Các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang

Đó là giới thiệu một cách khái quát về yêu cầu của đề tài, nói lên được tổng quan về công nghê IP. Công nghệ mà đang trở thành chuẩn phổ biến của nhiều dịch vụ mạng mới.

Nội dung khoá luận tốt nghiệp

Từ yêu cầu của đề tài “Các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang” thì luậnvăn đã nêu lên được các vấn đề liên quan Đó là giới thiệu một cách khái quát vềyêu cầu của đề tài, nói lên được tổng quan về công nghê IP Công nghệ mà đang trởthành chuẩn phổ biến của nhiều dịch vụ mạng mới Đã nêu lên công nghệ IP đangsử dụng hiện nay và xu hướng phát triển công nghệ IP trong tương lai Luận văncũng đã nêu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang hiện nay Các cách thứctruyền tải dựa trên các phương pháp đã làm chủ, các giải pháp mới có tính khả thicho tương lai Đưa ra vấn đề không thể thiếu và rất quang trọng là vấn đề vê cáchthức điều khiển, báo hiệu trong truyền tải IP trên mạng quang cũng đã được đề cập

MỤC LỤC

Lời mở đầu 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IP 2

1.1 Giới thiệu chung 2

1.2 IPv4 2

1.3 Ưu điểm của IPv6 so với IPv4 4

1.4 Sử dụng IPv4 hay IPv6 6

1.5 IPv6 cho IP/WDM 7

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IP TRÊN MẠNG QUANG 8

2.2.3.1 IP/ATM/SDH cho truyền dẫn WDM 13

2.2.3.2 IP/ATM trực tiếp trên WDM 15

2.2.3.3 IP/PDH/SDH cho truyền dẫn WDM 16

2.2.3.4 Các giao thức hỗ trợ truyền dẫn SONET/SDH trên WDM 16

2.2.3.4.1Phương thức đóng khung HDLC (POS) 17

2.2.3.4.2 MAPOS (Multiple-access protocol overl SONET) 19

2.2.3.4.3 Phương thức đóng khung LAP (Link Accsess Procedure-SDH) 20

2.2.3.4.4 Phương thức đóng khung GFP (Generic Framing Procedure-GFP) 21

2.2.3.4.5 Kết chuỗi ảo (Virtual Concatenation-VCAT) 23

2.2.3.4.6 LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) 24

2.2.3.5 IP/Gigabit Ethernet cho WDM 25

2.2.3.6 IP/SDL trực tiếp trên WDM 27

2.2.4 Nghiên cứu các giao thức mới 28

2.2.4.1 RPR/SRP (Resilient Packet Ring/Spacial Reuse Protocol) 28

2.2.4.2 DTM (Dynamic Transfer Mode) 30

2.2.4.3 Sử dụng MPLS hỗ trợ chức năng định tuyến IP (IP-MPLS) 32

2.2.5 Chuyển mạch kênh quang WDM 36

2.2.5.1 Kỹ thuật WDM 36

2.2.5.2 Chuyển mạch kênh quang: Định tuyến bước sóng 36

2.2.6 Chuyển mạch gói quang 38

2.2.6.1Các kỹ thuật chuyển mạch gói quang 39

2.2.4.2 Định tuyến lệch 45

2.2.7 Kết luận 45

2.3 Phương thức điều khiển trong mạng truyền tải tích hợp IP over WDM 47

2.3.1 Quá trình phát triển mặt điều khiển 47

2.3.2 G-MPLS 49

2.3.2.1 Giới thiệu 49

2.3.2.2 Hoạt động và nền tảng của MPLS 50

2.3.2.3 Quá trình phát triển MPLS đến GMPLS 51

2.3.2.4 Bộ giao thức G-MPLS 52

2.3.2.5 Mục tiêu và các chức năng mặt điều khiển GMPLS 53

2.3.2.6 Kiến trúc các thành phần của mặt điều khiển GMPLS 54

2.3.2.6.1 Yêu cầu của mặt điều khiển 54

2.3.2.6.2 Mạng thông tin số liệu hỗ trợ mặt điều khiển GMPLS 55

2.3.2.7 Báo hiệu trong GMPLS 57

2.3.3.3 Các chức năng của ASON 66

2.3.3.3.1 Chức năng mạng lõi ASON 66

2.3.3.3.2 Chức năng biên của ASON 67

2.3.3.4 Các mô hình dịch vụ cho kiến trúc ASON 71

2.3.3.4.1 Mô hình dịch vụ xếp chồng 72

2.3.3.4.2 Mô hình dịch vụ đồng cấp 73

Kết luận 75

Chữ viết tắt

AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM

ADM Add-Drop Multiplexer Bộ xen rẽ

APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động

ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân chia địa chỉ

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tin không đồng bộ

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên

CAC Call Admission Control Điều khiển nhận cuộc gọi

CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit không đổi

CIDR Classless Inter-Domain Routing Định tuyến liên vùng không phân lớp

CLP Cell Loss Priority Độ ưu tiên mất tế bào

CoS Class of Services Lớp dịch vụ

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư thừa theo chu kỳ

DPT Dynamic Packet Transport Truyền tải gói động

DTM Dynamic Transfer Mode Chế độ truyền tải động

DVMRP Distance Vector Multicast Routing Protocol

Giao thức định tuyến vecto khoảng cách

DWDM Density Wavelength Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao

DXC Digital Cross-Connect Kết nối chéo kênh

EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức cổng ngoài

FCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung

FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện số phân bố theo cáp quang

FDL Fibre Delay Line Trễ đường cáp quang

FEC Forward Equivalence Class (in MPLS)Lớp phát chuyển tương ứng

FEC Forward Error Correction (in error correction)

Sửa lỗi trước

GbE Gigabit Ethernet Ethernet tốc độ Gigabit

HDLC High-level Data Link Control Điều khiển tuyến dữ liệu số mức cao

ID Identity Mã nhận dạng

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers

Viện đào tạo các kỹ sư điện và điện tử

IGP Interior Gateway Protocol Giao thức cổng trong

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPng IP next generation IP kế tiếp

IPS Intelligent Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ thông minh

IPv4 IP version 4 Giao thức Internet phiên bản 4

IPv6 IP version 6 (=IPng) Giao thức Internet phiên bản 6

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa truy nhập

ISO International Standards Organisation Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ITU International Telecommunication Union

Hiệp hội viễn thông quốc tế

LAN Local Area Network Mạng cục bộ

LAPS LAN Adapter Protocol Support Program

Hỗ trợ giao thức đáp ứng LAN

LCP Link Control Protocol Giao thức điều khiển đường

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn

LF Link Failure Sự cố tuyến

LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn

LLC Logical Link Control Điều khiển đường logic

LOF Loss of Frame Mất khung

LOP Loss Of Packet Mất gói

LOS Loss Of Signal Mất tín hiệu

LSP Lable Switched Path Đường chuyển mạch nhãn

LSR Lable Switch Router Định tuyến chuyển mạch nhãn

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập

MAPOS Multiple Access Protocol Over SONET

Giao thức đa truy nhập qua SONET

MBGP Multicast Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên quảng bá

MPS Multi Protocol Lambda Switching Chyển mạch Lamda đa giao thức

MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MPOA Multi Protocol Over ATM Đa giao thức theo ATM

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới

OADM Optical Add Drop Multiplexer Bộ ghép xen rẽ quang

OAM Operation, Administration and

Maintenance Khai thác, Quản trị và Bảo dưỡng

OBS Optical burst switching Chuyển mạch cụm quang

OC Optical Carrier Sóng mang quang

OCH Optical Channel Kênh quang

OCHP Optical Channel Protection Bảo vệ kênh quang

OE Opto-electronic conversion Chuyển đổi quang-điện

ODL Optical Delay Line Trễ đường quang

OEO Optical- Electronical- Optical Quang-Điện-Quang

OEXC Opto-Electric Cross-Connect Kết nối chéo quang-điện

OL Optical Label Nhãn quang

OLA Optical Line Amplifier Bộ khuếch đại đường quang

OLC Optical Label Channel Kênh nhãn quang

OLS Optical Label Switching Chuyển mạch nhãn quang

OMS Optical Multiplex Section Ghép vùng quang

OMSP Optical Multiplex Section Protection Bảo vệ ghép vùng quang

ON Optical Network Mạng quang

OEO Optical-Electrical-Optical Quang-Điện-Quang

OOO Optical-Optical-Optical Quang-Quang-Quang

OP Optical Packet Gói quang

OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang

OS Operating System Hệ thống khai thác

OSC Optical Supervisory Channel Kênh giám sát quang

OSI Open System Interconnection Liên kết nối hệ thống mở

OSPF Open Shortest Path First Thuật toán tìm đường ngắn nhất

OTDM Optical Time Division Multiplexing Ghép quang theo thời gian

OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang

PDH Plesiochronous Digital Hierachy Phân cấp số cận đồng bộ

POL Packet Over Lightwave Chuyển mạch gói qua bước sóng

POS Packet Over SONET/SDH Gói qua SONET/SDH

PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm điểm

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RSVP Resource ReSerVation Protocol Giao thức dự trữ tài nguyên

SDH Synchronous Digital Hierarchy Truyền dẫn đồng bộ

SDL Simple Data Link Đường dữ liệu đơn giản

SDLC Synchronous Data Link Control Điều khiển tuyến dữ liệu đồng bộ

SLA Service Level Agreement Sự thỏa thuận mức dịch vụ

SNAP Sub Network Access Point Điểm truy nhập mạng con

STM Synchronous Transport Module Chế độ truyền tải đồng bộ

SVC Switched Virtual Channels Kênh chuyển mạch ảo

TCA Traffic Conditioning Agreement Sự thỏa thuận điều kiện lưu lượng

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải

TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh theo thờigian

TOS Type Of Service Kiểu dịch vụ

VC Virtual Connection (in ATM) Kết nối ảo (trong ATM)

VC Virtual Container (in SDH) Gói ảo (trong SDH)

VCI Virtual Channel Identifier Bộ nhận dạng kênh ảo

VP Virtual Path Đường ảo

WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

WC Wavelength conversion Chuyển đổi bước sóng

WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng

Lời mở đầu

Giao thức Internet (IP) đã trở thành giao thức chuẩn phổ biến chocác dịch vụ mạng mới, do đó lưu lượng IP không ngừng tăng nhanh và dầnthay thế các loại giao thức khác Hằng năm, lưu lượng số tăng hơn lưulượng thoại gấp 2 ÷ 4 lần Đến năm 2010, lưu lượng số đã đạt đến gấp hàngchục lần lưu lượng thoại.

