pháp mạng số liệu tích hợp phục vụ cho côngtác giám sát các tuyến đường giao thông là một trong những giải pháprất cần thiết góp phần giải quyết vấn đề cấp bách nêu trên.

Hiện tại ở Việt Nam, việc triển khai hệ thống giám sát các phươngtiện giao thông trên một số tuyến đường cao tốc, tuyến đường trọngđiểm mới xây dựng đã được thực hiện nhưng chỉ mới ở mức độ tự thiết

kế riêng lẻ cho từng tuyến và xây dựng các hệ thống mạng riêng chotừng chức năng Vì vậy, việc xây dựng một giải pháp mạng số liệu tíchhợp cho hệ thống giám sát giao thông tạo điều kiện cho việc tính toán

và thiết kế hệ thống giám sát giao thông trên các tuyến đường một cáchthuận lợi, dễ dàng là một vấn đề rất hữu ích và rất đáng quan tâm

2 Cơ sở chọn lựa đề tài

Cơ sở lý luận khoa học:

Luận văn đi sâu vào việc nghiên cứu các công nghệ mới để triểnkhai kết nối mạng Đồng thời, nghiên cứu các công nghệ mới về phầncứng, các công cụ về phần mềm để phục vụ công tác giám sát nói chung

và giám sát giao thông nói riêng Từ đó, ứng dụng các công nghệ mớinày để xây dựng giải pháp mạng tích hợp cho các hệ thống giám sátgiao thông

Cơ sở thực tiễn của vấn đề nghiên cứu:

Luận văn đưa ra giải pháp mạng tích hợp cho hệ thống giám sátgiao thông dựa trên việc ứng dụng các công nghệ tiến tiến về viễnthông, điện tử, tin học, xử lý ảnh, nhằm xây dựng được một hệ thốnggiám sát giao thông hiệu quả, đồng bộ và tiết kiệm chi phí so với cáchình thức đang triển khai và có thể ứng dụng để triển khai cho hệ thốnggiám sát giao thông cho các tuyến đường mới

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Kết hợp việc ứng dụng các công nghệ mạng số liệu mới nhất và cáccông nghệ giám sát tiên tiến để đưa ra được giải pháp mạng số liệu tíchhợp cho các hệ thống giám sát giao thông trên một tuyến đường

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu các lý thuyết về mạng số liệu, nghiên cứu các côngnghệ mạng mới nhất đang được triển khai trên thế giới và tại Việt Nam.Nghiên cứu các công nghệ tiên tiến, nghiên cứu các thiết bị phầncứng, các phần mềm ứng dụng mới phục vụ cho công tác giám sát giaothông

5 Nội dung của luận văn:

Nội dung của luận văn được trình bày thông qua 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về mạng số liệu

Chương 2: Tổng quan về các hệ thống giám sát giao thông

Chương 3: Giải pháp mạng số liệu tích hợp cho hệ thống giám sát

giao thông

Chương 4: Ứng dụng giải pháp mạng số liệu tích hợp vào hệ

thống giám sát giao thông đường hầm sông Sài Gòn

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG SỐ LIỆU

Mở đầu

Mạng số liệu ra đời và phát triển mạnh mẽ đã mang lại những lợi ích thật

to lớn cho tất cả mọi người từ người dùng cá nhân đến các tổ chức doanhnghiệp; các cơ quan, chính phủ và trong mọi mặt của cuộc sống Để có thểứng dụng mạng trong lĩnh vực quản lý giao thông vận tải, việc nắm vững cáckiến thức về mạng, các công nghệ mạng đang sử dụng và các công nghệ mạng

dự đoán cho tương lai là một yêu cầu rất cần thiết

1.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ MẠNG SỐ LIỆU VÀ CÁCH PHÂN LOẠI 1.1.1 Khái niệm về mạng số liệu

Mạng số liệu là một hệ thống gồm nhiều thiết bị đầu cuối kết nốivới nhau nhằm mục đích lưu trữ, truyền tải hoặc trao đổi các dữ liệu,thông tin đã được số hóa giữa những người sử dụng các thiết bị đầucuối

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc về công nghệ phần cứngmáy tính cũng như các phần mềm ứng dụng trên máy tính hiện đại,mạng số liệu còn được hiểu là một hệ thống bao gồm nhiều máy tínhđược kết nối với nhau tuân theo những giao thức đã được chuẩn hóanhằm mục đích chính là lưu giữ, truyền tải hoặc trao đổi các dữ liệu,thông tin đã được số hóa giữa những người sử dụng máy tính

1.1.2 Phân loại mạng số liệu [3]

Có nhiều cách khác nhau để phân loại mạng, tùy thuộc vào yếu

tố chính được dùng để làm chỉ tiêu phân loại Mạng số liệu thôngthường được phân loại theo các tiêu chí như sau:

- Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch mà mạng áp dụng;

- Phân loại theo khoảng cách địa lý của mạng;

- Phân loại theo kiến trúc mạng;

- Phân loại theo chức năng mạng;

Tuy nhiên, trong thực tế người ta thường chỉ phân loại theo haitiêu chí đầu tiên

Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch:

Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính để phân loạimạng số liệu, ta có các loại mạng sau:

- Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Swiched Network):

Khi có 2 thực thể cần truyền thông với nhau thì giữa chúng sẽthiết lập một kênh cố định và duy trì kết nối đó cho đến khihai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ truyền đi theo conđường cố định đó

- Mạng chuyển mạch bản tin (Message Switched Network):Bản tin là một đơn vị dữ liệu của người sử dụng có khuôndạng được quy định trước Mỗi bản tin có chứa các thông tinđiều khiển trong đó chỉ rõ đích cần truyền đến của bản tin.Căn cứ vào thông tin điều khiển này mà mỗi nút trung gian

có thể chuyển bản tin đến nút kế tiếp trên con đường dẫn đến

đích của bản tin Như vậy, mỗi nút cần phải lưu giữ tạm thời

để đọc thông tin điều khiển trên bản tin Nếu thấy bản tinkhông gửi cho mình thì tiếp tục chuyển bản tin đi Tùy vàođiều kiện của mạng mà bản tin có thể được chuyển đi theonhiều con đường khác nhau

- Mạng chuyển mạch gói (Packet Switched Network):

