Có thể kết nối nhiều vòng với nhau qua các ADM hoặc qua nút nối chéo số để tạo thành mạng đa vòng (hình 2.9). Cấu hình này được sử dụng nhiều trong thực tế, bởi vì nó đáp ứng được nhu cầu phát triển các dịch vụ viễn thông trên một vùng địa lý rộng lớn không chỉ bao gồm một quốc gia mà nhiều quốc gia.
ADM ADM ADM ADM ADM Ring STM-N
Hình 2.9. Cấu hình mạng đa vòng
2.3.5. Mạng Hub tập trung lưu lượng
Mạng này được dùng để tập trung lưu lượng từ những nút mạng nhỏ về một nút mạng trung tâm nên vai trò cũng như độ ổn định của thiết bị trung tâm là rất lớn. Thiết bị trung tâm có thể là bộ ghép xen/rớt hoặc bộ kết nối chéo.
Cấu hình mạng Hub tập trung lưu lượng được thể hiện như hình 2.10.
Hình 2.10. Cấu hình mạng Hub tập trung lưu lượng
ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM Nối qua 2
ADM Nối qua SDXC
Ring STM-4 Ring STM-4 Ring STM-1 MUX MUX STM-N STM-N MUX MUX MUX STM-N STM-N
2.3.6. Cấu hình bảo vệ mạng
2.3.6.1.Cấu hình bảo vệ 1+1 và N+1 của mạng tuyến tính
Một số khái niệm:
Cầu nối (bridge): là chức năng mà đầu cuối này phát lưu lượng trên cả kênh làm việc và kênh dự phòng, có cầu nối dạng cố định và tạm thời.
Yêu cầu cầu nối: một bản tin sẽ được gửi từ đầu cuối này đến đầu cuối kia để yêu cầu thực hiện chức năng cầu nối trên kênh làm việc và dự phòng.
Loại cấu hình bảo vệ 1+1: tín hiệu quang ở đầu cuối này sẽ được cấu hình dạng cầu nối cho cả kênh làm việc và kênh dự phòng như vậy thì tín hiệu quang sẽ được truyền hai lần đến đầu thu bên kia. Ở đầu thu, tín hiệu trên hai kênh làm việc và dự phòng được giám sát riêng và đầu thu sẽ chọn tín hiệu trên kênh làm việc hoặc kênh dự phòng. Cấu hình 1+1 được dùng để bảo vệ vùng có lưu lượng lớn hay quan trọng thường là vùng ghép nên được gọi là bảo vệ vùng ghép MSP (Multiplex Section Protection). Kênh tự động chuyển mạch bảo vệ APS (Automatic Protection Switching) trên byte K1 và K2 sẽ được dùng để thông tin giữa hai đầu cuối trên cả hai kênh làm việc và dự phòng.
Loại cấu hình 1:1 cũng được dùng để bảo vệ nhưng kênh dự phòng được dùng để truyền thêm lưu lượng phụ lúc rỗi.
Loại cấu hình bảo vệ 1:n: có n kênh làm việc (n có thể lên tới 14) cùng chia sẻ một kênh bảo vệ. Thông tin giữa hai đầu cuối cũng được quản lý qua kênh APS. Kênh dự phòng được dùng qua cầu nối bằng phần mềm để dự phòng cho một trong n kênh làm việc. Kênh dự phòng có thể dùng để tải lưu lượng phụ khi các kênh làm việc đang hoạt động tốt.
Chức năng của 4 bit đầu của byte K1 là thể hiện thứ tự ưu tiên chuyển mạch, củ thể như trên bảng 2.1. Chức năng của 4 bit cuối của byte K1 là yêu cầu kênh chuyển mạch, được thể hiện trên bảng 2.2.
