CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI
2.2 CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN QUANG
2.2.1 Công nghệ truyền dẫn NG-SONET/SDH
SONET/SDH truyền thống là cơng nghệ TDM đã được tối ưu hóa để truyền tải các lưu lượng dịch vụ thoại. Khi truyền tải các lưu lượng dựa trên dịch vụ IP, các mạng sử dụng công nghệ SONET/SDH truyền thống gặp phải những hạn chế sau:
- Liên kết cứng: do các tuyến liên kết nối giữa hai điểm kết nối được xác lập cố định, có băng tầng khơng đổi, thậm chí khơng có lưu lượng đi qua hai điểm này thì băng thơng này cũng không thể được tái sự dụng để truyền tải lưu lượng của kết nối khác dẫn tới không sử dụng hiệu quả băng thông của mạng. Trong trường hợp kết nối điểm-điểm, mỗi kết nối giữa hai điểm khi sử dụng 1/4 băng thơng của mạng vịng ring. Cách xác lập kết nối cứng như vậy làm giới hạn băng thông tối đa khi truyền dữ liệu đi qua hai điểm kết nối, đây là một hạn chế cơ bản của mạng SONET/SDH truyền thống khi truyền tải các dịch vụ IP, do các dịch vụ này có đặc điểm thường có sự bùng nổ về nhu cầu lưu lượng một cách ngẫu nhiên.
- Lãng phí băng thơng khi sử dụng cấu hình mesh: khi mạng SONET/SDH thiết lập các liên kết logic để tạo ra cấu trúc mesh, băng thơng của dạng vịng ring bược phải chia thành 10 phần cho các liên kết logic. Khi nhu cầu lưu lượng truyền trong nội bộ mạng MAN tăng lên, việc thiết lập thêm các nút, duy trì và nâng cấp mạng trở nên hết sức phức tạp.
- Các lưu lượng truyền dữ liệu quảng bá: trong mạng vòng ring SONET/SDH, việc truyền các dữ liệu quảng bá chỉ tực hiện được khi phía phát và tất cả điểm thu đều đã được xác lập kết nối logic. Các gói tin quảng bá sao chép thành nhiều bản và gửi đến từng điểm đích dẫn tới việc phải truyền nhiều lần cùng một gói tin trên mạng vịng ring. Điều này gây lãng phí lớn đối với băng thơng mạng.
- Lãng phí băng thơng cho việc bảo vệ mạng: 50% băng thông của mạng dành cho việc dự phịng cho mạng.
Ngồi ra, khi sử dụng SONET/SDH truyền thống để truyền lưu lượng Ethernet, thì tốc độ của Ethernet khơng tương đương với SONET/SDH. Điều này dẫn đến phải thiết lập các tuyến kết nối của mạng SONET/SDH có tốc độ cao hơn so với dịch vụ Ethernet, điều này là nguyên nhân làm giảm hiệu quả sử dụng băng thông của mạng.
2.2.2 Công nghệ GMPLS
Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS (Generalized Multiprotocol Labed Switching) là bước phát triển tiếp theo của công nghệ chuyển nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Labed Switching). GMPLS thực chất là sưu mở rộng chức năng điều khiển của mạng MPLS, nó cho phép kiến tạo mặt phẳng điều khiển thống nhất không chỉ các lớp mạng mà còn thực hiện đối với các lớp ứng dụng , truyền dẫn và lớp vật lý.
Một trong những yếu tố kinh tế nổi bật của GMPLS đó là có chức năng tự động quản lý tài nguyên mạng và cung ứng kết nối truyền tải lưu lượng khách hàng từ đầu cuối đến đầu cuối. Việc cung ứng kết nối cho khách hàng theo kiểu truyền thống như đối với mạng truyền tải, mạng vịng ring SDH có đặc điểm là mang tính nhân cơng, thời gian đáp ứng dài và chi phí kết nối cao. Trong cơng nghệ GMPLS cho phép các nút mạng tự động cung cấp các kết nối theo yêu cầu, do vậy giá thành chi phí cung cấp kết nối cũng như giá thành quản lý bảo dưỡng giảm đi rất nhiều, thời gian cung ứng kết nối cung cấp dịch vụ giảm đi rất nhiều so với phương pháp truyền thống.
Một trong những điểm hấp dẫn nhất của GMPLS là sự thống nhất về giao thức điều khiển để thực hiện thiết lập, duy trì và quản lý kỹ thuật lưu lượng theo đường xác định từ điểm đầu đến điểm cuối một cách có hiệu quả. Dịng lưu lượng của người sử dụng bắt đầu từ điểm nguồn có thể truyền tải qua nhiều phạm vi mạng.