Kiến trúc mạng IP ngày nay được xây dựng theo ngăn mạng xếpchồng những công nghệ như ATM, SDH và WDM Do có nhiều lớp liênquan nên đặc trưng của kiến trúc này là dư thừa tính năng; và chi phí liênquan đến vận hành khai thác cao Hơn nữa, kiến trúc này trước đây sử dụngđể cung cấp chỉ tiêu đảm bảo cho dịch vụ thoại và thuê kênh, không đượcthiết kế phù hợp cho mạng số liệu Do đó nó không thật sự thích hợp đốivới các ứng dụng hoạt động dựa trên công nghệ chuyển mạch gói và đặcbiệt là những ứng dụng có nguồn gốc IP.

Một số nhà cung cấp và tổ chức tiêu chuẩn đang đề xuất những giảipháp mới khai thác IP trên kiến trúc mạng đơn giản, ở đó lớp WDM là nơicung cấp băng tần truyền dẫn vô cùng lớn Những giải pháp này cố gắnggiảm tối đa tính năng dư thừa, giảm mào đầu giao thức, đơn giản hoá côngviệc quản lý và qua đó truyền tải IP trên lớp WDM (lớp mạng quang) cànghiệu quả càng tốt Hiện nay có nhiều kiến trúc mạng đã được nhận diện vàtriển khai trong thực tế Tất cả chúng đều liên quan đến việc đơn giản hoácác ngăn giao thức nhưng trong số chúng chỉ có một số kiến trúc có nhiềuđặc tính hứa hẹn như DoS (Data over SONET/SDH), Gigabit Ethernet(GbE) và Resilient Packet Ring (RPR) ngoài kiến trúc IP trên ATM/SDH/WDM.

Một trong những thách thức lớn nhất ngày nay đối mặt với các nhàsản xuất chuyển mạch quang đó là phát triển các giao thức báo hiệu chođiều khiển hoạt động và hoạt động liên mạng của lớp quang mà có lẽ đâycũng là vấn đề cần chuẩn hoá cấp bách nhất hiện nay Các tổ chức và diễnđàn quốc tế OIF (Optical Internetworking Forum), IETF và ITU đều đangnỗ lực gấp rút để thiệt lập nên các phương pháp xác định việc điều khiển vàkết nối giữa mạng WDM và IP.

Trong quá trình thực hiện đề tài, em xin chân thành cảm ơn sự giúpđỡ, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô tại Khoa Điện Tử Viễn Thông-Trường Đại Học Công Nghệ, nhất là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Kim Giao-người đã trực tiếp hướng dẫn em.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IP

1.1 Giới thiệu chung

Như chúng ta đã biết Internet là một mạng máy tính toàn cầu, do hàngnghìn mạng máy tính từ khắp mọi nơi nối lại tạo nên Khác với cách tổ chức theocác cấp: nội hạt, liên tỉnh, quốc tế của một mạng viễn thông như mạng thoại chẳnghạn, mạng Internet tổ chức chỉ có một cấp, các mạng máy tính dù nhỏ, dù to khinối vào Internet đều bình đẳng với nhau Do cách tổ chức như vậy nên trênInternet có cấu trúc địa chỉ, cách đánh địa chỉ đặc biệt, trong khi cách đánh địa chỉđối với mạng viễn thông lại đơn giản hơn nhiều

Đối với mạng viễn thông như mạng thoại chẳng hạn, khách hàng ở cácvùng khác nhau hoàn toàn có thể có cùng số điện thoại, phân biệt với nhau bằngmã vùng, mã tỉnh hay mã quốc tế Đối với mạng Internet , do cách tổ chức chỉ cómột cấp nên mỗi một khách hàng hay một máy chủ đều có một địa chỉ internetduy nhất mà không được phép trùng với bất kỳ ai Do vậy mà địa chỉ trên Internetthực sự là một tài nguyên.

Hàng chục triệu máy chủ trên hàng trăm nghìn mạng Để địa chỉ khôngđược trùng nhau cần phải có cấu trúc địa chỉ đặc biệt quản lý thống nhất và một Tổchức của Internet gọi là Trung tâm thông tin mạng Internet - Network InformationCenter (NIC) chủ trì phân phối, NIC chỉ phân địa chỉ mạng (Net ID) còn địa chỉmáy chủ trên mạng đó do các Tổ chức quản lý Internet của từng quốc gia một tựphân phối (Trong thực tế để có thể định tuyến (routing ) trên mạng Internet ngoàiđịa chỉ IP còn cần đến tên riêng của các máy chủ (Host) - Domain Name).

1.2 IPv4

Địa chỉ IPv4 gồm 32 bit, chia thành bốn octet, mỗi octet là một byte Địachỉ IP được chia thành năm lớp A, B, C, D và E Giả sử Net_ID và Host_ID lầnlượt là định danh mạng và trạm Địa chỉ IP được biễu diễn dưới dạng<Net_ID><Host_ID> Với IPv4 chúng ta có 232 (4,3 tỷ) địa chỉ

Kề từ khi chính thức đựơc đưa vào sử dụng và được định nghĩa trong kiếnnghị RFC791 năm 1981 đến nay, Ipv4 đã chứng minh được khả năng dễ triển

khai, dễ phối hợp và hoạt động và tạo ra sự phát triển bùng nổ của các mạng máytính Tuy nhiên đến thời điểm hiện tại với sự phát triển công nghệ hiện nay, hầunhư tất cả tất cả các thiệt bị điện tử trong tương lai sẽ tích hợp dịch vụ IP, hơn nữasự tăng vọt ồ ạt các ứng dụng và công nghệ cũng như các thiết bị di động khác đãlàm cho không gian địa chỉ Ipv4 ngày càng chật hẹp và bộc lộ nhiều điểm yếu củaIpv4:

- Thiếu địa chỉ IP do sự tăng quá nhanh của các host trên mạng Internet đãdẫn đến tình trạng thiếu địa chỉ IP trầm trọng để gán cho các node Trongnhững năm 1990, CIDR đựơc xây dựng dựa trên khái niệm mặt nạ địa chỉ(address mask) CIDR đã tạm khắc phục được những vấn đề nêu trên Khíacạnh tổ chức mang tính thứ bậc của CIDR đã cải tiến khả năng mở rộng củaIpv4 Mặc dù có thêm nhiều công cụ khác ra đời như kĩ thuật subnetting(1985), kĩ thuật VLSM (1987) và CIDR (1993), các kĩ thuật trên đã khôngcứu với IPv4 ra khỏi một vấn đề đơn giản: không có đủ địa chỉ cho các nhucầu tương lai Do đó, một vài giải pháp tạm thời, chẳng hạn dùngRFC1918 trong đó dùng một phần không gian địa chỉ làm các địa chỉ dànhriêng và NAT là một công cụ cho phép hàng ngàn host truy cập vàoInternet chỉ một vài IP hợp lệ để tận dụng tốt hơn không gian địa chỉ củaIPv4.

- Quá nhiều các routing entry (bản ghi định tuyến) trên các backbone router :Với tình hình hiện tại, do không có sự phân cấp địa chỉ IPv4 nên số lượngcác routing entry trở nên rất lớn, lên tới 110.000 bản ghi Việc này làmchậm quá trình xử lý của router, làm giảm tốc độ mạng.

- An ninh của mạng : với IPv4, đã có nhiều giải pháp khắc phục nhược điểmnhư IPSec, DES, 3DES… nhưng các giải pháp này đều phải cài đặt thêm vàcó nhiều phương thức khác nhau với mỗi loại sản phẩm chứ không đựơc hỗtrợ ở mức bản thân của giao thức.

- Nhu cầu về các ứng dụng thời gian thực hay vấn đề đảm bảo chất lượngdịch vụ QoS : Các thách thức mới từ việc nảy sinh các dịch vụ viễn thông,các yêu cầu truyền thời gian thực cho các dịch vụ multimedia, video, âm

thanh qua mạng, sự phát triển của thương mại điện tử đã đặt ra việc đảmbảo QoS cho các ứng dụng QoS trong IPv4 cũng được xác định trongtrường TOS và phần nhận dạng tải trọng của gói tin IP Tuy nhiên trườngTOS này có tính ít tính năng.

1.3 Ưu điểm của IPv6 so với IPv4

Do các vấn đề đặt ra ở trên nên một phiên bản của giao thức mới đã đượcgiới thiệu Xuất phát điểm của IPv6 có tên gọi là Ipng (Internet Protocol NextGeneration) Sau đó, IPng được gán với phiên bản 6 và lấy tên chính thức là IPv6.Quan điểm chính khi thiết kế từng bước thay thế IPv4, không tạo ra sự biến đổiquá lớn với các tầng trên và dưới.

- Mở rộng của không gian địa chỉ : Địa chỉ của IPv6 bao gồm 128bit so với32bit của địa chỉ IPv4 Với phạm vi của địa chỉ IPv6, việc cung cấp địa chỉtrở nên thoải mái hơn rất nhiều Về mặt lý thuyết, 128bit địa chỉ có khảnăng cung cấp 2128 địa chỉ, nhiều hơn địa chỉ IPv4 khoảng 8 tỷ tỷ tỷ lần Sốđịa chỉ này sẽ đáp ứng được sự bùng nổ của các thiết bị IP trong tương lai.Ngoải ra IPv6 còn cung cấp phương thức mới tự động cấu hình địa chỉ vàxây dựng một phép kiểm tra tính duy nhất của địa chỉ IP.

