IP/WDM UNI là giao diện giữa khối kỹ thuật lưu lượng IP và khối kỹ thuật lưu lượng WDM. Trong tầng WDM, kỹ thuật lưu lượng có thể là một thực thể tập trung hoặc một nhóm các khối phân tán tại các node biên mạng WDM.
Khuôn dạng bản tin UNI được thiết kế để hỗ trợ tập tối thiểu các chức năng báo hiệu UNI. Khuôn dạng này có thể mở rộng dễ dàng để bổ sung thêm các trường và các chức năng khác chẳng hạn như các thông số cho hợp đồng mức độ dịch vụ, các nhận dạng cho các nhóm khách khác nhau, và các thuộc tính an ninh và thanh toán (mà người khai thác mạng thực tế cần). Tất cả các bản tin UNI đều chứa một số phiên bản chỉ ra phiên bản của giao thức UNI đó, được theo sau bởi một dữ liệu chỉ ra kiểu bản tin. Chiều dài của bản tin UNI là cố định.
Các loại bản tin UNI cơ bản :
Bản tin yêu cầu tạo đường đi ngắn nhất được gửi từ một thực thể IP tới một thực thể WDM thông qua kênh điều khiển (có thể là trong băng hoặc ngoài băng). Một thực thể IP trong ngữ cảnh này có thể là một bộ định tuyến IP có ít nhất một giao diện được kết nối trực tiếp tới một thiết bị biên WDM, hoặc một bên thứ ba được trao quyền trong tầng IP giống như khối kỹ thuật lưu lượng. Tương tự như vậy, một thực thể WDM có thể là một thiết bị biên WDM như là WADM hoặc một thiết bị điều khiển trong tầng WDM giống như bộ tính toán tuyến đường đi ngắn nhất.
Trả lời tạo đường đi ngắn nhất
Một thiết bị biên WDM tạo ra một bản tin trả lời tạo đường đi ngắn nhất tương ứng với sau khi xử lí tất cả các bản tin yêu cầu tạo đường đi ngắn nhất. Bản tin trả lời tạo đường đi ngắn nhất đó được gửi tới bộ tính toán tuyến đường đi ngắn nhất và bộ khởi tạo bản tin yêu cầu tạo đường đi ngắn nhất.
Yêu cầu xoá đường đi ngắn nhất
Bản tin yêu cầu xoá đường đi ngắn nhất được gửi từ một thực thể IP tới một thực thể WDM thông qua kênh điều khiển (trong băng hoặc ngoài băng). Một thực thể IP trong ngữ cảnh này có thể là một bộ định tuyến IP có ít nhất một giao diện được kết nối trực tiếp tới một thiết bị biên WDM, hoặc một bên thứ ba được trao quyền trong tầng IP giống như khối kỹ thuật lưu lượng. Tương tự như vậy, một thực thể WDM có thể là một thiết bị Biên WDM như là WADM hoặc một thiết bị điều khiển trong tầng WDM giống như bộ tính toán tuyến đường đi ngắn nhất.
Trả lời xoá đường đi ngắn nhất
Một thiết bị biên WDM tạo ra một bản tin trả lời xoá đường đi ngắn nhất tương ứng với kết quả xử lí cho mỗi bản tin yêu cầu xoá đường đi ngắn nhất. Bản tin trả lời xoá đường đi ngắn nhất được gửi tới bộ tính toán tuyến đường đi ngắn nhất và bộ khởi tạo bản tin yêu cầu đường đi ngắn nhất.
Bản tin bẫy
Một bản tin bẫy cho phép một thiết bị biên WDM báo cho tất cả các thực thể thích hợp các sự kiện đáng chú ý xảy ra đối với một đường đi ngắn nhất. Một bản tin bẫy luôn được gửi tới một thực thể IP điểm đầu A, và khối kĩ thuật
lưu lượng IP và/hoặc bộ định tuyến đường đi ngắn nhất, bất cứ khi nào thích hợp.Mỗi thực thể mạng (khởi tạo một bản tin bẫy) duy trì một bộ đếm riêng rẽ để đánh dấu trường số thự tự yêu cầu của mỗi bản tin bẫy. Phía nhận có thể phân xử các bản tin bẫy xung đột từ cùng bộ khởi tạo dựa trên giá trị trường này.