Ở loại mạng này, mỗi bản tin được chia ra thành nhiều góinhỏ hơn được gọi là các gói tin có khuôn dạng quy địnhtrước Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong

đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người nhận)của gói tin Các gói tin của cùng một bản tin có thể được gửiqua mạng để đi tới đích theo nhiều con đường khác nhau

Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý:

Nếu lấy khoảng cách địa lý làm tiêu chí phân loại thì ta có cácloại mạng sau:

- Mạng cục bộ (LAN: Local Area Network)

Là mạng được cài đặt trong phạm vi tương đối nhỏ hẹp, nhưtrong một tòa nhà, một xí nghiệp,… với khoảng cách lớn nhấtgiữa các máy tính trên mạng trong vòng vài km trở lại

- Mạng đô thị (MAN: Metropolitan Area Network )

Là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị, một trungtâm văn hóa xã hội, … có bán kính tối đa trong vòng 100 kmtrở lại

- Mạng diện rộng (WAN: Wide Area Network)

Là mạng có diện tích bao phủ rộng lớn, phạm vi của mạng cóthể vượt biên giới quốc gia, thậm chí cả lục địa.

1.2 MẠNG LAN

Mạng LAN hay còn được gọi là mạng cục bộ là một hệ thống baogồm các máy tính và các thiết bị kết nối mạng được kết nối với nhautrong một phạm vi địa lý giới hạn, thường trong một tòa nhà hoặc mộtcông sở nào đó

Tên gọi “mạng cục bộ” được xem xét chính từ quy mô mạng, đâychỉ là một trong những đặc tính của mạng cục bộ Tuy nhiên, quy mômạng lại là yếu tố quyết định đến nhiều đặc tính khác của mạng LAN

1.2.1 Đặc điểm của mạng LAN

- Mạng cục bộ có quy mô nhỏ, thường có bán kính dưới vài

km Đặc điểm này cho phép không cần dùng các thiết bị địnhtuyến với các mối liên hệ phức tạp

- Mạng cục bộ có tốc độ cao và ít lỗi Tốc độ trên mạng cục bộthông thường là 10 hoặc 100 Megabit trên giây và cho đếnnay, với Gigabit Ethernet, tốc độ mạng cục bộ trên thực tế đãđạt đến mức hàng chục Gigabit trên giây mà xác xuất lỗi rấtthấp

- Mạng LAN thường là sở hữu riêng của một tổ chức nào đó(trường học, doanh nghiệp, …) Do vậy, việc quản lý khaithác hoàn toàn tập trung, thống nhất

1.2.2 Các sơ đồ kết nối mạng LAN [1]

LAN topology định nghĩa cách thức mà ở đó các thiết bị mạngđược tổ chức sắp xếp Có ba sơ đồ nối kết mạng LAN phổ biến là:dạng thẳng (Bus), dạng hình sao (Star) và dạng hìng vòng (Ring).

Hình 1.1 Các sơ đồ kết nối mạng LAN phổ biến

Bus topology là một mạng với kiến trúc tuyến tính trong đó dữliệu truyền tải của một trạm sẽ được lan truyền trên suốt chiều dàicủa đường truyền và được nhận bởi tất cả các thiết bị khác Đườngtruyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt gọi làTerminator, còn các máy trạm thì được kết nối vào đường trục chínhbằng kết nối chữ T (T-connector) hoặc bằng một thiết bị thu phát(transceiver) Với bus topology, dữ liệu được truyền theo phươngthức điểm - đa điểm (point to multipoint hay broadcast)

Hình 1.2 Sơ đồ kết nối dạng thẳng

Star topology là một kiến trúc mạng trong đó các máy trạm đượcnối kết vào một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ cáctrạm và chuyển đến trạm đích Tùy theo yêu cầu truyền thông trênmạng mà thiết bị trung tâm có thể là router (bộ định tuyến), switch(bộ chuyển mạch) hoặc hub (bộ phân kênh) Vai trò của thiết bị trungtâm này là thực hiện việc thiết lập các liên kết điểm – điểm (point topoint) giữa các trạm

Hình 1.3 Sơ đồ kết nối dạng hình sao

Ring topology là một kiến trúc mạng mà nó bao gồm một loạtcác thiết bị được nối lại với nhau trên một kênh truyền có hướng theodạng vòng Mỗi trạm được nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp(repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu rồi chuyển tiếp đến trạm kế tiếptrên vòng Như vậy, tín hiệu được lưu chuyển trên vòng theo mộtchuỗi liên tiếp các liên kết điểm – điểm giữa các repeater do đó cần

có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền được truyền dữ liệu trênvòng mạng cho trạm có nhu cầu

Hình 1.4 Sơ đồ kết nối dạng hình vòng

1.2.3 Phương thức truy nhập đường truyền trong mạng LAN

Vì chỉ có một đường truyền vật lý trong mạng LAN, tại một thờiđiểm nào đó LAN chỉ cho phép một thiết bị được sử dụng đườngtruyền để truyền tin Nếu có hai máy tính cùng gởi dữ liệu ở tại mộtthời điểm sẽ dẫn đến tình trạng va chạm Dữ liệu của hai thiết bị này

sẽ bị phủ lấp lẫn nhau, không sử dụng được Vì thế cần có một cơchế để giải quyết sự cạnh tranh đường truyền giữa các thiết bị để việc

truyền thông trong mạng LAN được hiệu quả Người ta gọi phươngpháp giải quyết cạnh tranh đường truyền giữa các thiết bị trong mộtmạng cục bộ là phương thức điều khiển truy nhập đường truyền(Media Access Control Protocol hay MAC Protocol) Có hai giaothức chính thường được dùng trong các mạng cục bộ là: giao thứcCSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

và giao thức Token Passing

Giao thức đa truy nhập sử dụng song mang có phát hiện xung đột (CSMA/CD) [1]

Phương thức này sử dụng cho topo mạng tuyến tính hoặc hìnhsao, trong đó tất cả các trạm của mạng đều được nối trực tiếp vàobus Mọi trạm đều có thể truy nhập vào bus chung một cách ngẫunhiên và do vậy rất có thể dẫn đến xung đột, tức là có 2 hoặc nhiềutrạm cùng đồng thời truyền và nhận dữ liệu Dữ liệu truyền trênmạng theo một khuôn dạng đã định sẵn trong đó có một vùng thôngtin điều khiển chứa địa chỉ trạm đích