Bảng 2.1. Thứ tự ưu tiên chuyển mạch (4 bit đầu của byte K1)
Bit Điều kiện hoặc yêu cầu
1 2 3 4
1 1 1 1 Khóa phần bảo vệ (lockout),ưu tiên cao
1 1 1 0 Chuyển mạch cưỡng bức (forced)
1 1 0 1 Sự cố tín hiệu (Signal Fail),ưu tiên cao
1 1 0 0 Sự cố tín hiệu,ưu tiên thấp
1 0 1 1 Suy giảm tín hiệu (Signal Degrade),ưu tiên cao
1 0 1 0 Suy giảm tín hiệu,ưu tiên thấp
1 0 0 1 Không sử dụng
1 0 0 0 Chuyển mạch nhân công (manual)
0 1 1 1 Không sử dụng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0 1 1 0 Thời gian chờ khôi phục (Wait-to-restore)
0 1 0 1 Không sử dụng
0 1 0 0 Hoạt động thử
0 0 1 1 Không sử dụng
0 0 1 0 Yêu cầu chuyển lại
0 0 0 1 Không chuyển trả lại
0 0 0 0 Không yêu cầu
Bảng 2.2. Yêu cầu kênh chuyển mạch (4 bit cuối của byte K1)
Bit Kênh
số
Yêu cầu chuyển mạch
1 2 3 4
1 1 1 1 15 Kênh mang lưu lượng phụ chỉ dùng cho 1:n
1 1 0 1 Đến 0 0 0 1
14....1
Kênh làm việc
Bảng 2.3. Chức năng của byte K2
Bit Chức năng
Các bit từ 1 đến 4
Chỉ dẫn số kênh mà có thể dùng cầu nối, gồm có 16
kênh:1111 là kênh mang lưu lượng phụ (dùng cho 1:n),0000 là kênh chạy không,còn các kênh 0001 đến 1110 là kênh làm việc
Bit 5 Cấu trúc chuyển mạch MSP:0 cho cấu trúc 1+1 và 1 cho cấu trúc 1:n
Các bit từ 6 đến 8
111: AIS cho vùng ghép 110: RDI cho vùng ghép
101: chuyển mạch song hướng 100: chuyển mạch đơn hướng 011 đến 000: dùng cho tương lai
2.3.6.2. Các cấu hình bảo vệ của mạng vòng
Mạng vòng đơn hướng
Trên mạng vòng đơn hướng, lưu lượng chỉ truyền theo một hướng ở trạng thái bình thường. Như ở hình sau, ta thấy nếu từ C muốn truyền lưu lượng sang A thì truyền theo hướng C → B → A (trên hình vẽ là đường x), còn từ A muốn truyền lưu lượng sang C thì truyền theo hướng A → D → C (trên hình vẽ là đường y). Khi mạng có lỗi xảy ra giữa thành phần mạng A và B thì đường y không bị ảnh hưởng bởi lỗi này nên từ A lưu lượng có thể truyền sang C theo hướng bình thường. Từ C truyền lưu lượng sang A bị gián đoạn nên hệ thống phải chuyển mạch sang một đường khác. Những thành phần mạng khác (C và D) sẽ chuyển mạch để tải lưu lượng này. Tại A sẽ gởi yêu cầu tạo cầu nối đến C, khi đó lưu lượng từ C mà muốn truyền sang A thì sẽ đi theo hai đường: đường làm việc C → B → A và đường dự phòng C→ D → A (theo đường x).
Hình 1.11. Mạng vòng đơn hướng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mạng vòng hai hướng
Hình 2.12. Mạng vòng song hướng
Trên mạng vòng này, kết nối giữa các thành phần mạng là song hướng. Ỏ trạng thái bình thường, khi từ C muốn truyền lưu lượng sang A thì theo hướng C → B → A, từ A muốn truyền lưu lượng sang C thì sẽ theo hướng A → B → C (theo đường x). Khi mạng xảy ra sự cố giữa thành phần mạng A và B, từ C muốn truyền lưu lượng sang A thì sẽ truyền lưu lượng đến B, tại B lưu lượng sẽ được chuyển mạch sang đường dự phòng để truyền đến A. Như vậy, lưu lượng sẽ được truyền theo hướng: C → B → C → D → A.
Trên mạng vòng, chức năng APS được thực hiện khi xảy ra sự cố trên hệ thống, trình tự thông tin xử lý lỗi được truyền trong byte K1 và K2.