Phân giải địa chỉ IP/WDM
Các bộ định tuyến IP truy nhập mạng WDM thông qua các thiết bị biên WDM (WADM). Kết nối vật lí giữa một giao diện định tuyến IP và một cặp cổng vào/ra WDM sẽ không thay đổi trong suốt quá trình tái cấu hình mức WDM. Lân cận IP được xác định bởi phương pháp các đường đi ngắn nhất được thiết lập giữa các điểm truy nhập. Hai bộ định tuyến IP là lân cận nhau nếu và chỉ nếu một đường đi ngắn nhất được thiết lập giữa bộ định tuyến và điểm truy nhập WDM (các cổng vào/ra) của hai bộ định tuyến đó. Một đường đi ngắn nhất định tuyến hiện được xác định bởi khối tính toán tuyến đường đi ngắn nhất trong thiết bị biên WDM tương ứng với hai đầu yêu cầu của tầng khách từ cổng sợi quang truyền dẫn lối ra của WADM lối vào tới cổng truyền dẫn sợi lối vào của WADM lối ra. Mỗi node điều khiển cạnh WDM chịu trách nhiệm thiết lập một bảng ánh xạ trung gian. Bảng này liên kết mỗi cổng vào/ra với các địa chỉ IP của giao diện bộ định tuyến được gắn vào để đấu chéo điểm cuối đường đi ngắn nhất với cổng vào/ra chính xác.
CHƯƠNG 4. CÁC YÊU CẦU VÀ ỨNG DỤNG TRÊN IP/WDM 4.1. Các yêu cầu đối với mạng IP/WDM
IP/WDM chỉ thực hiện được khi tất cả các dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối là hoàn toàn quang. Vì thế, mạng quang để thực hiện được cần có các chức năng như:
phát hiện và sửa lỗi, khả năng chịu lỗi, quản lý, định tuyến, chuyển mạch…tại tầng quang.
Sau đây sẽ trình bày cụ thể từng chức năng:
–Phát hiện và sửa lỗi
Khác với khung SDH có phần mào đầu chứa chức năng giám sát lỗi, mạng truyền dẫn IP/WDM khá phức tạp trong việc phát hiện lỗi do các giao thức là trong suốt qua mạng WDM. Vì chức năng phát hiện lỗi bị hạn chế nên khoảng cách truyền dẫn lớn nhất mà vẫn đảm bảo xác suất lỗi bit cũng giảm.
FEC được thực hiện trong tất cả các mạng toàn quang WDM. Nó có thể chia ra làm hai cách: Cách thứ nhất là đưa FEC vào phần không sử dụng của tiêu đề SDH. Cách này bị giới hạn bởi các khung SDH có phần không gian này rất ít trong một khung. Nó còn được gọi là FEC trong băng; Cách thứ hai là các dữ liệu FEC được mã hoá và truyền dẫn trên các kênh riêng. Phương pháp này còn gọi là FEC ngoài băng. Nó tăng tốc độ đường truyền và cải thiện hệ thống một cách đáng kể.
–Khả năng chịu lỗi
Ngoài giám sát bước sóng và định tuyến mềm dẻo, một mạng đường trục còn phải là một hệ thống quang có khả năng tồn tại cao bao gồm cả chuyển mạch bảo vệ và khôi phục mạng. Việc lắp đặt một mạng toàn quang sẽ đem đến khả năng để bảo vệ mạng tại tầng quang. Bảo vệ đoạn ghép quang 1+1 (MSP) như trong hệ thống SDH. Các OADM có thể đảm nhiệm các chức năng chuyển mạch bảo vệ tại tầng quang mới.
Có thể sử dụng OXC trong một phần tích hợp của kiến trúc này. Nó có thể cung cấp kiểu bảo vệ 1+1 thông qua các cầu (bridge) phía đầu, trong khi OXC ở phía cuối có thể được giám sát để chuyển mạch một cách linh hoạt giữa hai cổng quang đầu vào. Hình thức chuyển mạch bảo vệ tại tầng quang này sẽ chống lại hiện tượng đứt cáp ở mức cao nhất có thể.
Trong những năm tới, các hình thức khôi phục và duy trì mạng sẽ được cải tiến đáng kể. MPLS là một trong những hình thức này. Nó cho phép mạng quang thực hiện khôi phục và chuyển mạch bảo vệ đường tại tầng IP chứ không phải là tầng quang.
Một khả năng độc đáo nhất của mạng hoàn toàn quang là cho phép định tuyến theo bước sóng. Các bước sóng của tín hiệu, trạng thái của các kết nối chuyển mạch và sự thay đổi của các bước sóng sẽ quyết định đường truyền tín hiệu thông qua mạng.
