Một số giao thức trong mạng truyền tải IP trên WDM và IP trên quang

Một số giao thức trong mạng truyền tải IP trên WDM và IP trên quang

PHÂN CƠNG NHĨM - - - - Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Mục lục LỜI NĨI ĐẦU .2 DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Chương I: Giới thiệu chung 1.1 Giới thiệu chung 1.2 IPv4 IPv6 1.3 Chức số tầng 1.4 Xu hướng tích hợp IP quang Chương II: Giao thức mạng truyền tải IP WDM 2.1 Công nghệ GMPLS .9 2.1.1 Giới thiệu công nghệ GMPLS 2.1.2 Hoạt động tảng MPLS 10 2.1.3 Sự phát triển MPLS hướng tới GMPLS .12 2.1.4 Các giao thức GMPLS 13 2.1.4 Báo hiệu GMPLS 15 2.1.5 Các lợi ích GMPLS 15 2.1.6 Một số vấn đề tồn .16 2.2 Công nghệ ASON 17 2.2.1 Giới thiệu mạch quang chuyển mạch tự động ASON 17 2.2.2 Kiến trúc ASON 17 2.2.3 Các giao diện mảng điều khiển ASON 18 2.2.4 Các yêu cầu chung ASON .19 2.2.5 Các mơ hình dịch vụ cho kiến trúc ASON 19 Chương III: Xu hướng truyền IP miền Quang 21 3.1 Các kỹ thuật chuyển mạch gói quang 21 3.1.1 Vấn đề cần giải kỹ thuật đệm quang 21 3.1.2 Chuyển mạch chùm quang 22 3.1.3 Chuyển mạch nhãn quang 23 3.1.4 Chuyển mạch gói quang .23 3.1.5 Kiến trúc kiểu mạch gói quang 23 3.2 Phát triển tương lai .26 KẾT LUẬN 27 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 LỜI NÓI ĐẦU Thế kỷ 21 đánh dấu bùng nổ mạnh mẽ lưu lượng truyền tải hạ tầng mạng viễn thông Việc truyền thông tin yếu tố cốt lõi việc gây dựng mạng thơng tin tồn cầu thơng suốt Các công nghệ truyền tải không ngừng cải tiến thay nhằm đáp ứng nhu cầu cửa người sử dụng Giải pháp công nghệ truyền tải tối ưu ta nói đến truyền tải thông tin cáp quang, mà việc truyền gói tin IP mạng truyền tải quang Thời kỳ đầu truyền tải quang với công nghệ truyền dẫn PDH giản đơn thiếu đồng thay công nghệ tuyền dẫn đồng SDH hồn thiện với cơng nghệ WDM Thế WDM chưa thể thỏa mãn nhu cầu mạng truyền tải so với nhu cầu tăng theo cấp số nhân thời kỳ công nghệ vũ bão Rõ ràng cần triển khai công nghệ tân tiến tương lai Một cơng nghệ ta nói đến mạng truyền tải IP Quang, với kiến trúc, giao thức vượt trội giúp nâng cao khả truyền tải thông tin sợi cáp so với công nghệ cũ Qua tiểu luận này, tìm hiểu giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Bố cục tiểu luận chia làm chương: Chương 1: Giới thiệu chung phát triển Internet, xu hướng tích hợp IP quang Đánh giá sơ un điềm nhược điểm mơ hình truyền dẫn IP quang Yêu cầu việc truyền dẫn IP quang Chương 2: Tập trung tìm hiểu vấn đề GMPLS ASON như: kiến trúc logic; kiến trúc chức năng; giao thức thường sử dụng, chức mạng hỗ trợ hai giao thức Chương 3: Tìm hiểu xu hướng phát triển cơng nghệ để thực việc truyền tải, chuyển đổi gói tin trực tiếp trọn vẹn miền quang Giảm tải lớp giao thức để phát triển mạng quang với kiến trúc ưu việt, tân tiến phục vụ nhu cầu tăng nhanh chóng truyền thơng tin Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG Hình 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Bảng Tên hình Trang Tiến trình phát trìến tầng mạng Mơ hình truyền IP GMPLS 10 Mơ hình MPLS điển hình 11 MPLS mơ hình OSI Xu hướng tiến triển ngăn xếp giao thức cho IP over 12 WDM 15 Ngăn xếp giao thức GMPLS 17 ASON Kiến trúc mảng điều khiến 18 Mơ hình xếp chồng mạng ASON 20 Mơ hình dịch vụ xếp chồng 20 Mơ hình dịch vụ đồng cấp 21 Mơ hình chung cho chuyển mạch gói quang 22 Kiến trúc chuyển mạch chùm quang 24 Kiến trúc chuyển mạch gói quang 25 Mạng truyền tải quang 26 Chuyển mạch gói quang nút lõi nút biên Tên bảng Một số cấu trúc GMPLS Các giao thức mở rộng GMPLS Trang 13 14 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt ASON ATM CCI DWDM Tiếng Anh Automatic Switched Optical Network Asychronous Transfer Mode LMP LSC LSP LSR Command Control Interface Dense Wavelength Division Multiplex External Node to Node Interface Fiber-switch Capable Generalized Multi-Protocol Label Switching Internet Engineering Task Force Inside Node to Node Interface Internet Protocol Intermediate System - to Intermadiate System Link-Management Protocol Lambda Switch Capable Lable Switch Path Lable Switched Router MPLS Multi-Protocol Label Switching OIF OSPF OTN OXC PSC SDH SONET TDM Optical Internetworking Forum Open Shortest Path First Optical Transport Network Optical Cross-connect Packet Switching