mạng thông tin quang thế hệ sau TS Hoàng Văn Võ

TS. HO ÀNG VÀN võ N Ạ I I 6 T H Ô m f I N 0 U A N 6 thế hệ sau t NHÀ XUẤT BẢN THỎMG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Chương 1 TỔNG QUAN VÊ KIÍN TRÚC MẠNG TRUYẾN TẢl 1.1. GIẢI PHÁP T ỏ CHỨC CÁC MẠNG VIỀN THÔNG [lị Trong những năm cuối thế kỳ XX đầu ihế kỷ X!, công nghệ truyền thông, tin học đã có những bước phát triển mạnh mẽ, đã có những ảnh hưởng sâu sắc đến đời sống kinh tế xã hội. Sự phát triển này làm thay đồi hẳn cách sống, cách làm việc của con neười và đã đưa loài người sang một kỷ nguyên mới - kỷ nguyên cùa nền kinh tế tri thức. Để đáp ứng được vai trò động lực thức đẩy sự phát triền cùa kỳ nguyên thông tin, cũng trong thời gian qua công nghệ điện từ - viễn thông - tin học đã phát triển như vũ bão và tạo nên nhiều thay đồi trong nền kinh tế nói chung và trong bàn thân ngành Viễn thông nói riêng. Có thể nhận thấy một đặc điểm nổi bật trong sự phát triền của công nghệ Viễn thông trong thời gian qua, cũng như trong thời gian tới, đó là công nghệ thay đồi rất nhanh, sán phẩm được tạo ra thay đồi thường xuyên, năng lực tích hợp càng nhiều; công nghệ IP tốc độ ngày càng cao, ngày càng đáp ứng được tất cả các loại hình dịch vụ băng rộng chất lượng cao; tốc độ truyền cùa các đường cáp quang tăng theo hàm số mũ với sự ra đời của công nghệ DWDM. Một số công nghệ mang tính cách mạng, ví dụ như 1P/DWDM, , sẽ xuất hiện và làm thay đổi loàn bộ bộ mặt của ngành công nghiệp này. Đồng thời, chúng ta cũng nhận thay một so xu hướng phát triển công nghệ viền thông của tất cả các hãng cung cấp thiét bị vicn thông Irên thé giới: Xu hướng tích hợp giừa viền thông và tin học ngày càng phát triển mạnh mẽ và trở thành động lực chủ yếu phát triển các sản phầm viễn thông. Phát triền công nghệ tích hợp cao về cả linh kiện và hệ thống thiết bị. Xu hướng tăng tỳ trọng phần mềm và cứng hóa phần mềm nhằm tăng độ linh hoạt, tăng hiệu quả sử dụng của thiết bị viễn thông. Xu hướng phát tricn công nghệ và các sàn pham viễn thông - tin học đó đã ảnh hường rất lớn đến các giải pháp và công nghệ phát triền mạng viễn thông. Dưới đây ta sẽ xem xét các giái pháp và công nghệ phát triển mạng viễn thông trong thời gian qua và hướng phát triển trong tương lai. Khi công nghệ viễn thông và tin học phát triển đcn trình dộ cao, chúng luôn luôn tác động và hỗ trợ cho nhau cùng phát triẻn. Quá trinh này dẫn đcn sự hội tụ của công nghệ viễn thông và tin học, tạo nên một mạng truyền thông thống nhất đáp ứng mọi nhu cầu dịch vụ đa dạng, phong phú của xã hội. Mcm^ íhỏn^ ÚỊÌ quanị^ ỉhế hệ sau Mạng NGN. inà giai đoạii tiếp theo cùa nó là mạng BCN, là một xu hirớnu hội tụ tất vếu cùa các dịch vụ thoại, dừ liệu, truycn thanh và truycn hình, hội tụ của các mạrm thoại và dữ liệu, giừa cố định và di động, uiừa truyền tài tính loán, và nó đang dược íríén khai trôn nhiều nước trên thế giới. Đó chính là íaiài pháp tổ chức mạng tích hợp các mạng viễn ihỏng. Giải pháp mạng tích họp các mạng viễn thông (gọi tắt là giải pháp tích Kợp) là giài pháp lô chức các mạng viễn thông cung cap các dịch vụ khác nhau, nhir thoại, dừ liệu, truyền thanh và truyên hình, mạng cố định và di độnii, mạng truyền tái tính toán, thành một mạng thống nhâl và duy nhất. Đây cũng la một xu hướng quan trọrm để phát triẻn các mạng viễn thòng (xu lurớng tổ chức mạng tích hợp). Mặt khác, khi cônG nahệ iruvền dẫn quang ghép kênh phân chia theo bước sóng - WDM (Wavelength Division Mulíiplexing), mà giai đoạn tiép theo cùa nó là ghép kênh phân chia ihco bước sóim mật độ cao - D\VDM (Dense Wavelengíh Division iMultiplexing), ra đời với nhừng iru đicm \'ượl trội về chất lượrm truyền dẫn cao. đặc biệt là băntí íhông rộng/tốc