3.2.3.1.Cụng nghệ truyền dẫn
Một vấn đề quan trọng khi triển khai NGN là cỏc cụng nghệ ỏp dụng trờn mạng lưới phải sẵn sàng. Trong cấu trỳc mạng thế hệ mới, truyền dẫn là một thành phần của lớp truy nhập và truyền dẫn. Trong vũng hai thập kỷ vừa qua, cụng nghệ quang đó chứng minh được là một phương tiện truyền tải thụng tin hiệu quả trờn khoảng cỏch lớn, và hiện nay nú là cụng nghệ chủ đạo trong truyền dẫn trờn mạng lừi. Cỏc cải tiến trong kĩ thuật ghộp kờnh theo bước súng đó nõng cao đỏng kể hiệu quả kinh tế về truyền tải trờn mạng cỏp quang.
Một sốđiểm mạnh của hệ thống truyền dẫn trờn cỏp quang cú thể kểđến là:
- Hiện nay trờn 60% lưu lượng thụng tin truyền đi trờn toàn thế giới được truyền trờn mạng quang;
- Cụng nghệ truyền dẫn quang SDH cho phộp tạo đường truyền dẫn tốc độc cao (n*155 Mb/s) với khả năng bảo vệ của cỏc mạch vũng đó được sử dụng rộng rói ở nhiều nước và ở Việt Nam;
- Cụng nghệ WDM cho phộp sử dụng độ rộng băng tần rất lớn của sợi quang bằng cỏch kết hợp một số tớn hiệu ghộp kờnh theo thời gian với độ dài cỏc bước súng khỏc nhau và cú thể sử dụng được cỏc cửa sổ khụng gian, thời gian và độ dài bước súng. WDM cho phộp nõng tốc độ truyền dẫn lờn tới 5 Gb/s, 10 Gb/s và 20 Gb/s.
Như vậy, cú thể núi cụng nghệ truyền dẫn của mạng thế hệ mới sẽ là SDH, WDM với khả năng hoạt động mềm dẻo, linh hoạt, thuận tiện cho khai thỏc và điều hành quản lý. Cỏc tuyến truyền dẫn SDH hiện cú và đang được tiếp tục triển khai rộng rói trờn mạng viễn thụng là sự phỏt triển đỳng hướng theo cấu trỳc mạng mới. Cần tiếp tục phỏt triển cỏc hệ thống truyền dẫn SDH và WDM, hạn chế sử dụng cụng nghệ PDH.
Ngoài ra, cú thể nhận thấy rằng thị trường thụng tin vệ tin trong khu vực đó cú sự phỏt triển mạnh trong những năm gần đõy và sẽ cũn tiếp tục trong những năm tới. Cỏc loại hỡnh dịch vụ vệ tinh đó rất phỏt triển như: DTH tương tỏc, truy nhập Internet, cỏc dịch vụ băng rộng, HDTV, … Ngoài cỏc ứng dụng phố biến đối với nhu cầu thụng tin quảng bỏ, viễn thụng nụng thụn, với sự sử dụng kết hợp cỏc ưu điểm của cụng nghệ CDMA, thụng tin vệ tinh ngày càng cú xu hướng phỏt triển đặc biệt trong lĩnh vực thụng tin di động và thụng tin cỏ nhõn.
Một vấn đề quan trọng là ngày nay IP đó trở thành giao diện hoàn thiện thực sự cho cỏc mạng lừi NGN. Vỡ vậy cỏc mạng truyền dẫn phải tối ưu cho điều khiển lưu lượng IP. Một giải phỏp cú tớnh thuyết phục hiện nay là hội tụ cỏc lớp dữ liệu và cỏc lớp quang trong mạng lừi. Việc hội tụ này mang lại một số lợi thế như cung cấp cỏc dịch vụ tốc độ cao, bảo vệ dũng thụng tin liờn tục cho mạng quang với chuyển mạch nhón đa giao thức MPLS.
3.2.3.2.Cụng nghệ truy nhập
Trong xu hướng phỏt triển NGN sẽ duy trỡ nhiều loại hỡnh mạng truy nhập vào một mụi truyền dẫn chung như:
- Mạng truy nhập quang, - Mạng truy nhập vụ tuyến,
- Mạng truy nhập cỏp đồng sử dụng cỏc cụng nghệ ADSL, HDSL, … - Cỏc mạng truy nhập băng rộng.
Nhỡn chung là phải đa dạng hoỏ cỏc phương thức truy nhập, cả vụ tuyến và hữu tuyến. Xu hướng hiện nay là tớch cực phỏt triển và hoàn thiện để đem vào ứng dụng rộng rói cỏc cụng nghệ truy nhập tiờn tiến như truy nhập quang, truy nhập WLAN, truy nhập băng rộng, đặc biệt là triển khai rộng hỡnh thức truy nhập ADSL và hệ thống di động 3G.