- Kết cấu địa chỉ định tuyến được phân cấp hiệu quả: Địa chỉ IPv6 được thiếtkết để tạo ra cơ sở định tuyến phân cấp, hiệu quả và có khả năng tập hợp lạidựa trên sự phân cấp thành nhiều mức của các nhà cung cấp dịch vụ (ISP).Như vậy các bảng định tuyến trên các router backbone sẽ gọn nhẹ hơnnhiều.

- Dạng header mới: Phần Header của IPv6 được giảm xuống tới mức tốithiểu bằng việc chuyển tất cả các trường phụ thuộc hoặc không cần thiếtxuống phần header còn lại nằm ngay sau phần header của IPv6 Việc tổchức hợp lý phần header này làm tăng hiệu quả xử lý tại các router trunggian IPv6 header và IPv4 header là không tương thích với nhau, do đó cácnode phải được cài đặt 2 phiên bản IP mới có thể xử lý được các headerkhác nhau này.

- Tự động cấu hình địa chỉ: Tương tự như IPv4, IPv6 cũng cung cấp khảnăng cấu hình địa chỉ tự động DHCP, ngoài ra còn đưa thêm khả năng tựđộng cấu hình địa chỉ khi không có DHCP Server Trong một mạng, cáchost có thể tự động cấu hình địa chỉ của nó bằng cách sử dụng IPv6 Prefixnhận đựơc từ router (gọi là địa chỉ link-local) Hơn nữa trong một mạng màkhông có router thì host cung có thể cấu hình địa chỉ link-local để liên lạcvới các host khác.

- Bảo mật: Hỗ trợ IPSec đã được hỗ trợ ngay bản thân của IPv6 Yêu cầu bắtbuộc này như là một tiêu chuẩn cho an ninh mạng, đồng thời mở rộng khảnăng làm việc được với nhau của các loại sản phẩm.

- Chất lượng dịch vụ tốt hơn (QoS): Phần header của IPv6 được đưa thêmvào một số trường mới trường nhãn luồng (flow label) ở IPv6 header đượcdùng để đánh nhãn cho các luồng dữ liệu Từ đó các Router có thể cónhững xữ lý khác nhau với các gói tin thựôc các luồng dữ liêuk khác nhau.Do trưòng Flow label nằm trong IPv6 header nên QoS vẫn được đảm bảokhi phần tải trọng được mã hoá bởi IPSec.

- Khả năng mở rộng tốt: IPv6 có khả năng mở rông tốt bằng việc sử dụngheader mở rộng ngay sau phần IPv6 header Điều này cho phép thêm vàocác chức năng mạng mới Không giống như IPv4, phần lựa chọn địa chỉ có40 byte thì với IPv6, phần mở rộng chỉ bị hạn chế bởi kích thước của gói tinIPv6.

Có 3 loại đ ịa chỉ IPv6 Đó là Unicast, Anycast và Multicast

 Địa chỉ Unicast xác định một giao diện đơn.

 Địa chỉ Anycast xác định một tập các giao diện sao cho một Packet gửi đếnmột địa chỉ Anycast sẽ được phát tới một thành viên của nó.

 Địa chỉ Multicast xác định một nhóm các giao diện, sao cho một Packet gửiđến một địa chỉ Multicast sẽ được phát tới tất cả mọi giao diện của nhóm.Không có địa chỉ Broadcast trong IPv6, nó đã được thay thế bằng địa chỉMulticast.

Một đặc tính mới của IPv6 so với IPv4 đó là khả năng hỗ trợ QoS tại lớpmạng Tuy nhiên, điều này được thực hiện gián tiếp qua nhãn luồng và chỉ thị ưutiên, và không có sự đảm bảo nào về QoS từ đầu đến cuối cũng như không thựchiện chức năng dành trước tài nguyên mạng Dù sao khi các tính năng của IPv6được sử dụng với các giao thức dành trước tài nguyên mạng như RSVP chất lượngdịch vụ từ đầu đến cuối được đảm bảo.

Đặc tính bảo mật của IPv6 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 lượngtương lai theo cước phí.

Nhằm cải thiện vấn đề định tuyến, định dạng mào đầu (cơ sở) của IPv6 sẽđược cố định; điều này cho phép giảm thời gian xử lý ở phần mềm do phần cứngthực hiện nhanh hơn nên định tuyến cũng sẽ nhanh hơn Nhiều thay đổi chủ yếutập trung ở phần phân tách số liệu Trong IPv6, phân tách số liệu được thực hiệntại phía nguồn và khác với IPv4, bộ định tuyến có dung lượng kích thước gói giớihạn Kết hợp với những thay đổi này bộ định tuyến IPv6 phải hỗ trợ tối thiểu 576byte so với 68 byte của bộ định tuyến IPv4 Tất cả thông tin về phân tách đượcchuyển từ mào đầu IP tới phần mào đầu mở rộng nhằm đơn giản hóa giao thức vànâng tốc độ xử lý số liệu IP trong bộ định tuyến.

Kiểm tra lỗi ở mức IP không được thực hiện trong IPv6 để giảm khối lượngxử lý và cải thiện định tuyến Kiểm tra lỗi tiêu tốn nhiều thời gian, mất nhiều bitmào đầu và dư thừa khi cả lớp định tuyến và lớp truyền tải đều có chức năng kiểmtra tin cậy.

1.4 Sử dụng IPv4 hay IPv6.

Đến bây giờ chúng ta có thể khẳng định rằng IPv6 chưa thể thay thế IPv4ngay được Hai phiên bản IP này sẽ cùng tồn tại trong nhiều năm nữa Về nguyênlý, có thể thực thi IPv6 bằng cách nâng cấp phần mềm thiết bị IPv4 hiện thời vàđưa ra một giai đoạn chuyển đổi để giảm thiểu chi phí mua sắm thiết bị mới và bảovệ vốn đầu tư quá khứ Tuy nhiên, có một điều chưa chắc chắn đó là liệu tất cả cácnhà khai thác Internet sẽ chuyển sang công nghệ IPv6 hay không? Điều này phụthuộc rất lớn vào lợi ích mà nhà khai thác thu được khi chuyển sang nó Hiện tại,vây quanh các nhà khai thác vẫn là các bộ định tuyến IPv4 và phần lớn lưu lượngtrên mạng thích ứng cho IPv4, đây không chỉ là một yếu tố làm hạn chế sự thay

đổi Một đặc tính khác lôi cuốn các nhà khai thác có cơ sở hạ tầng phát triển nhanhđó là đặc tính cắm và chạy (Plug and Play), nó làm cho mạng IPv6 dễ dàng trongviệc cấu hình và bảo dưỡng hơn so với mạng IPv4 Để dễ dàng khi chuyển sangIPv6 thì các ứng dụng của IPv4 và IPv6 phải có khả năng liên kết và phối hợp hoạtđộng với nhau (ví dụ các nhà sản xuất Internet Browser cần phân phối cho cácClient khả năng thông tin với cả IPv4 và IPv6) Một điều quan trọng và tiên quyếtcho việc phối hợp họat động đó là IPv6 cần hoạt động theo kiểu Host ngăn kép:một cho ngăn giao thức IPv4 và một cho ngăn giao thức IPv6.

Như vậy, chúng ta có thể thấy rằng trước mắt sự xuất hiện IPv6 chỉ làm chosự lựa chọn thêm khó khăn (cũng giống như lợi ích của việc định tuyến hiệu quảcòn tùy thuộc vào liệu các nhà khai khác có sử dụng IPv6 không) Về lâu dài, sựnghi ngại về độ phức tạp và hiệu quả của IPv6 so với IPv4 sẽ được loại bỏ vì đếnnay các ứng dụng IP đang cố thu nạp những điểm mạnh của IPv6 chẳng hạn nhưQoS.

1.5 IPv6 cho IP/WDM

Vấn đề chính của chúng ta là phải xác định xem những gì cần cho mạng vànhững gì nên loại bỏ để làm cho truyền tải IP trên mạng WDM hiệu quả hơn.Trong bối cảnh hiện nay, IPv6 là phiên bản hợp lý nhất để hiện thực hóa điều này,để mạng tối ưu hơn Mào đầu nhỏ và hiệu quả cao, không có chức năng kiểm tralỗi trong giao thức đó là ưu điểm của việc sử dụng IPv6 Điều này có nghĩa là yêucầu cơ bản đối với hạ tầng WDM là phân phối dung lượng truyền tải tin cậy, đó làmột trong những điểm giá trị nhất của nó Trong bất kỳ trường hợp nào, sự thíchứng mới giữa IP và WDM cần được phát triển Lớp thích ứng này phải có khảnăng dành trước tài nguyên.

Kịch bản này xem các bộ định tuyến IPv4 được thích ứng ở biên của mạngWDM, điều này đồng nghĩa với việc tạo ra một quá trình chuyển đổi dần dần tạibiên giới giữa các thành phần mạng Sử dụng IPv6 trong phần lõi của mạng WDMsẽ đem lại hiệu quả, khả năng mở rộng lớn hơn so với IPv4.

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IP TRÊNMẠNG QUANG

2.1 Các thế hệ mạng WDM.

Thế hệ WDM đầu tiên được sử dụng trong mạng WAN Cấu hình mạngWAN WDM được cài đặt nhân công hoặc cố định Đường truyền WDM cung cấpcác kết nối điểm nối điểm với tốc độ thấp Kỹ thuật chính trong WDM thế hệ đầutiên là thiết kế và phát triển Laser WDM, các kỹ thuật khuếch đại quang, các giaothức truy nhập và định tuyến tĩnh Các thiết bị xen, ré bước sóng quang WADMcũng được sử dụng trong mạng MAN Các thiết bị đấu nối chéo quang DXC đượcsử dụng để kết nối các vòng Ring WADM Các kết nối này có thể là băng thôngrộng hoặc băng thông hẹp Ứng dụng của các hệ thống WDM thế hệ đầu tiên làcác trung kế chuyển mạch cho tín hiệu thoại, các đường truyền E1, T1.