độ lớn (tới hàng ngàn l'erabit) đã là một cuộc các mạng không chi trong cỏnu imliệ truyền dẵn mà còn cà giái pháp phát triền m ạnu V icn thòim. Vói sự ra đời của cònn imhệ truyền dẫn quang ghép kônh theo bưóc sóng làm cho khá năng tò chức mạng trờ nên dcm giản, tính hiệu quả kinh íe cao. mà chất lượn^ dịch vụ cũng cao hon nhiều so với giải pháp tích hợp các dịch vụ cũng như các mạng vicn thông bằng cách triiycn dẫn độc lập các dịch vụ irên các bước sóng khác nhau, ví dụ như itioại, dừ liệu, truyền llianh và truycn hinh, giìra truycn lảị và tính toán, , thậm chí giừa các mạng, các thé hệ mạng trên các bước sóng khác nhaiL như PDH, SDIỈ, PS'!'N, NGN, mạng Iruvền số ỉiệu, mạng truyền thanh, truyền hình, Giái pháp tỏ chức mạng như vặy gọi là “Giài pháp lổ chức mạng phân tán”, gọi lầt là ‘‘Giái pháp mạng pliân ián'\ Bán chấl của “Giai pháp mạng phản tán" là tỏ chức các mạiìg cung cấp dịcli vụ khác nhau cùng như các loại mạng và các the hệ mạnu khác nhau Irên các hiiớc sóng khác nhau trên một sợi quang. ^!'uv nhicn, xéí vc mủt sọi quang vật Iv thỉ vẫỉi tích hợp các dịch vụ cùnií như các loại mạim và các thc hệ mạng. Xu lìướna phát tricn các mạng vicn ihònn, dựa trôn giái pháp mạng lích hợp dược gợi là xu hirớng tồ chức mạng tícii h.ọp. Mặt khác, dc báo dani lính kc thừa cùng như tínỉi hiệu qiKỉ díUi lir quá trinh phát ínèn cac mạng vicn ihỏnu tỉico MI liiróng hội tụ các mạne vicíi llìõnu và \u liướnu phân lán các mạng viễn ihỏnu. 'ỉ’rong dó phủn tán là lìạ tang và hội tụ là giủi pháp. Do chính là ''(ÌKÌi pháp lìỗìi hợp" phái íriên cáe mạng vicn thông. Do dỏ, dố lô chức mạim vicn thônii trong tương lai la cỏ 3 giai pháp: ' (ỉiai pháp niạnu líciì họp - (ỉiai pháp mạng phân lán - (iiài pháp mạnu hỗn hợp ( 'hưong ỉ : Tỏnịỉ^ cỊuan kiến ínk’ ỉìỉcỉní^ ỉruyẻn íai 1 rên ca sở cùa 3 giải pháp tò chức mạng, sự phát triền các mạnq vicii thôníí hiện nay và írong tương lai trên thế giới diễn ra theo 3 xu hướng: Hội tụ, phán tán và hồn hợp giừa hội tụ và phản tán các mạnu viễn thÔ!i£>. l . u . Giái pháp tích họp phái triển mạng viễn thông Như trên đă trình bày, giái pháp mạng tích hợp các mạng viền thônu là tất cả các mạng victi thòng cung cấp các dịch vụ khác nhau, như thoại, dữ liệu, truyền thanh và truyền hihh, mạng cỏ dịnh và di động, mạng truyền tải và tính toán, được tích họp thành mội mạng thống nhat và duy nhất. Hiện nay. trên thế giới đã, đang tồn tại và sể phát triển 3 Ihe hệ mạng đề cung cấp các dịch vại viễn thông, tin học như íhoạỉ, dữ liệu, íruyen thanh và Iruyền hình, co định và di động, truyẽn tai và tính toán, Đó là các mạng điện ihoại chuyền mạch công cộnu PSTN (mạng hiện tại), mạng thế hệ sau (NGN) và mạng hội tụ báng rộng (BCN). Mặt khác, tô chức và phát triển mạna là một quá trinh. Do đó, trong quá trình tồ chức phát tricn mạng viễn thông đc hội lụ các inạnu cung cấp các dịch vụ khác nhau, các mạng cố dịnh và di động, các mạng truyền tài và lính íoán, tạo íhànlì mộl mạnu thống nhất và duy nhai cần phải cỏ tính kế thừa và phát triẻn, Tính kẻ thừa the hiện ớ chỗ, mạng mới phải kết nối đưcrc với mạng cu cũng như tận dụn^ dưọ’c khả nãng của mạng cù dê đảm bào tính hiệu quả kinh lé dầu tư. Tính phát triển thể hiện ỏ' chồ, mạng mới phải đáp ứng được yêu cầu cúa nhà tlìiêt kc tô chức mạni> mới. Do đó, giải pháp tích hợp mạng phải dược thực hiện trên cả ba thế hệ mạn^. Ví dụ, khi xây mạng NGN cho hiện tại phải suy nghĩ và tính toán khả năng cho sự phát triển mạng B(’N irong tương lai; đồrm thời cùng phái quan tảm đến sự khấu hao và nhu cầu chuvcn đổi cua mạng PS'1‘N Icn mạng NGN. Bên cạnh đó, khi xây dựng mạng BCN cũng phái quan tâm dcn sự khấu hao và iihu cầu cỉuiycn dỏi của mạng NGN lên mạng