CHƢƠNG 4 : ỨNG DỤNG CHUYỂN MẠCH GÓI QUANG
4.2 Ứng dụng mạng chuyển mạch gói quang
4.2.1 Mạng cục bộ LAN (Local Area Network)
Trong mạng LAN ngày nay, yêu cầu thay đổi quá nhanh chóng nên không có duy nhất một công nghệ nào có thể đáp ứng. Trƣớc khi nói tới các công nghệ ta có thể phân loại các yêu cầu của mạng LAN ra thành 3 loại chính sau đây:
Sự phát triển không giới hạn của tốc độ đƣờng truyền, có nghĩa là tốc độ truy cập của các trạm làm việc tới các trung tâm dịch vụ có thể tăng dễ dàng mà không cần thay đổi mạng hay hệ thống.
Đảm bảo chất lƣợng dịch vụ QoS. QoS cho mỗi ngƣời dùng, mỗi dịch vụ đang
tăng nhanh khi mạng điều hành nhiều dịch vụ khác nhau nhƣ thoại, dữ liệu, hình ảnh… Tất nhiên mỗi dịch vụ có QoS khác nhau. Và công nghệ chuyển mạch gói quang cần đƣợc thiết kế để quản lý các mức QoS dựa trên yêu cầu nhƣ độ trễ, thời gian đáp ứng, năng lực thông qua , giá thành…
Quản lý mạng thống nhất trên toàn miền. Điều này sẽ trở nên rất dễ dàng nếu mọi ngƣời sử dụng cùng một thiết bị toàn mạng vì chức năng quản lý là nhƣ nhau và do đó rất dễ quản lý. Song thực tế việc quản lý mạng rất phức tạp khi có nhiều nhà bán hàng cung cấp thiết bị với kiến trúc khác nhau sử dụng hệ thố ng quản lý khác nhau. Vấn đề lớn là cần một hệ thống tích hợp và rất tƣơng thích với môi trƣờng mạng ngày nay. Công nghệ chuyển mạch gói quang cần dựa trên các chuẩn quốc tế để đảm bảo quản lý mạng tốt, thích ứng với mô hình mạng không đồng nhất.
Công nghệ chuyển mạch gói thông thƣờng không thể đáp ứng cho các yêu cầu của mạng LAN vì hạn chế về băng thông đƣờng truyền, tuy nhiên với công nghệ chuyển mạch gói quang kết hợp với truyền dẫn quang hiện có thì hoàn toàn đáp ứng đƣợc mạng LAN thế hệ mới. Đó là phù hợp với truyền dẫn dữ liệu, thoại, hình ảnh và video. Công nghệ này có hiệu năng rất cao, băng tần không giới hạn và độ trễ thấp.
Có thể ví dụ một mô hình mạng LAN áp dụng công nghệ chuyển mạch gói quang nhƣ trên hình 4.1
4.2.2 Mạng đô thị MAN (Metropolitan- Area Network)
Các mạng chứa 3 phần chủ yếu: mạng truy nhập, mạng vùng đô thị MAN và mạng diện rộng WAN. Mạng MAN chịu trách nhiệm truyền dẫn lƣu lƣợng giữa mạng truy nhập và mạng WAN.
Chuyển mạch gói quang kết hợp chuyển mạch mức gói với khả năng thông qua cao xuất hiện nhƣ một ứng cử viên tốt cho các ứng dụng mạng MAN do:
- Chuyển mạch thực hiện trong miền quang không có chuyển đổi OEO.
Chuyển mạch quang đảm bảo khả năng thông qua cao và tiêu thụ ít công suất.
- Chuyển mach có thể thực hiện ở mức gói.
Tƣơng lai của mạng MAN sẽ là mạng động, chứa một số lƣợng lớn ngƣời dùng. Các ngƣời dùng khác nhau sẽ có các yêu cầu dịch vụ khác nhau. Chuyển mạch gói quang sẽ có khả năng cung cấp nhiều dich vụ để đáp ứng các nhu cầu khác nhau do nó có khả năng chuyển mạch với tần số khác nhau. Một ƣu điểm khác khi dùng chuyển mạch gói quang cho mạng MAN là các giao thức hiện tại phù hợp với việc định tuyến và báo hiệu.
