CHƢƠNG 2 : CÁC GIẢI PHÁP TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG
2.3 So sánh các giải pháp truyền tải IP trên quang nhằm xác định các giải pháp
2.3.2 So sánh và đánh giá giữa các giải pháp
2.3.2.1 Đánh giá giải pháp IP/ATM/WDM
Công nghệ ATM định nghĩa một tập hợp đầy đủ các nội dung liên quan đến lưu lượng ATM, với khả năng phân lớp chất lượng dịch vụ, thích ứng với nhiều loại dịch vụ với băng thông khác nhau và dễ dàng định tuyến trong mạng. Do có những đặc tính như vậy nên công nghệ ATM trở thành lý tưởng cho mạng đa dịch vụ. Tuy nhiên, hiện có một trở ngại đó là ứng dụng ATM cho PC rất hiếm cũng giống như những ứng dụng hỗ trợ trực tiếp từ ATM. Ngày nay, phần lớn PC và các ứng dụng đều hỗ trợ IP nên cần sắp xếp giữa IP và các địa chỉ ATM,
giữa IP và CoS hoặc QoS ATM. Điều này dẫn tới sự hình thành nhiều giao thức thích ứng trong phân lớp này như CLIP, LANE và MPOA.Trong phần này, sẽ đánh giá một cách ngắn gọn những giao thức này theo khía cạnh như khả năng mở rộng, VPN và hỗ trợ QoS và tính duy trì của nó.
Khảnăng mở rộng
“Mở rộng” ở đây có thể hiểu là giao thức hoạt động chính xác khi lưu lượng và mạng phát triển về số lượng nút, host, luồng lưu lượng, thiết lập và giải phóng kết nối.
- CLIP: Không có khả năng mở rộng. Điều này là bởi giao thức phân dải địa chỉ dùng để sắp xếp các địa chỉ IP vào địa chỉ ATM (ATMARP) bị giới hạn ở một subnet. Công việc hiện thời là tập trung định nghĩa các giao thức server-to-server cho cơ chế ATM ARP phân bố.
- LANE : Không có khả năng mở rộng. Điều này là bởi phạm vi của nó bị giới hạn bởi dải IP subnet. Nhìn chung, nó có thể được xem như một giải pháp thay thế có giới hạn việc hướng đến mạng dung lượng cao trong tương lai gần, đặc biệt đối mạng giải trí.
- MPOA : Không có khả năng mở rộng. Những vấn đề liên quan có thể xuất hiện khi mở rộng mạng do yêu cầu về số lượng VCC và dung lượng báo hiệu SVC. MPOA phù hợp với mạng qui mô nhỏ (ví dụ mạng campus) hoặc VPN, ở đó điều khiển tinh vi luồng lưu lượng có thể được thực hiện để sử dụng một cách tối ưu tài nguyên mạng. MPOA giảm trễ, quản lý dễ dàng, cho phép thực hiện dự phòng server, và cùng tồn tại với các dịch vụ khác trên ATM [MPOA].
Hỗ trợ VPN và QoS
- CLIP không khai thác sự hỗ trợ QoS có trong lớp ATM.
- MPOA được thiết kế để hỗ trợ các giao thức khác nhau hoạt động trên nền ATM. Phiên bản đầu tiên chỉ tập trung hỗ trợ theo kiểu dịch vụ IP “best affort”, và được xem như giao thức cơ sở. Diễn đàn ATM vẫn tiếp tục thực hiện các công việc nhằm mở mộng MPOA để cung cấp chức năng điều khiển cần thiết hỗ trợ cho cơ chế QoS, tập trung chủ yếu vào Int-serv và Diff-serv.
Bảo vệ và khôi phục
Giải pháp IP/ATM/SDH/WDM được xem như giải pháp tham chiếu vì hiện tại nó được sử dụng phổ biến trong mạng ngày nay. Tuy nhiên, giải pháp này tỏ ra không phù hợp với những yêu cầu mới của mạng do sự phức tạp của bản thân nó, thuế tế bào, khả năng mở rộng hạn chế và dư thừa tính năng.