BCN. Và khi phát íriển nụum PSTN ncu có nhu cầu ihi củng phai quan lâm dcn sự khâu hau và nhu câu chuycn dôi của lìiạng Ỉ^STN lên mạng NGN. Tuy nhiên, trường này cần cố gắng hạn chế tới mức tối đa. Ị)o dó. SO' do ihực hiện giải pháp tích hợp mạng dirợc biểu dien ớ hình ỉ. 1. Hình ỉ. ĩ: Sơ dồ thực hiện ỵiảỉpháp tích hợp mạnỵ 10 Muỉiị^ (hòns^ im qiuỉììị^ (hẻ lê sau 1,1.2, Giải pháp phân tán phai triền mạng viển thông Giái pháp lích họp phat triển các mạng viền thông có ưu điềm ià giao diện nmròi sLỉdụníỉ cùng như quàn lý khá đơiì uián và dang là một \u hướng phát triên của các mạng viền :hỏng hiện tại và nó đang được triển khai ờ nhiều nước trẻn íhế giới. Tii\ nhiên nó có khá ihiều .ihược điêm. như: tồ chức mạna phức lạp, độ tin cậy \'à chất lượng truyèn dần thắp, tíỉih trong suốt cùa mạng và tính hiệu quà kinh tế thấp, Trong khi đó, giải pháp phân tán phát triển các mạng viễn thỏng có ưu điểm là lồ chức mạng dơn giản, độ tin cậy và chất lượng truyền dẫn cao, tính tronq suốt cua lìiạng và tính hiệu quả kinh lê lớn, Chính vi vạy, đả có một sô nước trên thế giới đang nghiên cứu dẻ pháĩ triển cúa các mạng viễn thông của ininh. Tuy nhiên, giải pháp này cũng có mội số hạn chc, như giao diện niíuời sử dụng cũng như quản lý phức tạp hơn. Như đã trình bày ờ mục 1.1.1, giải pháp phân tán là giải pháp tổ chức các mạnu cung cấp dịch vụ khác nhau, ví dụ như thoại, dừ liệu, truvền thanh và truyền hinh, giữa truvcn tái và lính toán, cùng như tồ chức các mạníí cho các thế hệ mạng khác nhau như mạng hiện tại PSTN (vói công nghệ truyền dẫn chù yếu là SDH và PDH), mạnu ihế hệ sau NGN, mạng hội tụ bàng rộnu BCN (giai đoạn phát triển tiép theo của mạng NGN) trên các kênh quang khác nhau, trén một sọ'i quang hay một mạng quang, hoặc tồ chức hỗn hợp các mạnu cung cấp dịch vụ khác nhau, các mạng cho các thé hệ mạng khác nhau trên các kênh quang khác nhau, Irên một sợi quang hay một mạng quang. Trên cơ sở phân tích ờ trên, có mô hình các giải pháp phân phân íán phái tricn mạng viển Ihôiig dược mô tà ờ hinh 1.2. Hình L2: Mô hình các giãi pỊtáp m ụnỵ phíln Um G idi pháp p h ãn tán ph át trìén nnuiỊị viển ilỉô iĩịỊ (fĩc'o ciíc (lìế hệ m ụtìịị ỉíiộn nav và xu hướng phát trìen mạng vicn thông ironu urcrng lai cỏ 3 Ihc hộ mạng: Iiiạnu hiện tại l’S'Ị'N, ỉnạng N(jN và tircTiig lai là B("N. Ciiài pháp phan tán phái tricn mạng vicn thông theo các ihc hộ mạnu có nulìTa là các tiìê hệ tnạng dưỢí^ lô cliirc UCII các bước sóng khác nhau, ('ỏ ihc mồi ihc hộ mạng dược tồ chức trôn một hay một số bước sónu xác dinh luỳ theo nhu cau trao dồi lưu lượnu của các thế hộ mạng. Tuy nhicn, sô ưu licn phái Iriển các mạng thc ( ììĩt'(r}ĩỊỊ ỉ : 1 ỏnịỊ cỊìicnì VL^' kiến írúc mạnsỉ, ỉruyền lai 11 hệ nnVi như NCiN/BCN. Đồng thời, trong quá trình phát Irién mạng hiện tại cằn quan tâm đến inạng NCÌN và trong quá trinh phát tncn mạng NGN cần quan tâm dến mạng BCN đề có kc hoạch phát trién hợp lý các mạnu này bào dàm lính kinh tế, tính kế thừa va tinh phát Iriền. Giai pháp phãn rún ph át triển mạtĩịỉ viễn thông theo các dịch vụ Trong giải pháp phân tán phái Iriển mạnụ vicn thônu theo các dịch vụ, các mạng dịch vụ diạrc tô chức trên các bước só^^ khác nhau. Mỗi mạng của dịch vụ tươnụ ứng có thé được tồ chức trên một hay một số bước sóng xác định tuỳ theo nhu cầu trao đổi iưu lượng của các tlìé hệ niạim. Giái pháp phãn tán phát triển mạng viển thông theo phương pháp hỗn hợp Trẽn co‘ sỏ‘ hiện tại và xu hướng phái triển mạng viền thônií trong lương lai có 3 thế hệ lìiạng: mạng hiện tai (SDH), mạng NGN và BCN cùng với các mạng cunu cấp dịch vụ, giải pháp phân tán phát triền mạng viễn thông iheo phương pháp hỗn họp sc tổ chức các thế hệ mạniz (mạng hiện tại PSTN. mạng NGN và mạng BCN) cũng như các mạng dịch vụ trên các bưóc sóim khác nhau. Có thể mỗi thế hệ mạníi cũim như các mạng dịch vụ được tổ chức trôn niột hay một số bước sóng xác định tuỳ theo nhu cầu trao đổi lưu lượng cua các thế hệ mạng. 