Các đặc điểm đã đề cập ở trên của chuyển mạch gói quang rất phù hợp với MAN. Nhƣng để hoàn thành các kết nối cần phải xem xét giao tiếp MAN chuyển mạch gói quang với phần còn lại của mạng. Phía khách hàng là mạng truy nhập trong khi mạng cũng chứa các bộ định tuyến IP hoặc các chuyển mạch ATM. Nói cách khác mạng MAN sẽ có một hoặc nhiều hơn các nút kết nối đến mạng WAN.
Giao tiếp khách hàng có khả năng xử lý lƣu lƣợng lớp 2/ lớp 3 hoặc kết nối các yêu cầu khi một bƣớc sóng đƣợc yêu cầu dựa vào các thủ tục khác nhau nhƣ IP, ATM và SONET. Trong trƣờng hợp gói IP đầu tiên giao tiếp khách hàng sẽ xem tiêu đề IP, xác định tiêu đề quang theo bảng định tuyến và phát gói tới nút chuyển mạch gói quang tiếp theo.
Có hai lựa chọn khi gửi các gói từ mạng chuyển mạch gói quang MAN đến mạng WAN. Lựa chọn đầu tiên là có chuyển đổi OEO, để đọc tiêu đề ở lớp 2 hoặc lớp 3 sau đó chuyển gói vào mạng WAN theo đƣờng đã đƣợc thiết lập.( hình 4.3a). Lựa chọn thứ hai nhƣ chỉ ra trong hình 4.3 b, là dùng nhiều nhãn để phát các gói đến nút chuyển mạch gói quang mong muốn.
Hình 4.2: Giao tiếp giữa mạng MAN chuyển mạch gói quang và mạng truy nhập
4.2.3 Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network)
WAN thƣờng là sự mở rộng của mạng LAN trên vùng công cộng, hay các liên kết riêng tới toà nhà, trung tâm thành phố từ xa. Sự kết nối giữa LAN và WAN thƣờng thông qua một thiết bị gọi là khối dịch vụ dữ liệu hay khối dịch vụ kênh kết nối tới bộ định tuyến của LAN. Để thấy khả năng ứng dụng chuyển mạch gói quang trong WAN, ta hãy xét một số yêu cầu của WAN nhƣ sau:
- Tuân theo chuẩn.
- Khả năng chuyển mạch/ định tuyến.
- Tham số hiệu năng: khả năng thông qua; độ trễ tại mỗi nút chuyển mạch và trên các liên kết; độ tin cậy của nút.
- Cung cấp giao thức điều khiển.
- Mối quan hệ giữa công nghệ và giá thành. - Cung cấp quản lý mạng.
Tuân theo chuẩn: WAN tuân theo chuẩn để có thể vận chuyển lƣu lƣợng đa giao
thức dễ dàng và có khả năng cấu trúc mạng từ nhiều loại thiết bị khác nhau.
Khả năng chuyển mạch/định tuyến: mọi lƣu lƣợng phải đƣợc chuyển mạch/định
tuyến tới đích. Nếu không có chuyển mạch thì sẽ không thể kết nối thành công. Do
đó, chuyển mạch/định tuyến cho phép mạng rất tin cậy. Khả năng này làm cho mạng tận dụng hiệu quả tài nguyên với nhiều ngƣời dùng.
Hiệu năng: chỉ ra mạng có khả năng đáp ứng tốt hay không. Các nhà hoạt động
mạng cần quản lý hiệu năng mạng để xác định khi nào thì nâng cấp mạng để thêm nhiều ngƣời dùng hoặc tăng lƣu lƣợng.
Khả năng thông qua: đây là một chuẩn chủ chốt cho bất cứ mạng nào. Lƣu lƣợng tổng của mạng phụ thuộc năng lực thông qua nút mạng riêng biệt do đó nó rất quan trọng để kiểm soát và đo đạc các tham số. Khả năng thông qua là một tham số hiệu năng để một ngƣời dùng đầu cuối đánh giá về mạng. Khả năng thông qua là tổng số lƣu lƣợng có thể vận chuyển trong một đơn vị thời gian; nó thƣờng đo trong một giây trong suốt giờ bận (70 % trên mỗi node và mỗi liên kết).
