Các giải pháp tích hợp IP trên quang cho mạng thế hệ mới của Tổng công ty BCVT Việt Nam
MỤC LỤC
CễNG NGHỆ GHẫP KấNH THEO BƯỚC SểNG
Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật WDM
Trong hệ thống WDM một hướng, tại đầu phát thiết bị ghép bước sóng được dùng để kết hợp các bước sóng khác nhau sau đó truyền trên cùng một sợi quang. Hệ thống WDM hai hướng yêu cầu công nghệ phát triển cao hơn vì khi thiết kế gặp phải nhiều vấn đề như can nhiễu nhiều kênh (MPI), ảnh hưởng của phản xạ quang, cách ly giữa các kênh hai chiều, xuyên âm…Nhưng so với hệ thống WDM một hướng, hệ thống WDM hai hướng giảm được số lượng bộ khuếch đại sợi quang.
Các đặc điểm của công nghệ WDM Công nghệ WDM có các đặc điểm cơ bản sau
Căn cứ vào nhu cầu, công nghệ WDM có thể có rất nhiều ứng dụng như trong mạng đường trục, mạng phân phối kiểu quảng bá, mạng cục bộ nhiều đường, nhiều địa chỉ…Bởi thế, nó rất quan trọng trong các ứng dụng mạng. Ghép kênh bước sóng đối với khuôn dạng số liệu (IP) là trong suốt, tức là không có quan hệ gì với tốc độ của tín hiệu và phương thức điều chế tín hiệu xét trên phương diện điện.
Một số công nghệ then chốt 1. Nguồn quang
Ghép kênh bước sóng đối với khuôn dạng số liệu (IP) là trong suốt, tức là không có quan hệ gì với tốc độ của tín hiệu và phương thức điều chế tín hiệu xét trên phương diện điện. Ghép kênh bước sóng cũng là biện pháp mở rộng và phát triển mạng lý tưởng, là cách thuận tiện để đưa vào dịch vụ băng rộng. Chỉ cần dùng thêm một bước sóng là có thể tăng thêm một dịch vụ mới hoặc dung lượng mới mong muốn. ▪ Có khả năng truyền dẫn hai chiều trên cùng một sợi quang. ▪ Cấu hình mạng có tính linh hoạt, tính kinh tế và độ tin cậy cao. Một số công nghệ then chốt. a) Nguyên lý phản xạ Bragg. Lúc này, các tia tới và tia phản xạ ngược chiều nhau và công thức (2.2) trở thành:. Những tín hiệu nào có bước sóng thoả mãn công thức trên mới được phản xạ mạnh. So với bộ phát quang F-P, DFB có hai ưu điểm sau:. + Dao động đơn mode dọc dải hẹp: do chu kỳ cách tử A trong bộ phát quang DFB rất nhỏ nên hình thành khoang cộng hưởng kiểu nhỏ, làm tăng hệ số tăng ích của mode chính và mode biên, từ đó được dải phổ rất hẹp so với bộ phát quang F-P. + Bước sóng có tính ổn định rất cao: vì lưới quang trong DFB giúp cho việc chốt trên bước sóng cho trước, trôi nhiệt của nó chỉ cỡ 0.8Ǻ/oC, tốt hơn nhiều so với F-P. c) Bộ phát quang DBR.
Một số điểm lưu ý
Mặt khác, khi một xung tín hiệu có công suất P nằm trong ngưỡng phi tuyến của sợi (trong trường hợp đơn kênh P khoảng 18 dB, trong trường hợp ghép kênh thì tổng công suất các kênh khoảng 20 dB) sườn lên của xung bị dịch về phía bước sóng dài do hiệu ứng SPM và hiện tượng này gọi là chirp phi tuyến. • Ngoài hiệu ứng SPM, xung truyền trong sợi còn phải chịu ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến khác như hiệu ứng dịch tần, hiệu ứng trộn bốn sóng…dẫn dến việc giảm chất lượng tín hiệu.
INTERNET PROTOCOL – IP
IPv4
Đại lý gốc sẽ kiểm tra bảng của nó về các máy tính động để xác định xem máy tính động đang ở mạng gốc hay ở mạng nào rồi sẽ chuyển dữ liệu và ở nguyên một vị trí mới nào đó trong thời gian tương đối dài, đặc biệt khi đang truy nhập mạng và trao đổi dữ liệu (khác với điện thoại di động là có thể di chuyển liên tục). ♠ Padding (độ dài thay đổi): trường này được sử dụng để đảm bảo cho tiêu đề của IP datagram luôn là bội của 32 bit (bù cho trường option có độ dài thay đổi). Nhờ đó đơn giản cho phần cứng trong xử lý tiêu đề của IP datagram. Tiêu đề với các trường có độ dài cố định có thể tăng tốc độ xử lý bằng cách cứng hoá quá trình xử lý thay cho xử lý bằng phần mềm. Tuy nhiên, việc sử dụng phần cứng sẽ làm tăng chi phí thiết bị cũng như không mềm dẻo bằng phần mềm khi có những điều kiện bị thay đổi. Phân mảnh và tái hợp a) Phân mảnh.