'Ị'uy nhiên, sè ưu tiên phái triển các mạng the hệ mới như NGN hay BCN. Đồng thời, trong quá trinh plìáí ínên mạng hiện tại cần quan tâm đen mạng NGN và trong quá trinh phát triển mạng N(ÌN can quan tâm đén mạng BCN đe cỏ kc hoạch phát trién hợp lý các mạng này bào đám rínlì knilì tế, tính ké thừa và lính phát triển. 1.2. GIAO TH ỬC THỎNG NHÁT CỦA MẠNC TRUYÈN TẢI 1.2.1. IP - Giao thức thốnị' nhất của mạng truyền tải ('ùng vái sự ra dời và phát íriôn cua nền kiniì te tri ihức, sự phát Iricn bùng nố cúa lưu Inícrnct/ỉntranet cũnu như còng nghẹ triivcn dẫn ỊP băng rộng/tốc dộ cao có khả năng liLiycii lai duvc lắl cà các dịch VỊ! viễn lliỏng hav dù liệu làĩiì cho truycỉi tài ỈP dang irờ Ihành phưcrng íhửc truyền tái chính (all IP) Irẻn cơ sớ hạ tarm truyền tải thông tin hiện nay cùng như trong tưong lai. Sự tăng trưởng theo cấp số nhân của luồng lưu lượng IP dược kct họp vứi sự lãng trường lón mạnlì liên tục cùa việc sử dụnu mạng intcrnel và Intranet diện rộng, sự hội tụ nhanh chóng CIUÌ các dịch vụ ỈP tiên licn, khá năng kct nối ilơn giản, dc dàng và linh hoạt dà tạo ra một sự dịcli cluiyôn mang tính dột bícỉi trong quá trinh pliál Iricn cua mạng vìCmì llìỏng. Sự dịch chuyên nay kiiỏng chí xáy ra Ircn lĩnh vực nội dung mà còn ở cách thức cúa truyên tài lưu lượng. Nó dã làni tliay dối hoàn loàn quan đicm thiết kế cùa các mạng viễn thỏnu. Mặl kliác, côĩiiì nghẹ thông tin quanií nuày càng phát tricn mạnh mc. Dặc biệl, khi công nghệ iruycn dẫn quang ghép kênh phán chia Iheo bước sóng - WÍ^VÍ, ma giai doạiì licp theo cua ỈIÓ là ghép kcnh phân chia theo buxVc sóng mậl dộ cao - DWI)fVl, ra dỏi với nhừng ưu dicm Mfựl trội vè băng ílìông rộng/tốc độ lớn (tới hàng ngàn 'lcrabií) và chai lượng truyền dẫn cao cuim lạo ncn một sự phát Irién dột biốn trong công nghệ truyền dẫn. 12 Mạny^ íhỏnị^: c/ĩuỊníỊ (hể hệ .sau Từ sự bùng nò ỉưu lượng IP cùng sự phát triẻn mạnh mẽ của cônu ỉmhẹ IP và công nghệ thông tin quang đà tạo nên một cuộc cách mạng trong mạnu truyềìi tái cua các mạng \ iễn thông. Ket hợp hai công nghệ mạim này trên cùng một cơ sờ hạ tầtm niạnu tạo thành một giái pháp tích hợp đẻ truyén tái đang là vân đê mang tính ihòi sự. I'ron^ hâu hci các kiến Irúc mạng viễn đề xuất cho tương lai đều thừa nhận sự thống trị cùa công nghệ truycn dẫn IP Irên quang. Đặc biệt, truyền tải IP trên mạng quang được xem là nhân lố then cliốt trong việc xây dựng mạnụ truyền tải NGN. Cho đến nay người ta đầ tạo ra được nhiều giải pháp liên quan đến vấn đề làm thế nào truyẻn lái các gói ỈP qua môi trường sợi quang. Và nội dung của chúng đều tặp truns vào việc giảm kích thước mào đầu trong khi vẫn phải đàm bảo cung cấp dịch vụ chất lượng khác biệt (nhiều cấp dịch vụ), độ khả dụng và bảo mật cao. Có hai hướng giải quvét chính cho vắn đề trên đó là: giữ lại công nghệ cũ, phát triển các lính năng phù hợp chc lớp mạng trung gian như ATM và SDH đề truyền tai rói IP trên mạng WDM, hoặc tạo ra công nghệ và giao thức mới như MPLS, GMPLS. Đối với kiến trúc mạng IP được xây dựng theo ngăn mạng sử dụng nliững công nghệ như A'ĨM, SDH và WDM, do có nhiều lớp liên quan nên đặc trưng cùa kiến trúc này là dư ihừa các tính năng và chi phí cho khai thác và bào dưỡng cao. Hơn nừa, kiến trúc này trirớc đây sử dụng dc cung cấp chi tiêu dảrn bảo cho dịch vụ thoại và thuê kênh. Bời vậy, nỏ không còn phù hợp cho các dịch vụ chuyền mạch gói mà được thiết kế lối ưu cho số liệu và truycn tài liru lượng IP bùng nô. Một số nhà cung cấp và tồ chức tiôu chuẩn dà đề xuất nhừng giải pháp mới cho khai thác IP trôn một kién trúc mạng đơn gián, ở đó lớp WDM là nơi cung cấp băng tẩn trưyền dẫn. Những giái pháp này cố gắng giảm mức tính năng dư thừa, giám mào dầu giao ihức, dưn gián hoá công việc quán lý và qua dó tmyền tai IP trên lớp WDM (lớp mạng quang) càng hiệu quá càng tốl. 