Độ trễ ở nút mạng và trên liên kết: độ trễ mạng là một tham số quan trọng nhất
đối với ngƣời dùng.
Nhƣ vậy, với những ƣu điểm của công nghệ chuyển mạch gói quang đã xem xét nhƣ dung lƣợng vô cùng lớn của công nghệ truyền dẫn quang, độ trễ nhỏ, có thể đáp ứng thời gian thực trong một số dịch vụ đặc trƣng, khả năng thông qua lớn… thì, công nghệ chuyển mạch gói quang hoàn toàn có thể đáp ứng đƣợc yêu cầu của mạng diện rộng WAN.
4.3 Xu hướng phát triển chuyển mạch gói quang
Các xu hƣớng phát triển của mạng viễn thông chủ yếu dựa vào những yêu cầu của các dịch vụ trong tƣơng lai. Qua thực tế ngƣời ta dự đoán môi trƣờng mạng sẽ biến đổi hoàn toàn theo những xu hƣớng chủ đạo.
Lƣu lƣợng Internet trong đó thông tin dữ liệu chiếm ƣu thế.
Sự phát triển kỹ thuật WDM dựa trên liên kết điểm- điểm sẽ tận dụng đƣợc băng thông cũng nhƣ số lƣợng kênh bƣớc sóng có tốc độ bit trên một kênh.
Mạng truyền tải WDM kết nối chéo quang có độ linh hoạt cao.
Các nghiên cứu cho thấy mạng chuyển mạch gói quang sẽ là mạng chủ đạo trong tƣơng lai và có thể đáp ứng đƣợc đầy đủ các yêu cầu dịch vụ. Mạng chuyển
mạch gói quang đã đƣợc nghiên cứu trên thế giới từ hơn mƣời năm nay. Từ đó đến nay đã có rất nhiều thay đổi, công nghệ quang cũng đã có nhiều bƣớc phát triển. Tuy nhiên vẫn có nhiều vấn đề chƣa đƣợc giải quyết mặc dù công nghệ quang đã phát triển nhiều. Mạng quang có thể đƣợc trải rộng từ mạng đƣờng trục tới mạng truy nhập và mạng đã ngày càng phức tạp hơn, hiệu quả hơn và độ tin cậy cao hơn trƣớc đây. Chuyển mạch gói quang có thể vẫn ở trong phòng thí nghiệm song với công nghệ phát triển ngày càng cao để đáp ứng cho các phƣơng thức chuyển mạch hiện có nhƣ chuyển mạch kênh quang sẽ tạo bƣớc xúc tiến cho mạng chuyển mạch gói quang ra đời.
4.4 Nghiên cứu và ứng dụng chuyển mạch gói quang ở Việt Nam
Hiện nay mạng viễn thông đƣờng trục Việt Nam đã đƣợc cáp quang hoá gần nhƣ hoàn toàn chỉ trừ một số vùng núi cao địa hình phức tạp. Năm 2003 Việt Nam đã áp dụng công nghệ ghép kênh theo bƣớc sóng WDM, đƣa tuyến đƣờng trục Bắc Nam lên dung lƣợng 20Gb/s. Với xu hƣớng phát triển thông tin nhƣ hiện tại chắc chắn chuyển mạch điện sẽ không thể đáp ứng trong một tƣơng lai gần. Nhƣ vậy việc áp dụng chuyển mạch gói quang vào Việt Nam trong tƣơng lai là cần thiết.
Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay cũng chƣa có dự án nào nghiên cứu về chuyển mạch gói quang. Do đó việc áp dụng chuyển mạch gói quang vào Việt Nam sẽ phụ thuộc vào việc phát triển và áp dụng chuyển mạch gói quang trên thế giới.