Phương thức CSMA/CD là phương thức cải tiến từ giao thứcCSMA hay còn gọi làLBT (Listen Before Talk)

Tư tưởng của phương thức CSMA là một trạm khi cần truyền dữliệu trước hết phải nghe xem đường truyền đang rỗi hay bận Nếu rỗithì trạm đó truyền dữ liệu theo khuôn dạng đã quy định trước, cònnếu bận (đã có dữ liệu đang truyền) thì trạm này cần thực hiện mộttrong 3 giải thuật sau:

- Giải thuật CSMA không kiên trì (1): tạm ngừng nghe một

khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi mới thực hiện lại các thủ tụcnghe đường truyền

- Giải thuật CSMA 1-kiên trì (2): tiếp tục nghe đến khi đường

truyền rỗi thì truyền dữ liệu đi với xác suất là 1 Chính vì thế

mà giao thức có tên là CSMA 1 - kiên trì

- Giải thuật CSMA p-kiên trì (3): tiếp tục nghe đến khi đường

truyền rỗi thì truyền dữ liệu đi với xác suất là p với 0<p<1 Với giải thuật (1) ta thấy có hiệu quả trong việc tránh xung đột vìhai trạm cần truyền thấy đường truyền bận sẽ cùng rút lui chờ trongnhững khoảng thời gian ngẫu nhiên khác nhau mới quay lại tiếp tụcnghe đường truyền Tuy nhiên, nhược điểm của nó là có thể có thờigian không sử dụng đường truyền sau mỗi lần phát hiện xung đột Giải thuật (2) cố gắng làm giảm thời gian "chết" bằng cách chophép một trạm có thể được truyền dữ liệu ngay sau khi một cuộctruyền kết thúc Tuy nhiên nếu lúc đó nếu có nhiều trạm đang đợi đểtruyền dữ liệu thì khả năng xảy ra xung đột sẽ rất lớn

Giải thuật (3) với giá trị p được chọn hợp lý có thể tối thiểu hoáđược cả khả năng xung đột lẫn thời gian "chết" của đường truyền Xảy ra xung đột thường là do độ trễ truyền dẫn, một trạm đãtruyền dữ liệu đi rồi nhưng do độ trễ của đường truyền nên một trạmkhác đang nghe đường truyền vẫn tưởng đường truyền đang rỗi vàđưa dữ liệu lên đường truyền do vậy xung đột xảy ra

Nguyên nhân của vấn đề này là: các trạm chỉ "nghe" trước khitruyền dữ liệu mà không "nghe" trong khi truyền, cho nên thực tế có

xung đột thế nhưng các trạm không biết do đó vẫn truyền dữ liệu đi

và gây ra việc chiếm dụng đường truyền một cách vô ích

Để có thể phát hiện xung đột, CSMA/CD đã bổ sung thêm cácquy tắc sau đây: Khi một trạm vừa truyền dữ liệu đi, nó vẫn tiếp tục

"nghe" đường truyền Nếu phát hiện xung đột thì nó ngừng ngay việctruyền, nhờ đó mà tiết kiệm được thời gian và giải thông, nhưng nóvẫn tiếp tục gửi tín hiệu sóng mang thêm một thời gian nữa để đảmbảo rằng tất cả các trạm trên mạng đều "nghe" được sự kiện này (nhưvậy phải tiếp tục nghe đường truyền trong khi truyền dữ liệu để pháthiện đụng độ - Listening While Talking) Sau đó trạm sẽ chờ trongmột khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi thử truyền lại theo cácquy tắc CSMA, trong đó giải thuật 2 được ưa dùng nhất

Giao thức truy nhập đường truyền sử dụng cơ chế trọng tài để cấp quyền truy nhập

Mạng LAN hoạt động tuân theo giao thức này có một gói tin đặcbiệt có tên là thẻ bài (Token) được chuyển vòng quanh mạng từ thiết

bị này đến thiết bị kia Khi một thiết bị muốn truyền tải thông tin, nóphải đợi cho đến khi có được token Khi việc truyền tải dữ liệu hoànthành hoặc hết thời gian cho phép truyền tin quy định, token đượcchuyển sang cho thiết bị kế tiếp Nhờ đó đường truyền có thể được

sử dụng bởi các thiết bị khác Có 2 phương thức truy nhập đườngtruyền sử dụng cơ chế thẻ bài là Token Bus và Token Ring

Phương thức Token Bus [1]

Nguyên lý chung của phương pháp này là để cấp phát quyền truynhập đường truyền cho các trạm đang có nhu cầu truyền dữ liệu, một

thẻ bài được lưu chuyển trên một vòng logic được thiết lập bởi cáctrạm đó Khi một trạm nhận được thẻ bài thì sẽ được phép sử dụngđường truyền trong một thời gian nhất định Trong khoảng thời gian

đó nó có thể truyền một hay nhiều đơn vị dữ liệu Khi đã truyền xong

dữ liệu hoặc thời gian đã hết thì trạm đó phải chuyển thẻ bài chotrạm tiếp theo Như vậy, công việc đầu tiên là thiết lập vòng logic(hay còn gọi là vòng ảo) bao gồm các trạm đang có nhu cầu truyền

dữ liệu được xác định vị trí theo một chuỗi thứ tự mà trạm cuối cùngcủa chuỗi sẽ tiếp liền sau bởi trạm đầu tiên Mỗi trạm sẽ biết địa chỉcủa trạm liền trước và kề sau nó Thứ tự của các trạm trên vòng logic

có thể độc lập với thứ tự vật lý Các trạm không hoặc chưa có nhucầu truyền dữ liệu không được vào trong vòng logic Việc thiết lậpvòng logic không khó nhưng việc duy trì nó theo trạng thái thực tếcủa mạng mới là khó Cụ thể phải thực hiện các chức năng sau:

- Bổ sung một trạm vào vòng logic: các trạm nằm ngoài vòng

logic cần được xem xét một cách định kỳ để nếu có nhu cầutruyền dữ liệu thì được bổ sung vào vòng logic