3.2.3.3.Cụng nghệ chuyển mạch
Chuyển mạch cũng là một thành phần trong lớp mạng truyền tải của NGN. So với hỡnh thức chuyển mạch TDM trước đõy thỡ cụng nghệ chuyển mạch trong NGN đó cú những thay đổi lớn.
Mạng thế hệ mới dựa trờn nền cụng nghệ chuyển mạch gúi, cho phộp hoạt động với nhiều tốc độ và cú khả năng cung cấp nhiều loai hỡnh dịch vụ khỏc nhau.
Sự lựa chọn cụng nghệ chuyển mạch cho NGN cú thể là IP, ATM hay MPLS. Tuy nhiờn, những nghiờn cứu hoàn thiện về cụng nghệ MPLS gần đõy hứa hẹn cụng nghệ này sẽ là cụng nghệ chuyển mạch chủđạo trong NGN. Bờn cạnh đú, một cụng nghệ khỏc là chuyển mạch quang cũng đang được nghiờn cứu và chế tạo thử nghiệm. Trong tương lai sẽ cú cỏc chuyển mạch quang phõn chia theo khụng gian, theo thời gian hay theo độ dài bước súng. Hy vọng là cỏc chuyển mạch quang tốc độ cao sẽ sớm được ứng dụng trong thực tế.
Sau đõy là những nột khỏi quỏt vềđặc điểm cụng nghệ, cỏc ưu nhược điểm cũng như là khả năng ứng dụng của từng loại cụng nghệ chuyển mạch nhắc đến ở trờn.
IP
Sự phỏt triển và phổ biến của IP đó là một thực tế khụng ai cú thể phủ nhận. Hiện nay lượng dịch vụ lớn nhất trờn cỏc mạng đường trục trờn thực tếđều là từ IP. Trong cụng tỏc tiờu chuẩn húa cỏc loại kỹ thuật, việc bảo đảm tốt hơn cho IP đó trở thành trọng điểm của cụng tỏc nghiờn cứu. IP là giao thức chuyển tiếp gúi tin, trong đú việc chuyển gúi tin được thực hiện theo cơ chế phi kết nối. IP định nghĩa cơ cấu đỏnh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và cỏc chức năng điều khiển ở mức thấp.
Gúi tin IP chứa địa chỉ của bờn gửi và bờn nhận. Địa chỉ IP là sốđịnh danh duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thụng tin cần cho việc chuyển gúi tin tới đớch. Cơ cấu định tuyến cú nhiệm vụ tớnh toỏn đường đi tới cỏc nỳt trong mạng. Do vậy, cỏc thiết bịđịnh tuyến phải được cập nhật thụng tin về topo mạng, nguyờn tắc chuyển tin (như trong BGP) và phải cú khả năng hoạt động trong mụi trường mạng nhiều cấp. Kết quả tớnh toỏn của cơ cấu định tuyến được lưu trong cỏc bảng chuyển tiếp (forwarding table) chứa thụng tin về chặng tiếp theo để cú thể gửi gúi tin tới hướng đớch. Dựa trờn cỏc bảng này, bộđịnh tuyến chuyển cỏc gúi tin IP tới đớch.
Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Ở cỏch này, mỗi nỳt mạng thực hiện việc tớnh toỏn để chuyển tiếp gúi tin một cỏch độc lập. Do vậy, yờu cầu kết quả tớnh toỏn cỏc thụng tin định tuyến tại tất cả cỏc nỳt phải nhất quỏn với nhau. Sự khụng thống nhất của kết quả sẽ dẫn đến việc chuyển gúi tin sai hướng, điều này đồng nghĩa với việc mất gúi tin. Kiểu chuyển gúi tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Vớ dụ, với phương thức này, nếu cỏc gúi tin chuyển tới cựng một địa chỉ đi qua cựng một nỳt thỡ chỳng sẽđược truyền qua cựng một tuyến tới điểm đớch. Điều này khiến cho mạng khụng thể thực hiện một số chức năng khỏc như định tuyến theo đớch, theo dịch vụ. Tuy nhiờn, phương thức định tuyến và chuyển tin này nõng cao độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng.
Giao thức định tuyến động cho phộp mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi về topo mạng thụng qua việc cập nhật thụng tin về trạng thỏi kết nối. Với cỏc phương thức như CDIR (Classless Inter Domain Routing), kớch thước của bản tin được duy trỡ ở mức chấp nhận được, và do việc tớnh toỏn định tuyến đều do cỏc nỳt tự thực hiện, mạng cú thể mở rộng mà khụng cần bất cứ thay đổi nào. Túm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gúi cú độ tin cậy và khả năng mở rộng cao. Tuy nhiờn, việc điều khiển lưu lượng rất khú thực hiện do phương thức định tuyến theo từng chặng. Mặt khỏc, IP cũng khụng hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS).