Thế hệ WDM thứ hai có khả năng thiết lập các kết nối từ đầu cuối đến đầucuối trên lớp quang bằng cách sử dụng WSXC Các đường quang này có cấu trúc(topology) ảo trên topology vật lý của cáp sợi quang Cấu hình các bước sóng ảonày được cài đặt mềm dẻo hơn theo yêu cầu sử dụng Kỹ thuật chính WDM thế hệthứ hai là xen, rẽ bước sóng quang, các thiết bị đấu nối chéo, bộ biến đổi bướcsóng quang tại các bộ đấu nối chéo, định tuyến động và phân bổ bước sóng quang,các giao diện để kết nối với các mạng khác.

Thế hệ WDM thứ ba phát triển theo hướng mạng chuyển mạch gói quangkhông có kết nối Trong mạng này, các nhãn hoặc mào đầu quang được gắn kèmvới số liệu, được truyền cùng với tải và được xử lý tại các bộ chuyển mạch WDMquang Căn cứ vào tỷ số của thời gian xử lý gói tin mào đầu và thời gian xử lý toànbộ gói tin, các bộ chuyển mạch quang WDM có thể chia thành hai loại: Chuyểnmạch nhãn (OLS) hoặc chuyển mạch nhóm (OBS) Một số ví dụ thiết bị WDM thếhệ ba là: Bộ định tuyến (Router) quang chuyển mạch nhãn, Router quang Gigabit,Chuyển mạch quang nhanh.

Khả năng kết hợp với nhau trong vận hành giữa mạng WDM và mạng IP làvấn đề trọng tâm trong mạng WDM thế hệ ba Kết hợp định tuyến và phân bổbước sóng trên cơ sở chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) được coi là chuyển

mạch nhãn đa giao thức tổng quát (Generalized MPLS) thể hiện nhiều ưu điểmvượt trội Nhiều kỹ thuật phần mềm quan trọng như quản lý băng thông, đặt lạicấu hình, khôi phục, hỗ trợ chất lượng dịch vụ cũng đã được thực hiện.

Hình 1 : Mạng WDM qua các thế hệ

2.2 Nghiên cứu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang

2.2.1 Xu hướng tích hợp WDM

Nhu cầu truyền tải IP qua mạng ngày càng tăng Trong khi IP được xem

như là công nghệ lớp mạng phổ biến thì công nghệ WDM cung cấp khả năng dunglượng truyền dẫn lớn Hơn nữa, khả năng cấu hình mềm dẻo của các bộ OXC đãcho phép xây dựng mạng linh hoạt hơn, nhờ đó các đường quang (lightpath) có thểlập theo nhu cầu Một trong những thách thức quan trọng đó là vấn đề điều khiểncác lightpath này, tức là phát triển các cơ chế và thuật toán cho phép thiệt lập cáclightpath nhanh và cung cấp khả năng khôi phục khi có sự cố, trong khi vẫn đảmbảo được tính tương tác giữa các nhà cung cấp thiệt bị.

Đã có nhiều phương pháp để cung cấp dịch vụ gói IP trên mạng WDMđược đề nghị: IP/ATM/SDH over WDM, IP/SDH over WDM, v.v.v Tuy nhiênviệc quản lý mạng theo các phương pháp trên gặp không ít khó khăn Nguyênnhân chủ yếu gây nên sự phức tạp trong quản lý chính là sự phân lớp theo truyềnthống của giao thức mạng Các mạng truyền thống có rất nhiều lớp độc lâp, do đó

có nhiều chức năng chồng chéo nhau ở các lớp và thường xuyên có sự mâu thuẩnlẫn nhau Vì vậy, một trong những giải pháp để giảm chi phí xây dựng và quản lýmạng một cách triệt để đó là số lớp giao thức.

Hơn nữa, khi dung lượng và khả năng kết nối mạng trong cả công nghê IPvà WDM tăng lên thì càng cần thiết tối ưu mạng IP và bỏ qua tất cả các công nghệlớp trung gian để tạo nên mạng Internet quang thật sự hiệu quả và mềm dẻo Tuynhiên, các lớp trung gian cung cung cấp một số chức năng có giá trị như lưu lượng(Traffic Engineering) và khôi phục Những chức năng này cần được giữ lại trongmạng IP/WDM bằng cách đưa chúng lên lớp IP hoặc xuống lớp quang.

Từ đó người ta mới nghĩ đến công nghệ IP over WDM Đây là một côngnghệ mới tuy rằng còn nhiều vấn đề chưa giải quyết nhưng với lợi ích của nó, thịtrường rộng lớn và tương lai sáng sủa, các tổ chức viễn thông quốc tế đang triểnkhai công tác nghiên cứu công nghệ này IP over WDM cung cấp khả năng truyềndẫn trực tiếp gói số liệu IP trên kênh quang, giảm sự lặp chức năng giữa các lớpmạng, giảm bộ phận trung tâm dư thừa tại các lớp SDH/SONET, ATM, giảm thaotác thiệt bị, dẫn đến giảm chi phí bảo dưỡng và quản lý Do không phải qua lớpSDH và ATM nên gói số liệu có hiệu suất truyền dẫn cao nhất, đồng nghĩa với chiphí thấp nhất Ngoài ra còn có thể phối hợn với đặc tính lưu lượng không đối xứngcủa IP, tận dụng băng tần nhằm giảm giá thành khai thác Từ đó gián tiếp giảm chiphí cho thuê bao Rõ ràng đây là một kết cấu mạng trực tiếp nhất, đơn giản nhất,kinh tế nhất, rất thích hợp sử dụng cho các mạng đường trục.

Hình 2: Xu hướng tích hợp IP/WDM

2.2.2 Giới thiệu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang

Hiện nay đó cú nhiều giải phỏp đang được nghiờn cứu, phỏt triển, hoặc là đóđược triển khai trờn cỏc mạng của cỏc nhà khai thỏc trong nhưng năm qua Xuhướng nghiờn cứu tớch hợp IP quang đang diễn ra mạnh mẽ khụng chỉ ở trong dựỏn nghiờn cứu phỏt triển của những trung tõm nghiờn cứu khoa học lớn mà nú cũnlan rộng trong cỏc phũng thớ nghiệm Lab của cỏc trường Đại học Theo thống kờcủa EURESCOM (European Institute for Research and Strategic Studies inTelecommunication) trong dự ỏn hiện nay trờn thế giới cú khoảng hơn 13 giảiphỏp liờn quan đến vấn đề truyền tải IP trờn mạng quang.

Khi đi vào tỡm hiểu và nghiờn cứu cho thấy 2 xu hướng khả thi, một là khaithỏc ưu điểm của cụng nghệ hiện cú trờn mạng, thờm tớnh năng để thớch ứng vớiviệc mạng lưu lượng IP với kớch thước gúi thay đổi Xu hướng kia là nghiờn cứura cỏc giao thức mới phự hợp với đặc tớn lưu lượng IP Điều này được thể hiện rừkhi ta gắn cỏc giải phỏp trờn vào mụ hỡnh phõn lớp mạng.

Lớp dịch vụ/định tuyến

Lớp truyền tải

Lớp mạng quang

điều này: các dự án nghiên cứu phần lớn chịu ảnh hưởng bởi nguồn tài chính từcác nhà khai thác mạng, sản xuất thiết bị, như thế nó sẽ chỉ giải quyết những vấnđề đang tồn tại của họ Chính vì vậy các nghiên cứu về giao thức truyền tải cũngchỉ tập trung vào những công nghệ này mà thôi

Lớp 1- giao diện vật lý, sẽ là các tế bào ATM (theo giao diện STM-1 hoặcSTM-4), khung truyền dẫn SDH, Ethernet, DTM và Digital Wrapper (G.907) Cácbước sóng quang đóng vai trò tuyến kết nối điểm - điểm giữa các nút trong mạng.Đôi khi người ta xem các bước sóng này tạo thành lớp quang đóng vai trò.

Lớp 0, nghĩa là nó thuần tuý chỉ là tuyến vật lý cung cấp kết nối giữa cácthành phần trong mạng truyền tải.

Cấn nhớ thêm rằng là khi xuất hiện chuyển mạch gói quang (OPS), côngnghệ này có khả năng hoạt động từ Lớp 1 đến lớp 3 trong mô hình OSI, thì gói IPsẽ được sắp xếp trực tiếp trong gói quang mà không cần qua lớp trung gian Tuynhiên phải cần rất nhiều thời gian nữa thì công nghệ chuyển mạch gói quang mớicó thể thương mại rộng rãi trên thị trường.

Có thể nêu các phương pháp trên bằng các tên gọi sau:

 IP/LAPS/SDH(khung)/WDM

 IP-MPLS/quang (Digital Wrapper -G.907)

Cần biết rằng nguyên lý hoạt động của khung SDH (kỹ thuật ghép kênh

SDH) có thể ứng dụng trong các thiết bị độc lập hoặc được tích hợp trong thiết bịkhác mà có chung phần điều khiển với công nghệ khác Đó là lý do người ta phânthành hai giải pháp sử dụng khung SDH trong thiết bị độc lập và thiết bị tích hợp(SDH (khung)), phù hợp theo hai mô hình xếp chồng và đồng cấp đang được ứngdụng trong mạng ngày nay.

2.2.3 Thích ứng IP trên WDM

2.2.3.1 IP/ATM/SDH cho truyền dẫn WDM

Bảng 1: Ngăn giao thức sử dụng tích hợp cho IP/ATM/SDH

IP Được đóng thành các gói kích thước 250 đến 65535 byte.

LLC/SNAP Điều khiển tuyến logic thêm 8 byte mào đầu vào gói IP để tạo thành khối dữ liệu giao thức (PDU) ATM.