Capability Synchronous Digital Hierarche Synchronous Optical Networking Time Division Multiplexing UNI User Network Interface VCC WDM Vitural Circuit Connection Wavelength Division Multiplex E-NNI FSC GMPLS IETF I-NNI IP IS-IS Tiếng Việt Chuyển mạch quang tự động Phương thức truyền tải không đồng Giao diện điều khiển kết nối Ghép kênh bước sóng mật độ cao Giao diện Nút tới Nút Chuyển mạch sợi Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát Lực lượng quản lý kỹ thuật Giao diện Nút tới Nút Giao thức Internet Giao thức định tuyến nội Giao thức quản lý đường Chuyển mạch Lambda Đường chuyển mạch nhãn Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn Chuyển mạch nhãn đa giao thức Diễn đàn kết nối mạng quang Lụa chọn đuờng ngắn Mạng truyền tải quang Kết nối chéo quang Chuyển mạch gói Phân cấp số đồng Mạng đồng cáp quang Ghép kênh phân chia theo thời gian Giao diện Người sử dụngMạng Kết nối kênh ảo Ghép kênh phân chia theo bước sóng Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Chương I: Giới thiệu chung 1.1 Giới thiệu chung IP (Internet Protocol) giao thức thiết kế đe kết nối hệ thống chun mạch gói nhăm mục đích phục vụ trao đơi thông tin mạng Đơn vị truyền dẫn datagram truyền từ nguồn tới đích với nguồn đích host thị bàng địa có độ dài xác định IP cung cấp khả phân mảnh tái hợp gói tin lớn cần thiết Giao thức thực phân phát datagram theo phương thức phi kết nối, nghĩa datagram truyền theo hướng độc lập với Internet mạng máy tính tồn cầu, hàng nghìn mạng máy tính từ khắp nơi nối lại tạo nên Khác với cách tổ chức theo cấp: nội hạt, liên tỉnh, quốc tế mạng viễn thông mạng thoại chẳng hạn, mạng Internet tổ chức có cấp, mạng máy tính dù nhỏ, dù to nối vào Internet bình đẳng với Do cách tổ chức nên Internet có cấu trúc địa chỉ, cách đánh địa đặc biệt, cách đánh địa mạng viễn thông lại đơn giản nhiều Đối với mạng viễn thông mạng thoại chẳng hạn, khách hàng vùng khác hồn tồn có số điện thoại phân biệt mã vùng, mã tỉnh… Còn mạng Internet địa Internet không phép trùng với ai, địa Internet thực tài nguyên 1.2 IPv4 IPv6 1.2.1 Phiên IP Có hai phiên IP: IP version (IPv4) IP version (IPv6) Chúng thực chức sau: IP định nghĩa đơn vị số liệu mà gửi qua internet Phần mềm IP thực chức định tuyến dựa địa IP IP gồm tập hợp nguyên tắc cho việc xử lý đơn vị số liệu định tuyến Host nào, tin lỗi cần tạo ra, số liệu cần hủy bỏ 1.2.2 Nên sử dụng IPv4 hay IPv6 Vấn đề phải xác định xem cần cho mạng nên loại bỏ để làm cho truyên tải IP mạng WDM hiệu Trong bối cảnh nay, IPv6 phiên hợp lý đế thực hoá điều này, đế mạng tối ưu Mào đầu nhỏ hiệu q cao, khơng có chức kiếm tra lồi giao thức ưu điểm việc sử dụng IPv6 Điều có nghĩa yêu cầu hạ tang WDM phân phối dung lượng truyền tải tin cậy, điếm giá trị Trong trường hợp nào, thích ứng IP WDM cân phát triên Lớp thích ứng phải có khả dành trước tài nguyên Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Kịch xem định tuyến IPv4 thích ứng biên mạng WDM, điều đồng nghĩa với việc tạo trình chuyển đổi biên giới thành phần mạng Sử dụng IPv6 phần lõi mạng WDM đem lại hiệu quả, khả mở rộng lớn so với IPv4 1.3 Chức số tầng  Tầng ATM: • Tầng ATM nằm tầng SDH, hỗ trợ chức chuyển mạch mạng • Đây kỹ thuật kết nối có định hướng yêu cầu thiết lập kênh ảo VC nguồn đích trước thơng tin trao đổi VC thiết lập thơng qua tiến trình xử lý động cách tự động lệnh sở sử dụng báo hiệu ATM giao thức định tuyến • ATM có lớp đa dịch vụ cho phép nhà cung cấp thực ghép kênh truyền tải lưu lượng liệu, thoại video với tính dự đốn trước lưu lượng để thực ghép kênh thống kê • Ngồi việc định nghĩa kênh ảo VC đường truyền xác định hai điểm mạng, nhà cung cấp sử dụng ATM để thực kỹ thuật lưu lượng TE • Tại tầng ATM thực chức chuyển mạch gói theo tế bào ATM Việc thực tổng đài ATM Tại đây, thị kênh ảo VCI thị đường ảo VPI biên dịch để tế bào ATM đến đầu tương ứng  Tầng SDH: • Tầng SDH thực chức truyền tải cung cấp mạch đường dây TDM nối với thiết bị client (như chuyển mạch ATM), xếp chúng vào khuôn dạng khung đồng để truyền tải qua mạng tốc độ cao • Mạng SDH cung cấp tất chức vận hành, quản lý, bảo dưỡng giám sát (OAM&P) qua byte OH Các chức dùng để thiết lập quản lý mạch kết nối qua mạng • Để bảo vệ thông tin sợi quang bị đứt hay bị cố khác, mạng SDH