IPv6
Nếu dữ liệu trong lựa chọn có thể thay đổi tại các router thì tiêu đề nhận thực Authentication Header phải có trong datagram và toàn bộ trường dữ liệu của lựa chọn được coi như là các octet toàn giá trị 0 trong khi tính toán hay thay đổi giá trị nhận thực của datagarm. Khi đó, nếu trường Payload Length tại tiêu đề cơ bản chỉ ra vẫn có các octet tồn tại sau tiêu đề có trường Next Header bằng 0 thì những octet này bị bỏ qua không xử lý, và nếu router thực hiện chức năng chuyển tiếp thì phần này sẽ được chuyển qua mà không có bất cứ sự thay đổi nào.
Hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong IP
Kịch bản này xem các bộ định tuyến IPv4 được thích ứng ở biên của mạng WDM, điều này đồng nghĩa với việc tạo ra một quá trình chuyển đổi dần dần tại biên giới giữa cỏc thành phần mạng. Có hai kiểu phân loại được định nghĩa trong DiffServ: phân loại chỉ dựa vào trường DS và phân loại đa trường (MF) dựa vào giá trị kết hợp giữa địa chỉ nguồn và đích, trường DS, giao thức ID, số cổng nguồn và cổng đích.
CÁC PHƯƠNG THỨC TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG
Kiến trúc IP/PDH/WDM
Lớp này thực hiện thêm 8 byte tiêu đề (1 byte chỉ thị người dùng đến người dùng UU, 1 byte chỉ thị phần chung CPI, 2 byte độ dài trong trường hợp dữ liệu thông tin theo byte, 4 byte mã kiểm tra chéo CRC) và từ 0 đến 47 byte đệm để đảm bảo PDU-AAL5 có kích thước là bội của 48 byte. 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 tốc độ bit thay đổi yêu cầu thời gian thực (VBR-rt).
Kiến trúc IP/ATM/WDM
Một giải pháp để ngăn chặn yêu cầu trên là sắp xếp các gói trực tiếp liền kề nhau, nhưng điều này cũng đồng nghĩa với việc tăng rủi ro mất hai gói liền nhau khi tế bào bị mất. - Tuy về hình thức tế bào ATM cũng có các tiêu đề tế bào (còn gọi là cell tax) gần giống như trong truyền dẫn SDH có các byte quản lý, nhưng công nghệ truyền dẫn này chỉ có thể thực hiện cho các tế bào ATM.
Kiến trúc IP/SDH/WDM
◊ Phương thức đóng gói các IP datagram để truyền dẫn: PPP cung cấp một liên kết không đồng bộ với các khối 8 bit của dữ liệu và không phân chia nhỏ (nghĩa là giao diện nối tiếp đồng thời có ở tất cả các máy tính) cũng như các liên kết đồng bộ có định hướng bit. Các khung SDH được sử dụng để tạo nên khung bao gói IP một cách đơn giản cho truyền dẫn WDM bằng bộ Transponder (thích ứng bước sóng) hoặc truyền tải lưu lượng IP trong khung SDH qua mạng truyền tải SDH cùng với lưu lượng khác sau đó mới sử dụng các tuyến WDM.
Công nghệ Ethernet quang (Gigabit Ethernet- GbE)
Mạng Ethernet tốc độ bit thấp (ví dụ 10Base-T hoặc 100Base-T) sử dụng kiểu truyền hoàn toàn song công, ở đây băng tần truyền dẫn hiệu dụng được chia sẻ giữa tất cả người sử dụng và giữa hai hướng truyền dẫn. Nếu tốc độ bit là 1Gb/s mà sử dụng độ dài khung nhỏ nhất 512 bit thì mạng Ethernet chỉ đạt chừng 10m vì thế độ dài khung tối thiểu trong trường hợp này được định nghĩa bằng 4096 bit cho Gigabit Ethernet.
Kỹ thuật MPLS để truyền dẫn IP trên quang 1. Mạng MPLS trên quang
Các thành phần của MPLS TE gồm: giao thức để thiết lập các LSP, giao thức định tuyến (OSPF hay IS - IS) cùng với sự mở rộng tương ứng để quảng bá cấu hình mạng, tài nguyên là các liên kết khả dụng (rỗi hay sẵn sàng cho sử dụng) và cơ chế dùng để định hướng cho các gói tin một cách độc lập với tiêu đề IP và tải tin của nó. Ví dụ: một router giáp ranh sẽ thông báo các giao diện của nó là khả năng chuyển mạch gói, một ADM SDH có thể thông báo giao diện của nó là khả năng chuyển mạch TDM và một thiết bị MPLS-OXC chỉ có khả năng chuyển tiếp có thể thông báo giao diện của nó là khả năng chuyển mạch sợi hay tia sáng.