Thích ứng với mạng hiện có
Trong giải pháp mạng này, 4 lớp đều có cơ chế duy trì mạng riêng của mình. Chuẩn SDH đã cung cấp một loạt cơ chế bảo vệ và khôi phục mạng cho cả lớp luồng và đoạn ghép kênh và chúng hoàn toàn phù hợp với kiểu mạng ring hoặc mesh. Đồng thời, lớp mạng ATM cũng đã chuẩn hoá kỹ thuật duy trì mạng hoạt động ở lớp luồng ảo.
Lớp Bảo vệ Khôi phục IP X ATM X X SDH Path X X SDH MS X WDM Och X X WDM OMS X
Bảng 2.1 : Khả năng duy trì của các lớp mạng trong giải pháp IP/ATM/SDH/WDM IP/ATM/SDH/WDM
Duy trì đa lớp
Hiển nhiên, giải pháp IP/ATM/SDH/WDM là sự phức tạp vì có nhiều lớp. Nó liên quan tới mức độ nhân đôi các chức năng trong các lớp khác nhau. Đặc tính này cũng hoàn toàn đúng nếu xét dưới góc độ bảo vệ và rất khó định nghĩa chiến lược duy trì cho mạng đa lớp truyền thống. Do vậy, giải pháp IP/ATM/SDH/WDM thường là phát triển trong mạng trục ở đó IP trở thành giao thức lớp client chính và WDM xuất hiện với vai trò tăng băng tần khả dụng trong mạng truyền dẫn và giảm chi phí. Trong kịch bản này, do lớp SDH
đã phát triển hoàn thiện nên người ta thường có thiên hướng sử dụng nó để cung cấp chức năng bảo vệ cho mạng thay vì tiếp tục hoàn thiện tính năng này trong lớp WDM mặc dù cả hai đều có phẩm chất như nhau. Trong các lớp cao hơn, bảo vệ và khôi phục ATM có thể làm này sinh những vấn đề liên quan đến bảo vệ SDH do sự phát hiện sai hỏng rất nhanh của nó, trong khi khôi phục IP lại là một giải pháp rất mạnh.
2.3.2.2 Đánh giá Giải pháp IP/ SDL/SDH/WDM
Mục đích của giải pháp này là đưa ra một cách giải quyết phân định ranh giới các gói có độ dài thay đổi trong cả trường hợp trực tiếp trên sợi hoặc trong tải của một giao thức tuyến khác (ví dụ như SONET/SDH).
Hỗ trợ QoS và VPN
SDL có khả năng hỗ trợ QoS bằng cách cung cấp cho trường độ dài thông tin chuyển mạch Lớp 2. MPLS có thể được sử dụng trong trường hợp này. Nếu tích hợp với MPLS, SDL có thể cung cấp dịch vụ VPN.
Bảo vệ và khôi phục
Trong SDL không hỗ trợ chức năng bảo vệ và khôi phục. Chức năng này được thực hiện nhờ các ngăn mạng bên dưới như SONET/SDH hoặc WDM. Hiện không có nhiều tài liệu và thông tin liên quan đến giao thức này được công bố.
Sản phẩm thƣơng mại
Ứng dụng giao thức này trong các sản phẩm thương mại là không nhiều. Một số nhà cung cấp thiết bị định tuyến hỗ trợ giao thức này trong sản phẩm của mình. Cho dù có nhiêu ưu điểm nhưng cho đến nay dường như giao thức này không nhận được nhiều sự hỗ trợ từ những nhà sản xuất thiết bị.