có chức chuyển mạch bảo vệ tự động (APS) APS cho phép thiết lập chuyển mạch sang đường bảo vệ vật lý dự phòng trường hợp lỗi xảy đường hoạt động Dịch vụ khôi phục nhanh chóng (trong khoảng thời gian xấp xỉ 50 ms), ta phải có băng thơng rộng phải có chi phí thêm cho thiết bị lắp đặt đường truyền dự phòng • Cơng nghệ NG-SDH cho phép đóng gói linh hoạt tín hiệu gói điều khiển băng thơng động thơng qua kỹ thuật kết chuỗi ảo (VCAT), thủ tục đóng khung tổng quát (GFP) chế độ điều chỉnh dung lượng tuyến (LCAS) Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 1.4 Xu hướng tích hợp IP quang Giai đoạn cuối tương lai mà hệ thống truyền dẫn số liệu hướng tới khả truyền dẫn IP trực tiếp hệ thống truyền dẫn quang DWDM Trong tương lai, thống mạng IP mạng quang nhờ sử dụng định tuyến IP hoạt động tốc độ Gbps hay Tbps phù họp với giao diện quang tốc độ cao, thiết bị truyền dẫn DWDM có kích thước cấu hình khác chắn tạo ưu điểm bật Dựa vào khả định tuyến cơng nghệ chia giai đoạn thành hai giai đoạn con: IP over WDM IP over Optical Do phát triển cơng nghệ nhiều hạn chế mà kỹ thuật IP over Optical thực gói IP trục tiếp quang Để đạt kỹ thuật cần phải trải qua trình phát triền Quá trình chia làm giai đoạn phát triền minh hoạ hình 1.1 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Hình 1.1: Tiến trình phát trìến tầng mạng  Giai đoạn I: IP over ATM Đây giai đoạn công nghệ truyền tải IP quang Trong giai đoạn này, IP datagram truớc đưa vào mạng truyền tải quang (OTN) phải thực chia cắt thành tế bào ATM để từ nguồn tới đích Tại chuyển mạch ATM cuối cùng, IP datagram khôi phục lại từ tế bào  Giai đoạn II: IP over SDH IP over SDH giai đoạn tiến trình phát triển hướng tới mạng Internet quang - mơ hình sử dụng nhiều mạng thực tế Trong hình vẽ này, tầng ATM bị loại bỏ IP datagram chuyến trực tiếp xuống tầng SDH Ngoài ra, việc có thêm kỳ thuật MPLS bổ sung vào tầng IP xuất hai khả Đầu tiên, cho phép thực kỹ thuật lưu lượng nhờ vào khả thiết lập kênh ảo vc - gióng đường cụ thể mạng gồm router IP Thứ hai, MPLS tách riêng mặt điều khiến khỏi mặt định hướng nên cho phép giao thức điều khiển IP quản lý trạng thái thiết bị mà không yêu cầu xác định rõ biên giới IP datagram Như vậy, dễ dàng xử lý IP datagram có độ dài thay đổi  Giai đoạn III: IP over Optical Giai đoạn này, tầng SDH bị loại bỏ IP datagram chuyển trực tiếp xuống tầng quang Trong giai đoạn sử dụng giải pháp IP/GMPLS/DWDM, để thực thêm chức quản lý sở hạ tầng mạng viển thông thực chức điều khiển IP/DWDM giải pháp IP/MPLS/DWDM  Thông qua giai đoạn phát triển ta thấy giai đoạn sau tầng ATM, SDH giảm sử dụng số hạn chế vốn có yêu cầu chất lượng dịch vụ ngày tăng, DWDM tăng lên có ưu điềm ưu việt cho việc tích họp gói tin IP quang  Sự phát triển mạnh mẽ công nghệ IP bùng nổ lưu lượng IP tạo nên cách mạng truyền tải mạng viễn thông Trong hầu hết kiến trúc mạng viễn đề xuất cho tương lai thừa nhận thống trị công nghệ truyền dẫn IP quang.Đặc biệt, truyền tải IP mạng quang xem nhân tố then chốt Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Chương II: Giao thức mạng truyền tải IP WDM Do IP cơng nghệ lớp để truyền tải IP qua lớp mạng quang WDM cần sử dụng giao thức lóp trung gian để thích ứng Có thể chia thành hai hướng giải cho vấn đề là: giữ lại cơng nghệ cũ (theo tính lịch sử), dàn xếp tính phù họp cho lớp mạng trung gian ATM SDH đê truyền tải gói IP mạng WDM, tạo công nghệ giao thức MPLS, GMPLS, ASON, Ethernet Ở chương II tìm hiểu hai giao thức GMPLS ASON 2.1 Công nghệ GMPLS 2.1.1 Giới thiệu công nghệ GMPLS Công nghệ GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching) bước phát triển công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, thực chất mở rộng chức điều khiển mạng MPLS, cho phép kiến tạo mặt phẳng điểu khiển quản lý thống không lớp mạng mà thực lớp ứng dụng, truyền dẫn lớp vật lý IETF OIF phát triển tiêu chuẩn G-MPLS để đảm bảo phối hợp lớp mạng khác Hiện lớp truyền tải (lớp quang) lớp số liệu (lớp và/hoặc lớp IP) tách hẳn hoạt động độc lập G-MPLS tập hợp tiêu chuẩn với giao thức báo hiệu chung cho phép phối hợp hoạt động, trao đổi thông tin lớp truyền tải lớp số liệu Mở rộng khả định tuyến lớp số liệu đến mạng quang, cho phép chúng hoạt động mạng đồng Hình 2.1: Mơ hình truyền IP