Cụng nghệ ATM dựa trờn cơ sở của phương phỏp chuyển mạch gúi nhanh, trong đú thụng tin được nhúm vào cỏc gúi tin cú chiều dài cố định và ngắn. Cỏc chuyển mạch ATM cho phộp hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khỏc nhau.
ATM cú hai đặc điểm quan trọng.
Thứ nhất, ATM sử dụng cỏc gúi cú kớch thước nhỏ và cố định gọi là tế bào (cell). Cỏc tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏđối với cỏc dịch vụ thời gian thực, đồng thời cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kờnh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn.
Thứ hai, ATM cú khả năng nhúm một vài kờnh ảo thành một đường ảo nhằm giỳp cho việc định tuyến được dễ dàng. Định tuyến trong ATM khỏc với IP ở một sốđiểm. ATM là cụng nghệ chuyển mạch hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thụng tin được gửi đi. ATM yờu cầu kết nối phải được thiết lập thụng qua bỏo hiệu. Mặt khỏc, ATM khụng thực hiện định tuyến tại cỏc nỳt trung gian. Tuyến kết nối xuyờn suốt được xỏc định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ cốđịnh trong suốt thời gian kết nối. Trong quỏ trỡnh thiết lập kết nối, cỏc tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối một nhón. Việc này thực hiện hai điều: dành cho kết nối một số tài nguyờn và xõy dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài. Bảng chuyển tế bào này cú tớnh cục bộ và chỉ chứa thụng tin về cỏc kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài. Điều này khỏc với thụng tin về toàn mạng chứa trong bảng chuyển tin của bộđịnh tuyến IP.
Quỏ trỡnh chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gúi tin qua bộ định tuyến. Tuy nhiờn, ATM cú thể chuyển mạch nhanh hơn vỡ nhón gắn trờn tế bào cú kớch thước cốđịnh (nhỏ hơn của IP), kớch thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của bộđịnh tuyến IP, và việc này được thực hiện trờn cỏc thiết bị phần cứng chuyờn dụng. Do vậy, thụng lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thụng lượng của bộđịnh tuyến IP truyền thống.
IP over ATM
Kỹ thuật ATM, do cú cỏc tớnh năng như tốc độ cao, chất lượng dịch vụ và điều khiển lưu lượng nờn đó được sử dụng rộng rói trờn mạng đường trục IP. Khi yờu cầu tớnh thời gian thực trờn mạng lưới cao, IP over ATM là kỹ thuật cú thểđược nghĩđến. Cú thể núi MPLS chớnh là sự cải tiến của IP over ATM, cho nờn việc nhỡn lại một chỳt về kỹ thuật này ởđõy cũng là điều cần thiết. IP over ATM là kỹ thuật kiểu xếp chồng, nú xếp IP (lớp 3) lờn trờn ATM (lớp 2). Do giao thức của hai tầng hoàn toàn độc lập với nhau, giữa chỳng phải nhờ một loạt giao thức nữa (như NHRP, ARP,…) mới đảm bảo nối thụng. Điều đú hiện nay trờn thực tế đó được ứng dụng rộng rói. Nhưng trong tỡnh trạng mạng lưới được mở rộng nhanh chúng, cỏch xếp chồng đú cũng gõy ra nhiều vần đề cần xem xột lại.
Trước hết, vấn đề nổi bật nhất là trong phương thức xếp chồng, khi cần thiết lập, bảo dưỡng hay gỡ bỏ liờn kết giữa cỏc điểm nỳt, số việc phải làm (như số VC, lượng tin điều khiển) sẽ tăng theo cấp số nhõn (bỡnh phương của sốđiểm nỳt). Điều này cú thể gõy nờn nhiều phiền phức, nhất là khi mạng lưới ngày càng rộng lớn thỡ chi phối kiểu đú sẽ làm cho mạng trở nờn quỏ tải.
Thứ hai là, phương thức xếp chồng sẽ phõn cắt cả mạng lưới IP over ATM ra làm nhiều mạng logic nhỏ (LIS), cỏc LIS trờn thực tếđều là ở trong một mạng vật lý. Giữa cỏc LIS dựng bộ định tuyến trung gian để liờn kết, điều này sẽảnh hưởng đến việc truyền nhúm gúi tin giữa cỏc LIS khỏc nhau. Mặt khỏc, khi lưu lượng rất lớn, những bộđịnh tuyến này sẽ gõy hiện tượng nghẽn cổ chai đối với băng rộng. Hai điểm nờu trờn làm cho IP over ATM chỉ cú thể thớch hợp cho mạng
Internet trong tương lai. Trờn thực tế, cả hai kỹ thuật IP và ATM đang tồn tại vấn đề yếu kộm về khả năng mở rộng thờm.
