Thủ tục lập khung tổng quỏt (GFP) được ANSI thảo luận đầu tiờn trong T1X1.5; và hiện nay đó được ITU-T chuẩn hoỏ trong khuyến nghị G.704.1. GFP là một thủ tục lập khung để tạo nờn tải cú độ dài thay đổi theo byte từ cỏc tớn hiệu client mức cao hơn cho việc sắp xếp tớn hiệu trong luồng đồng bộ.
GFP là một thuật ngữ chung cho hai hướng xếp chồng: ở lớp phớa dưới liờn quan đến dịch vụ truyền tải sử dụng GFP; và ở lớp phớa trờn liờn quan đến sắp xếp cỏc dịch vụ cung cấp bởi GFP. Ở lớp phớa dưới, GFP cho phộp sử dụng bất cứ kiểu cụng nghệ truyền tải nào, mặc dự hiện chỉ chuẩn hoỏ cho SONET/SDH và OTN (Digital Wrapper, G.709). Tại lớp phớa trờn, GFP hỗ trợ nhiều kiểu gúi khỏc nhau như IP, khung Ethernet, và khung HDLC như PPP.
Ethernet IP/PPP Các dạ ng tín hiệu khác
GFP-Kiểu lớ p client xác định (Tải phụ thuộc)
GFP-Kiểu chung (Tải độc lập)
Luồng SDH VC-n Luồng đồng bộ bytekhác Luồng ODUk OTN
Hỡnh 10: Mối quan hệ GFP với tớn hiệu client và luồng truyền tải
GFP cú hai phương phỏp sắp xếp để thớch ứng cỏc tớn hiệu client vào trong tải SONET/SDH: GFP sắp xếp theo khung (GFP-F) và GFP trong suốt (GFP-T).
• GFP-F: sử dụng cơ chế tỡm hiệu chỉnh lỗi mào đầu để phõn tỏch khung GFP nối tiếp (giống như cơ chế sử dụng trong ATM) trong dũng tớn hiệu ghộp kờnh cho truyền dẫn. Do độ dài tải GFP thay đổi nờn cơ chế này đũi hỏi khung tớn hiệu client được đệm toàn bộ lại để xỏc định độ dài trước khi sắp xếp vào khung GFP.
• GFP-T: một số lượng đặc tớnh tớn hiệu client cố định được sắp xếp trực tiếp vào khung GFP cú độ dài xỏc định trước (sắp xếp theo mó khối cho truyền tải trong khung GFP, hiện chỉ mới định nghĩa cho mó 8B/10B trong chuẩn G.704.1 ITU-T).
• Cấu trỳc khung GFP (hỡnh 11), nú bao gồm cỏc thành phần cơ bản sau:
• Mào đầu lừi
• Phần tải tin
•
Hỡnh 11: Cấu trỳc khung GFP 2.2.3.4.5 Kết chuỗi ảo (Virtual Concatenation-VCAT)
Kết chuỗi ảo là một cơ chế cung cấp khả năng khai thỏc tải SONET/SDH hiệu quả và mềm dẻo. Cơ chế này phỏ vỡ giới hạn do sự phõn cấp tớn hiệu truyền dẫn đồng bộ SONET/SDH được thiết kế cho tải PDH (tốc độ kờnh được phõn thành từng cấp thụ STM-1, STM-4,...). Từ “ảo” ngụ ý nối xõu chuỗi cỏc tải trong SONET/SDH để cung cấp băng tần mềm dẻo phự hợp với kớch thước số liệu.
í tưởng này đó được thực hiện trong giải phỏp PoS , tuy nhiờn mới nú mới chỉ dừng lại ở mức kết chuỗi tải ở mức luồng bậc cao tạo thành tuyến cú dung lượng phự hợp với giao diện của cỏc bộ định tuyến.