AAL5 Lớp thích ứng ATM5 thêm 8 byte mào đầu (trường độ dài và 4 byte CRC) cộng với trường nhồi (0 đến 47 byte) để tạo thành một PDU AAL5 có kích thước bằng một số nguyên lần tải trọng ATM 48 byte

ATM Chia PDU AAL5 thành các tải trọng 48 byte và thêm 5 byte màođầu để tạo thành các tế bào ATM 53 byte.

SDH Đặt các tế bào ATM vào tải trọng VC-4 hoặc VC-4 kết chuỗi SDH Thêm mào đầu đoạn SDH (81 byte gồm cả con trỏ AU) và9 byte mào đầu tuyến VC4 vào vùng tải trọng VC4 2340 byte Trường hợp kết chuỗi các VC4 một VC4-Xc

Truyền tải IP qua ATM được thực hiện dưới nhiều giao thức IP/ATM cổ điển, LAN mô phỏng, đa giao thức qua ATM, Ở đây ta tập trung chủ yếu vào giao thức cổ điển đã được chuẩn hoá và hoàn thiện Để truyền tải trong các tuyến

WDM, phần lớn các định dạng truyền dẫn chuẩn sử dụng khung SDH Ngăn giao thức cho giải pháp này được trình bày tóm lược trong bảng trên.

- Kích thước gói sau lớp ATM

AAL5_PDU = IPSIZE + SNAP_HD + AAL5_OH= IPSIZE + 16.

Cells/Packet = AAL5_PDU / 48.

ATM_PSIZE = (Cells/Packet)*53 = 53*roundup [(IPSIZE + 16)/48]

e.g 32 WDM

STM16c/ATM interface

Hình 4: Biểu diễn kiến trúc mạng khả thi sử dụng IP/ATM/SDH over WDM.

Theo cách này, các gói IP được phân tách trong các tế bào ATM và được

gán vào các Kết nối ảo (VC) qua Card đường truyền SDH/ATM trong bộ định

tuyến IP Tiếp đến các tế bào ATM được đóng trong khung SDH và được gửi tớichuyển mạch ATM hoặc trực tiếp tới bộ Transponder WDM để truyền tải qua lớpmạng quang (biểu diễn đơn giản như trong Hình 4 cho ring OADM).

Hiện tại, một cách thực hiện đảm bảo QoS cho dịch vụ IP là cung cấp mộtbăng tần cố định giữa các cặp thiết bị định tuyến IP cho từng khách hàng (quản lýQoS Lớp 2) ATM cung cấp tính năng thực hiện điều này với tính hạt băng tần

thay đổi nhờ các Kênh ảo cố định (PVC) qua hệ thống quản lý ATM hoặc thiết lậpKênh chuyển mạch ảo (SVC) linh hoạt, tất cả nằm trong Luồng ảo (VP) Hoặc

cũng có thể sử dụng phương pháp ghép kênh thống kê cho phép người sử dụng cóthể truy nhập băng tần phụ trong một khoảng thời gian ngắn Điều này đảm bảobăng tần tuỳ ý và cố định từ 1 Mbit/s đến vài trăm Mbit/s cho các khách hàng khác

nhau Ngoài ra, với tính hạt mịn của băng tần có thể cho phép các bộ định tuyến IPkết nối logic dạng mạng nhện (Mesh) một cách dễ dàng, do trễ được giảm thiểugiữa các bộ định tuyến trung gian Một lợi điểm khác của việc sử dụng giao thứcATM là khả năng thực hiện các hợp đồng lưu lượng khác nhau với nhiều mức chấtlượng dịch vụ tuỳ theo ứng dụng yêu cầu Đối với lưu lượng IP (thực chất là phikết nối), mạng ATM sẽ chủ yếu sử dụng hợp đồng lưu lượng UBR (tốc độ bitkhông xác định) Tuy nhiên, nếu các ứng dụng IP nào đó yêu cầu mức QoS riêng,

đặc biệt với các ứng dụng thời gian thực cần sử dụng Năng lực chuyển giao (ATC)khác như Tốc độ bit không đổi (CBR) hoặc VBR-rt Tuy nhiên khi sắp xếp các gói

IP có độ dài biến thiên vào các tế bào ATM có độ dài cố định chúng ta phải cầnđến phần mào đầu phụ (do gói một gói IP có thể cần đến nhiều tế bào ATM), vàđây được gọi là thuế tế bào Sự khác biệt về kích thước cũng tạo ra yêu cầu lắp đầykhoảng trống trong các tế bào mà có phần mào đầu phụ Một giải pháp để ngănchặn yêu cầu trên là sắp xếp các gói trực tiếp liền kề nhau, nhưng điều này cũngđồng nghĩa với việc tăng rủi ro mất hai gói liền nhau khi tế bào bị mất.

IP/ATM cũng có thể được sử dụng trong MPLS Trong trường hợp này, PVCkhông được thiết lập từ hệ thống quản lý ATM mà linh hoạt từ giao thức MPLS.Đối với MPLS dựa trên ATM, nhãn có thể được lưu trong VCI ATM.

2.2.3.2 IP/ATM trực tiếp trên WDM

Một giải pháp khác là truyền tải trực tiếp bào ATM bao gói IP trên kênhWDM Kịch bản này giống như kịch bản trên theo quan điểm kiến trúc Sự khácbiệt ở đây là các tế bào ATM không được đóng trong các khung SDH mà chúngđược gửi trực tiếp qua môi trường vật lý bằng sử dụng tế bào ATM tạo trên lớp vậtlý

Tế bào tạo trên lớp vật lý là một kỹ thuật tương đối mới đối với truyền tảiATM Tế bào dựa trên cơ chế vật lý đã được phát triển riêng cho giao thức ATM;kỹ thuật này không hỗ trợ cho bất kỳ giao thức nào ngoài những giao thức thiết kếcho ATM.

Một số ưu điểm của việc sử dụng tế bào dựa trên giao diện SDH như trìnhbày ở trên:

 Kỹ thuật truyền dẫn đơn giản đối với tế bào ATM cũng như các tế bào đượcgửi trực tiếp trên môi trường vật lý sau khi trộn.

 Mào đầu lớp vật lý ít hơn (khoảng 16 lần so với SDH)

 ATM là không đồng bộ nên không đòi hỏi cơ chế định thời nghiêm ngặt vớimạng.

Tuy nhiên, nhược điểm của giải pháp này là phần mào đầu (thuế tế bào)cũng lớn tương tự như đối với truyền tải SDH; công nghệ này không được các nhàcông nghiệp phát triển rộng rãi, và kỹ thuật truyền dẫn này chỉ có thể mang riêngcác tế bào ATM.

Tế bào ATM dựa trên các lớp vật lý được định nghĩa trong một số tổ chứctiêu chuẩn, 155 Mbit/s và 622 Mbit/s của ITU, và hiện tại thì Diễn đàn ATM đãhoàn thành chỉ tiêu cho tốc độ 622 Mbit/s và 2488 Mbit/s.

2.2.3.3 IP/PDH/SDH cho truyền dẫn WDM

Truyền tải IP qua môi trường PDH có thể thực hiện dựa trên giao thức PPPvà khung HDLC ở lớp 2 Hiện nay, ITU cũng đã chuẩn hoá giải pháp đóng gói IPtrong khung PDH qua giao thức LAPS (X.85/Y.1321).

Lớp vật lý bao gồm các bước sóng WDM và sợi quang Để tăng cải thiệnchức năng mạng (bảo vệ và khôi phục mạng) cho PDH thì các khung của nó sauđó sẽ được đóng trong các khung SDH trước khi truyền trên bước sóng quang

Ngày nay, do sự bùng nổ lưu lượng số liệu nên giới hạn tốc độ và phươngpháp ghép kênh của PDH đã làm cho nó không thể tồn tại trong mạng truyền tảimới Và sử dụng PDH sẽ làm giảm hiệu quả khai thác của mạng truyền tải quang.Giải pháp kết nối này chỉ còn hiện diện trong những mạng số liệu mà dung lượngkết nối rất thấp.

2.2.3.4 Các giao thức hỗ trợ truyền dẫn SONET/SDH trên WDM2.2.3.4.1Phương thức đóng khung HDLC (POS)

Mạng truyền tải gói IP được đóng trong khung SDH truyền trên môi trườngWDM được biểu diễn trong Hình 5.

Các khung SDH được dùng để tạo nên khung bao gói IP đơn giản chotruyền dẫn WDM bằng bộ Transponder (thích ứng bước sóng) hoặc truyền tải lưulượng IP trong khung SDH qua mạng truyền tải SDH cùng với lưu lượng khác sauđó mới sử dụng các tuyến WDM.

Giải pháp này tận dụng ưu điểm của SDH để bảo vệ lưu lượng IP chống lạisự cố đứt cáp nhờ chức năng chuyển mạch tự động (APS) Điều này cũng có thểthực hiện trong lớp mạng quang dựa trên WDM.

OLA

ghép kênh WDM

IP router

IP router

SDH ADM

transponder 16

STM-Hình 5 Ví dụ về mạng IP/SDH/WDM

Card đường truyền trong bộ định tuyến IP thực hiện tạo khung PPP/HDLC.Tín hiệu quang phải phù hợp với truyền dẫn qua môi trường sợi quang trong phầntử mạng SDH hoặc bộ Transponder WDM Có một số kiểu giao diện IP/SDHkhác:

 VC4 hoặc “ống” kết chuỗi VC4 cung cấp băng tần tổng hợp, không có bấtcứ sự phân chia nào giữa các dịch vụ IP hiện diện trong luồng gói.

 Giao diện kênh hoá, ở đây đầu ra quang STM-16 có thể chứa 16 VC4 riêngrẽ với dịch vụ phân biệt cho từng VC4 VC4 khác nhau cũng có thể đượcđịnh tuyến qua mạng SDH tới các bộ định tuyến đích khác nhau.