- Loại bỏ một trạm khỏi vòng logic: khi một trạm không có

nhu cầu truyền dữ liệu thì cần loại bỏ nó ra khỏi vòng logic

để tối ưu hoá việc truyền dữ liệu bằng thẻ bài

- Quản lý lỗi: một số lỗi có thể xảy ra như trùng hợp địa chỉ

hoặc đứt vòng logic

- Khởi taọ vòng logic: khi khởi tạo mạng hoặc khi đứt vòng

logic cần phải khởi tạo lại vòng logic

Phương thức Token Ring [1]

Phương pháp này cũng dựa trên nguyên tắc dùng thẻ bài để cấpphát quyền truy nhập đường truyền Nhưng ở đây thẻ bài lưu chuyểntheo theo vòng vật lý chứ không theo vòng logic như đối với phươngpháp Token Bus Thẻ bài là một đơn vị truyền dữ liệu đặc biệt trong

đó có một bit biểu diễn trạng thái của thẻ (bận hay rỗi) Một trạmmuốn truyền dữ liệu phải chờ cho tới khi nhận được thẻ bài "rỗi".Khi đó trạm sẽ đổi bit trạng thái thành "bận" và truyền một đơn vị dữliệu đi cùng với thẻ bài đi theo chiều của vòng Lúc này không cònthẻ bài "rỗi" nữa do đó các trạm muốn truyền dữ liệu phải đợi Dữliệu tới trạm đích được sao chép lại, sau đó cùng với thẻ bài trở vềtrạm nguồn Trạm nguồn sẽ xoá bỏ dữ liệu đổi bit trạng thái thành

"rỗi" và cho lưu chuyển thẻ trên vòng để các trạm khác có nhu cầutruyền dữ liệu được phép truyền Sự quay trở lại trạm nguồn của dữliệu và thẻ bài nhằm tạo khả năng báo nhận tự nhiên: trạm đích cóthể gửi vào đơn vị dữ liệu (phần header) các thông tin về kết quả tiếpnhận dữ liệu của mình Chẳng hạn các thông tin đó có thể là: trạmđích không tồn tại hoặc không hoạt động, trạm đích tồn tại nhưng dữliệu không được sao chép, dữ liệu đã được tiếp nhận, có lỗi,

Trong phương pháp này cần giải quyết hai vấn đề có thể dẫn đếnphá vỡ hệ thống đó là mất thẻ bài và thẻ bài "bận" lưu chuyển khôngdừng trên vòng Có nhiều phương pháp giải quyết các vấn đề trên,dưới đây là một phương pháp được khuyến nghị:

Trong vòng tròn vật lý, người ta quy định trước một trạm điềukhiển chủ động Đối với vấn đề mất thẻ bài, trạm chủ động này sẽtheo dõi, phát hiện tình trạng mất thẻ bài bằng cách dùng cơ chếngưỡng thời gian (time - out) và phục hồi bằng cách phát đi một thẻ

bài "rỗi" mới Đối với vấn đề thẻ bài bận lưu chuyển không dừng,trạm điều khiển sử dụng một bit trên thẻ bài để đánh dấu khi gặp mộtthẻ bài "bận" đi qua nó Nếu nó gặp lại thẻ bài bận với bit đã đánhdấu đó có nghĩa là trạm nguồn đã không nhận lại được đơn vị củamình do đó thẻ bài "bận" cứ quay vòng mãi Lúc đó trạm điều khiển

sẽ chủ động đổi bit trạng thái "bận" thành "rỗi" và cho thẻ bài chuyểntiếp trên vòng Trong phương pháp này các trạm còn lại trên mạng sẽđóng vai trò bị động, chúng theo dõi phát hiện tình trạng sự cố trêntrạm chủ động và thay thế trạm chủ động nếu cần

1.2.4 Các chuẩn kết nối thông dụng của mạng LAN

Việc chuẩn hoá mạng cục bộ nói riêng đã được thực hiện từnhiều năm nay để đáp ứng sự phát triển của mạng cục bộ Cũng nhưđối với mạng nói chung, có hai loại chuẩn cho mạng cục bộ, đó là:các chuẩn chính thức do các tổ chức chuẩn quốc gia và quốc tế banhành và các chuẩn thực tiễn do các hãng sản xuất, các tổ chức người

sử dụng xây dựng và được dùng rộng rãi trong thực tế

Có hai họ chuẩn thông dụng đang được sử dụng cho mạng LAN

là chuẩn IEEE 802.x và ISO 8802.x

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) là tổchức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hoá mạng cục bộ với đề ánIEEE 802, kết quả là một loạt các chuẩn thuộc họ IEEE 802.x ra đời.Cuối những năm 80, tổ chức ISO đã tiếp nhận họ chuẩn này và banhành thành chuẩn quốc tế dưới mã hiệu tương ứng là ISO 8802.x

- IEEE 802.1: là chuẩn đặc tả kiến trúc mạng, kết nối giữa cácmạng và việc quản trị mạng đối với mạng cục bộ

- IEEE 802.2: là chuẩn đặc tả tầng dịch vụ giao thức của mạngcục bộ

- IEEE 802.3: là chuẩn đặc tả một mạng cục bộ dựa trên mạngEthernet nổi tiếng của Digital, Intel và Xerox hợp tác xâydựng từ năm 1980

- IEEE 802.4: là chuẩn đặc tả mạng cục bộ với topo mạng dạngbus dùng thẻ bài để điều khiển việc truy nhập đường truyền

- IEEE 802.5: là chuẩn đặc tả mạng cục bộ với topo mạng dạngvòng (ring) dùng thẻ bài để điều khiển việc truy nhập đườngtruyền

- IEEE 802.6: là chuẩn đặc tả mạng tốc độ cao kết nối vớinhiều mạng cục bộ thuộc các khu vực khác nhau của một đôthị (còn được gọi là mạng MAN - Metropolitan AreaNetwork)

- IEEE 802.10: là chuẩn đặc tả về an toàn thông tin trong cácmạng cục bộ có khả năng liên kết

- IEEE 802.11: là chuẩn đặc tả mạng cục bộ không dây(Wireless LAN) hiện đang được tiếp tục phát triển