2.3.2.3 Đánh giá giải pháp IP/ SDH/WDM
Giải pháp gói POS sử dụng sắp xếp IP trong SDH hoặc SONET chuẩn hoá nhờ giao thức điểm-điểm (PPP) hoặc điều khiến tuyến số liệu tốc độ cao (HDLC). Giải pháp này có liên quan đến việc thêm các giao diện SONET/SDH
cho bộ định tuyến mà kết cuối PPP. PPP cung cấp bao gói đa giao thức, kiểm soát lỗi và các đặc tính điều khiển khởi tạo tuyến. Các gói số liệu IP tạo bởi PPP được lập thành khung nhờ giao thức HDLC [RFC 1662] và sắp xếp trong tải SDH. Chức năng chính của HDLC là chỉ ra các gói số liệu IP được bao bởi PPP qua tuyến truyền dẫn đồng bộ. FCS (Dãy kiểm tra khung) khung HDLC tính toán để xác định lỗi và gói tạo ra là các byte nhồi. Sau đó khung HDLC được trộn để đảm bảo có số lượng chuyển tiếp thích hợp trước khi tạo thành khung SDH cuối cùng. Khung SDH thêm 36 byte mào đầu ngoài tổng kích thước 810 byte. Ngoài ra, giao thức PPP dùng nhồi byte làm tăng đáng kể kích thước tải tin. Điều này có thể gây nguy hại đến việc phân bổ băng tần kết nối với sự quản lý QoS.
POS không sử dụng chức năng ghép kênh của SDH. Kết nối nhiều container với nhau tạo ra một container đơn (mà tải được sắp xếp trong đó) và tốc độ giao diện cao. Sự sắp xếp này cũng được biết dưới một tên gọi khác, đó là “kết chuỗi” tải SDH.
Khả năng mở rộng
POS cung cấp kết nối song công điểm-điểm giữa hai giao diện bộ định tuyến, sử dụng khung SDH. Khả năng mở rộng không phải là vấn đề : liên kết giữa hệ thống SDH và WDM là tuyệt vời và không có giới hạn thuộc bản chất về số lượng nút. Tuy nhiên, có hai điểm cần quan tâm :
- Đối với các bộ định tuyến có giao diện SDH tốc độ bit cao hơn 155 Mbit/s, các container ảo thường được kết chuỗi và truyền qua mạng SDH truyền thống sẽ không thực hiện được vì chúng không hỗ trợ kết chuỗi container ảo đó. Do đó cần phải thiết lập tuyến nối trực tiếp giữa các bộ định tuyến. - Kết nối trực tiếp giữa hai bộ định tuyến cần tuyến cần sử dụng tuyến
SDH và đây cũng chính là giới hạn vì phải cần đến số lượng lớn giao diện trên các bộ định tuyến và tuyến kết nối.
Hỗ trợ VPN và QoS
Khi POS sử dụng MPLS thì có khả năng hỗ trợ VPN và QoS. Bởi vì, POS chỉ cung cấp tải kết chuỗi (ví dụ VC-4c) giống như kết nối điểm – điểm giữa các bộ định tuyến IP. VPN đòi hỏi cung cấp phần nhỏ tải kết chuỗi. Và chính MPLS là cơ chế để cung cấp kết nối ảo qua giao diện POS (VPN). MPLS cũng có
thể thêm khả năng hỗ trợ còn thiếu đối với QoS cho POS . Bằng cách thêm các thuộc tính trung kế MPLS cho giao diện POS thì bộ định tuyến IP có thể coi thông tin này giống như những bộ định tuyến đã được thiết lập. Dựa trên thông tin thuộc tính có thể thiết lập nên đường kết nối đáp ứng đầy đủ yêu cầu về CoS.
Bảo vệ và Khôi phục
Chức năng khôi phục có thể thực hiện tại các lớp IP, SDH hoặc là quang. Trong lớp IP, khôi phục được thực hiện bằng cách cập nhật bảng định tuyến qua giao thức định tuyến. Tại Lớp 2, khôi phục được thực hiện bằng cách chuyển mạch tới đường MPLS dự phòng (tương đối nhanh) hoặc nhờ đến giao thức LDP định nghĩa đường mới (tương đối chậm). Tất nhiên khi có mặt SDH thì kỹ thuật khôi phục truyền thống cũng được áp dụng
Sản phẩm thƣơng mại
Đa số bộ định tuyến IP trục được trang bị giao diện sử dụng giao thức POS để kết nối vào hệ thống truyền dẫn SONET/SDH. Tốc độ hỗ trợ 622 Mbit/s (STM-4), 2,5 Gbit/s (STM-16), 10 Gbit/s (STM-64), và hiện nay đang chuẩn hoá 40 Gbit/s (STM-128).