Các giao thức GMPLS
Giao thức định tuyến OSPF-TE, IS-IS-TE: là các giao thức tự động xác định cấu hình tơ-pơ mạng, thông báo tài nguyên khả dụng như băng thông, loại hình bảo vệ. Các điểm chủ yếu của các giao thức này đó là thơng báo về loại hình bảo vệ đường, thự hiện tìm đường để nâng cao khả năng xác định tuyến mà không cần phải thực hiện các giao thức định tuyến trên cơ sở địa chỉ IP.
Giao thức báo hiệu RSVP-TE, CR-LDP: các giao thức báo hiệu để để thực hiện kỹ thuật lưu lượng giữa các LSP. Những chức năng nổi bật của các giao thức định tuyến này là chuyển giao lưu lượng bao gồm cả hai loại hình lưu lượng khơng phải ở
Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP trên mạng thơng tin quang
SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 32
dạng gói, thực hiện báo hiệu hai chiều giữa các LSP để xác định tuyến dự phòng cho trường hợp bảo vệ, thực hiện gán nhãn cho phương thức chuyển mạch nhãn bước sóng, nghĩa là các bước sóng cận kề nhau được chuyển mạch theo cùng một hướng.
Giao thức quản lý đường LMP: quản lý kênh điều khiển đảm bảo việc thực hiện theo cơ chế đàm phán thông qua các tham số đường thơng để đảm bảo tình trạng của đường thông luôn được theo dõi. Kiểm tra các kết nối trên mạng nhằm duy trì hoạt động của các kết nối giữa các nút mạng cận kề nhau thơng qua các gói tin kiểm tra.
2.2.3 Cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng
Do hệ thống truyền dẫn thơng tin quang có nhiều ưu điểm trội hơn hẳn các hình thức thông tin khác như: băng thông rộng, tốc độ cao, khơng chịu ảnh hưởng của sóng điện từ,… nên thơng tin quang đang giữ vai trị chính trong việc truyền tín hiệu ở các đường trục và các tuyến xuyên lục địa, đại dương… Công nghệ hiện nay đã tạo đà cho thông tin quang phát triển theo xu hướng hiện đại và kinh tế nhất trong mạng viễn thơng. Vì vậy, các hệ thống truyền dẫn thông tin quang sẽ dần thay thế các hệ thống thông tin theo phương pháp truyền thống.
Ngày nay, với sự xuất hiện của công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM thì dung lượng, tốc độ, băng thơng… của hệ thống thông tin quang ngày càng nâng cao.
Công nghệ WDM tận dụng băng tần của sợi quang bằng cách truyền nhiều kênh bước sóng quang độc lập và riêng rẽ trên cùng một sợi quang. Mỗi bước sóng biểu thị cho một kênh quang trong sợi.
DWDM (ghép kênh theo bước sóng mật độ cao) là bước phát triển tiếp theo của WDM. Nguyên lý của nó tương tự như WDM chỉ khác là khoảng cách giữa các kênh bước sóng gần hơn, tức là số kênh ghép được nhiều hơn. Thông thường khoảng cách kênh ghép là 0,4 nm (50 GHz).
2.2.3.1 Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật WDM
Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật WDM là các tín hiệu quang có bước sóng khác nhau ở đầu phát được ghép kênh và truyền trên cùng một sợi quang. Ở đầu thu, tín hiệu gồm nhiều bước sóng đến từ sợi quang đó được tách kênh để thực hiện xử lý theo yêu cầu của từng bước sóng.
Như vậy, WDM có nghĩa là độ rộng băng quang của các kênh được ghép kênh ở các vùng phổ cố định, không chồng lấn trong băng thông truyền dẫn của sợi quang.
Mỗi vùng tương ứng với mỗi kênh có bước sóng λ. Các kênh khác nhau thì độc lập với nhau và truyền với các tốc độ xác định. Điều này cho phép WDM được xem như là hệ thống truyền dẫn mà tín hiệu được truyền trong suốt đối với dạng mã và tốc độ bit.
Hệ thống DWDM ngày nay được phát triển rất mạnh mẽ và hỗ trợ rất mềm dẻo với độ rộng chuẩn giữa các kênh là 50, 100, 200, 1000 GHz. Bước sóng đề nghị là ở cửa sổ 1550 nm với tần số trung tâm danh định là 193.10 THz. Cửa sổ 1550 nm được ưa dùng hơn cửa sổ 1310 nm vì có tổn hao quang thấp hơn nà thích ứng khi sử dụng các bộ khuếch đại quang. Tuy nhiên, các mạng quang sử dụng công nghệ WDM và các thiết bị khác gây ảnh hưởng đến tốc độ truyền dẫn tín hiệu như làm suy hao tín hiệu, tán sắc ánh sáng, sợi phi tuyến, giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu.