OADM có thể kết nối với các router IP và có thể thiết lập một đường quang giữa chúng (đường quang là đường mà các tín hiệu quang truyền qua để đến đích). Trong quá trình truyền dẫn, tín hiệu có thể qua vài bộ biến đổi bước sóng. Nhưng một đường bước sóng là một đường quang mà không đi qua các bộ biến đổi bước sóng. Các router cần phải biết về cấu hình mạng. Điều này có thể thực hiện nhờ các giao thức định tuyến động. Như vậy, khi cấu hình mạng thay đổi thì định tuyến lưu lượng cũng thay đổi theo.
Có hai giải pháp cho vấn đề định tuyến:
- Giải pháp định tuyến riêng cho mạng IP/WDM: gồm hai bước là ấn định định tuyến và ấn dịnh bước sóng. Việc định tuyến trong mạng WDM có liên quan đến việc ấn định bước sóng và định tuyến (RWA). Việc này được chia thành hai quá trình khác nhau và được xử lý riêng theo các kỹ thuật đã biết. Độ phức tạp của ấn định bước sóng và định tuyến phụ thuộc vào việc các node có sử dụng bộ biến đổi bước sóng không và kết nối mạng là một sợi hay đa sợi.
- Giải pháp định tuyến chung: có sử dụng các giải pháp chung cho việc quyết định cấu hình ảo, ấn định bước sóng và ấn định định tuyến. Cách này được chia làm 4 khía cạnh và liên kết chung với giải pháp riêng của chúng. Hai trong số 4 khía cạnh trên nảy sinh từ các mạng quang thực tế và hai khía cạnh còn lại giống như định tuyến quang trong mạng dữ liệu.
Việc định tuyến bước sóng sẽ có nhiều thay đổi và MPLS là thích hợp nhất. Sử dụng MPLS sẽ không phải truyền thông tin định tuyến cập nhật qua mạng khi một node/segment của mạng bị hỏng. Bằng cách này đã đưa định tuyến xuống lớp IP và đơn giản hoá mạng.
–Quản lý và điều khiển mạng
Quá trình phát triển của mạng hướng tới một mạng toàn quang sẽ đem đến những khó khăn trong việc thống nhất cơ sở quản lý mạng với các kiến trúc hiện có. Hệ thống IP/WDM cần đáp ứng được các yêu cầu sau: giám sát lỗi, cấu hình mạng,
quản lý hiệu năng, tốc độ và độ trễ. Trong các mạng hiện nay, việc quản lý được thực hiện bằng cách cho phép các router đường trục IP giao diện với các thiết bị SDH hay WDM.
Một số chú ý khi sử dụng các router đường trục IP:
- Về mặt kỹ thuật cũng như kích thước của mạng và các phần tử mạng.
- Tính toán mức độ ảnh hưởng của băng thông người sử dụng lên kiến trúc mạng.
- Sử dụng các nguyên tắc vận hành và thiết kế mạng.
- Xem xét vai trò của các đường truyền đầu cuối đến dầu cuối hoàn toàn quang.
- Xem xét vai trò của việc ấn định bước sóng và định tuyến. - Thiết kế việc chia sẻ bước sóng và tái sử dụng bước sóng.
- Đưa ra việc quản lý mạng thống nhất cho truy cập mạng đường trục. Điều này được dùng để quản lý mạng IP/WDM. Nhiều thiết bị được quản lý nhờ sử dụng hệ thống quản lý mạng riêng cho phép thực hiện điều khiển mạng cho mạng toàn quang.
–Trong suốt dịch vụ
Trong suốt dịch vụ có thể được định nghĩa là một thuộc tính mà tại những điểm node trên mạng truyền tải thì tín hiệu không cần bất cứ thông tin thêm nào về chúng. Các node truyền tải trong tương lai sẽ yêu cầu tính trong suốt rất cao. Điều này được dùng để có thể cung cấp dịch vụ cho các thuê bao theo cùng một phương thức. Nhờ đó, các node nguồn và node đích có thể điều khiển các truyền tải truyền và nhận của mình.
Sự độc lập của tốc độ bit là điều kiện cần thiết để có được tính trong suốt của dịch vụ. Nhưng các xử lý quang-điện trên mạng sẽ gây ra hiện tượng jitter mức thấp nhất. Để khắc phục hiện tượng jitter và để đảm bảo chất lượng tín hiệu cần phải sử dụng định thời. Điều này sẽ hạn chế sự độc lập của tốc độ bit. Để giải quyết hạn chế này có thể sử dụng bộ tái tạo quang điện tốc độ bit độc lập có chức năng tái định thời.
Sự trong suốt giao thức và tốc độ bit độc lập sẽ tạo ra tính năng trong suốt về dịch vụ. Điều này rất cần thiết để phát triển một mạng toàn quang và tầng truyền tải toàn quang.