Đầu đề chớnh Đầu đề tải trọng Đầu đề mở rộng (tựy chọn) TẢI TRỌNG Tổng kiểm tra (tựy chọn) PLI cHEC (CRC-16) PTI PFI kiểu EXI
UPI tHEC (CRC-16) EXI eHEC (CRC-16) TẢI TRỌNG pFCS (CRC-32) 4 byte 4 byte 0-60 byte n byte 0-4 byte Thứ tự truyền bit T hứ tự tr uy ền b yte PLI: chỉ thị kớch cỡ PDU cHEC: kiểm tra lỗi đầu đề chớnh PTI: chỉ thị kiểu tải trọng 000: số liệu khỏch hàng 100: quản lý khỏch hàng PFI: chỉ thị FCS tải trọng 1: cú FCS
0: khụng FCS
kiểu EXI: chỉ thị đầu đề mở rộng 0000: Null
0001: Chuỗi 0010: V
UPI: chỉ thị tải trọng người sử dụng tHEC: HEC trường kiểu
EXI: chỉ thị đầu đề mở rộng eHEC: HEC mở rộng Tải trọng: chứa khung PDU pFCS: FCS tải trọng
Dịch vụ TDM (600M) Dịch vụ số liệu (IP) (1,8G) STM-16 (2,5G) VC-3 (50M) VC-3 (50M) VC-4-12v (1,8G) VC-2 (2M) VC-2 (2M) VC-2 (2M) VC-2 (2M)
Hỡnh 12. Vớ dụ kết chuỗi ảo trong hệ thống SDH
Cỏc tải kết chuỗi trong mạng được xử lý như những tải riờng biệt và độc lập. Do đú nhà khai thỏc mạng truyền tải cú thể tự do thực hiện chức năng kết chuỗi mà khụng sợ ảnh hưởng đến hệ thống đang sử dụng hiện tại. Hơn nữa, hệ thống quản lý phần tử mạng (EMS)/Hệ thống quản lý mạng (NMS) ngày nay cú thể cung cấp dễ dàng chức năng này.
2.2.3.4.6 LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme)
Như trỡnh bày trờn, kết chuỗi tải được thực hiện để tạo nờn những tải cú dung lượng khỏc nhau. Mặc dự một số lượng tải kết chuỗi cú thể đó được xỏc định trước cho phần lớn ứng dụng nhưng thực tế chỳng ta cũng cần phõn phỏt động một số tải cho một vài ứng dụng cụ thể. LACS được thiết kế để thực hiện chức năng trờn.
LCAS là một giao thức bỏo hiệu thực hiện trao đổi bản tin giữa hai điểm kết cuối VC để xỏc định số lượng tải kết chuỗi. Ứng với yờu cầu của người sử dụng, số lượng tải kết chuỗi cú thể tăng/giảm phự hợp với kớch thước lưu lượng trao đổi. Đặc tớnh này rất hữu dụng với nhà khai thỏc để thớch ứng băng tần giữa cỏc bộ định tuyến thay đổi theo thời gian, theo mựa...
Cơ chế hoạt động của LCAS dựa trờn việc trao đổi gúi điều khiển giữa bộ phỏt và bộ thu. Mỗi gúi điều khiển sẽ mụ tả trạng thỏi của tuyến trong gúi điều khiển kế tiếp. Những thay đổi này được truyền đi tới phớa thu để bộ thu cú thể chuyển tới cấu hỡnh mới ngay khi nhận được nú. Gúi điều khiển gồm một loạt cỏc
trường dành cho những chức năng định trước và chứa thụng tin truyền từ bộ phỏt đến bộ thu cũng như thụng tin từ bộ thu đến bộ phỏt.
Hướng đi:
• Trường chỉ thị đa khung (MFI)
• Trường chỉ thị dóy (SQ)
• Trường điều khiển (CTRL)
• Bit nhận dạng nhúm (GID)
Hướng về
• Trường trạng thỏi thành viờn (MST)
• Bit chấp thuận tỏi dóy số (RS-Ack)
2.2.3.5 IP/Gigabit Ethernet cho WDM
Hiện nay, Ethernet chiếm tới 85% trong trong số những ứng dụng mạng LAN. Chuẩn Gigabit Ethernet cú thể sử dụng để mở rộng dung lượng LAN tiến tới MAN và thậm chớ cả đến cả WAN nhờ cỏc Card đường truyền Gigabit trong cỏc bộ định tuyến IP; những Card này cú giỏ thành rẻ hơn 5 lần so với Card đường truyền cựng dung lượng sử dụng cụng nghệ SDH. Nhờ đú, Gigabit Ethernet trở nờn hấp dẫn trong mụi trường Metro để truyền tải lưu lượng IP qua cỏc mạch vũng WDM hoặc thậm chớ cho cả cỏc tuyến WDM cự ly dài. Hơn thế nữa, cỏc cổng Ethernet 10 Gbit/s sẽ được chuẩn hoỏ trong tương lai gần.
Hỡnh 13 biểu diễn vớ dụ mạng IP dựa trờn giao diện Gigabit Ethernet. Cỏc Card đường truyền Gigabit Ethernet hoặc chuyển mạch Ethernet Lớp 2 nhanh được sử dụng cho cỏc bộ định tuyến IP trong mạng.