GMPLS Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Định tuyến OSPF-TE, IS-IS-TE Nhóm 06 Giao thức định tuyến dùng cho việc khám phá cách tự động topology mạng, hiển thị tài nguyên khả dụng Một số tăng cng chímh gồm: - Cho biết loại bảo vệ tuyến (1+1, 1:1, không bảo vệ) - Nhận thơng báo liên kết khơng có địa IP-ID link - Giao diện ID vào, - Khám phá tuyến khác cho dự phòng Giao thức báo hiệu dùng cho trình thiết lập LSP mang luu luợng Các tăng cng gồm: - Trao đổi nhãn, bao gồm mạng chuyển mạch gói Báo hiệu Quản lý tuyến RSVP-TE CR-LDP LMP - Thiết lập LSP huớng - Báo hiệu để thiết lập đuờng dự phòng - Thúc đẩy việc gán nhãn thông qua nhãn đuợc đề xuất - Hỗ trợ chuyển mạch băng tần- tập buớc sóng gần đuợc chuyển mạch với Quản lý kênh điều khiển: đuợc thiết lập tham số tuyến đảm bảo an toàn cho tuyến Kiểm tra việc kết nối tuyến: Đảm bảo kết nối vật lý tuyến nút lân cận, sử dụng PING - nhu tin kiểm tra Liên hệ đặc tính tuyến: Xác định đặc tính tuyến nút gần kề Cô lập lỗi: Cô lập lỗi đơn lõi kép miền quang Bảng 2: Các giao thức mở rộng GMPLS Trong ngăn xếp, giao thức định tuyên IS-IS-TE tuơng tự với OSPF-TE thay dùng IP, giao thức mạng phi kết nối (CLNP) sử dụng để mang thông tin IS-IS-TE 14 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Hình 2.5 Ngăn xếp giao thức GMPLS 2.1.4.1Báo hiệu GMPLS Giao thức báo hiệu giao thức quan trọng khác sử dụng mạng điều khiển Hiện thời có hai giao thức sử dụng rộng rãi là: Giao thức phân bổ nhãn định tuyến ràng buộc (CR-LDP) Mở rộng thiết kế lưu lượng Giao thức đặt trước tài nguyên (RSVP-TE) Bất đối tượng GMPLS định nghĩa có thê mang tin báo hiệu giao thức Giao thức báo hiệu có trách nhiệm tất hoạt động quản lý kết Nó dùng để thiết lập gỡ bỏ LSP, thay đồi LSP truy tìm thơng tin LSP 2.1.5 Các lợi ích GMPLS GMPLS mang lại nhiều lợi ích bật, thể cụ thể vấn đề sau: Thiết kế lưu lượng qua lớp Tích hợp việc khôi phục bảo vệ Cung cấp dịch vụ nhanh chóng Tăng lợi nhuận Cho phép thực trình linh hoạt, tự động có tính mềm dẻo cao môi trường mạng quang tĩnh  Hoạt động môi trường đa nhà cấp thiết bị, đa lớp đa nhà khai thác  Các mạng đồng nhất: Các mạng quang mạng số liệu giám sát, quản lý, bảo dưỡng mạng đơn sử dụng hệ thống quản lý đơn  Xử lý cố bảo dưỡng: Nhà cung cấp dịch vụ nhanh chóng lập xử lý cố mạng nhờ cảnh báo tự động hệ thống quản lý cố mạng truyền tải mạng số liệu 2.1.6 Một số vấn đề tồn      15 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 GMPLS thực chất giao thức mở rộng để thực số chức mạng MPLS Trong đó, số phần thực phải chuẩn hóa tương lai gần Một số vấn đề mạng GMPLS đề cần giải bao gồm:  An toàn: Định tuyến IP truyền thống kiểm tra nội dung header gói nhận để xác định trạm Bước thời gian cho phép thiết lập firewall, thơng tin cần thiết tiêu đề gói địa đích, địa nguồn khơng đổi trình Ngược lại, nhãn MPLS/GMPLS sử dụng để thúc đẩy trình phát chuyển có giá trị nội bộ, chẳng hạn nhãn hiểu sử dụng thiết bị GMPLS Những nhãn dùng để điều khiển truy nhập cho mục đích bảo mật mạng Chỉ có cách để thiết lập bảo mật mạng GMPLS bắt buộc truy nhập thời gian thiết lập kết nối, mạng hướng kết nối khác  Vấn đề phối hợp hoạt động: Sự thành công GMPLS phụ thuộc vào khả thông tin với nhiều sở hạ tầng mạng ATM, FR Phối hợp hoạt động với mạng ATM FR cho phép truyền tải thông tin mặt số liệu điều khiển trao đổi hai mạng giống (ví dụ hai mạng ATM) thơng qua mạng khác (ví dụng GMPLS) Việc thực chức phối hợp hoạt động mạng gặp số vấn đề: o Phối hợp mặt điều khiển phức tạp mạng sử dụng tập giao thức khác (ví dụ định tuyến, giao diện mạng đến mạng riêng ATM so với giao diện OSPF-TE mạng GMPLS) o Chuyển mạch GMPLS dựa gói, TDM, bước sóng, sợi, băng tần Điều tạo vài kết hợp việc phối hợp mặt số liệu mạng MPLS mạng ATM mạng FR  Sự cân mạng: Khi tài nguyên gỡ bỏ thêm vào mạng GMPLS, tập thông tin điều khiển trao đổi lớn mạng IP truyền thống GMPLS sử dụng mơ hình thiết kế lưu lượng bao gồm giới thiệu số tham số lưu lượng, kết hợp với liên kết số liệu, định tuyeetns dựa cấc ràng buộc thực hiện, LSP, Vấn đề chưa kiểm nghiệm nghiên mặt lý thuyết mạng MPLS/GMPLS cần thời gian tương quan lớn so với mạng IP truyền thống mạng bị cố  Hệ thống quản lý mạng: Tham số quan trọng việc quản lý mạng IP truyền thơng, ví dụ mạng Internet