GMPLS và mạng chuyển mạch quang tự động (ASON) – Hai mô hình cho mảng điều khiển quang tích hợp với công nghệ IP
MPLS chủ yếu dành cho mảng số liệu (lưu lượng số liệu thực) trong khi đó GMPLS lại tập trung vào mảng điều khiển, thực hiện quản lý kết nối cho mảng số liệu gồm cả chuyển mạch gói (Giao diện chuyển mạch gói- PSC) và chuyển mạch kênh (như TDM, Chuyển mạch bước sóng LSC, Chuyển mạch sợi- FSC). Ngoài những kiểu nhãn mới, GMPLS cũng định nghĩa một số chức năng mới để tăng cường cho năng lực thiết lập LSP hoạt động trong môi trường không phải là gói như nhãn gợi ý, tập hợp nhãn và LSP hai hướng để giảm trễ thiết lập LSP và tăng tốc độ quá trình xử lý khôi phục.
Công nghệ truyền tải gói động (DPT)
- Phục vụ cho nhiều công nghệ mạng truyền tải (như SDH, OTN, PXC) - Đủ linh hoạt để thích ứng một loạt các kịch bản mạng khác nhau. Mảng điều khiển ASON có một số thành phần chung như khám phá tài nguyên, tách thông tin trạng thái, thành phần quản lý luồng và lựa chọn luồng.
Phương thức truyền tải gói đồng bộ động (DTM)
Để kết hợp các ưu điểm của dịch vụ IP với việc hỗ trợ QoS thời gian thực của DTM, IPOD hỗ trợ định tuyến hop-by-hop thông qua mạng IPOD và thiết lập các kênh trực tiếp giữa người gửi và người nhận. Các gói tin IP được gửi giữa hai bộ định tuyến IPOD có thể chuyển tiếp giữa các hop thông qua các kênh cơ sở hoặc thông qua Shortcut đã được thiết lập (Shortcut ở đây có thể hiểu là một kênh DTM được thiết lập trực tiếp giữa các thiết bị ở biên gửi và nhận và do đó tất cả các bộ định tuyến trung gian thực hiện chức năng chuyển tiếp).
Kiến trúc IP/SDL/WDM
Việc thiết lập một shortcut là quyết định nội bộ trong giao tiếp IPOD gửi và nếu giao tiếp IPOD nhận có đủ tài nguyên thì nó sẽ chấp nhận kênh này. Khi một kênh cơ sở thiết lập, nó được gửi đến OSPF để thuật toán định tuyến OSPF sử dụng như một kết nối điểm - điểm trong topo điểm – đa điểm.
Kiến trúc IP/WDM
SDL không có bất kỳ byte thêm nào dành cho các giao thức chuyển mạch bảo vệ (giống như byte K1 và K2 của SDH). Sử dụng các CRC tải tuỳ lựa còn cho phép giám sát tỷ lệ lỗi bit. các giao thức khác nhau) thành các tín hiệu quang để truyền dẫn trên hệ thống DWDM thì không có các giao thức trung gian. ● Khả năng cấu hình lại của tầng quang: Bằng việc biết được sự phân bố của cấu hình mạng và các tín hiệu báo hiệu trong OXC, có thể định hình một cách hợp lý, hiệu quả cho tài nguyên mạng truyền tải quang (OTN) nhằm giám sát các dịch vụ và phản ứng lại với các lỗi xảy ra.
ỨNG DỤNG IP TRÊN QUANG TRONG NGN CỦA TỔNG CÔNG TY BCVT VIỆT NAM
- Phân tích và đánh giá các phương thức tích hợp IP trên quang 1. Các chỉ tiêu phân tích và đánh giá
- Tình hình triển khai IP trên quang của Tổng công ty 1. Giai đoạn trước năm 2004
- Đề xuất phương án IP trên quang cho Tổng công ty trong những năm tới
Lớp điều khiển: Gồm các hệ thống tổng đài Softswitch, thực chất là các hệ thống điều khiển để điều khiển hoạt động của mạng thế hệ sau (NGN), trong đó có các mạng dịch vụ chính là: mạng PSTN/ISDN, mạng dữ liệu (Internet, X25, Frame Relay, IP VPN, ATM, xDSL…) và mạng di động (GSM, GPRS, CDMA, các mạng 3G trong tương lai). Ví dụ, chúng ta có thể thấy rằng DPT (kiến trúc sử dụng topo ring lớp 2 liên kết đơn tuyến) có giới hạn trên về lượng lưu lượng tổng thể có thể mang trên nó, nghĩa là khi đã chọn giao diện truyền dẫn sử dụng trong DPT thì lưu lượng lớn hơn lưu lượng cực đại không thể truyền trên ring.
