Tính năng mới sẽ được thêm vào trong cả lớp mạng quang và IP. Điều này sẽ đòi hỏi các công nghệ trung gian nhưng riêng rẽ như ATM/SDH. Thử thách đối với các nhà khai thác mạng là đưa ra lựa chọn chính xác giữa một số giải pháp mới.
Chỉ tiêu và Dịch vụ
GbE với bản chất phi kết nối không hỗ trợ QoS và các ứng dụng thời gian thực trừ khi mạng cung cấp. Sử dụng chuẩn IEEE 802.3 mới nhất, Ethernet hiện có thể hỗ trợ hàng ưu tiên cho dịch vụ khác biệt ở lớp tuyến. Các bộ định tuyến có thể cung cấp CoS bằng việc sắp xếp CoS dựa trên trường DS của DiffServ theo 8 lớp ưu tiên như biểu thị trong 802.1Q/p. Khi sử dụng chuyển mạch lớp 2, những bit ưu tiên này không thể truy nhập từ thiết bị chuyển mạch.
Trong POS, nhồi byte tạo nên sự mở rộng kích thước gói biến thiên. Điều này làm giảm hiệu quả (trong trường hợp xấu nhất có thể rơi dưới 50%) và có thể gây trở ngại cho việc thiết kế lưu lượng và cơ chế quản lý QoS.
Trong trường hợp DPT, mỗi nút DPT sẽ phải đệm các gói nên tạo ra trễ và biến thiên trễ. DPT hỗ trợ 2 lớp ưu tiên nhưng không rõ là hai lớp này liệu có đủ hỗ trợ hiệu quả cho CoS. Ví dụ, hiện chúng ta chưa rõ là làm thế nào để thực hiện việc sắp xếp giữa trường TOS (Kiểu dịch vụ) tại lớp IP và hai lớp ưu tiên trong SRP MAC.
Khi kích thước lưu lượng trong mạng tăng, nhà cung cấp sẽ phải đối mặt với những yêu cầu quan trọng khác. Thiết kế lưu lượng sẽ được thực hiện như thế nào để tối ưu khả năng khai thác mạng? Với việc sử dụng MPLS những tính năng như thế này được thực hiện ở lớp IP. MPLS là giải pháp đề xuất cho quản lý CoS và hỗ trợ VPN tại lớp 3. Trong cấu hình GbE sử dụng chuyển mạch lớp 2 không hỗ trợ MPLS. Nếu thực thi MPLS trong các bộ định tuyến lớp 3, cấu hình mesh điểm - điểm giữa các bộ định tuyến dựa trên GbE hoặc POS cung cấp dịch vụ mềm dẻo và tin cậy cho lớp IP. DPT (sử dụng giải pháp chia sẽ môi trường trung gian) không hỗ trợ MPLS. Đây được xem là một yếu điểm chính của giải pháp này.
DPT có mào đầu giao thức nhỏ. Với mỗi gói IP sẽ được thêm mào đầu 18 byte và 4 byte giữ vết. Cùng mào đầu khung SDH (xấp xỉ 3%) thì điều này tạo nên tổng mào đầu khoảng 9% đối với gói IP 350 byte.
POS là giải pháp có mào đầu nhỏ nhất. Bao gói PPP thêm 2 byte, khung HDLC thêm 7 byte (hoặc nhiều hơn) và 3% mào đầu khung SDH do đó tạo nên mào đầu khoảng 6% đối với gói IP 350 byte.
So với ngăn giao thức ATM/SDH/WDM cả hai phương pháp trên đều có khả năng khai thác băng tần hiệu quả hơn. Đối với mỗi gói IP, ATM sẽ thêm mào đầu LLC/SNAP và 8 byte mào đầu cộng với trường đệm để tạo nên khung ALL. 5 byte mào đầu ATM được thêm vào mỗi tải 48 byte để tạo thành tế bào ATM. Mào đầu SDH (xấp xỉ 5%) gói IP 350 byte sẽ sinh ra lượng mào đầu chiếm tới 28%.
Mào đầu và phần lưu vết trong GbE chiếm tổng số 18 byte và thêm 4 byte cho thẻ VLAN 802.1Q/p tuỳ lựa. Tổng số mào đầu đối với gói IP 350 byte vào khoảng 6%.