–Khả năng kết hợp hoạt động giữa các nhà sản xuất
Việc ứng dụng bất kỳ một công nghệ mới nào cũng cần có các tiêu chuẩn để nhà sản xuất có thể nghiên cứu và sản xuất thiết bị. Phương pháp chính là định nghĩa hoàn chỉnh các thông tin về node của mạng quang (ví dụ: dạng kênh giám sát mang dữ liệu ghép kênh xen/rẽ giữa hai phần tử mạng). Các thuộc tính vật lý của tín hiệu quang cũng cần được định nghĩa rõ ràng. Kết nối đa mạng chỉ có thể thực hiện khi mà các thiết bị kỹ thuật của tầng quang và kênh giám sát quang tồn tại.
–Chất lượng dịch vụ
Để cung cấp QoS thì các giao thức định tuyến động không chỉ mang thông tin về cấu hình mà phải mang thông tin về tải như băng thông lớn nhất khả dụng trên các liên kết. Vì thế, các tuyến phải được tính toán trên các tham số của băng thông và cấu hình mạng.
Các phân tích việc cung cấp dịch vụ QoS sẽ đem lại ưu điểm gì khi thực hiện quản lý lưu lượng tại tầng quang thay cho tầng IP. Hơn nữa, cũng cần phải xem xét các chức năng nào có thể hoạt động hiệu quả tại tầng quang. Trong hầu hết các trường hợp, tầng IP có thể được thay đổi để thực hiện định tuyến trên cơ sở các điều kiện về tải và đường quang. Điều này sẽ tránh được việc lặp các chức năng và nhờ đó cải thiện được hiệu năng của hệ thống. Vì thế, cần phải nghiên cứu kỹ để đưa ra quyết định lựa chọn QoS trên cơ sở cấu trúc định tuyến phân bố tại tầng IP hay thuật toán định tuyến quang được dùng để định tuyến trong IP/WDM.
4.2. Các chỉ tiêu phân tích và đánh giá
Một loạt các tham số đánh giá cần được xem xét và tuân thủ cho các ngăn giao thức mạng khác nhau. Bảng 4.1 liệt kê các tham số đánh giá.
- Bảo vệ/Khôi phục.
- Chuyển mạch/Định tuyến. - Dự phòng.
Tính năng - Độ ổn định/sức mạnh tổng thể.
- Mở rộng số lượng nút và số lượng client. - Năng lực billing.
Quản lý
- Chuẩn (TMN, SNMP).
- Sự phức tạp, thiết bị và quản lý.
- Sự phức tạp, mức năng lực của nhà khai thác yêu cầu. - Cấu hình thống kê/động.
Chỉ tiêu
- Toàn bộ mào đầu gói. - Tính hạt của băng tần. - Băng tần cực đại. - Hỗ trợ QoS.
- Quản lý lưu lượng tối ưu cho IP.
Tính tương hợp
- Tương hợp với các giao thức khác như SDH, ATM, MPLS. - Hỗ trợ các công nghệ truy nhập.
- Chuyển hướng của cơ sở hạ tầng hiện tại (ví dụ OTN). - Chuẩn hoá. Dịch vụ - Hỗ trợ dịch vụ thời gian thực. - Hỗ trợ VPN. - Hỗ trợ quảng bá. Thông tin khác - Nhà cung cấp. - Chi phí. - Tính hoàn thiện.
Bảng 4.1. Các tham số đánh giá ngăn giao thức mạng
Những tham số này được nhóm theo từng nội dung khác nhau: tập hợp chức năng được kiến trúc mạng cung cấp/hỗ trợ; năng lực và thuộc tính quản lý; chỉ tiêu
và đặc tính QoS; mức độ phối hợp hoạt động với mạng hiện tại/khác; hoặc hỗ trợ các dịch vụ khác nhau và những thông tin khác.
Tiêu chuẩn đánh giá được sắp xếp theo 6 nội dung chính: Chi phí, Tính năng, Quản lý, Chỉ tiêu, Tính tương hợp và Dịch vụ.
MPLS không được xem như mô hình riêng do nó có thể sử dụng tập hợp các mô hình khác như ATM và SDH tạo nên đặc tính phụ.
Mô hình dựa trên ATM hiện vẫn có một vai trò quan trọng nhất định bởi vì nhiều hoạt động đang diễn ra có quan hệ với công nghệ này. Tuy nhiên, do ATM là mô hình đã được chuẩn hoá cho đến nay nên nó vẫn có mối quan hệ với các kiến