Mạng Ethernet tốc độ bit thấp (vớ dụ 10Base-T hoặc 100Base-T) sử dụng kiểu truyền hoàn toàn song cụng, ở đõy băng tần truyền dẫn hiệu dụng được chia sẻ giữa tất cả người sử dụng và giữa hai hướng truyền dẫn. Để kiểm soỏt sự truy nhập vào băng tần chia sẻ cú thể sử dụng cụng nghệ CSMA-CD. Điều này sẽ làm giới hạn kớch thước vật lý của mạng vỡ thời gian chuyển tiếp khụng được vượt quỏ “khe thời gian” cú độ dài khung nhỏ nhất (chẳng hạn 512 bit đối với 10Base-T và 100Base-T). Nếu tốc độ bit là 1Gb/s mà sử dụng độ dài khung nhỏ nhất 512 bit thỡ mạng Ethernet chỉ đạt chừng 10m vỡ thế độ dài khung tối thiểu trong trường hợp
này được định nghĩa bằng 4096 bit cho Gigabit Ethernet. Điều này hiện làm giới hạn kớch thước mạng trong phạm vi 100m. Tuy nhiờn, kiểu hoàn toàn song cụng vẫn hấp dẫn trong mụi trường Gigabit Ethernet.
Khi Gigabit Ethernet (1000Base-X) sử dụng kiểu song cụng nú trở thành một phương phỏp tạo khung và bao gúi đơn giản và tớnh năng CSMA-CD khụng cũn được sử dụng. Chuyển mạch Ethernet cũng được sử dụng để mở rộng topo mạng thay thế cho cỏc tuyến điểm - điểm.
Hỡnh 13: Truyền tải IP trờn vũng ring WDM bằng khung Gigabit Ethernet
Cấu trỳc khung Gigabit Ethernet biểu diễn trong Hỡnh . Độ dài tải cực đại của Gigabit Ethernet là 1500 byte nhưng cú thể mở rộng tới 9000 byte (Khung Jumbo) trong tương lai. Tuy nhiờn, kớch thước tải lớn hơn sẽ khú tương hợp với cỏc chuẩn Ethernet trước đõy và hiện tại cũng chưa cú chuẩn nào cho vấn đề này.
Giao diện Gigabit Ethernet Giao diện Gigabit Ethernet Giao diện Gigabit Ethernet Chuyển mạch Gigabit Ethernet Giao diện Gigabit Ethernet Định tuyến IP Định tuyến IP OADM OADM OADM OADM GbE GbE Vớ dụ: WDM 32λ
Phần trống 12
Phần mào đầu 7
Phõn định ranh giới bắt đầu 1
Địa chỉ đớch 6
Địa chỉ nguồn 6
Độ dài khung 2
Trường điều khiển tuyến logic + tải tin
(độ dài tối đa 1500 byte)
. .
Dóy kiểm tra khung 4
Tổng số mào đầu 38
Hỡnh 14. Khung Gigabit Ethernet
Khung Ethernet được mó hoỏ trong súng mang quang sử dụng mó 8B/10B. Trong 8B/10B mỗi byte mó hoỏ sử dụng 10 bit nhằm để đảm bảo mật độ chuyển tiếp phự hợp trong tớnh hiệu khụi phục đồng hồ. Do đú thụng lượng đầu ra 1Gb/s thỡ tốc độ đường truyền là 1,25Gb/s. Việc mó hoỏ cũng phải đảm bảo chu kỳ trống được lấp đầy ký hiệu cú mật độ chuyển tiếp phự hợp giữa trạng thỏi 0 và 1 khi cỏc gúi khụng được phỏt đi nhằm đảm bảo khả năng khụi phục đồng hồ.
Gigabit Ethernet cung cấp một số CoS như định nghĩa trong tiờu chuẩn IEEE 802.1Q và 802.1p. Những tiờu chuẩn này dễ dàng cung cấp CoS qua Ethernet bằng cỏch gắn thờm Thẻ cho cỏc gúi cựng chỉ thị ưu tiờn hoặc cấp độ dịch vụ mong muốn cho gúi. Những Thẻ này cho phộp tạo những ứng dụng liờn quan đến khả năng ưu tiờn của gúi cho cỏc phần tử trong mạng. RSVP hoặc DiffServ cũng được hỗ trợ bằng cỏch sắp xếp trong 802.1p lớp dịch vụ.