Tính năng
Hiện tại, các giao diện Ethernet mới chỉ giới hạn ở tốc độ 10, 100 Mbit/s và 1 Gbit/s. Nhóm làm việc IEEE 803.3 ad hoc đã thực hiện dàn xếp chỉ tiêu của tuyến mạng và các chuẩn trung kế, nó có thể áp dụng được cho GbE. Việc tạo ra tuyến logic tốc độ cao từ kết hợp một vài tuyến vật lý tốc độ thấp, băng tần giữa hai GbE sẽ được nâng lên thậm chí vượt quá 1 Gbit/s. Giới hạn khoảng cách của GbE (hiện chỉ khoảng 5 km với giao diện sợi quang đơn mode) có thể mở rộng hơn khi sử dụng thiết bị WDM.
Hiện nay, các giao diện DPT chỉ hỗ trợ tốc độ số liệu là STM-4. Các giao diện tốc độ cao hơn cũng đã được Cissco công bố. Phiên bản hiện thời của DPT có số lượng nút trên ring tối đa là 32 nút. Cissco cho rằng các phiên bản tiếp theo sẽ cho phép giao tiếp tới 128 nút trên ring. Tất cả các nút trên ring cần phải có cùng một tốc độ tuyến. DPT cho phép truy nhập chia sẻ các số liệu và sử dụng băng tần hiệu quả nhờ giao thức SRP. Nếu như băng tần góp trên ring không đủ hiệu quả cho toàn bộ các nút thì ring cần phải được nâng cấp tới tốc độ cao hơn hoặc thiết lập ring mới. Giới hạn khoảng cách đối với DPT hiện khoảng 40 km, và nó có thể xa hơn nhiều khi sử dụng thiết bị SDH và WDM.
Các giao diện POS phổ biến hiện này là STM-1, STM-4 và STM-16. Quá trình xử lý nhồi và tách bit yêu cầu khi sắp xếp vào khung HDLC được xem là khâu làm hạn chế tốc độ. Để giải quyết vấn đề này, phương pháp nhồi/tách song song đối với tốc độ STM- 64 đã được đề xuất. Các giao diện POS tốc độ bit STM-64 sắp sửa được cung cấp trong hầu hết các bộ định tuyến Gigabit.
Để có độ khả dụng kết nối cao thì các chức năng bảo vệ và khôi phục cần được thực thi trong mạng truyền tải. Các bộ định tuyến có giao diện POS có thể sử dụng chuyển mạch bảo vệ APS SDH và bảo vệ đoạn ghép kênh. Các ring DPT có khả năng bảo vệ tắt tốt nhờ cơ chế bảo vệ IPS. Trừ kiểu bảo vệ dự phòng chuyển mạch và giao diện thì lớp Ethernet không cung cấp bất kỳ tính năng bảo vệ nào. Khi sử dụng GbE trên mạng WDM, lớp WDM có trách nhiệm thực hiện giám sát tín hiệu truyền trong sợi và khi có sự cố nó sẽ thông báo lên lớp trên (lớp IP). Điều này sẽ đòi hỏi các hoạt động tái định tuyến nhanh từ lớp IP ( cho mục đích bảo vệ).
Bản thân ring DPT là quảng bá nhưng tính năng này không thể tích hợp trong mạng quang vì rằng DPT không thể tận dụng tính năng cung cấp bởi lớp WDM. Các topo dạng mesh nối những bộ định tuyến IP qua POS trên các kênh điểm - điểm WDM cần phải được mở rộng. Sử dụng WDM sẽ tối ưu khi luồng số liệu SDH POS được truyền ở tốc độ 2,5 Gbit/s trên mỗi bước sóng. GbE định tuyến lớp 3 về mặt logic là tương đương cấu hình mesh nhưng khác với POS, mỗi bước sóng chỉ tải mang một kênh GbE ở tốc độ 1,25 Gbit/s do đó rất ít hiệu quả. Có thể thực hiện ghép kênh các luồng tốc độ thấp như 2x1 Gbit/s hoặc 20x100 Mbit/s với tốc độ đường truyền 2,5 Gbit/s thành một kênh STM-16.