1.3 MẠNG MAN

Mạng MAN hay còn gọi là mạng đô thị là mạng dữ liệu băng rộngđược thiết kế cho phạm vi trong thành phố, thị xã, khoảng cách thườngnhỏ hơn 100km Xét về quy mô địa lý, MAN lớn hơn LAN nhưng nhỏhơn WAN Nó đóng vai trò kết nối 2 mạng LAN và WAN với nhauhoặc kết nối giữa các mạng LAN Việc kết nối giữa các phần tử mạngMAN thường sử dụng công nghệ không dây hoặc sử dụng cáp quang

Trong những năm gần đây mạng MAN đang được các nhà cung cấpdịch vụ chú trọng phát triển tại các đô thị và thành phố, nơi cần thiếtphải đầu tư xây dựng, tổ chức lại nhằm có thể đáp ứng được nhu cầu đadạng hoá dịch vụ của người sử dụng, đưa dịch vụ đến gần với kháchhàng hơn, đảm bảo việc kết nối với khách hàng mọi nơi, mọi lúc và vớimọi giao diện

1.3.1 Các điều kiện thúc đẩy sự phát triển của MAN

Điều kiện kinh tế xã hội

Sự phát triển mạnh về kinh tế, xã hội và văn hoá trong môitrường các đô thị và thành phố là rất lớn nên nhu cầu trao đổi thôngtin cũng rất lớn và đa dạng cả về loại hình dịch vụ, tốc độ Các mạngnội bộ LAN (Local Area Network) chỉ có thể đáp ứng được nhu cầutrao đổi thông tin với phạm vi địa lý rất hẹp Nhu cầu kết nối vớimạng bên ngoài (truy nhập Internet, truy nhập cơ sở dữ liệu, kết nốichi nhánh văn phòng, ) là rất lớn Cơ sở hạ tầng thông tin hiện tạivới công nghệ TDM (chuyển mạch kênh PSTN, công nghệ SDH) sẽrất khó đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin rất lớn như vậy cả về loạihình dịch vụ và cường độ lưu lượng trao đổi thông tin

Sự phát triển về lưu lượng số liệu và kết nối băng rộng

Sự xuất hiện của kết nối băng rộng bằng các hình thức kết nốivới mạng cung cấp dịch vụ qua các tiện ích truyền dẫn cáp quanghoặc cáp đồng cho phép tốc độ truy nhập cao đáp ứng nhu cầu traođổi lưu lượng với cường độ lớn của người sử dụng

Sự xuất hiện các dịch vụ mới, sự đa dạng của các loại hình dịch

vụ, ngoài ra, xu hướng tích hợp các dịch vụ để truyền trên một cơ sở

hạ tầng mạng duy nhất cũng là những yếu tố chính thúc đẩy sự pháttriển của MAN.

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 đócác dự án phát triển thông tin của Chính phủ, của các cơ quan, cáccông ty làm cho nhu cầu trao đổi thông tin như trao đổi tiếng nói, dữliệu, hình ảnh, truy nhập từ xa, truy nhập băng rộng, tăng dẫn đếnnhững vấn đề cần phải giải quyết

Thách thức lớn nhất trong lĩnh vực MAN chính là sự tăng trưởngtheo hàm mũ của lưu lượng đi qua mạng mà chủ yếu là do sự pháttriển bùng nổ của dịch vụ truy nhập Internet với vai trò là phươngtiện thông tin toàn cầu sử dụng rộng rãi bởi các cá nhân và các doanhnghiệp cho các mục đích nghiên cứu, kinh doanh, giải trí,

Bên cạnh sự xuất hiện của hàng triệu khách hàng mới thì bảnchất của các ứng dụng trao đổi dữ liệu qua mạng Internet là ngàycàng đòi hỏi lượng băng thông lớn vì Internet đã trở thành một môitrường trực quan trao đổi thông tin một cách sinh động và khái niệm

đa phương tiện đó trở nên quen thuộc đối với người sử dụng

Do điều kiện phát triển của công nghệ viễn thông các cơ sở hạtầng mạng được xây dựng riêng rẽ đối với mục đích cung cấp cácloại hình dịch vụ khác nhau, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng truyền dẫn,chuyển mạch trên cơ sở công nghệ TDM được xây dựng chủ yếu chomục đích cung cấp các dịch vụ thoại và kênh thuê riêng; cơ sở hạtầng mạng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói được xây dựng chủyếu cho mục đích cung cấp các dịch vụ truyền số liệu Hiện nay xu

hướng phát triển của các dịch vụ viễn thông đó là sự phát triển giatăng rất nhanh của các dịch vụ truyền dữ liệu; sẽ chiếm ưu thế trongtương lai gần Do đó xu hướng xây dựng mạng hiện nay là sự hội tụcác công nghệ để mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ truyền dữliệu đồng thời có khả năng hỗ trợ truyền tải các dịch vụ thoại truyềnthống Đó cũng chính là xu hướng phát triển xây dựng các mạng đôthị MAN hiện nay.

1.3.2 Ứng dụng của MAN:

Mạng MAN ra đời đã đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao trongviệc trao đổi dữ liệu giữa mạng nội bộ với mạng bên ngoài như: truynhập Internet, truy nhập cơ sở dữ liệu, kết nối chi nhánh văn phòng,

…

MAN cũng được ứng dụng để kết nối các mạng Access (mạngtruy nhập) khác nhau như LAN/WLAN, CATV, xDSL, 2G/3G, với mạng Core (mạng lõi)

MAN còn được ứng dụng để được xây dựng hạ tầng truyền hìnhcáp

1.3.3 Các công nghệ triển khai mạng MAN

Một số công nghệ trước đây được sử dụng cho mạng MAN nhưcông nghệ ATM, công nghệ FDDI, DQDB và SMDS Hiện nay, cáccông nghệ này đang được thay thế dần bởi công nghệ Ethernet, vàmạng MAN dựa trên công nghệ Ethernet còn được gọi làmạng MAN-E

1.3.4 Mạng MAN xây dựng theo công nghệ Ethernet (MAN-E)

1.3.4.1 Đặc điểm và lợi ích [2]

MAN Ethernet mang đến cho người sử dụng rất nhiều íchlợi tiêu biểu như:

- Tính dễ sử dụng: dịch vụ MAN-E dựa trên giao diện

Ethernet chuẩn, dùng rộng rãi trong các hệ thống mạng cục

bộ (LAN)