'ỉ'ất cá clìúng dcu liên quan dcn viộc đơn giàn hoá các ngăn giao thức, nhưnu Irong số chúng chí có mộl số kicn Irtk có nhiều dặc lính hứa hẹn như các ^iài pháp gói trcn SONllVSDH (POS), (ìigabit ỉilhemcl (GbH) và Iruycn tài gói động (Dynamic Packcl 1'ransporl - DPT), ĩuy nhiẻn, các giai pháp Gbỉi và DP r thưànụ được sừ dụng cho lớp truy nhạp. Các kiến írúc khác nhau của giải pháp tích hợp truyền tai IP trỏn quang: dirợc bicLi dicn trên hình ỉ .3. iP ATM SDH IP ATM ỈP SDH IP Công nghệ khác IP Mạng ghép kênh bưởc sóng quang DWDM Sợt quang vật lý ỉìình ỉ.3: Nỵãn ỵỉao (hức của các kiều kiến (rúc 1 Iiỳ lừng giai pháp tích hợp truyền tài IP trẽn quang các tín hiệu dịch vụ được đóng uỏi qua các tâng khác nhau. Đỏng gói cỏ ihẻ hiẻu một cách đơn gian chính là quá trình các dịch vụ lóp trcn dưa XLiỏng lớp dưới và khỉ chúng đà dược thêm các tiêu dê và duỏi theo khuôn dạng tín lìỉệii đă được dịnh nghTa ờ lớp dưới. Các phưane ihức tích hợp IP trẽn quang bao gồm; ^ Kicn trúc IP/PDH/WDM + Kicn trúc 1P/ATM/SDH/WDM + Kiến trik 1P/ATM/WDM + Kién trúc 1P/SDH/WDM f Kiến trúc !P/NGSDH/WDM f Kiển trúc 1P/!V1PLS/WDM Phương thức truyền tải !P trên quang là một trong nhừng ycu tổ quan Irọng đề người ta lựa chọn giao thức IP làm giao thức thống nhất cho mạng truyền tải trong tương lai. DlixVì dảy sẽ trinh bày tóm tát về các giao thức ỈP và một số thông tin liên quan đến hai mô liinh phân loại các gói ÍP thành các lóp dịch vụ iheo ticu chuẩn của tổ chức ỈETF; DiííìServ và IntServ. 1.2.2. Giao thúc IP C'ho dcn nay đà có hai phiên bán cùa giao thức ỈP dó là: IP version 4 (IPv4) và IP vcrsion 6 (!Pv6). 'i\iy vậy, chúng vẫn thực hiện nhừng chức năng chính sau: + IP dịiih n^hTa dơn vị số liộu ỉììà có thc gửi qua Internet, nghĩa là [p qui dịnh định dạng cúa dơn vị sô liệu (datagram) dược gửi đi; f Phần lììèm IP thực hiện chức năng dịnh tuvến dựa trcn dịa chí IP; + IP gồm một íạp hựp các nguyên tác cho việc xử lý đơn vị so liệu tại các bộ định luyến và ỉlost như thc nào và khi nào và bao giờ bản lin iỗị cần được lạo ra, và khi nào số liệu cần lìLiỷ bỏ. Sự phát iriên mạnh mẽ cùa IPv6 chù ycu bắt nguồn từ việc thiêu khỏng gian địa chi của phiỏn ban tiền nhiệm trước nó (lí^v4). Ycư cầu phát triển đòi hỏi phải dịnh nghĩa lại phần mào dầu nhầm cai thiện hiệu quá định tuycn, đó cũng !à nìộl dộng lực quan trọng khác cúa lPv6. 'ỉ'rong nội dung liep theo sc dề cộp dổn các dặc tính chính cùa từng giao thức Ircn. Ĩ,2.2.L lPv4 Ỉi’v4 tô chức ihict bị/iigười sư dụng cua nó theo kicn trúc dịa chi 2 lóp dcrn gian, bao gồm dịa chi mạiìg và dịa chi I losl (ID). Nhằm thích ứng cho kích thước mạng khác nhau, dộ dài clỊa chi 32 bil dược chia thành 3 lớp cho các ứng dụng quàng bá: lớp A. B vù c tưưng ứng vói các kích thước mạng lớn, vừa và nhỏ. Việc dánh dia chi hàng triệu Iriệii máy lính trên toàn ihc uiới chi sư dụng kiến trúc 2 lớp như dinh nghĩa tronu lPv4 sổ tạo ra những bàng định tuyén klìổtm !ỏ. Mặt khác, dồi với các bộ dịỉilì luycn nội bộ kct qua này lạo nên niào dầu kích thước lớn. '!'