KẾT LUẬN
Luận văn gồm 4 chƣơng trong đó đã đề cập đến các nội dung sau đây:
- Giới thiệu về chuyển mạch gói quang và một số phần tử quang sử dụng trong chuyển mạch gói quang.
- Đƣa ra một số vấn đề trong chuyển mạch gói quang nhƣ : cấu tạo gói, xử lý tiêu đề gói, đồng bộ gói. Đặc biệt đã đề cập đến các cách giải quyết tranh chấp trong chuyển mạch gói quang. Các mạng chuyển mạch gói quang cũng đƣợc đã đƣợc đề cập đến.
- Trong luận văn cũng đƣa ra các mô hình chuyển mạch gói quang đã đƣợc nghiên cứu trên thế giới nhƣ KEOPS, ATMOS, WASPNET.
- Một vấn đề đƣợc đề cập đến đó là ứng dụng của chuyển mạch gói quang và khả năng áp dụng chuyển mạch gói quang vào Việt Nam.
Hiện nay chuyển mạch gói quang vẫn đang còn đƣợc nghiên cứu trên thế giới, chƣa đƣợc đƣa ra áp dụng trên thực tế. Tuy nhiên với nhu cầu phát triển các dịch vụ viễn thông, với sự phát triển của công nghệ quang chắc chắn chuyển mạch gói quang sẽ sớm đƣợc triển khai.
Các nghiên cứu về chuyển mạch gói quang cũng nhƣ các vấn đề đƣợc đề cập đến trong luận văn vẫn chƣa tính toán, chƣa đề cập đƣợc ảnh hƣởng phi tuyến của sợi quang trong chuyển mạch gói quang.
Hƣớng nghiên cứu tiếp theo của luận văn là tính toán xác suất mất gói trong mạng chuyển mạch gói quang, tính toán thời gian trễ gói.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. A. Carena, M.D Vaughn, R. Gaudino, M.Shel, Daniel J.Blumenthal. (1998), “OPERA- An Optical Packet Experimental Routing Architecture with Lable Swapping Capability”.
2. Chih- Hao Chang, Leon Yu Liang Su. (2000), “ Optical Packet Switching”.
3. Christian Guillemot, Monique Renaud and Piero Gambini. “Transparent Optical Packet Switching. The European ACTS KEOPS Project Approach”.
4. David K. Hunter, Meocow and Ivan Andonovic. (1998), “Buffering in Optical
Swiching, Soeren Lykke Daniclsen, Peter Bukhave Hansen and Kristian. Wavelength Conversion ing Optical Packet Switching”.
5. Elena Siren. (2002), “Optical Packet Switching”.
6. GeorgeN. Rouskas, Lisong Xu, “Optical Packet Switching”.
7. Mike J. O’ Mahony, Dimitra Simvonidou, David K. Hunter and Anna Tzankaki
Ilotol Engineering Centre.(2002), “The Application of Optical Packet Switchinging Future Communication Networks”.
8. Rutuja Khanzode, “Optical Packet Switching”.
9. Soeren Lykke Daniclsen, Peter Bukhave Hansen and Kristian.1998,
“Wavelength Conversioning Optical Packet Switching”.
10.Rajiv Ramaswami, Kumar N. Sivarajan. 1998, Optical Network: A Practical Perspective.
11.Roy D. Rosner. 1982, Packet switching.
12.R. Theodore Holmeister. 1998, “Distributed Slot Synchronization(DSS) for Packet Switched Optical Network”.
13.Ravid Cotter and Andrew D. Ellis. 1998, “Asynchronous Digital Optical Regeneration and Networks”.
14.Nguyễn Tất Đắc. 1994, Mạng chuyển mạch gói quang, Nhà xuất bản Khoa học
15.Dƣơng Đức Tuệ, Lê Thanh Dũng. 2001, Mạng thông tin toàn quang, Nhà xuất bản Bƣu Điện, Hà Nội.
16.Nguyễn Hoàng Hải, Chuyển mạch quang gói trong mạng WDM dùng các phần
tử chuyển đổi bƣớc sóng, Tạp chí Bƣu chính Viễn Thông Kỳ 1tháng 8-2002.