2.2.3.6 IP/SDL trực tiếp trờn WDM
Tuyến số liệu đơn giản (SDL) là một phương phỏp lập khung được Lucent đề xuất. So với HDLC, khung SDL khụng cú cờ phõn ranh giới thay vỡ đú nú sử dụng trường độ dài gúi tại điểm bắt đầu khung. Điều này rất thuận lợi ở tốc độ bit cao khi thực hiện đồng bộ (rất khú thực hiện đối với dóy cờ). Định dạng SDL cú thể đưa vào trong tải SDH cho truyền dẫn WDM hoặc thiết bị SDH. Định dạng này cũng cú thể được mó hoỏ trực tiếp trờn cỏc súng mang quang: SDL định rừ tớnh năng tối thiểu đủ để thực hiện điều này.
SDL sử dụng 4 byte mào đầu gồm độ dài gúi như biểu diễn trong Hỡnh 15. Gúi cú thể dài tới 65535 byte. Cỏc mó kiểm tra lỗi phụ (CRC-16 hoặc CRC-32) cú thể tuỳ lựa sử dụng cho gúi và nú cú thể bị thay thế sau mỗi gúi. Tất cả cỏc bit trừ
mào đầu được trộn theo bộ trộn x48. Cỏc bộ trộn của phần phỏt và thu được duy trỡ đồng bộ qua cỏc gúi đặc biệt truyền khụng thường xuyờn.
Hỡnh 15. Cấu trỳc mào đầu SDL
SDL khụng cú bất kỳ byte thờm nào dành cho cỏc giao thức chuyển mạch bảo vệ (giống như byte K1 và K2 của SDH). Sử dụng cỏc CRC tải tuỳ lựa cũn cho phộp giảm sỏt tỷ lệ lỗi bit.
2.2.4 Nghiờn cứu cỏc giao thức mới
2.2.4.1 RPR/SRP (Resilient Packet Ring/Spacial Reuse Protocol)[1]
Giao thức mạng vũng gúi tự phục hồi RPR đó được IEEE tiờu chuẩn hoỏ vào thỏng 7 năm 2004. RPR là một giao thức truyền số liệu mới trờn mạng vũng gúi diện đụ thị (MAN) và mạng vũng diện rộng (WAN). Nhúm cụng tỏc 802.17 đó được đề xuất RPR tiờu chuẩn cú cỏc đặc điểm chủ yếu:
-Cung cấp 255 trạm trờn một mạng vũng.
-Mạng vũng tối ưu cú chu vi cực đại là 2000km. -Cung cấp truyền đơn hướng, đa hướng và quảng bỏ. -Đa dạng dịch vụ.
-Tăng độ rộng băng tần hữu dụng vượt xa cỏc cụng nghờ hiện tại. -Topo tự động và trạm cú khả năng cắm phớch là chạy.
-Truyền khung chất lượng cao:
• Phục hồi dịch vụ nhỏ hơn 50 ms
• Khụng cho phộp mất gúi trong MAC.
• Cú thể bảo vệ khi cú sự cố tại nhiều hơn một điểm.
• Cú cỏc chức năng điều hành, quản lý và bảo dưỡng (OAM). Cụng nghệ này sử dụng cỏc bộ định tuyến IP trong cấu hỡnh Ring kộp (hỡnh 16):
Hỡnh 16: Mụ hỡnh của RPR/SRP
Mụ hỡnh lớp RPR và mối liờn quan tới mụ hỡnh tham khảo kết nối hệ thống mở (OSI) được minh hoạ tại hỡnh 17.
Hỡnh 17: Mối liờn quan giữa mụ hỡnh RPR và mụ hỡnh tham khảo OSI
Phõn lớp điều khiển truy nhập mụi trường (MAC), phõn lớp tuyến số liệu MAC và cỏc phõn lớp trung gian được quy định trong mụ hỡnh này như là giao diện dịch vụ MAC và giao diện dịch vụ vật lý PHY do cỏc phõn lớp cung cấp.
Trong RPR sử dụng một giao thức mới, đú là: SRP (Giao thức sử dụng lại khụng gian). Mục đớch chớnh của nú là tối ưu việc sử dụng băng tần.