ừ năni 1992 các vấn dề về cư ché dịa chi của il^v4 dà bộc lộ những yêu dicm (số lượng địa chi dã ticn uần dcn ụiới hạn) do thiểu dịa chi lớp B và kích thước cùa các bàng định tuyến. ( 'lìiarỊì^ Ị : lô iỉg cỊuan \’c’ kỉén irùc man<tị ỉruyèn lai 13 Một giải pháp tạm thòi là sáp nhập các mạng (tên chuẩn tấc là Định tuỵền liẽn vùng không phán lớp - CiDR) theo cách chia các địa chi lớp c còn lại thành các khối có kích thước thay đồi. Tiếp đến, định nghĩa 4 vùng địa lý đề làm cơ sở gán một phần không gian địa chi \ 'yp c đó. Đặc biệt việc gán địa chỉ lcVp c cho các vùng trên sẽ giúp giảm kích thước các bảng định t'’yến một cách đáng kể. Do sự phát triển của lPv4 là từ những năm 1970 nhưng đen nay công suất và kích tiước bộ nhớ cùa các máy tính cùng với bản chất của các ứng dụng đã thay đồi đáng kề. Do sự phát triền của công nghệ và sự thành cỏng của IP (như một giao thức chung), một số hạn chế khác ngoài vấn đề địa chi cũng đã nảy sinh trong IPv4, ví dụ như định tuyến thiếu hiệu quả và :hiếu sự hỗ trợ cho dịch vụ đa phưcmg tiện. L 2.1 2. IPv6 IPv6 không tương hợp trực tiếp với ỈPv4. Cơ chế địa chi của IPv6 là hoàn toàn mới và dưa trên cơ sờ sử dụng đia chi của các mạng liên tiến đang sừ dụng nó. KhôníỊ gian địa chi cùa IPv6 có độ dài 128 bit nên có khả năng tạo ra một lượng lớn địa chi ỈP. Đặc biệt, kích thước cùa địa chi không quan trọng bằng cấu trúc cùa nó: lPv6 có 3 kiếu địa chi quảng bá đơn, cung cấp một kiểu định dạng địa chi đa quảng bá và giới thiệu địa chi hoàn toàn quảng bá. Dạng địa chỉ đa quảng bá trong lPv6 cho phép tạo lập một lượng lớn mã nhóm (2’*^), mỗi nhỏm xác định hai hoặc nhiều người tham gia. Địa chi quảng bá hoàn toàn là một giá trị được gán cho nhiều giao diện, cụ thể là chơ các máy tính khác nhau. Một gói được gừi tới địa chi quảng bá hoàn toàn được định tuyến theo giao diện gần nhất có chứa địa chỉ này. Một đặc lính mới của lPv6 so với IPv4 đó là khả năng hỗ trợ QoS tại lớp mạng. Tuy nhiên, điều này được thực hiện aián tiếp qua nhãn luồng và chi thị ưu tiên, và không có sự đảm báo nào về QoS từ đầu đến cuối cũng như không thực hiện chức năng dành trước tài nguyên mạng. Dù sao khi các tính năng cua lPv6 được sừ dụng với các Giao thức đặt trước tài nguyên mạng như RSVP chất lượng dịch vụ từ đầu đến cuối được đảm bảo. Đặc tính bảo mật của ll^vó hỗ trợ cho tính hợp pháp và bí mật cá nhân. Chúng cũng cung cấp chức năng cơ bản cho việc tính cước dịch vụ và lưu lượng tương lai theo cước phí. Nhằm cài thiện vấn đề định tuyến, định dạng mào đầu (cơ sờ) của iPv6 sẽ được cố định; điều này cho phép giảm thời gian xử lý ở phần mềm do phần cứng thực hiện nhanh hơn nên định tuyến cũng sẽ nhanh han. Nhiều thay đồi chù yếu tập trung ờ phần phân tách số liệu. '1’rong IPv6, phân tách số liệu dược thực hiộn tại phía nguồn và khác với IPv4, bộ dịnh íuycn có dung lượng kích thước Iiỏi giai hạn. Kct hợp với nhừng thay dổi này bộ dịnh tuyến lPv6 phải hỗ trợ tối thiểu 576 byte so với 68 bytc cúa bộ định tuyến IPv4. Tất cả thông tin về phân tách được chuyển từ mào đầu IP tới phần mào đầu mờ rộng nhằm đơn giản hoá giao thức và nâng tốc độ xử lý số lỉộu iP trong bộ dịnh tuyén. Kicm tra lỗi ở mức II’ khỏn^ dược thực hiện trong lPv6 dc giàm khối lượng xử lý và cài thiện dịnh luyến. Kiềm tra lỗi ticu tốn nhiều ihời gian, mất nhiều bit mào đầu và dư thừa khi cà lớp định tuyến và lớp truyền tài đều có chức năng kiểm tra lỗi íin cậy. 14 M ạn^ íỉìóng tin quang ỉhé h( sau 1.2.2,3. Vấn đẻ lựa chọn ỈPv4 hay ỈP\ 6 Cho đcn nay, chúíìiĩ ta có thể klìẳng định chắc mộí điều là IPvó sè klìônii thể thay thế lỉ\4 chi trong mội sớm một chiều. Hai phiên bàn IP này sẽ cùng tồn lại Irong nhiều nàm nữa. \'c ngu\'èn lý, cỏ thể íhực thi lPv6 bằrm cách nâna cấp phần mềm thiết bị ỈPv4 hiện thời và Jưa ra mộí giai đoạn chuyển đồi đê giám thicu chi phí mua sắm thiết bị mới và bảo vệ vốn đầu lư quá khứ. Tuy nhiên, có một điều chưa chắc chán đó là liệu tất cà các nhà khai thác Internet sè chuyẻn sang lPv6 hay không? Điêu này