Phối hợp hoạt động và Quản lý
GbE hoàn toàn tương hợp với Ethernet truyền thống. Không cần bất cứ kỹ năng quản lý thêm nào vì GbE thuần tuý là sự mở rộng chuẩn Ethernet. Chuẩn cho công nghệ này đã được công bố lần cuối vào tháng 7 năm 1999. Các hoạt động của nhóm làm việc
IEEE802.3 hiện nay là mở rộng chuẩn cho tốc độ 10 Gbit/s. GbE được xem có tính năng phối hợp hoạt động và quản lý rất tốt, đặc biệt trong những môi trường mạng LAN. Do có chi phí thấp nên GbE trở thành giải pháp cuốn hút cho liên kết các bộ định tuyến tốc độ cao qua WDM trong môi trường mạng WAN.
DPT được độc quyền bởi Cisco, nhà cung cấp thiết bị duy nhất. Giao thức SRP được đề xuất như chuẩn nháp cho Internet ở IETF [DPT]. Các hoạt động chuẩn hoá tương lai của DPT vẫn chưa sáng tỏ. Tính tương hợp đối với công nghệ mạng khác chỉ thực hiện được ở lớp IP. Hiện thời, thậm chí điều này cũng chỉ thực hiện được trong một vài ring DPT. Đây cũng chính là nhược điểm lớn nhất của công nghệ này.
POS có năng lực phối hợp hoạt động và quản lý rất tốt vì nó được xây dựng trên tính năng của công nghệ SDH đã hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi.
GbE có thể được quản lý ở lớp IP và các lớp Ethernet qua SNMP và RMON. Mạng POS cũng có thể quản lý đồng thời qua SNMP và TMN. DPT hỗ trợ khôi phục tự động cho phép tự động cấu hình. Tuy nhiên, các tài liệu liên quan đến vấn đề này của công nghệ DPT hiện vẫn rất hạn chế và không rõ khả năng hỗ trợ quản lý của nó thế nào.
Kết quả của công việc định cỡ
Lý thuyết hàng chờ cổ điển được sử dụng để làm cơ sở thực hiện việc định yêu cầu băng tần giữa các nút IP đối với lớp trên của mạng. Định cỡ cần tính đến sự khác biệt về topo lớp 3 và lớp 2 trong số các kiến trúc mạng. Điểm bắt đầu là các ma trận lưu lượng từ bảng biểu, topo mạng và các tham số lưu lượng cũng như yêu cầu về QoS. Đánh giá yêu cầu băng tần ở lớp 2 được biến đổi thành luồng truyền dẫn (SDH hoặc GbE) và tiếp đến định cỡ quang (WDM) thực hiện xem xét các cơ chế bảo vệ kênh quang (Och) đơn giản.
Kết quả định cỡ cho thấy 3 giải pháp có đáp ứng khác nhau theo mức độ mở rộng. 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. Một khía cạnh nữa đó là khả năng mở rộng của các hệ thống liên quan rất nhiều đến giao diện truyền dẫn có trong bộ định tuyến.
Trong các giải pháp khác như POS hoặc GbE “B” cho thấy đáp ứng tốt hơn so với DPT từ quan điểm mở rộng. Trong POS hoặc GbE (topo mạng dạng mesh) các tài nguyên truyền dẫn có thể phát triển tự do giữa các nút có nhu cầu lưu lượng lớn hơn và
giảm đi giữa những nút có sự trao đổi lưu lượng thấp. Do đó, mạng có tính mềm dẻo cao hơn khi cấu hình các ống băng tần giữa những bộ chuyển mạch/định tuyến.
Liên quan đến vấn đề định cỡ mạng, tính modul lớn của các tài nguyên truyền dẫn (các luồng SDH hoặc GbE) tạo ra những yêu cầu thấp về độ nhạy truyền dẫn giữa các nút trục và các tham số (như thống kê gói hoặc trễ bắt buộc). Nếu chúng ta quan tâm đến tính dễ thay đổi của nhu cầu lưu lượng thì cần phải đánh giá đúng các yêu cầu tài nguyên truyền dẫn, đặc biệt cho mục đích quy hoạch.
Trong tất cả các trường hợp, định cỡ mạng lớp 3 là rất quan trọng (ví dụ, sử dụng lý thuyết hàng chờ). Điều này thậm chí vẫn cần thiết khi sử dụng MPLS làm công cụ hỗ trợ cho CoS và VPN. Trong trường hợp đó, các tài nguyên logic (trung kế MPLS) cần được định cỡ nhằm để đảm bảo yêu cầu QoS trước nhu cầu lưu lượng đã biết.