- Hiệu quả về chi phí: Dịch vụ MAN-E làm giảm chi phí đầu

tư (CAPEX-capital expense) và chi phí vận hành operation expense) Sự phổ biến của Ethernet trong hầu hếttất cả các sản phẩm mạng nên giao diện Ethernet có chi phíkhông đắt

(OPEX Tính linh hoạt: với dịch vụ MAN Ethenet, các thuê bao

cũng có thể thêm vào hoặc thay đổi băng thông trong vàiphút thay vì trong vài ngày ngày hoặc thậm chí vài tuần khi

sử dụng những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame relay,ATM, …) Ngoài ra, những thay đổi này không đòi hỏi thuêbao phải mua thiết bị mới hay ISP cử cán bộ kỹ thuật đếnkiểm tra, hỗ trợ tại chỗ

- Tính chuẩn hóa: MEF đang tiếp tục định nghĩa và chuẩn

hóa các loại dịch vụ và các thuộc tính này

1.3.4.2 Ứng dụng của MAN-E

- Dịch vụ Triple Play cho người sử dụng cá nhân

MAN Ethernet đang ở tư thế sẵn sàng thỏa mãn những nhucầu này của người sử dụng cá nhân Khi các dịch vụ cho

doanh nghiệp được triển khai trong MAN ngày càng đạtđược nhiều thành công, việc truy cập của người sử dụng cánhân vào mọi dịch vụ Ethernet băng thông rộng cũng sẽđược cải thiện đáng kể.

- Dịch vụ di động

MAN Ethernet là một trong những giải pháp thích hợp chodịch vụ di động Nó là một sự lựa chọn phù hợp cho khuvực đô thị trong xu hướng tất yếu của quá trình phát triển cơ

sở hạ tầng viễn thông dựa trên NGN Nhiều nhà điều hành

đã và đang có kế hoạch triển khai giải pháp này ở nhữngkhu vực đô thị, nơi đã có những hệ thống truy cập Ethernet

1.3.4.3 Kiến trúc mạng [2]

Mạng Metro Ethernet sẽ được xây dựng theo 3 lớp: lớp dịch

vụ Ethernet – hỗ trợ những tính năng cơ bản của lớp; một hoặcnhiều lớp truyền tải dịch vụ; có thể bao gồm lớp dịch vụ ứngdụng hỗ trợ cho các ứng dụng trên nền lớp 2 Mô hình mạngtheo các lớp dựa trên quan hệ client/server Bên cạnh đó, mỗilớp mạng này có thể được thiết kế theo các mặt phẳng điềukhiển, dữ liệu, quản trị trong từng lớp

1.3.4.4 Công nghệ triển khai MAN-E [2]

SDH:

Công nghệ SDH được xây dựng trên cơ sở hệ thống phân cấpghép kênh đồng bộ TDM với cấu trúc phân cấp ghép kênhSTM-N cho phép cung cấp các giao diện truyền dẫn với tốc độ

lên từ vài Mbits/s tới vài Gigabits/s.

Đặc tính ghép kênh TDM và phân cấp ghép kênh đồng bộ củacông nghệ SDH cho phép cung cấp các kênh truyền dẫn có băngthông cố định với độ tin cậy cao bằng việc áp dụng các cơ chếphục hồi và bảo vệ, cơ chế quản lý hệ thống

Từ trước tới nay công nghệ truyền dẫn SDH được xây dựng chủyếu cho việc yếu cho việc tối ưu truyền tải lưu lượng thoại Tuynhiên, trong những năm gần đây thì nhu cầu sử dụng các loạihình dịch vụ truyền dữ liệu tăng lên rất nhiều và có xu hướngchuyển dần lưu lượng của các dịch vụ thoại sang truyền tải theocác giao thức truyền dữ liệu (ví dụ như dịch vụ thoại qua IP -VoIP) Trong khi đó, các cơ sở hạ tầng mạng SDH hiện có khó

có khả năng đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng gia tăng trongtương lai gần Do vậy yêu cầu đặt ra là cần phải có một cơ sở hạtầng truyền tải mới để có thể đồng thời truyền tải trên nó lưulượng của hệ thống SDH hiện có và lưu lượng của các loại hìnhdịch vụ mới khi chúng được triển khai Đó chính là lý do củaviệc hình thành một hướng mới của công nghệ SDH, đó là SDHthế hệ kế tiếp SDH-NG

Công nghệ SDH-NG được tập hợp chung trong một khái niệm

đó là truyềndữ liệu qua mạng SDH DoS DoS là cơ cấu truyềntải lưu lượng cung cấp một số chức năng và các giao diện nhằmmục đích tăng hiệu quả của việc truyền dữ liệu qua mạng SDH.Mục tiêu quan trọng nhất mà các hướng công nghệ nói trên cầnphải thực hiện được đó là phối hợp hỗ trợ lẫn nhau để thực hiệnchức năng cài đặt/chỉ định băng thông cho các dịch vụ một cách

hiệu quả mà không ảnh hưởng tới lưu lượng đang được truyềnqua mạng SDH hiện tại Thêm vào đó, SDH-NG cung cấp chứcnăng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS với mức độ chấp nhậnnào đó cho các loại hình dịch vụ mới; mềm dẻo và linh hoạttrong việc hỗ trợ truyền tải lưu lượng truyền tải bởi các giaothức khác nhau qua mạng Cơ cấu của DoS bao gồm 3 giao thứcchính: Thủ tục đóng khung tổng quát GFR (generic framingprocedure), kỹ thuật liên kết chuỗi ảo VC (virtualconcatenation) và cơ cấu điều chỉnh dung lượng đường thôngLCAS (link capacity adjustment scheme) Cả 3 giao thức này đãđược ITU-T chuẩn hoá lần lượt bởi các tiêu chuẩnG.7041/Y.1303, G.707, G.7042/Y.1305 Giao thức GFP cungcấp thủ tục đóng gói khung dữ liệu cho các dạng lưu lượng khácnhau (Ethernet, IP/PPP, RPR, kênh quang,…) vào các phươngtiện truyền dẫn TDM như là SDH hoặc hệ thống truyền tảiquang OTN (optical transport network) Giao thức VC cung cấpnhững thủ tục cài đặt băng thông cho kênh kết nối mềm dẻo hơn

so với những thủ tục áp dụng trong hệ thống truyền dẫn TDMtrước đó Giao thức LCAS cung cấp thủ tục báo hiệu đầu cuốitới đầu cuối để thực hiện chức năng điều chỉnh động dunglượng băng thông cho các kết nối khi sử dụng VC trong kết nốiSDH

- Ưu điểm:

Cung cấp các kết nối có băng thông cố định cho khách hàng

Độ tin cậy của kênh truyền dẫn cao, trễ truyền tải thông tinnhỏ

Các giao diện truyền dẫn đã được chuẩn hóa và tương thíchvới nhiều thiết bị trên mạng.