phụ thuộc rất lớn vào lợi ích mà nhà khai thác thu ducTc khi chuyền sang nó. Hiện tại, quanh các nhà khai ihác vẫn là các bộ dịnh tuyến lPv4 và phân lớn lưu lượng trên mạng được thích ứng cho lPv4, đây không chi là một yếu tố làm hạn chê sự thay đôi. Một đặc tính khác lôi cuôn các nhà khai thác có cơ sờ hạ tầng phát triền nhanh dó là dặc tính cắm-và-chạy, nó làm cho mạnc lPv6 dễ dàng trong việc cấu hình và bào dường hơn so với mạng IPv4. Đẻ dễ dàng khi chuyển sang [Pv6 thi các ửnu dụiìụ của IPv4 và !Pv6 phải có khả năng liên kết và phối hợp hoạt động với nhau (ví dụ các nhà sản xuất ỉnteríìel brovvser cần phân phối cho các máy khách (ciient) khả năng thông tin vói cả lPv4 và IPvỏ). MỘI dỉcu kiện quan trọim và tiên quyét cho việc phối họp hoạt động đó ỉà ỈPv6 cằn hoạt dộng theo kicu Host ngán kép: một cho ngăn giao thức lPv4 và mộl cho ngăn giao thức lPv6. Như vậy. xu thế chuyền santí !Pv6 là xu thé phát triển tất yếu. Nghi ngại về độ phức tạp của IPv6 so với lPv4 sẽ được loại bò vi đến nay các ứng dụng IP đang cố thu nạp những điểm mạnh của IPv6 chắng hạn như QoS. Chúng ta có thể thấy ràng trưóc rnắl việc chuyển sang ll*v6 sè khôim diễn ra một cách ào ạt. Các nhà khai íhác sẽ chuyển đổi từníỉ bước một cách thận írọng. Ì.2,2A. ỈPv6 cho IP/WDM Vấn dề chính cùa chúng ta là phài xác dinh xem những gì cần cho mạng và những gi nên loại bỏ dè làm cho Iruyền tải IP trôn mạníí WDM hiệu quả hơn. Trong bối cánh hiện nay, iPv6 là pliiên bán hợp Iv nhất đẻ hiộn thực hoá đicu nàv, đề mạng lối ưu hơn. Mào đầu nlìỏ và tìiộu quíi cao, khòng cỏ chức năng kiềm Ira lồi trong giao thức đó là ưu diểm cua viộc sứ dụng IPv6. Dìcli này có nghĩa là yêu cầu cơ bản dối với hạ tầng W'DM là phân phối dung lượng truyền tài lìn cậy. dó !à một trong những điểm uiá trị nhấl của nó. 1'rong baí kỳ trường hợp nào, sự thích ứng mới giữa IP và WDM cần dược phát tricn. IxVp thích ứng mới này phai có kha năng dành lru'0'c lÙ! ngiiỵcn. Kịcli ban này \ciii các bộ dịiili tuycn lỉ\'4 dược ílìích ứng o' bicii cua mạng VVDM, dicu này clồnu nghĩa với việc lạo ra một quá trìnli chuycn dồi dan dan lại biên giới giừa các thành phần mạng. Sử dụni> IPvó trong phần lõi của mạng WDM sẽ đem lại hiệu quà, khà nàng mở rộnụ lớn hơn so vứi iPv4. /.2.2.5. Hồ (rợ chất lumtịĩ dịch vụ iroỉtịỊ IP '1 rước dây, Inlcrncl chi hỗ trạ dịch vụ vứi nồ lực tối da như ban clìầl thuật ngừ "bcst cỉlbrl” (cố gang tối da), ở dỏ tất cà các gói cỏ cung năng lực truy nhập tài nguyên mạng. Lớp niạne liên quan dcn việc tru vồn tài các gói từ nguồn dcn dích bằng cách sứ dụnu dịa chỉ đích ( 'hinrỉĩịỊ I: ĩónịỊ quan vẻ kién trúc mạn^ (ruyèn iàĩ 15 [...]... hệ thống thông tin trên cáp sợi quang vói p h ư ơ n g thức truyền dẫn đồng bộ hoặc không đồng bộ, bời vì các hệ thống thông tin này cỏ các ưu việl của kỹ thuật thông tin quang như cự ly truyền dẫn xa, khá năng truyền dẫn lớn và chât lưọng truyền dẫn cao và được xác định là một ph ư ơn g tiện truyền dẫn chủ đạo của mạ ng íruycn tái truyền thống C’ác mục sau sẽ trình bày tổng quan về hệ thống thông tin. .. ật thông tin (Ịuang 12Ị N h ư trên đã trinh bày, m ục tiêu sử dụng các hệ thống thông tin quang cho mạn g Iruyền lai nhằm sứ dụ n g các ưu việt cùa kỹ íhuật thông tin q u an g như cự ly truyền dẫn xa, khả năng (ruyen dần lón và chấl lưọ’ng truyền dẫn cao c ấ u trúc các thành phần chính cúa một hệ thống truyền dẫn th ôn g tin quang được chỉ ra ở hình 1.5 Các ihànli phần chính của một hệ thống thông tin. .. sónu này d ư ạ c sứ dụ ng cho các hệ thống ihông tin q u ang tương ứniĩ và gọi là các vùng cưa sỏ thử nhất, ih ứ hai và thứ ba Thời kỳ đầu của kỹ thuậl thông tin quang, cửa sồ thứ nhất du ọ c sử dụng N h ư n g sau này do công