Bảng 2.4. Thứ tự ưu tiên chuyển mạch (4 bit đầu của byte K1)
Bit
1 1 1 1 Khóa phần bảo vệ hay mất tính hiệu
1 1 1 0 Chuyển mạch cưởng bức trên tuyến
1 1 0 1 Chuyển mạch cưởng bức trên mạng vòng
1 1 0 0 Mất tín hiệu (tuyến)
1 0 1 1 Mất tín hiệu (mạng vòng)
1 0 1 0 Suy giảm tín hiệu(dự phòng)
1 0 0 1 Suy giảm tín hiệu(tuyến)
1 0 0 0 Suy giảm tín hiệu (mạng vòng)
0 1 1 1 Chuyển mạch nhân công (tuyến)
0 1 1 0 Chuyển mạch nhân công(mạng vòng)
0 1 0 1 Thời gian chờ khôi phục(wait-to-restore)
0 1 0 0 Hoạt động thử(tuyến)
0 0 1 1 Hoạt động thử (mạng vòng)
0 0 1 0 Yêu cầu chuyển lại (tuyến)
0 0 0 1 Yêu cầu chuyển lại (mạng vòng)
0 0 0 0 Không yêu cầu
Bảng 2.5. Chức năng các bit trong byte K2
Bit Điều kiện hoặc yêu cầu
6 7 8
1 1 1 AIS cho tuyến
1 1 0 RDI cho tuyến
1 0 1 Dùng cho tương lai
1 0 0 Dùng cho tương lai (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0 1 1 Lưu lượng phụ trên kênh dự phòng
0 1 0 Cầu nối và chuyển mạch
0 0 1 Cầu nối
Bảng 2.4 mô tả thứ tự ưu tiên chuyển mạch được thể hiện trong 4 bit đầu của byte K1. Bảng 2.5 mô tả các chức năng của các bit trong byte K2.
Các bit từ năm đến tám của byte K1 được dùng để chỉ số nhận dạng của nút đích (thông thường là số nhận dạng của nút kế bên). Các bit từ một đến bốn của byte K2 được dùng để chỉ số nhận dạng của nút nguồn (là số nhận dạng của chính nó), bit năm được dùng để chỉ chuyển mạch sang đường dài hay đường ngắn. Các bit sáu, bảy và tám sẽ được dùng để chỉ trạng thái.
2.4. Kết luận chương
Chương 2 đã trình bày cơ bản mạng quang SDH về các thành phần trong mạng cũng như về các cấu hình của mạng quang SDH. Mạng quang SDH mang lại nhều lợi ích to lớn cho nhà cung cấp mạng như: Khả năng đáp ứng cao và dung lượng phù hợp; độ tin cậy cao; làm nền tảng của nhiều dịch vụ tương lai; kết nối dễ dàng với các hệ thống khác.
CHƯƠNG 3. MẠNG TRUYỀN TẢI ĐỒNG BỘ THẾ HỆ SAU (NG-SDH)
3.1. Giới thiệu chương
Cùng với nhu cầu sử dụng và sự phát triển công nghệ như vũ bão của ngành công nghiệp viễn thông buộc các nhà sản xuất, các nhà vận hành, các nhà khai thác và các tổ chức chuẩn hóa hướng đến một mạng mới cắt giảm chi phí trong khi vẫn mở rộng được dịch vụ.
Công nghệ SDH được thiết kế tối ưu cho mục đích truyền tải các tín hiệu ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM). Với khuynh hướng truyền tải dữ liệu ngày càng tăng, hệ thống SDH truyền thống không thể đáp ứng được nhu cầu gia tăng của các dịch vụ số liệu nữa. Do vậy yêu cầu đặt ra là cần phải có một cơ sở hạ tầng truyền tải mới để có thể đồng thời truyền tải trên nó lưu lượng của hệ thống SDH hiện có và lưu lượng của các loại hình
dịch vụ mới khi chúng được triển khai. Đó chính là lý do cho việc hình thành một hướng mới của công nghệ SDH, công nghệ SDH thế hệ sau- NG-SDH [10].