Thuận tiện cho kết nối truyền dẫn điểm - điểm

Quản lý dễ dàng

Công nghệ đã được chuẩn hóa

Thiết bị đã được triển khai rộng rãi

- Nhược điểm:

Công nghệ SDH được xây dựng nhằm mục đích tối ưu chotruyền tải lưu lượng chuyển mạch kênh, không phù hợp vớitruyền tải lưu lượng chuyển mạch gói

Do cấu trúc ghép kênh phân cấp nên cần nhiều cấp thiết bị

để ghép tách, phân chia giao diện đến khách hàng

Khả năng nâng cấp không linh hoạt và giá thành nâng cấp làtương đối đắt

Không phù hợp với tổ chức mạng theo cấu trúc Mesh

Khó triển khai các dịch vụ ứng dụng Multicast

Dung lượng băng thông giành cho bảo vệ và phục hồi lớn.Phương thức cung cấp kết nối phức tạp, thời gian cung ứngkết nối dài

Công nghệ WDM

WDM là công nghệ truyền tải trên sợi quang đã xây dựng và

phát triển từ những năm 90 của thế kỷ trước WDM cho phéptruyền tải các luồng thông tin số tốc độ rất cao (theo lý thuyếtdung lượng truyển tải tổng cộng có thể đến hàng chục ngànGigabit/s) Nguyên lý cơ bản của công nghệ này là thực hiệntruyền đồng thời các tín hiệu quang thuộc nhiều bước sóng khácnhau trên một sợi quang Băng tần truyền tải thích hợp trên sợiquang được phân chia thành những bước sóng chuẩn vớikhoảng cách thích hợp giữa các bước sóng (đã được chuẩn hóabởi tiêu chuẩn G.692 của ITU-T), mỗi bước sóng có thể truyềntải một luồng thông tin có tốc độ lớn (chẳng hạn luồng thông tin

số tốc độ 10 Gbit/s) Do đó, công nghệ WDM cho phép xâydựng những hệ thống truyền tải thông tin quang có dung lượnggấp nhiều lần so với hệ thống thông tin quang đơn bước sóng.Hiện tại, sản phẩm và các hệ thống truyền dẫn WDM đã đượcsản xuất bởi nhiều hãng sản xuất thiết bị viễn thông và đã đượctriển khai trên mạng của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thôngtrên thế giới

- Ưu điểm:

Cung cấp các hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn,đáp ứng được các yêu cầu bùng nổ lưu lượng của các loạihình dịch vụ

Nâng cao năng lực truyền dẫn các sợi quang, tận dụng khảnăng truyền tải của hệ thống cáp quang đã được xây dựng

- Nhược điểm:

Giá thành thiết bị mạng cao

Công nghệ RPR

Công nghệ RPR là công nghệ mạng được xây dựng nhằmđáp ứng những yêu cầu về truyền tải lưu lượng dạng dữ liệutrong mạng ring Công nghệ Ethernet và công nghệ SDH thựchiện độc lập đều không đáp ứng được nhu cầu truyền dữ liệutrong mạng ring SDH có nhiều ưu điểm khi xây dựng mạngtheo cấu trúc ring nhưng lại kém hiệu quả khi truyền tải lưulượng dạng dữ liệu Ethernet có thể truyền tải lưu lượng dạng

dữ liệu một cách hiệu quả nhưng lại khó triển khai với cấu trúcmạng ring Công nghệ RPR ra đời để khắc phục những nhượcđiểm của hai công nghệ này

Điểm chủ yếu của công nghệ RPR là nó kiến tạo giao thứcmới ở phân lớp MAC Giao thức này được áp dụng nhằm mụcđích tối ưu hoá việc quản lý băng thông và hiệu quả cho việctriển khai các dịch vụ truyền dữ liệu trên vòng ring

RPR sử dụng vòng song hướng gồm 2 sợi quang truyềnngược chiều đối xứng nhau Một vòng được gọi là vòng ngoài(Outer ring), vòng kia được gọi là vòng trong (Inner ring) Haivòng có thể đồng thời sử dụng để truyền dữ liệu và thông tinđiều khiển

Khi có lỗi node hay liên kết xảy ra trên vòng sợi quang,RPR thực hiện chuyển mạch bảo vệ thông minh để đổi hướnglưu lượng đi xa khỏi nơi bị lỗi với độ tin cậy đạt tới thời giannhỏ hơn 50 ms Việc thực hiện khả năng tự phục hồi dựa trên cơ

sở hai phương thức: phương thức STEERING và phương thức

WRAPPING Các nút mạng RPR trong vòng ring có thể thu cácgói tin được địa chỉ hoá gửi đến nút đó bởi chức năng DROP vàchèn các gói tin gửi từ nút vào trong vòng ring bởi chức năngADD Các gói tin không phải địa chỉ của nút sẽ được chuyểnqua Một trong những chức năng quan trọng nữa của RPR là lưulượng trong vòng ring sẽ được truyền tải theo 3 mức ưu tiên làhigh, medium, low tương ứng với 3 mức chất lượng dịch vụQoS (quanlity of service) Hiện tại giao thức RPR đã đượcchuẩn hoá trong tiêu chuẩn IEEE 803.17 của Viện kỹ thuật Điện

Hỗ trợ triển khai các dịch vụ Multicast

Quản lý đơn giản do mạng được cấu hình một cách tự động.Cung cấp kết nối với nhiều mức SLA khác nhau

Phương thức cung cấp kết nối nhanh, đơn giản

- Nhược điểm:

Giá thành thiết hiện tại còn khá đắt

RPR chỉ thực hiện chức năng tự phục hồi trong cấu trúcvòng ring đơn Với cấu trúc ring liên kết thì khi có sự cố tại

nút liên kết các ring với nhau RPR không thực hiện đượcchức năng phục hồi lưu lượng của các kết nối thông qua nútmạng liên kết ring.