nghệ chế tạo sợi phát triền mạnh, suy hao sợỉ ờ hai cửa 20 M ạ n g thỏng Ún C/IUIHÍ' th ể hệ sa u sô sau rất nhò cho nên các hệ thống thông tin ngày n a y chủ yếu hoạt độrm ở... Tin hiệu điện vào ị i i Bộ phát quang , Bộ nối Ị quang Mạch điều khiển Mối h àn sợi Nguồn phái 1 quang 1 Bộ thu quang K huếch đại quang Hí Đầu thu quang —w p Chuyền đổi tín hiệu Tin hỉèu : điện ra -i— > K huéch đại Hình L5: Các ihành phần chính của mộỉ hệ thốnỵ tỉỉôỉíỊ' tin (ỊiHiỉĩịị Nguồn phát q ua ng ở ihịét bị phát có ĩhề sự dụng đi-ốĩ phát quạn^r (I F n - í \g\w RĩTìịtting Diode) hoặc lascr bán dẫn... như hinh 1.17 28 M ạng thông lin quang thế hệ sau Hoạt đ ộ n g chuyền mạch được thực hiện tại các nút kết cuối tuyến Đây là hoạt động chuyên mạch bảo vệ tuyẽn trong mạng vòng một h ư ớn g 2 sợi Trong mạnu này sử dụng một sợi quang đề truyền tín hiệu lúc binh thường, hư ớn g truyền theo chiều kim đồng hồ, Sợi thứ hai dùng cho dự phòng khi co sự cố, Giả thiết ta có tuyến thông tin từ A đến D và khi cáp... chị phí ch o sửa chữa bãt> d ư ờ n g hệ thống M ạng ihỏng lin quang thế hệ sau 32 * Q u à n lý bào an Quà n lý được chia thành ba lĩnh vực: Bào an về mặl vật chấl: đây là trách nhiệm của người quàn lý hệ thống, vi chức năng q u ả n lý này liên quan tới an toàn cùa nhừ nẹ trạm viễn thông có lắp đặt các hệ thống quản lý Báo an in iy nhập-, là tính sẵn sàng phục vụ cùa hệ thống quản lý với cáẹ loại người... Internet Tron^ số những giài pháp này, IntServ^RSVỈ* và DiftServ/ỌoS * agents là nhừn g giải pháp hứa hẹn nhắt /.2.2 ố M ô hình ph ân loại các g ỏ i IP tỉĩàn h các lớp dịch vụ Hai m ô hình cũng quan trọng cho việc c u ng cấ p thông tin lóp dịch vụ (CoS: Class o f Service) cho biên của mạng WDM đó !à bước sóng hoạt động như phương tiện trung gian cùa thỏng tin C o S q ua mạng * K iêu dịch vụ tích hợp (IrìlServ)... tnạnịỊ phãn nhánh -t- càiỉ h ìn h vònỊ^ Trong cắu hinh này mạng chi có các trạm A D M kết nối với nhau tạo thành một vò ng kín (hinh ỉ 12) 26 M ạng thông ỉin quan^ thế hệ sau Trong cáu hinh này có íhế dùng hoặc mạn g vòng hai sợi, một liướnu: hoặc mạng vòng hai sọi, hai hướng; hoặc mạng vòng 4 sợi hai hư ớng, Uu điềm nồi bậl cúa cấu hình mạng này so với các cấu lìình khác là khà năng tự phục hồi... chuyền mạch, phần cứng A T M cung cấp cho các máv tính nối vào một mạng vật lý đơn Bất kỳ mủv tính nào trên một mạng A TM đều có thề thông tin liên lạc trực tiếp với máy tính bất kỳ khác trong mạng, tuv nhiên các m á y tính không hề nhận thức được cấu trúc m ạ n g vật lý C á c d ịch vụ A T M A T M là một côn g nghệ nối mạng hướng liên kết Nối mạng hướng kết nối khác biệt đáng kể so với nối m ạng không liên... dưới (S ONE T/S DH và quang/ WDM ) A1'M cũng được dịnh nghĩa c a ché dịnh tuyến nhằm lối ưu lưu lượng truyền qua mạ ng trong giới hạn của các dịch vụ A'I'M khác nhau Khi cỏ sự bù ng nồ về thông tin, đà phát sinh nhu cầu và lốc độ phát triẽn rất nhanh cùa m ạ n u Internet dòi hỏi yêu cầu phải có một giao thức mới đảm bào chất lượng dịch vụ theo yêu 18 M ạ n ị’ thông tin quanír th ế hệ sau cằu dồng thời . cấu trúc kliung STM -1 6 được mỏ tá như hinh 1. 8. STM -1 #1 STM -1 #2 STM -1 #3 STM -1 #4 STM-4 #1 STM-4 #2 STM-4 #3 STM-4 #4 a a a a , b b b b c c c c dddd dcbadcba (a) STM-4 a a a a bbbb c. thành phần chính cúa một hệ thống truyền dẫn thông tin quang được chỉ ra ở hình 1. 5. Các ihànli phần chính của một hệ thống thông tin quang gồm cỏ bộ phát quaim, cáp sợi quang và bộ thu quang. . N 0 U A N 6 thế hệ sau t NHÀ XUẤT BẢN THỎMG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Chương 1 TỔNG QUAN VÊ KIÍN TRÚC MẠNG TRUYẾN TẢl 1. 1. GIẢI PHÁP T ỏ CHỨC CÁC MẠNG VIỀN THÔNG [lị Trong những năm cuối thế kỳ XX đầu