Bảng 2 Các giao thức sử dụng cho IP/SDHIP Gói số liệu có độ dài cực đại 65535 byte

PPP Đóng khung gói theo PPP (RFC 1661) Thêm “trường giao thức” 1 hoặc2 byte và thực hiện nhồi theo tuỳ lựa PPP cũng cung cấp giao thức thiếtlập tuyến nhưng không phải là quyết định trong IP/SDH.

HDLC Tạo khung (RFC 1662) Thêm 1 byte cờ để chỉ thị điểm bắt đầu củakhung, hơn 2 byte cho mào đầu và 2 byte kiểm tra khung (FCS) tạo rakhung có độ dài tới 1500 byte Cùng với PPP, HDLC tạo thành 7 hoặc 8byte mào đầu thêm vào gói IP.

SDH Đặt các khung HDLC trong tải VC4 hoặc VC4 kết chuỗi (RFC 1619).Thêm mào đầu đoạn SDH (81 byte gồm cả con trỏ AU) và 9 VC4 byteMào đầu luồng vào 2340 byte tải VC4 SDH Đối với VC4 kết chuỗi, tảiV4-Xc có độ dài X*2340 Các khung được phép vắt ngang qua ranh giớicủa các VC4 Giống như ATM, đa thức 1+x43 được sử dụng cho trộn tínhiệu để giảm thiểu rủi ro người sử dụng truy nhập với mục đích xấu màcó thể gây mất đồng bộ mạng.

Phiên bản IP/WDM được xem xét ở đây sử dụng giao thức PPP và khungHDLC Phiên bản này cũng được biết dưới tên gọi khác POS hoặc Gói trênSONET PPP là một phương pháp chuẩn để đóng gói các gói IP và các kiểu góikhác cho truyền dẫn qua nhiều môi trường từ đường điện thoại tương tự tới SDH,và cũng bao gồm chức năng thiết lập và giải phóng các tuyến (LCP) HDLC làphiên bản chuẩn hoá của SDLC theo ISO, giao thức này được IBM phát triểntrong những năm 1970 Khung HDLC chứa dãy cờ phân định ranh giới ở điểm đầuvà điểm cuối của khung cùng một trường kiểm tra CRC để kiểm soát lỗi.

 Định dạng khung HDLC (POS)

POS_PSIZE = IPSIZE + POS_OH = IPSIZE + 7 (CRC 16).POS_PSIZE = IPSIZE + POS_OH = IPSIZE + 9 (CRC 32).

Hình 6: Định dạng khung HDLC (POS)

2.2.3.4.2 MAPOS (Multiple-access protocol overl SONET)

Giao thức MAPOS là giao thức lớp tuyến số liệu hỗ trợ IP trên SDH Giaothức MAPOS cũng được gọi với một tên khác là Packet Over Lightwave (POL).Đây là một giao thức chuyển mạch gói phi kết nối dựa trên việc mở rộng khungPOS (PPP-HDLC) được NTT phát triển Trước đây MAPOS được phát triển vớimục đích mở rộng dung lượng tốc độ cao SONET cho LAN nhưng hiện nay sựhiện diện của Gigabit Ethernet dường đã làm người ta lãng quên nó Hiện tại cũngcó một số chuyển mạch MAPOS được thử nghiệm ở Nhật bản (Tokyo).

Trong hình Hình biểu diễn khung MAPOS thế hệ 1 và 2 Giao thứcMAPOS /POL được xem như sự mở rộng thành phần khung HDLC Các trườngđược truyền trong MAPOS là:

 Dãy cờ, sử dụng cho đồng bộ khung.

 Địa chỉ, chứa địa chỉ đích HDLC (8 bit trong phiên bản 1 và 16 trong phiênbản 2)

 Điều khiển, là trường điều khiển có giá trị 0x03, thuật ngữ chuyên môntrong HDLC nghĩa là khung Thông tin không đánh số với bit Poll/Finalđược thiết lập bằng 0.

 Giao thức, xác định giao thức cho việc bao gói số liệu trong trường thôngtin của nó.

 Thông tin, chữa gói số liệu tối đa 64 Kbyte.

 Dãy kiểm tra khung, được tính trên khắp các bit mào đầu, giao thức, vàtrường tin

Cờ Địa chỉđích

thức Trường thông tin FCS

Cờ Địa chỉ đích Giao

thức Trường thông tin FCS

Hình 7: khung MAPOS Phiên bản 1 và Phiên bản 2

Việc thực hiện giao thức MAPOS trong bộ định tuyến IP chuẩn với cácgiao diện POS đã được thực hiện trong khoảng thời gian ngắn Chỉ có hai chứcnăng mới (Giao thức chuyển mạch nút - NSP và Giao thức phân chia địa chỉ-ARP) được thêm vào giao thức MAPOS

2.2.3.4.3 Phương thức đóng khung LAP (Link Accsess Procedure-SDH)

Giao thức truy nhập tuyến-SDH (LAPS) là một giao thức tuyến số liệuđược thiết kế cho mục đích IP/SDH và Ethernet/SDH được ITU-T chuẩn hoá lầnlượt trong khuyến nghị X.85, X.86 LAPS hoạt động như khung HDLC bao gồmdịch vụ liên kết số liệu và chỉ tiêu giao thức để thực hiện việc sắp xếp gói IP vàotải SDH.

IP/SDH sử dụng LAPS như một sự kết hợp kiến trúc thông tin số liệu giaothức IP (hoặc các giao thức khác) với mạng SDH Lớp vật lý, lớp tuyến số liệu vàlớp mạng hoặc các giao thức khác được hiện diện tuần tự gồm SDH, LAPS và IPhoặc PPP Mối liên hệ này được biểu diễn như ngăn giao thức/lớp cho IP trênSTM-n Hình dưới mô tả IP/SDH như ngăn giao thức/lớp.

VC bËc thÊpTCP/UDP

VC bËc cao§o¹n ghÐp kªnh

§o¹n lÆp

G.707/Y.1322Giao thøc Internet

Hình 8: Ngăn giao thức/lớp cho IP trên STM-n sử dụng LAPS X.85(Ngăn TCP/UDP/IP được thay bằng Ethernet đối với X.86)

Định dạng khung của LAPS bao gồm:

 Trường cờ: chỉ điểm bắt đầu và kết thúc khung (từ mã cố định 01111110) Trường địa chỉ: liền ngay sau trường cờ được gán giá trị cố định để biểu thị

trường cờ liền trước là cờ mở (nếu trường cờ mà không có trường địa chỉ

liền sau thì được xem là cờ đóng và cũng được làm vai trò cờ mở củakhung kế tiếp).

 Trường điều khiển và SAPI: Trường điều khiển có giá trị hexa 0x03 và lệnhthông tin không đánh số với giá trị Poll/Final là 0 SAPI chỉ ra điểm tại đódịch vụ tuyến số liệu cung cấp cho giao thức lớp 3.

 Trường thông tin: chứa thông tin số liệu có độ dài tối đa 1600 byte.

 Dãy kiểm tra khung (FCS-32): đảm bảo tính nguyên dạng của thông tintruyền tải

 LAPS_PSIZE = IPSIZE + LAPS_OH = IPSIZE + 9

0x7e 0x04 0x03 SAPI Thông tin LAPS, góiIP

32bit 0x7e

Hình 9: Định dạng khung LAPS theo X.85

2.2.3.4.4 Phương thức đóng khung GFP (Generic Framing Procedure-GFP)

Thủ tục lập khung tổng quát (GFP) được ANSI thảo luận đầu tiên trongT1X1.5; và hiện nay đã được ITU-T chuẩn hoá trong khuyến nghị G.704.1 GFP làmột thủ tục lập khung để tạo nên tải có độ dài thay đổi theo byte từ các tín hiệuclient mức cao hơn cho việc sắp xếp tín hiệu trong luồng đồng bộ.

GFP là một thuật ngữ chung cho hai hướng xếp chồng: ở lớp phía dưới liênquan đến dịch vụ truyền tải sử dụng GFP; và ở lớp phía trên liên quan đến sắp xếpcác dịch vụ cung cấp bởi GFP Ở lớp phía dưới, GFP cho phép sử dụng bất cứ kiểucông nghệ truyền tải nào, mặc dù hiện chỉ chuẩn hoá cho SONET/SDH và OTN(Digital Wrapper, G.709) Tại lớp phía trên, GFP hỗ trợ nhiều kiểu gói khác nhaunhư IP, khung Ethernet, và khung HDLC như PPP.

EthernetIP/PPPCác dạng tín hiệu khácGFP-Kiểu lớp client xác định (Tải phụ thuộc)

GFP-Kiểu chung (Tải độc lập)

Hỡnh 10: Mối quan hệ GFP với tớn hiệu client và luồng truyền tải

GFP cú hai phương phỏp sắp xếp để thớch ứng cỏc tớn hiệu client vào trong

tải SONET/SDH: GFP sắp xếp theo khung (GFP-F) và GFP trong suốt (GFP-T).

 GFP-F: sử dụng cơ chế tỡm hiệu chỉnh lỗi mào đầu để phõn tỏch khung GFPnối tiếp (giống như cơ chế sử dụng trong ATM) trong dũng tớn hiệu ghộpkờnh cho truyền dẫn Do độ dài tải GFP thay đổi nờn cơ chế này đũi hỏikhung tớn hiệu client được đệm toàn bộ lại để xỏc định độ dài trước khi sắpxếp vào khung GFP.

 GFP-T: một số lượng đặc tớnh tớn hiệu client cố định được sắp xếp trực tiếpvào khung GFP cú độ dài xỏc định trước (sắp xếp theo mó khối cho truyềntải trong khung GFP, hiện chỉ mới định nghĩa cho mó 8B/10B trong chuẩnG.704.1 ITU-T).