Trong chương 3 này, chúng ta sẽ đi tìm hiểu về các đặc điểm chính của công nghệ NG-SDH để hiểu tại sao nó lại được chọn để thay thế công nghệ SDH cũ một cách tối ưu nhất.
3.2. Giới thiệu về công nghệ NG-SDH
Như đã nói ở trên, ta có thể thấy được xu hướng phát triển của của các dịch vụ viễn thông trong tương lai là:
- Sự bùng nổ của các dịch vụ trên Internet. - Sự tích hợp dịch vụ.
- Khả năng di động và chuyển vùng.
- Yêu cầu QoS theo nhiều mức độ khác nhau.
Có thể phân chia thành bốn loại dịch vụ ứng dụng với các mức QoS khác nhau:
+ Nhạy cảm với trễ và tổn thất (video tương tác, game…). + Nhạy cảm với trễ nhưng tổn thất vừa phải (thoại).
+ Nhạy cảm về tổn thất nhưng yêu cầu trễ vừa phải (dữ liệu tương tác). + Yêu cầu đối với trễ và tổn hao đều không cao (truyền tệp).
- Độ an toàn cao.
- Tính linh hoạt, tiện dụng.
- Giá thành mang tính cạnh tranh cao.
Từ sự dẫn nhập ở trên có thể thấy xu hướng sử dụng dịch vụ theo hướng tăng tính giải trí, tăng tính di động, tăng khả năng thích nghi giữa các mạng, tăng tính bảo mật, tăng tính tương tác nhóm, giảm chi phí…
Hình 3.1. Mô hình giao thức trong NG-SDH
Chính xu hướng phát triển dịch vụ đó đã thúc đẩy sự phát triển các mạng viễn thông theo hướng: công nghệ hiện đại, dung lượng lớn, chất lượng cao, khai thác đơn giản, thuận tiện và mang lại hiệu quả kinh tế cao. SDH thế hệ sau (NG-SDH) được phát triển dựa trên nền mạng SDH hiện tại, là một cơ chế truyền tải cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ cao, băng thông rộng và tồn tại đồng thời các dịch vụ truyền thống và các dịch vụ mới trên cùng một mạng mà không làm ảnh hưởng lẫn nhau.
Điều quan trọng nhất là NG-SDH có thể thực hiện việc phân bố băng thông mà không làm ảnh hưởng tới lưu lượng hiện tại. Ngoài ra, NG-SDH còn có khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) thích hợp cho các dịch vụ mới và khả năng truyền tải đồng thời nhiều loại dịch vụ khác nhau trong cùng một môi trường.
Mô hình giao thức trong NG-SDH như đã cho ở hình 3.1 cho phép các nhà khai thác cung cấp nhiều dịch vụ chuyển tải dữ liệu để tăng hiệu quả của các trạm SDH đã lắp đặt bằng cách thêm vào các nút biên MSSP. Nghĩa là
NG-SDH NG-SDH POH Ethenet VPN DVB SAN POH Ethenet VPN DVB SAN MSSP MSSP GFC VCAT LCAS SDH GFC VCAT LCAS SDH Bản đồ khung Vận chuyển Container ảo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Quản lý băng thông
SDH SDH
không cần lắp đặt một mạng chồng lấp hoặc thay đổi tất cả các nút hay sợi quang. Cắt giảm được chi phí trên 1 bit lưu chuyển, thu hút nhiều khách hàng mới và giữ được những dịch vụ kế thừa.
3.3. SDH thế hệ sau và sự kế thừa
Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sẵn sàng chuyển các dịch vụ Ethernet/IP trong kinh doanh sang các mạng đô thị. Mặt khác, sự kết hợp Ethernet/IP có thể làm tăng lợi thế truyền tải đường dài của SDH bao gồm sự mềm dẻo, tin cậy, khả năng chuyển đổi, bảo vệ tích hợp, quản lý và định tuyến lại. SDH thế hệ sau cho nhiều hơn thế. Các node mới của nó được gọi là "Nền tảng cung cấp đa dịch vụ” MSSP cho phép kết hợp các giao tiếp dữ liệu như Ethernet, 8B/10B, MPLS hoặc RPR mà không cần bỏ các giao tiếp SDH/PDH.