Thứ ba là, với phương thức chồng xếp, IP over ATM vẫn khụng cú cỏch nào đảm bảo QoS thực sự.
Vấn đề thứ tư là cả hai kỹ thuật IP và ATM từ ban đầu đều được thiết kế riờng lẻ, khụng xột gỡ đến kỹ thuật kia, điều này làm cho sự nối thụng giữa hai bờn phải dựa vào một loạt giao thức phức tạp, cựng với cỏc bộ phục vụ xử lý cỏc giao thức này. Cỏch làm như thế cú thể gõy ảnh hường khụng tốt đối với độ tin cậy của mạng đường trục. Cỏc kỹ thuật MPOA (Multiprotocol over ATM – đa giao thức trờn ATM), LANE (LAN Emulation – Mụ phỏng LAN), … cũng chớnh là kết quả nghiờn cứu để giải quyết cỏc vấn đề đú, nhưng cỏc giải thuật này đều chỉ giải quyết được một phần cỏc tồn tại, như vấn đề QoS chẳng hạn. Phương thức mà cỏc kỹ thuật này dựng vẫn là phương thức chồng xếp, khả năng mở rộng vẫn khụng đủ.
Hiện nay đó xuất hiện một loại kỹ thuật IP over ATM khụng dựng phương thức xếp chồng, mà dựng phương thức chuyển mạch nhón, ỏp dụng phương thức tớch hợp. Kỹ thuật này chớnh là cơ sở của MPLS.
MPLS
Xột từ gúc độ cỏc nhà thiết kế mạng thỡ sự phỏt triển nhanh chúng và mở rộng khụng ngừng của Internet cựng với sự tăng vọt về số lượng cũng như tớnh phức tạp của cỏc loại hỡnh dịch vụđó dần dần làm cho mạng viễn thụng hiện tại khụng cũn kham nổi. Một mặt, cỏc nhà khai thỏc than phiền khú kiếm được lợi nhuận, nhưng mặt khỏc thỡ thuờ bao lại kờu ca là giỏ cả quỏ cao, tốc độ quỏ chậm. Thị trường bức bỏch đũi hỏi cú một mạng tốc độ cao hơn với giỏ cả thấp hơn. Đõy là nguyờn nhõn căn bản để ra đời một loạt cỏc kỹ thuật mới, trong đú cú kỹ thuật chuyển mạch nhón đa giao thức MPLS.
Bất kể kỹ thuật ATM từng được coi là nền tảng của mạng số đa dịch vụ băng rộng (B- ISDN), hay là IP đạt thành cụng lớn trờn thị trường hiện nay, đều tồn tại những nhược điểm khú khắc phục được. Sự xuất hiện của MPLS đó giỳp chỳng ta cú được sự chọn lựa tốt đẹp cho cấu trỳc mạng thụng tin tương lai. Phương phỏp này đó dung hợp một cỏch hữu hiệu năng lực điều khiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch với tớnh linh hoạt của bộđịnh tuyến. Hiện nay càng cú nhiều người tin tưởng một cỏch chắc chắn rằng MPLS sẽ là phương ỏn lý tưởng cho mạng đường trục trong tương lai.
MPLS tỏch chức năng của IP router làm hai phần riờng biệt: chức năng chuyển gúi tin và chức năng điều khiển.
Phần chức năng chuyển gúi tin, với nhiệm vụ gửi gúi tin giữa cỏc router, sử dụng cơ chế hoỏn đổi nhón tương tự như ATM. Trong MPLS, nhón là một số cú độ dài cốđịnh và khụng phụ thuộc vào lớp mạng. Kỹ thuật hoỏn đổi nhón về bản chất là việc tỡm nhón của một gúi tin trong một bảng cỏc nhón để xỏc định tuyến của gúi và nhón mới của nú. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gúi tin theo kiểu thụng thường, và do vậy, cải thiện được khả năng của thiết bị. Cỏc router sử dụng kỹ thuật này được gọi là LSR (Label Switch Router).
Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm cỏc giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phõn phối thụng tin giữa cỏc LSR, và thủ tục gỏn nhón để chuyển thụng tin định tuyến thành cỏc bảng định tuyến cho việc chuyển mạch. MPLS cú thể hoạt động được với cỏc giao thức định tuyến Internet khỏc như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border Bateway
đảm bảo chất lượng dịch vụ của cỏc tuyến là hoàn toàn khả thi. Đõy là một điểm vượt trội của MPLS so với cỏc định tuyến cổđiển. Ngoài ra, MPLS cũn cú cơ chế chuyển tuyến nhanh (fast rerouting).
Do MPLS là cụng nghệ chuyển mạch hướng kết nối, khả năng bịảnh hưởng bởi lỗi đường truyền thường cao hơn cỏc cụng nghệ khỏc. Trong khi đú, cỏc dịch vụ tớch hợp mà MPLS phải hỗ