 Cấu trỳc khung GFP (hỡnh 11), nú bao gồm cỏc thành phần cơ bản sau: Mào đầu lừi

 Phần tải tin

 Trường kiểm tra khung (CFS)

Hình 11: Cấu trúc khung GFP2.2.3.4.5 Kết chuỗi ảo (Virtual Concatenation-VCAT)

Kết chuỗi ảo là một cơ chế cung cấp khả năng khai thác tải SONET/SDHhiệu quả và mềm dẻo Cơ chế này phá vỡ giới hạn do sự phân cấp tín hiệu truyềndẫn đồng bộ SONET/SDH được thiết kế cho tải PDH (tốc độ kênh được phânthành từng cấp thô STM-1, STM-4, ) Từ “ảo” ngụ ý nối xâu chuỗi các tải trongSONET/SDH để cung cấp băng tần mềm dẻo phù hợp với kích thước số liệu.

Ý tưởng này đã được thực hiện trong giải pháp PoS , tuy nhiên mới nó mớichỉ dừng lại ở mức kết chuỗi tải ở mức luồng bậc cao tạo thành tuyến có dunglượng phù hợp với giao diện của các bộ định tuyến.

Đầu đề chínhĐầu đề tải trọngĐầu đề mở rộng

(tùy chọn)

TẢI TRỌNG

Tổng kiểm tra(tùy chọn)

PLIcHEC (CRC-16) PTI PFI kiểu EXI

UPItHEC (CRC-16)

EXIeHEC (CRC-16)

TẢI TRỌNG

pFCS (CRC-32)4 byte

4 byte

0-60 byte

n byte

0-4 byteThứ tự truyền bit

0: không FCS

kiểu EXI: chỉ thị đầu đề mở rộng0000: Null

0001: Chuỗi0010: V

UPI: chỉ thị tải trọng người sử dụngtHEC: HEC trường kiểu

EXI: chỉ thị đầu đề mở rộngeHEC: HEC mở rộngTải trọng: chứa khung PDUpFCS: FCS tải trọng

DÞch vôTDM(600M)

DÞchvô sèliÖu(IP)(1,8G)

STM-16 (2,5G)VC-3 (50M)

VC-3 (50M)

VC-4-12v (1,8G)

VC-2 (2M)

VC-2 (2M)VC-2 (2M)

Hình 12 Ví dụ kết chuỗi ảo trong hệ thống SDH

Các tải kết chuỗi trong mạng được xử lý như những tải riêng biệt và độclập Do đó nhà khai thác mạng truyền tải có thể tự do thực hiện chức năng kếtchuỗi mà không sợ ảnh hưởng đến hệ thống đang sử dụng hiện tại Hơn nữa, hệthống quản lý phần tử mạng (EMS)/Hệ thống quản lý mạng (NMS) ngày nay cóthể cung cấp dễ dàng chức năng này

2.2.3.4.6 LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme)

Như trình bày trên, kết chuỗi tải được thực hiện để tạo nên những tải códung lượng khác nhau Mặc dù một số lượng tải kết chuỗi có thể đã được xác địnhtrước cho phần lớn ứng dụng nhưng thực tế chúng ta cũng cần phân phát động mộtsố tải cho một vài ứng dụng cụ thể LACS được thiết kế để thực hiện chức năngtrên.

LCAS là một giao thức báo hiệu thực hiện trao đổi bản tin giữa hai điểmkết cuối VC để xác định số lượng tải kết chuỗi Ứng với yêu cầu của người sửdụng, số lượng tải kết chuỗi có thể tăng/giảm phù hợp với kích thước lưu lượngtrao đổi Đặc tính này rất hữu dụng với nhà khai thác để thích ứng băng tần giữacác bộ định tuyến thay đổi theo thời gian, theo mùa

Cơ chế hoạt động của LCAS dựa trên việc trao đổi gói điều khiển giữa bộphát và bộ thu Mỗi gói điều khiển sẽ mô tả trạng thái của tuyến trong gói điềukhiển kế tiếp Những thay đổi này được truyền đi tới phía thu để bộ thu có thểchuyển tới cấu hình mới ngay khi nhận được nó Gói điều khiển gồm một loạt các

trường dành cho những chức năng định trước và chứa thông tin truyền từ bộ phátđến bộ thu cũng như thông tin từ bộ thu đến bộ phát.

2.2.3.5 IP/Gigabit Ethernet cho WDM

Hiện nay, Ethernet chiếm tới 85% trong trong số những ứng dụng mạngLAN Chuẩn Gigabit Ethernet có thể sử dụng để mở rộng dung lượng LAN tiến tớiMAN và thậm chí cả đến cả WAN nhờ các Card đường truyền Gigabit trong cácbộ định tuyến IP; những Card này có giá thành rẻ hơn 5 lần so với Card đườngtruyền cùng dung lượng sử dụng công nghệ SDH Nhờ đó, Gigabit Ethernet trởnên hấp dẫn trong môi trường Metro để truyền tải lưu lượng IP qua các mạch vòngWDM hoặc thậm chí cho cả các tuyến WDM cự ly dài Hơn thế nữa, các cổngEthernet 10 Gbit/s sẽ được chuẩn hoá trong tương lai gần.

Hình 13 biểu diễn ví dụ mạng IP dựa trên giao diện Gigabit Ethernet CácCard đường truyền Gigabit Ethernet hoặc chuyển mạch Ethernet Lớp 2 nhanhđược sử dụng cho các bộ định tuyến IP trong mạng.

Mạng Ethernet tốc độ bit thấp (ví dụ 10Base-T hoặc 100Base-T) sử dụngkiểu truyền hoàn toàn song công, ở đây băng tần truyền dẫn hiệu dụng được chiasẻ giữa tất cả người sử dụng và giữa hai hướng truyền dẫn Để kiểm soát sự truynhập vào băng tần chia sẻ có thể sử dụng công nghệ CSMA-CD Điều này sẽ làmgiới hạn kích thước vật lý của mạng vì thời gian chuyển tiếp không được vượt quá“khe thời gian” có độ dài khung nhỏ nhất (chẳng hạn 512 bit đối với 10Base-T và100Base-T) Nếu tốc độ bit là 1Gb/s mà sử dụng độ dài khung nhỏ nhất 512 bit thìmạng Ethernet chỉ đạt chừng 10m vì thế độ dài khung tối thiểu trong trường hợpnày được định nghĩa bằng 4096 bit cho Gigabit Ethernet Điều này hiện làm giới

hạn kích thước mạng trong phạm vi 100m Tuy nhiên, kiểu hoàn toàn song côngvẫn hấp dẫn trong môi trường Gigabit Ethernet.

Khi Gigabit Ethernet (1000Base-X) sử dụng kiểu song công nó trở thànhmột phương pháp tạo khung và bao gói đơn giản và tính năng CSMA-CD khôngcòn được sử dụng Chuyển mạch Ethernet cũng được sử dụng để mở rộng topomạng thay thế cho các tuyến điểm - điểm.

Hình 13: Truyền tải IP trên vòng ring WDM bằng khung Gigabit Ethernet

Cấu trúc khung Gigabit Ethernet biểu diễn trong Hình Độ dài tải cực đạicủa Gigabit Ethernet là 1500 byte nhưng có thể mở rộng tới 9000 byte (KhungJumbo) trong tương lai Tuy nhiên, kích thước tải lớn hơn sẽ khó tương hợp vớicác chuẩn Ethernet trước đây và hiện tại cũng chưa có chuẩn nào cho vấn đề này.

Giao diệnGigabit Ethernet

Giao diệnGigabit Ethernet

Giao diệnGigabit EthernetChuyển mạch

Gigabit EthernetGiao diện

Gigabit

IPĐịnh tuyến

Ví dụ: WDM 32

Phần mào đầu 7Phân định ranh giới bắt đầu 1

Hình 14 Khung Gigabit Ethernet

Khung Ethernet được mã hoá trong sóng mang quang sử dụng mã 8B/10B.Trong 8B/10B mỗi byte mã hoá sử dụng 10 bit nhằm để đảm bảo mật độ chuyểntiếp phù hợp trong tính hiệu khôi phục đồng hồ Do đó thông lượng đầu ra 1Gb/sthì tốc độ đường truyền là 1,25Gb/s Việc mã hoá cũng phải đảm bảo chu kỳ trốngđược lấp đầy ký hiệu có mật độ chuyển tiếp phù hợp giữa trạng thái 0 và 1 khi cácgói không được phát đi nhằm đảm bảo khả năng khôi phục đồng hồ.

Gigabit Ethernet cung cấp một số CoS như định nghĩa trong tiêu chuẩnIEEE 802.1Q và 802.1p Những tiêu chuẩn này dễ dàng cung cấp CoS quaEthernet bằng cách gắn thêm Thẻ cho các gói cùng chỉ thị ưu tiên hoặc cấp độ dịchvụ mong muốn cho gói Những Thẻ này cho phép tạo những ứng dụng liên quanđến khả năng ưu tiên của gói cho các phần tử trong mạng RSVP hoặc DiffServcũng được hỗ trợ bằng cách sắp xếp trong 802.1p lớp dịch vụ.

2.2.3.6 IP/SDL trực tiếp trên WDM

Tuyến số liệu đơn giản (SDL) là một phương pháp lập khung được Lucentđề xuất So với HDLC, khung SDL không có cờ phân ranh giới thay vì đó nó sửdụng trường độ dài gói tại điểm bắt đầu khung Điều này rất thuận lợi ở tốc độ bitcao khi thực hiện đồng bộ (rất khó thực hiện đối với dãy cờ) Định dạng SDL cóthể đưa vào trong tải SDH cho truyền dẫn WDM hoặc thiết bị SDH Định dạngnày cũng có thể được mã hoá trực tiếp trên các sóng mang quang: SDL định rõtính năng tối thiểu đủ để thực hiện điều này.

SDL sử dụng 4 byte mào đầu gồm độ dài gói như biểu diễn trong Hình 15.Gói có thể dài tới 65535 byte Các mã kiểm tra lỗi phụ (CRC-16 hoặc CRC-32) cóthể tuỳ lựa sử dụng cho gói và nó có thể bị thay thế sau mỗi gói Tất cả các bit trừmào đầu được trộn theo bộ trộn x48 Các bộ trộn của phần phát và thu được duy trìđồng bộ qua các gói đặc biệt truyền không thường xuyên.