Chuyển tải gúi linh hoạt (DPT) là cụng nghệ truyền dẫn được phỏt triển nhờ cỏc hệ thống Cisco đó đưa vào sử dụng giao thức điều khiển truy nhấp mụi trường
(MAC) lớp 2 mới, được gọi là giao thức tỏi sử dụng khụng gian (SRP). SRP cú khả năng phỏt triển mạng vũng gúi IP quang. Hỡnh 18 là cấu trỳc mạng vũng kộp truyền gúi trờn sợi quang cú khả năng tỏi sử dụng khụng gian
Hỡnh 18: Cấu trỳc mạng vũng kộp truyền gúi trờn sợi quang cú khả năng tỏi sử dụng khụng gian
SRP đó được IETF đề xuất. SRP thực chất là giao thức MAC lớp 2 dành cho LAN, MAN và WAN. Cỏc giao diện chuyển tải gúi linh hoạt được sử dụng để kết nối giao diện khỏch hàng MAC với thiết bị SDH hoặc với cỏc hệ thống DWDM hoặc cỏc sợi dự trữ, bởi vỡ SRP cung cấp giao diện SDH tiờu chuẩn.
Cỏc mạng vũng DPT sợi quang kộp cú hướng truyền ngược nhau. Cả sợi bờn trong và sợi bờn ngoài đều được sử dụng để truyền cỏc gúi số liệu và cỏc gúi điều khiển. Cú một vài loại gúi điều khiển, thớ dụ như gúi phỏt hiện topo, gúi chuyển mạch bảo vệ và gúi điều khiển sử dụng độ rộng băng tần. Cỏc gúi điều khiển của mạng vũng này được truyền trờn mạng vũng kia.
SRP sử dụng cơ chế tước bỏ đớch. Trong SRP, cỏc gúi số liệu chỉ được truyền giữa nguồn và đớch, tạo ra khả năng trao đổi lưu lượng đồng thời trờn cỏc phần khỏc của mạng vũng. Vỡ vậy được gọi là khả năng tỏi sử dụng khụng gian nhằm sử dụng cú hiệu quả độ rộng băng tần.
Trạm S3 trao đổi số liệu 1,5 Gbit/s với trạm S4. Tại thời điểm đú, cỏc trạm S2 và S5 cú thể trao đổi số liệu với nhau lờn tới 1 Gbit/s. Mặt khỏc, cỏc trạm S0 và S1 cú thể sử dụng hết 2,5 Gbit/s trờn phần bờn trỏi của mạng vũng. Như vậy số lượng tổng của số liệu được trao đổi trong mạng vũng này là 5 Gbit/s.
2.2.4.2 DTM (Dynamic Transfer Mode)
Phương thức truyền tải gúi đồng bộ động (TDM) là một kỹ thuật dựng để khai thỏc hiệu quả dung lượng truyền dẫn, hỗ trợ lưu lượng băng rộng thời gian thực và lưu lượng multicast. Nú khắc phục được cỏc nhược điểm của chuyển mạch kờnh truyền thống trong khi đú lại nổi bật ở khả năng: cung cấp băng thụng linh hoạt và đỏp ứng dịch vụ chất lượng phõn biệt.
DTM là nỗ lực kết hợp những ưu điểm của cơ chế chuyển giao số liệu đồng bộ và cận đồng bộ. Về cơ bản nú hoạt động giống như cơ chế ghộp kờnh theo thời gian truyền thống (TDM) nghĩa là đảm bảo một lượng băng tần xỏc định giữa cỏc host và phần băng tần lớn dành cho chuyển giao số liệu linh động. Ngoài ra, cơ chế DTM cú điểm chung như cơ chế chuyển giao khụng đồng bộ (như ATM) cho phộp tỏi phẩn bổ băng tần giữa cỏc host. Điều này nghĩa là mạng cú thể thớch ứng với những thay đổi về lưu lượng và phõn chia băng tần giữa cỏc host theo nhu cầu.
Cỏc host nối vào mạng DTM thụng tin với nhau qua cỏc kờnh (mạch). Một kờnh DTM là một tài nguyờn linh động cú thể thiết lập băng tần từ 512 kbit/s theo bước lượng tử 512 kbit/s cho đến băng tần cực đại. Cỏc kờnh này hiện diện trờn mụi trường vật lý nhờ cơ chế ghộp kờnh theo thời gian (TDM). Tổng dung lượng được chia thành cỏc khung 125 à s và tiếp tục chia nhỏ thành khe thời gian 64 bit. Nhưng cấu trỳc khung này tạo cho nú khả năng tương hợp với SDH/SONET. Một số kiểu dành trước khe thời gian tương ứng với QoS khỏc nhau theo yờu cầu của