địa đến Ngược lại, hệ thống quản lý mạng GMPLS cần lưu vết hàng ngìn, hàng triệu LSP cho trạng thái hoạt động chúng, đường định tuyến thiết kế lưu lượng… Điều dẫn đến hệ thống quản lý mạng GMPLS phức tạp so với mạng Internet truyền thống 2.2 Công nghệ ASON 16 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 2.2.1 Giới thiệu mạch quang chuyển mạch tự động ASON Hiện tại, mạng truyền tải cung cấp dịch vụ SDH WDM qua kết nối theo điều khiển giao thức quản lý mạng Quá trình tương đối tĩnh (thường thay đổi theo tuần tháng) không phù hợp với mạng đòi hỏi thay đơi thường xun nhanh chóng Mạng quang chuyển mạch tự động (ASON) mạng truyền tải quang có lực kết nối động Mạng bao gồm dịch vụ SDH, bước sóng kết sợi quang mạng hỗn hợp (có điện quang) mạng tồn quang Năng lực đuợc thể qua chức sau:  Thiết kế lưu lượng kênh quang - gán băng tần theo mẫu nhu cầu thực tế  Khôi phục tạo topo mạng dạng mesh - thiết lập topo dạng mesh để tăng khả tận dụng mạng theo ma trận lưu lượng biết  Quản lý phân bổ băng tần cho mạng IP lõi  Giới thiệu dịch vụ quang - dịch vụ lớp quang triển khai nhanh băng tần theo yêu cầu mạng riêng ảo quang 2.2.2 Kiến trúc ASON Có thể nói ASON khơng phải cơng nghệ truyền tải hồn tồn mà xây dựng tảng cơng nghệ truyền tải WDM phần quản lý điều khiển tách biệt với phần truyền tải Do ASON ổn định linh hoạt nhiều điều khiển quản lý mạng Mảng điều khiến bao gồm phần tử mạng truyền tải (chuyên mạch tuyến) tạo nên kết nối quang Các kết đầu cuối đến đầu cuối thiết lập mảng truyền tải theo điều khiển mảng điều khiển (CP) ASON Hình 2.6 ASON Kiến trúc mảng điều khiến ASON gồm mặt tách biệt mạng: 17 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 - Mạng truyền tải quang: Cung cấp chức cần thiết cho việc truyền tải tín hiệu lớp khách, tạo khả kết nối chéo thông tin đặc thù kênh quang - Mặt điều khiển ASON: Cung cấp chức cần thiết cho việc thiết lập kết nối end – to – end cho tín hiệu lớp khách với đặc tính khách hàng yêu cầu giai đoạn thiết lập - Mặt quản lý mạng: Thực chức quản lý liên quan đến mặt truyền tải mặt điều khiển 2.2.3 Các giao diện mảng điều khiển ASON ASON CP biểu diễn hình 2.6 định nghĩa tập hợp giao diện: - - Giao diện Người sử dụng-Mạng (UNI): UNI hoạt động lớp Client quang mạng.  Giao diện Nút tới Nút (I-NNI): I-NNI định nghĩa giao diện phần tử mạng báo hiệu ooc mạng quang chuyển mạch Giao diện Nút tới Nút (E-NNI): E-NNI định nghĩa giao tiếp mảng điều khiến ASON vùng quản lý khác Giao diện điều khiển kết nối (CCI): CCI định nghĩa giao diện phần tử báo hiệu ASON oxc phần tử mạng truyền tải đấu nối chéo Kiến trúc ASON mơ hình Client (khách hàng)-server (nhà cung cấp) mơ hình xếp chồng biếu diễn hình 2.7 Mơ hình giả thiết có riêng rẽ, nghĩa phân biệt độc lập quản lý, sở hữu dịch vụ lớp Hình 2.7: Mơ hình xếp chồng mạng ASON 2.2.4 Các yêu cầu chung ASON 18 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Trong trường họp mảng điều khiển phải thiết kế đáng tin cậy, có khả mở rộng hiệu Hơn nữa, phải đem lại cho nhà cung cấp khả điều khiển tốt để thiết lập kênh cách nhanh chóng xác mảng điều khiên cần phải thực hiện: - Phục vụ cho nhiều công nghệ mạng truyền tải (như SDH, OTN, PXC) - Đủ linh hoạt đê thích ứng loạt kịch mạng khác Mảng điều khiển ASON có số thành phần chung khám phá tài nguyên, tách thông tin trạng thái, thành phần quản lý luồng lựa chọn luồng Các module chức bao gồm: - Khám phá tài nguyên - Kết thông tin trạng thái - Lựa chọn luồng - Quản lý luồng 2.2.5 Các mơ hình dịch vụ cho kiến trúc ASON Sự bùng nổ băng tần mạng mang nhờ sử dụng DWDM dẫn đến yêu cầu hoạt hoá điều khiển dịch vụ nhanh chóng, tin cậy Q trình cung cấp kết nối nhân công mạng nhiều thời gian thiếu thuyết phục Mạng quang với trình cung cấp tự động vượt qua hạn chế mạng Các tiếp cận cho kiến trúc hệ thống sử dụng mạng quang chia thành mơ hình kiến trúc xếp chồng mơ hình đồng cấp  Mơ hình dịch vụ xếp chồng Mơ hình gọi mơ hình khách-chủ Các thiết bị khách router nằm biên mạng Các router nối đến các thiết bị mạng truyền tải (OXC/OADM) mạng quang thông qua đường quang Các Router biên trao đổi thông tin đến phần tử mạng truyền tải (TNE) thông qua giao diện user-mạng (UNI) Các thiết bị khách khơng nhìn thấy cấu trúc bên mạng quang ngoại trừ nút quang mà