Hình 15 Cấu trúc mào đầu SDL

SDL không có bất kỳ byte thêm nào dành cho các giao thức chuyển mạchbảo vệ (giống như byte K1 và K2 của SDH) Sử dụng các CRC tải tuỳ lựa còn chophép giảm sát tỷ lệ lỗi bit.

2.2.4 Nghiên cứu các giao thức mới

2.2.4.1 RPR/SRP (Resilient Packet Ring/Spacial Reuse Protocol)[1]

Giao thức mạng vòng gói tự phục hồi RPR đã được IEEE tiêu chuẩn hoávào tháng 7 năm 2004 RPR là một giao thức truyền số liệu mới trên mạng vònggói diện đô thị (MAN) và mạng vòng diện rộng (WAN) Nhóm công tác 802.17 đãđược đề xuất RPR tiêu chuẩn có các đặc điểm chủ yếu:

-Cung cấp 255 trạm trên một mạng vòng.

-Mạng vòng tối ưu có chu vi cực đại là 2000km.-Cung cấp truyền đơn hướng, đa hướng và quảng bá.-Đa dạng dịch vụ.

-Tăng độ rộng băng tần hữu dụng vượt xa các công nghê hiện tại.-Topo tự động và trạm có khả năng cắm phích là chạy.

-Truyền khung chất lượng cao:

 Phục hồi dịch vụ nhỏ hơn 50 ms Không cho phép mất gói trong MAC.

 Có thể bảo vệ khi có sự cố tại nhiều hơn một điểm.

 Có các chức năng điều hành, quản lý và bảo dưỡng (OAM).Công nghệ này sử dụng các bộ định tuyến IP trong cấu hình Ring kép (hình16):

Hình 16: Mô hình của RPR/SRP

Mô hình lớp RPR và mối liên quan tới mô hình tham khảo kết nối hệ thốngmở (OSI) được minh hoạ tại hình 17

Hình 17: Mối liên quan giữa mô hình RPR và mô hình tham khảo OSI

Phân lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC), phân lớp tuyến số liệuMAC và các phân lớp trung gian được quy định trong mô hình này như là giaodiện dịch vụ MAC và giao diện dịch vụ vật lý PHY do các phân lớp cung cấp.

Trong RPR sử dụng một giao thức mới, đó là: SRP (Giao thức sử dụng lạikhông gian) Mục đích chính của nó là tối ưu việc sử dụng băng tần.

Chuyển tải gói linh hoạt (DPT) là công nghệ truyền dẫn được phát triển nhờcác hệ thống Cisco đã đưa vào sử dụng giao thức điều khiển truy nhấp môi trường

(MAC) lớp 2 mới, được gọi là giao thức tái sử dụng không gian (SRP) SRP cókhả năng phát triển mạng vòng gói IP quang Hình 18 là cấu trúc mạng vòng képtruyền gói trên sợi quang có khả năng tái sử dụng không gian

Hình 18: Cấu trúc mạng vòng kép truyền gói trên sợi quang có khảnăng tái sử dụng không gian

SRP đã được IETF đề xuất SRP thực chất là giao thức MAClớp 2 dành cho LAN, MAN và WAN Các giao diện chuyển tải góilinh hoạt được sử dụng để kết nối giao diện khách hàng MAC vớithiết bị SDH hoặc với các hệ thống DWDM hoặc các sợi dự trữ, bởivì SRP cung cấp giao diện SDH tiêu chuẩn.

Các mạng vòng DPT sợi quang kép có hướng truyền ngượcnhau Cả sợi bên trong và sợi bên ngoài đều được sử dụng đểtruyền các gói số liệu và các gói điều khiển Có một vài loại góiđiều khiển, thí dụ như gói phát hiện topo, gói chuyển mạch bảovệ và gói điều khiển sử dụng độ rộng băng tần Các gói điềukhiển của mạng vòng này được truyền trên mạng vòng kia

SRP sử dụng cơ chế tước bỏ đích Trong SRP, các gói số liệuchỉ được truyền giữa nguồn và đích, tạo ra khả năng trao đổi lưulượng đồng thời trên các phần khác của mạng vòng Vì vậy đượcgọi là khả năng tái sử dụng không gian nhằm sử dụng có hiệu quảđộ rộng băng tần.

Trạm S3 trao đổi số liệu 1,5 Gbit/s với trạm S4 Tại thời điểmđó, các trạm S2 và S5 có thể trao đổi số liệu với nhau lên tới 1Gbit/s Mặt khác, các trạm S0 và S1 có thể sử dụng hết 2,5 Gbit/strên phần bên trái của mạng vòng Như vậy số lượng tổng của sốliệu được trao đổi trong mạng vòng này là 5 Gbit/s.

2.2.4.2 DTM (Dynamic Transfer Mode)

Phương thức truyền tải gói đồng bộ động (TDM) là một kỹ thuật dùng đểkhai thác hiệu quả dung lượng truyền dẫn, hỗ trợ lưu lượng băng rộng thời gianthực và lưu lượng multicast Nó khắc phục được các nhược điểm của chuyển mạchkênh truyền thống trong khi đó lại nổi bật ở khả năng: cung cấp băng thông linhhoạt và đáp ứng dịch vụ chất lượng phân biệt.

DTM là nỗ lực kết hợp những ưu điểm của cơ chế chuyển giao số liệu đồngbộ và cận đồng bộ Về cơ bản nó hoạt động giống như cơ chế ghép kênh theo thờigian truyền thống (TDM) nghĩa là đảm bảo một lượng băng tần xác định giữa cáchost và phần băng tần lớn dành cho chuyển giao số liệu linh động Ngoài ra, cơchế DTM có điểm chung như cơ chế chuyển giao không đồng bộ (như ATM) chophép tái phẩn bổ băng tần giữa các host Điều này nghĩa là mạng có thể thích ứngvới những thay đổi về lưu lượng và phân chia băng tần giữa các host theo nhu cầu.

Các host nối vào mạng DTM thông tin với nhau qua các kênh (mạch) Mộtkênh DTM là một tài nguyên linh động có thể thiết lập băng tần từ 512 kbit/s theobước lượng tử 512 kbit/s cho đến băng tần cực đại Các kênh này hiện diện trênmôi trường vật lý nhờ cơ chế ghép kênh theo thời gian (TDM) Tổng dung lượngđược chia thành các khung 125 s và tiếp tục chia nhỏ thành khe thời gian 64 bit.Nhưng cấu trúc khung này tạo cho nó khả năng tương hợp với SDH/SONET Mộtsố kiểu dành trước khe thời gian tương ứng với QoS khác nhau theo yêu cầu củaclient, ví dụ như trễ không đổi, băng tần tối thiểu và nỗ lực tối đa.

Để liên kết giữa các tuyến DTM khác nhau cần phải sử dụng chuyển mạchDTM Chuyển mạch trong DTM là kiểu đồng bộ, nghĩa là trễ chuyển mạch đối vớimọi kênh là như nhau Các kênh DTM có bản chất quảng bá, nghĩa là bất kỳ kênhnào tại bất kỳ thời điểm nào cũng có thể dùng cho kết nối giữa một người gửi vànhiều người nhận Do đó trên mạng có thể có nhiều nhóm quảng bá đồng thời.

DTM phù hợp cho công nghệ mạng đường trục bởi vì nó có thông lượng bitrất lớn DTM được xem như một giải pháp thay thế cho ATM/SDH bởi vì phạm vihoạt động của nó từ Lớp 1 tới lớp 3 và có cả giao thức báo hiệu lẫn chuyển mạch.DTM có thể hoạt động độc lập hoặc qua các ống SDH/SONET, mặc dù sự xếpchồng này không có gì ưu điểm hơn DTM thuần tuý

IP/DTM (IPOD) mang nhiều ưu điểm của SDH và ATM bởi vì kỹ thuậtđơn giản và khả năng hoạt động của nhiều kênh trên một giao diện Các luồng IP

có thể sắp xếp trên các kênh DTM Tuy nhiên, DTM không hiệu quả băng IP donó sử dụng các kênh có dung lượng tối thiểu là 512 kbit/s.

DTM đủ dung lượng để xử lý WDM Ở đây giả thiết là một bước sóngWDM sẽ mang một kênh DTM mà chỉ có thể thực hiện khi DTM hỗ trợ phươngthức truyền dẫn này.

Nhược điểm của DTM đó là số lượng nhà cung cấp quá ít (hiện có 3 nhàcung cấp thiết bị Dynarc, Net Insight và Ericsson) tất cả đều ở Thuỵ Điển Ngoàira những giải pháp của chúng cũng không tương hợp với nhau.

2.2.4.3 Sử dụng MPLS hỗ trợ chức năng định tuyến IP (IP-MPLS)[6]

MPLS là cơ chế truyền tải dữ liệu dạng chuyển gói (packet-switched).Trong mô hình OSI, MPLS có thể xem như nằm giữa lớp 2 và lớp 3 …Vì vậyMPLS có thể được xem như là giao thức thuộc lớp 2.5 MPLS được thiết kế đểthống nhất các loại dịch vụ chuyển tải dữ liệu cho cả mạng chuyển gói và chuyểnmạch, hỗ trợ cả IP, ATM, SONET, Ethernet…Do đó sử dụng MPLS sẽ tiết kiệmđược chi phí rất nhiều

MPLS hoạt động dựa vào một header được chèn giữa 2 header của lớp 2 vàlớp 3 trong mô hình OSI gọi là label stack Một layer stack gồm các thành phầnsau :

 20 bit xác định nhãn (label)

 3 bit xác định ưu tiên chất lượng dich vụ (QoS)

 1 bit bottom xác định header này có phải là header cuối (trướcheader IP) hay chưa, trong trường hợp sử dụng nhiều stack khitruyền qua nhiều mạng.

 8 bit xác định thời gian sống của gói tin MPLS ( TTL)