Công nghệ mới được chuẩn hoá do vậy khả năng tươngthích với thiết bị của các hãng khác không cao

Công nghệ thuần Ethernet

Công nghệ Ethernet đã được xây dựng và chuẩn hoá để thựchiện các chức năng của lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu Côngnghệ Ethernet hỗ trợ hiệu quả việc cung cấp dịch vụ kết nốiđiểm - điểm với cấu trúc topo mạng phổ biến kiểu ring và huband spoke

Với công nghệ đóng gói VLAN (VLAN Stacking, VLANTunneling) dữ liệu của khách hàng có thể được phân chia độclập với những đối tượng dữ liệu khác

Trong công nghệ QinQ (802.1ad), bên cạnh trường VLANTagging 12 bit truyền thống (802.1q), nhà cung cấp dịch vụMetro Ethernet sẽ bổ sung thêm một trường VLAN tagging 12bit thứ 2 để phân biệt các bản tin trong môi trường của nhà cungcấp và bản tin trong môi trường của khách hàng Công nghệ Q-in-Q đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được phần nào những yêucầu đặt ra về chất lượng dịch vụ Sử dụng 3 bit trong trườngCoS cho phép phân chia được 8 loại yêu cầu chất lượng dịch vụkhác nhau, có khả năng kiểm soát lưu lượng khá linh hoạt, đápứng được những yêu cầu đặt ra cho một hệ thống mạng chuyểnmạch gói Các gói tin có thể được đánh dấu tùy theo dịch vụ

hoặc tùy theo khách hàng Trường CoS cho phép có thể ánh xạ1-1 với 3 bit IP Precedence hoặc một phần với 6 bit DSCP Trong hệ thống mạng cung cấp dịch vụ Metro, Ethernetđược sử dụng như một công nghệ thay thế cho ATM và FrameRelay Các chỉ số ATM PVI, VCI được thay thế bằng VLANtag Ngoài ra, với bản chất truyền đa điểm, Ethernet còn có khảnăng cung cấp dịch vụ kết nối đa điểm – đa điểm mà ATM vàFrame Relay không cung cấp được Hạn chế lớn nhất của hệthống mạng Metro Ethernet dựa trên VLAN là giới hạn 4096VLAN tag Nếu mỗi khách hàng sử dụng 1 VLAN-ID thì mỗivùng mạng chỉ có thể cung cấp tối đa 4096 đường kết nối Vớigiải pháp Q-in-Q, khi chèn thêm một trường VLAN tag trongbản tin của nhà cung cấp, tối đa, có thể cung cấp tới 1677216nhãn dịch vụ.

Công nghệ Metro Ethernet ngày càng phát triển, nhưngchuẩn 802.1Q VLAN làm hạn chế số lượng VLAN (hạn chếcung cấp dịch vụ tới người dùng) do thẻ VLAN định nghĩatrong IEEE 802,1Q chỉ có 12 bit Vì vậy, không gian địa chỉ của

nó chỉ có 4096, không đủ đáp ứng khi số lượng người sử dụngngày càng tăng Và QinQ được đưa ra để giải quyết được vấn đềnày

QinQ được thiết kế để mở rộng số VLAN bằng cách thêmvào gói 1 thẻ VLAN 802.1Q Với phần mở rộng thẻ, số VLANchỉ ra tăng lên đến số lượng xáp xỉ 16 triệu VLAN Thẻ VLANbên trong công nghệ QinQ có hai phần: phần bên trong và phầnbên ngoài Phần bên trong thì dùng để chỉ người sử dụng, phần

bên ngoài chỉ dịch vụ.

- Ưu điểm :

Giao diện Ethernet được sử dụng phổ biến trong các hệthống mạng LAN, hầu như tất các các thiết bị và máy chủtrong mạng LAN sử dụng kết nối Ethernet

Chi phí đầu tư thấp

Hầu hết các giao thức, giao diện truyền tải ứng dụng trongcông nghệ Ethernet đã được chuẩn hoá (họ giao thức IEEE802.3) Phần lớn các thiết bị mạng Ethernet của các nhà sảnxuất đều tuân theo các tiêu chuẩn trong họ tiêu chuẩn trên.Việc chuẩn hoá này tạo điều kiện kết nối dễ dàng, độ tươngthích kết nối giữa các nhà sản xuất thiết bị khác nhau cao.Quản lý đơn giản

- Nhược điểm:

Công nghệ Ethernet phù hợp với cấu trúc mạng theu kiểuHub (cấu trúc tô - pô hình cây) mà không phù hợp với cấutrúc mạng ring Điều này xuất phát từ việc công nghệEthernet thực hiện chức năng định tuyến trên cơ sở thuậttoán định tuyến chống lặp phân đoạn hình cây (spanning-tree-algorithm) Cụ thể là thuật toán định tuyến phân đoạnhình cây trong nhiều trường hợp sẽ thực hiện chặn một vàiphân đoạn tuyến trong ring, điều này sẽ làm giảm dunglượng băng thông làm việc của vòng ring

Thời gian thực hiện bảo vệ phục hồi lớn Điều này cũng

xuất phát từ nguyên nhân là thuật toán định tuyến phân đoạnhình cây có thời gian hội tụ dài hơn nhiều so với thời gianhồi phục đối với cơ chế bảo vệ của vòng ring (tiêu chuẩn là

PBT sử dụng công nghệ Ethernet đã có lược bỏ những thànhphần về chống lặp, quản lý mạng STP Người quản lý mạng sẽtrực tiếp cấu hình trên các hệ thống switch, chỉ rõ đường kếtnối, truyền dữ liệu của từng switch Các đường truyền qua hệthống mạng sẽ không còn phụ thuộc vào việc học của cácswitch mà do người quản trị cấu hình trước

Các bản tin Ethernet được sửa đổi, thêm một số trườngthông tin để mở rộng khả năng phục vụ cũng như hỗ trợ

- Ưu điểm:

Khả năng mở rộng mạng