chúng kết nối đến Nhờ sử dụng UNI, router đưa yêu cầu băng tần TNE TNE phản hồi lại thông tin trạng thái đường có thiết lập hay khơng Giao thức báo hiệu hỗ trợ cho q trình tương tác với TNE thơng qua LDP RSVP-TE dựa kênh điều khiển gồm:     Thiết lập đường quang Loại bỏ đường quang Thay đổi đường quang ·Trạng thái đường quang 19 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Hình 2.8 Mơ hình dịch vụ xếp chồng Đối với yêu cầu thiết lập đường quang, định tuyến thực bên mạng quang thiết bị khách đích liên lạc cho việc thiết lập tuyến Thông tin mà thiết bị nguồn đưa địa thiết bị đích lượng băng tần mà yêu cầu Thiết bị biên mạng định tuyến đến thiết bị mạng gần với địa đích xác định yêu cầu đường thiết lập  Mơ hình dịch vụ đồng cấp Hình 2.9 Mơ hình dịch vụ đồng cấp Mơ hình gọi mơ hình tích hợp dịch vụ, mặt chức xem tương tự với mơ hình xếp chồng ngoại trừ thiết bị khách nhìn thấy cấu trúc topo bên mạng quang Router biên định đường thơng qua gói cổng đến TNE Router có chức đấu nối chéo biên Khơng có phân biệt router mạng quang quan tâm đến mặt điều khiển Việc trao đổi thông tin định tuyến mạng quang client sử dụng giao thức IGP giống OSPF với mở rộng thiết kế lưu lượng phù hợp Các thông báo trạng thái tuyến OSPF từ phần tử mạng quang bao gồm thông tin loại liên kết, liên kết thành phần 20 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Chương III: Xu hướng truyền IP miền Quang Chuyển mạch gói quang (OPS-Optical Packet Switching) khẳng định tính kinh tế sử dụng băng tần hiệu khả hỗ trợ dịch vụ khác Khi cơng nghệ chuyển mạch quang cải thiện, thực 38 mạng chuyển mạch quang dựa gói, gói chuyển mạch định tuyến độc lập qua mạng miền quang mà không cần biến đổi sang điện nút Như chuyển mạch gói quang cho phép mức độ cao việc ghép kênh thống kê liên kết sợi quang điều khiển chùm lưu lượng tốt chuyển mạch kênh Khả ứng dụng vào mạng Viễn thông Việt nam nằm xu hướng phát triển mạng truyền tải tiến tới mạng toàn quang, chuyển mạch quang tiến tới chuyển mạch gói quang hồn tồn thực tương lai mà công nghệ phát triển cho phép thực kỹ thuật xử lý tín hiệu quang 3.1 Các kỹ thuật chuyển mạch gói quang Giải pháp chuyển mạch quang hứa hẹn chuyển mạch chùm quang chuyển mạch nhãn quang Vấn đề mấu chốt kỹ thuật nằm giải pháp đệm xử l số liệu quang Hiện giải pháp công nghệ để giải vấn đề chưa hồn thiện Mào đầu gói xử lý miền điện nhằm để điều khiển hoạt động chuyển mạch Hình 3.1 Mơ hình chung cho chuyển mạch gói quang 3.1.1 Vấn đề cần giải kỹ thuật đệm quang Ý tưởng cho việc thực đệm quang sử dụng Dây trễ quang (ODL) số dạng đệm cục để lưu vài gói chen lấn cổng đầu trạng thái sẵn sàng Bộ đệm ODL nhãn chung sử dụng dây sợi trễ quang có độ dài khác chuyển mạch quang Phần trước hoạt động đệm quang thời gian ngắn phần sau sử dụng để điều khiển định tuyến gói quang qua đường tương ứng Mỗi vòng quang trễ 21 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 gói theo thời gian xác định Bộ đếm giữ vết số gói đệm Các gói tới ghi định tuyến tới độ dài khả dụng Thiết kế kiểu đệm đơn giản Tuy nhiên, thời gian nhớ ngắn phải lưu gói chen lấn thời gian giới hạn tương ứng với thời gian truyền sóng dọc theo độ dài sợi trễ Dung lượng nhớ phụ thuộc vào độ dài vật l đường trễ kích cỡ nút chuyển mạch quang Kiểu đệm thường lớn khơng có khả mở rộng Bộ đệm vòng sợi quang giải pháp mềm dẻo để mở rộng nhớ cách quay vòng gói vòng sợi xuất khe thời gian mở Vấn đề cố hữu phương pháp tín hiệu phải khuếch đại suốt lần quay vòng Điều vừa làm tăng phát xạ tự phát công suất tiêu thụ (do sử dụng khuếch đại) 3.1.2 Chuyển mạch chùm quang Chùm quang bao gồm số lượng gói thay đổi kết hợp với nhờ nhãn phụ gói điều khiển Trong chuyển mạch chùm quang, tải gói gửi theo tuyến sau lượng trễ biết mào đầu Ý tưởng cho phép nút chuyển mạch quang lượng thời gian để xử lý mào đầu vào thực thi định chuyển mạch trước tải số liệu tới Theo cách này, gói từ lối vào tới lối qua luồng mạng chuyển mạch quang Hình 3.2 Kiến trúc chuyển mạch chùm quang 22 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Kiến trúc chuyển mạch chùm quang trình bày Hình 3.2 Các kênh bước sóng điều khiển lọc tách xuống/thêm vào sau tách/ghép WDM Xử lý gói nhãn điều khiển điều khiển chuyển mạch thực miền điện Quá trình biển đổi O/E ngược