2.2.3.2 Các đặc điểm của công nghệ WDM
- Tận dụng tài nguyên dải tần rất rộng của sợi quang
Công nghệ WDM tận dụng tài nguyên băng thông truyền dẫn lớn của sọi quang, làm cho dung lượng truyền dẫn của sợi quang so với truyền dẫn bước sóng đơn tăng từ vài lần tới hàng trăm lần. Do đó có thể giảm chi phí đầu tư.
Dùng cơng nghệ WDM cho phép ghép N bước sóng truyền dẫn trong sợi quang đơn mode và có thể truyền dẫn song cơng hồn tồn. Do vậy, khi truyền dẫn thông tin đường dài với dung lượng lớn có thể tiết kiệm số lượng lớn sợi quang. Thêm vào đó là khả năng mở rộng dung lượng cho hệ thống quang đã xây dựng. Chỉ cần hệ thống cũ có độ dư cơng suất tương đối lớn thì có thể tăng thêm dung lượng mà không cần thay đổi nhiều đối với hệ thống cũ.
- Có khả năng truyền dẫn đồng thời nhiều tín hiệu
Trong công nghệ WDM sử dụng các bước sóng độc lập với nhau nên có thể truyền dẫn nhiều tín hiệu có đặc tính hồn tồn khác nhau, thực hiên việc tổng hợp và phân chia các dịch vụ viễn thơng, bao gồm các tín hiệu số và tín hiệu tương tự, tín hiệu SDH và tín hiệu PDH, truyền dẫn tín hiệu đa phương tiện.
- Có nhiều ứng dụng
Căn cứ vào nhu cầu, cơng 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…
Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP trên mạng thông tin quang
SVTH: Hồng Cơng Minh_Lớp CCVT03B 34
Tốc độ truyền dẫn tăng lên không ngừng nên tốc độ xử lý tương ứng của nhiều linh kiện quanh điện tăng lên theo nhưng không đáp ứng được đủ. Sử dụng cơng nghệ WDM có thể giảm yêu cầu quá cao về tốc độ đối với linh kiện mà vẫn có thể đáp ứng dung lượng lớn.
- Kênh truyền dẫn IP
Ghép kênh bước sóng đối với khn dạng số liệu là trong suốt, tức là khơng 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
2.2.4 Kết luận chương
Chương này trình bày cơ sở về các công nghệ quan trọng trong mạng cáp quang. Khi thiết kế một mạng OTN, chúng ta phải xen xét vấn đề tryền tín hiệu quang phụ thuộc chủ yếu vào mạng cáp quang. Các nhân tố ảnh hưởng như là sự suy giảm, sự tán sắc và méo phi tuyến phải được nhìn nhận một cách cẩn thận, bởi vì chúng ảnh hưởng khoảng cách truyền dẫn tối đa và tốc độ bit tối đa.
Công nghệ WDM cho phép truyền dẫn nhiều tín hiệu trên cùng một sợi cáp và có khả năng hỗ trợ tăng dung lượng cáp lên tới hàng Tbit. Nhu cầu băng tần mạng đang tăng và sẽ tiếp tục tăng trong thời kỳ tiếp theo. Nhu cầu này sẽ còn mở rộng cả trên phương diện địa lý. Việc giảm giá thành của các nhà cung cấp và có lẽ trên hết là sự phổ biến của internet và của các ứng dụng đòi hỏi băng tần lớn khác trong lĩnh giải trí sẽ tiếp tục đẩy mạnh nhu cầu này.
DWDM hiện nay đang hứa hẹn sẽ cung cấp linh hoạt trong việc định tuyến và dung lượng tốc độ bit để đáp ứng các mạng trong tương lai. Công nghệ WDM sẽ mang đến các phương tiện giúp tạo ra, tập hợp, định tuyến, biến đổi và phân chia các kênh riêng rẽ một cách dễ dàng thông qua môi trường truyền dẫn quang thông suốt mà khơng cần biến đổi quang-điện. Do đó, trong tương lai gần sẽ cịn xuất hiện các dịch vụ thơng tin quang giá thành thấp, tốc độ cao.
CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN IP TRONG MẠNG QUANG THẾ HỆ SAU