Ngoài ra, để dữ liệu chuyển tải hiệu quả hơn, SDH đã chấp nhận một tập các giao thức mới đã được cài đặt trong các nút MSSP. Các nút này được kết nối với các thiết bị cũ đang chạy trên mạng.
Phần lớn các nhà vận hành, khai thác đã sử dụng SDH trong vài thập niên trở lại đây, chủ yếu để chuyển tải thoại và các giao thức dữ liệu định hướng kết nối. Do đó, truyền tải dữ liệu không hướng kết nối là một thách thức. Mặc dù nhiều kiến trúc được phát triển theo hướng này (PoS, ATM, ...) nhưng chúng không được chấp nhận rộng rãi trong thương mại vì chi phí, sự phức tạp hoặc hiệu quả thấp.
Hướng đến sự phát triển của SDH thế hệ sau, trước hết là mong muốn tìm ra một phương thức đơn giản có khả năng thích ứng với bất kỳ giao thức dữ liệu gói nào và thứ hai là cách sử dụng băng thông hiệu quả. Nghĩa là cần một lớp giao thức thích ứng và một cơ chế sắp xếp mới để điều khiển việc sử dụng băng thông. Cơ chế phải thực hiện được tất cả những điều này và giữ được việc truyền tải SDH tin cậy và sự quản lý tập trung.
Hình 3.2. Khả năng linh hoạt, mềm dẻo và hiệu quả của NG-SDH
Các hệ thống truyền dẫn đang ngắm vào SDH trong việc định tuyến các khối lưu lượng SDH tốc độ cao cho mục đích truyền tải đường dài. Để làm được việc này, SDH cần một số giao thức sau:
- Giao thức đóng khung chung (GFP): Được định nghĩa trong khuyến nghị G.7041 ITU-T. Đây là một giao thức ghép bất kỳ dịch vụ liên kết dữ liệu nào gồm Ethernet, quảng bá video số (DVB) và các mạng vùng lưu trữ (SAN). GFP được so sánh với các thủ tục đóng khung khác như gói qua SDH hay X.86 có mào đầu nhỏ đáp ứng yêu cầu phân tích, xử lý ít hơn.
- Ghép chuỗi ảo (VCAT): Được định nghĩa trong khuyến nghị G.707 ITU-T, tạo ra các ống lưu lượng có kích thước biết trước, đáp ứng sự linh hoạt và khả năng lớn với sự kế thừa các công nghệ trong SDH.
FRL Circui t ISDN Telephon e Mobile 3G VoIP VoD Interne t SAN TV VPLS VPN xDSL IP VLAN MPSL PDH DVB
ATM 10/100/1000 Ethernet Fibre channel
FICON ESCON GFP-T GFP-F HDLC/PPP/LAPS SOH/Sonet NG LCAS Kết nối ảo Kết nối lân cận
WDM - Dark Fiber - Coax - Wireless - OTN
Dịch vụ
Giao thức
NG-SDH
Truyền thông
- Cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến (LCAS): Được định nghĩa trong khuyến nghị G.7042 ITU-T, phân phối hoặc tập hợp các đơn vị băng thông phù hợp các yêu cầu truyền tải dữ liệu hoặc để bổ sung sự co giãn giữa hai điểm truyền tải [4].
Những chức năng này được thực hiện trên các nút MSSP mới được đặt ở các biên của mạng. Chúng trao đổi các gói dữ liệu client được tổng hợp qua nền SDH mà tiếp tục không được thay đổi. Nghĩa là các nút MSSP đại diện cho SDH thế hệ sau và được hiểu là sự kế thừa mạng SDH.
3.4. Những đặc trưng của NG-SONET/SDH
Nhu cầu truyền tải các loại dịch vụ như IP, Ethernet, Fiber Channel, ESCON/FICON… qua mạng SONET/SDH đã xuất hiện từ rất lâu. Tuy nhiên