sử dụng Việc trao đổi nhãn cho phép thiết lập luồng chuyển mạch nhãn mạng (chuyển mạch chùm kết nối định hướng) Phần lớn giao thức chuyển mạch chùm quang không cần đến nút trung gian 3.1.3 Chuyển mạch nhãn quang Chuyển mạch nhãn quang trường hợp đặc biệt chuyển mạch chùm quang Trong chuyển mạch nhãn quang, tồn gói (mào đầu tải) chuyển mạch theo luồng Tải chuyển đến đệm chuyển mạch quang (ODL) để giải phóng thời gian cho xử lý mào đầu thực thi định chuyển mạch Tải lưu đệm thời gian cố định (trễ thời gian) để thực xử lý mào đầu Giá trị trễ thời gian riêng cho nút chuyển mạch trung gian có chất độc lập với luồng gói chuyển qua 3.1.4 Chuyển mạch gói quang Chuyển mạch kênh phương pháp thông tin sử dụng để thiết lập cho thông tin điểm Số liệu truyền tuyến thông tin truyền thời gian thực Khác với chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói thực truyền gói số liệu độc lập Mỗi gói từ cổng tới cổng khác theo đường Các gói khơng thể gửi tới nút chưa thực thành cơng nút trước Mỗi nút cần có đệm để tạm thời lưu gói Mỗi nút chuyển mạch gói yêu cầu hệ thống quản lý để thông báo điều kiện truyền thông tin tới nút lân cận trường hợp số liệu truyền bị lỗi Hình 3.3 ví dụ nút chuyển mạch gói quang Một nút bao gồm chuyển mạch quang có khả cấu hình dựa gói Khối chuyển mạch tái cấu hình dựa thơng tin tiêu đề gói Tiêu đề gói xử lý điện mang băng gói kênh điều khiển riêng Phải thời gian để tiêu đề chuyển mạch thiết lập, gói bị trễ cách truyền qua đường trễ sợi quang 3.1.5 Kiến trúc kiểu mạch gói quang Về nguyên tắc chuyển mạch gói tồn quang tổ chức dựa gói tiêu đề điều khiển thực miền quang, nhiên phải nhiều năm thực Trong thời điểm chuyển mạch gói quang sử dụng điều khiển điện tử để xử lý tiêu đề gói thực tế Trong chuyển mạch gói quang tiêu đề nhãn đọc so sánh với bảng định tuyến Tải số liệu sau định tuyến tới cổng tương ứng với nhãn (trao đổi nhãn) Điều quan trọng tải tin truyền suốt qua chuyển mạch 23 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Hình 3.3 Nhóm 06 Kiến trúc chuyển mạch gói quang Phần tải phần mào đầu gói truyền kênh bước sóng Chuyển mạch gói gồm khối chức sau:  Giao diện đầu vào quang: thực cân chỉnh gói quang tới  Lõi chuyển mạch bước sóng không gian quang: gồm đệm quang (FDL) để giải vấn đề chen lấn gói  Giao diện đầu quang: thực việc chèn ghi lại mào đầu quang yêu cầu 3R  Bộ xử lý phần mào đầu điện: thực biến đổi quang/điện, điều khiển đồng (cân chỉnh gói tới cách kiểm soát trễ), điều khiển chuyển mạch/đệm ghi lại mào đầu  Giao diện xen/rẽ điện: thực biến đối O/E (hoặc E/O) gửi gói quang tới lõi chuyển mạch (hoặc giao diện số liệu) nút nguồn (hoặc nút đích)  Mục tiêu xây dựng mạng quang ngày bổ sung khả thiết lập động lớp truyền tải quang dựa nối chéo quang OXC (Optical Cross Connect) với kiến trúc quản lý điề khiển phù hợp  Trong tương lai gần mạng OTN có khả hỗ trợ số lượng lớn dung lượng lên tới 40 Gbit/s Mơ hình minh hoạ hình 3.4: 24 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Hình 3.4: Mạng truyền tải quang Hình 3.4 biểu thị cấu trúc OTN bao gồm OXC nối với dạng mesh, sợi sử dụng nhiều bước sóng (hàng trăm bước sóng) , OXC có khả kết nối hang nghìn kênh bước sóng Như OTN cung cấp luồng quang tới client định tuyến IP, phần tử mạng SONET/SDH chuyển mạch ATM Trên hình vẽ liên kết định tuyến IP Thêm vào lớp điều khiển chuyển mạch cần để thiết lập tuyến mạng tương tác với điều khiển OXC để khởi tạo chuyển mạch OXC Một kênh báo hiệu nút đảm bảo OXC biết trạng thái tài nguyên mạng, tuyến khả dụng… Việc thiết lập mạng truyền tải quang động cho phép cung cấp nhanh tuyến dung lương cao, tương lai bước phát triển công nghệ cho phép cung cấp số lượng lớn kênh quang Nếu tương lai cần chuyển mạch kênh quang thoả mãn nhu cầu băng tần Tuy nhiên lý sau, ví dụ mạng OTN cần đưa tính chất hạt mức bước sóng nguồn lưu lượng chùm, dung lượng kênh sử dụng xảy xung đột phạm vi mạng Trong tương lai OXC phát triển cho mạng OTN hỗ trợ cho lớp chuyển mạch gói quang Hình 3.5 mơ tả mạng quang bao gồm OXC chuyển mạch gói quang OPS Hình 3.5 Chuyển mạch gói quang nút lõi nút biên 25 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Trên hình 3.5 chuyển mạch gói quang sử dụng nút lõi, gói chuyển qua mạng chuyển mạch nút lõi tuyến lựa chọn