2.3.2.4 Đánh giá giải pháp IP/GbE/WDM
Giải pháp này, trọng tâm là việc sắp xếp khung Ethernet qua môi trường SDH đã được chuẩn hoá theo thủ tục tạo khung HDLC. Mối quan tâm chính của kỹ thuật này là truyền tải các khung Ethernet qua mạng WAN ở tốc độ bit tới hàng Gbps, hơn nhiều tốc độ đã cho trong họ giao thức Ethernet (khoảng 100Mbps) và với khoảng cách lớn hơn những gì giao diện GbE đã thực hiện cho đến nay.
Gigabit Ethernet sử dụng định dạng khung giống như Ethernet 10Mbit/s hoặc 100Mbit/s. Trong mạng IP đường trục thì chỉ chế độ song công sử dụng kiểu mã hoá 8b/10b cho phép đạt tới tốc độ 1,25Gbit/s. Trong trường hợp này, sẽ không có phần đầu giống như Ethernet 10 và 100 Mbit/s. Định dạng khung nhất quán giữa Ethernet 10Mbit/s, 100 Mbit/s và 1 Gbit/s làm cho chuyển mạch và phát chuyển khung giữa Ethernet tốc độ khác nhau đơn giản hơn, do đó không cần phải thay đổi các trường trong khung.
Mạng Gigabit Ethernet sẽ được hỗ trợ bởi mạng truyền tải quang/WDM. Trong mạng WAN, cần nhận thức rằng chỉ nên sử dụng GbE để tạo khung cho các kết nối điểm – điểm giữa các bộ định tuyến IP có giao diện GbE, bởi vì chuyển mạch GbE có một vài yếu điểm nếu sử dụng trong mạng đường trục. Cấu hình này cũng còn được gọi là ”định tuyến GbE”. Độ dài tải cực đại của GbE là 1500 byte và trong tương lai độ dài này có thể mở rộng đến 9000 byte (sử dụng khung Jumbo). Sử dụng các khung Jumbo sẽ đem lại khả năng tương hợp với các chuẩn Ethernet trước đây.
Hỗ trợ VPN và QoS
Giải pháp này có, lưu lượng được chia thành các mức ưu tiên khác nhau và được bộ định tuyến xử lý theo mức độ ưu tiên này. Kiểu phân tập dịch vụ tương đối này được gọi là Phân lớp dịch vụ (CoS). CoS có thể được cung cấp từ chuyển mạch Lớp 2 hoặc các bộ định tuyến lớp 3. Hiện nay, các bộ định tuyến kết cuối cao đã hỗ trợ MPLS và có giao diện GbE cho phép hỗ trợ VPN qua MPLS.
Bảo vệ và khôi phục
Giải pháp IP/GbE/WDM, GbE là loại kiểu khung cho kết nối điểm - điểm giữa các bộ định tuyến IP rất phù hợp cho mạng đường trục. Trong khi đó kiểu GbE chuyển mạch có một số nhược điểm khi ứng dụng trong mạng này. Do đó, lớp gói IP đảm nhiệm việc định tuyến mức gói và lớp quang thực hiện định tuyến bước sóng.
Các cơ chế duy trì mạng
Lớp GbE không thực hiện cơ chế duy trì mạng nào.