tiêu đề trao đổi Bằng cách OPS tối ưu tài nguyên mạng tối ưu tổng dung lượng mạng làm giảm kích cỡ OXC Tạo nút chuyển mạch biên có giao diện với mạng truyền tải OTN IP Những vấn đề mà chuyển mạch quang gặp phải:    Giới hạn kỹ thuật gặp phải kỹ thuật phân giải chen lấn gói thiếu đệm quang Sự phân giải chen lấn chế cần thiết để giải xung đột điển hình nhiều gói diện bước sóng truyền từ cổng đầu vào khác đến cổng đầu thời điểm Đây vấn đề chung chuyển mạch gói biết tên gọi nghẽn Vấn đề giải cách đệm tồn gói chen lấn loại trừ gói định tuyến tới cổng đầu Một giải pháp hiệu gửi tồn gói tới đích chúng với khoảng thời gian nhận biết Phân giải chen lấn tồn quang có lực thực thi tốc độ cao nên đáp ứng yêu cầu thông lượng lớn mạng quang Giải pháp xem giải pháp mạnh để giải vấn đề ngẽn với lượng nhỏ nhớ quang gồm định tuyến lệch điều chỉnh bước sóng 3.2 Phát triển tương lai  Việc loại bỏ lớp mạng trung gian kiến trúc mạng truyền tải IP gắn liền với phát triển công nghệ chuyển mạch quang Sự mở rộng chức chuyển mạch quang tới lớp cao tạo kiến trúc mạng vơ đơn giản, mục tiêu hướng đến tương lai; kiến trúc mạng gồm hai lớp: IP/quang Hiện sản phẩm chuyển mạch bước sóng quang thương mại hoá (OXC) Chuyển mạch chùm quang (OBS), chuyển mạch gói quang (OPS) chuyển mạch nhãn quang (OLS) giai đoạn nghiên cứu phát triển Vấn đề cơng nghệ rào cản lĩnh vực 26 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 KẾT LUẬN Các vấn đề trình bày tiểu luận đề cập đến tổng quan công nghệ IP, phương pháp truyền tải IP qua mạng quang Từ để thấy để truyền tải IP mạng quang cần phải thực chức lớp tương ứng theo mơ hình OSI Mặc dù có nhiều giải pháp để thực việc truyền gói IP mạng quang xoay quanh việc thích ứng cơng nghệ làm chủ ATM, SDH Ethernet Báo hiệu điều khiển/quản lý phần tách rời xây dựng mạng truyền tải Điều đặc biệt sử dụng mạng quang để truyền tải lưu lượng IP với đặc tính lưu lượng thay đổi GMPLS cơng nghệ thiết kế cho mục đích điều khiển mạng quang để truyền tải lưu lượng IP GMPLS/ASON xem công nghệ điều khiển trụ cột để triển khai mơ hình IP/Quang Sự thành cơng mơ hình gắn liền với lực quản lý/điểu khiển cơng nghệ GMPLS/ASON Trong mạng chuyển mạch quang tự động (ASON), sản phẩm ITU-T, mô hình tham chiếu cho việc xây dựng mạng chuyển mạch quang phục vụ việc truyền tải lưu lượng số liệu Đồng thời tiểu luận giới thiệu đề cập đến vấn đề truyền gói tin IP trực tiếp quang, đánh giá xu hướng mục tiêu phát triển tương lai Khi mà nghiên cứu dần phá bỏ rào cản để tạo bước đột phá công nghệ truyền tải gói tin miền quang Bài tiểu luận trình tìm hiểu nghiên cứu thời gian có hạn trình độ hạn chế nên chưa đề cập đầy đủ vấn đề liên quan, khơng thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm mong nhận lời nhận xét, đóng góp thầy cô bạn bè để tiểu luận hồn thiện xác Xin chân thành cám ơn! 27 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ths Cao Hồng Sơn, Ngô Thu Trang, Nguyễn Thị Thu Nga, Lê Thanh Thủy; Học viện công nghệ Bưu Chính Viễn Thơng; Bài giảng Cơng nghệ truyền tải quang [2] Ths Nguyễn Đức Nhân, Học viện công nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Slide Cơng nghệ truyền tải quang [3] SV Đào Anh Ngọc, Đại học Quy Nhơn, Đồ án: Các giải pháp truyền IP mạng quang [4] Kiều Thế Hùng, Học viện cơng nghệ Bưu Chính Viễn Thông, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GMPLS VÀ ỨNG DỤNG TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG CỦA VTN [5] Trần Văn Long, Học viện công nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG IP TRÊN WDM VÀ ỨNG DỤNG CHO MẠNG ĐƯỜNG TRỤC CỦA VNPT [6] Đại học Công Nghệ, Luận văn: Các giải pháp truyền IP mạng quang 28 ... nghệ truyền dẫn IP quang. Đặc biệt, truyền tải IP mạng quang xem nhân tố then chốt Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 Chương II: Giao thức mạng truyền tải IP WDM Do IP cơng... mạng nhờ cảnh báo tự động hệ thống quản lý cố mạng truyền tải mạng số liệu 2.1.6 Một số vấn đề tồn      15 Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang Nhóm 06 GMPLS thực chất giao thức. .. lớp truyền tải lớp số liệu Mở rộng khả định tuyến lớp số liệu đến mạng quang, cho phép chúng hoạt động mạng đồng Hình 2.1: Mơ hình truyền IP GMPLS Một số giao thức mạng truyền tải IP WDM IP Quang