Duy trì đa lớp
Với GbE sử dụng khung sẽ không cung cấp chức năng bảo vệ và khôi phục, vì nó là đơn giản theo quan điểm duy trì đa lớp. Việc bảo vệ và khôi phục sẽ nhờ OCh WDM với khôi phục IP. Bảo vệ OCh cung cấp khả năng khôi phục nhanh trong trường hợp đơn lỗi trong lớp mạng quang, bao gồm cả sai hỏng bộ Transponder, trong khi định tuyến lại IP cho phép chống lại những sai hỏng có
nguyên nhân khác như sai hỏng cổng bộ định tuyến hoặc đa sai hỏng. Sự khác biệt đáng kể về tốc độ giữa hai cơ chế này sẽ tránh bất cứ sự tương tác
không mong muốn nào giữa chúng.
Sản phẩm thƣơng mại
Hiện nay, sản phẩm thực hiện chức năng Lớp 2 hỗ trợ giải pháp này đã được thương mại. Hầu hết các nhà cung cấp bộ định tuyến IP đều triển khai công nghệ này trong các sản phẩm của mình, dải tốc độ đã thương mại hoá từ 1,25 Gbit/s đến 10 Gbit/s.
2.3.2.5 Đánh giá giải pháp IP/WDM
Giải pháp IP/WDM là một giải pháp hứa hẹn nhiều ưu điểm và là một xu thế tất yếu được chủ dụng chủ yếu trong mạng viễn thông. Bởi vì, giải pháp mạng đơn giản, hiệu suất truyền tải cao, băng thông lớn và khả năng chi phí không cao. Song hiện tại, giải pháp này đang được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Khi công nghệ chuyển mạch quang phát triển sẽ tạo đà cho việc thương mại hóa các sản phẩm ứng dụng giải pháp này.
Hỗ trợ VPN và QoS
Như đã được đề cập trong phần 2.1.8 của chương này, cả 3 mô hình mạng của giải pháp IP/WDM đều có khả năng hỗ trợ định tuyến, hỗ trợ báo hiệu, khả năng thay đổi băng thông và hỗ trợ chuyển mạch. Do vậy, giải pháp này hỗ trợ tốt cho cả VPN và QoS cũng như CoS.
- Thay đổi cấu hình nhanh - Hỗ trợ định tuyến
- Hỗ trợ báo hiệu - Hỗ trợ chuyển mạch
- Hỗ trợ bảo vệ - tái phục hồi - Khả năng thay đổi băng thông
Cả 3 mô hình mạng của giải pháp IP/WDM đều có khả năng hỗ trợ bảo vệ - tái phục hồi, nên giải pháp này thích ứng cho cả mạng đường trục, mạng truyền dẫn, mạng truy nhập. Cùng với các chức năng hỗ trợ định tuyến, báo hiệu, chuyển mạch, cấu hình lại cho phép hệ thống nhanh chóng khôi phục lỗi khi có sự cố.
Các cơ chế duy trì mạng
Giải pháp IP/WDM có cơ chế duy trì mạng.
Duy trì đa lớp
Tùy theo mô hình nào (chồng lấn, ngang cấp và mô hình lai) mà việc phân đa lớp có sự khác nhau. Nói chung, để mang tính thống nhất, phối hợp tốt giữa các thiết bị trong mạng sẽ có một phần mềm chuyên dụng quản lý chung cho toàn mạng. Công việc quản lý thiết lập tuyến, chuyển đổi tuyến, hồi phục tuyến đều được thực hiện trên máy tính. Các vấn đề giám sát, đo đạc cự ly tuyến, cũng đều được giám sát thông qua phần mềm.
Sản phẩm thƣơng mại
Hiện nay, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ tin học chưa cho phép để có sản phẩm hoàn hảo, hỗ trợ giao diện IP/WDM. Song mọi nghiên cứu, triển khai thí nghiệm đã được thực hiện. Để đưa công nghệ này vào mạng viễn thông, sẽ phải cần 5 đến 10 năm nữa, khi mà công nghệ vật liệu vi quang và công nghệ viễn thông tin học cho phép .
2.3.2.6 Đánh giá giải pháp IP trực tiếp trên sợi quang