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.
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 thương 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)
2.3.4.4 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 thương 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.
2.3.4.5 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 2.3.1.8 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
Bảo vệ và khôi phục
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 thương 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.
2.3.4.6 Đánh giá giải pháp IP trực tiếp trên sợi quang
Giải pháp IP/WDM là một giải pháp rất ưu việt và còn đang tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện. Còn giải pháp IP trực tiếp trên sợi quang, lại là một giải pháp hoàn hảo nhất. Bởi vì, phân lớp mạng rất đơn giản, hiệu suất rất cao, băng thông rất lớn... Song đây là giải pháp mang tính chất lý tưởng hóa trong tương lai. Giải pháp IP/WDM sẽ là một tiền đề tốt cho giải pháp này. Sẽ phải mất vài chục năm nữa, các thiết bị cho giải pháp này mới được hiện thực hóa.
2.3.5 Các mô hình giải pháp mạng IP/WDM
Công nghệ mạng IP/WDM được nghiên cứu theo hai chủ đề chính : khả năng cho phép thiết lập cấu hình mạng linh hoạt và kỹ thuật chuyển mạch trong mạng. Khả năng cấu hình mạng động là một công nghệ rất thuận lợi cho mạng viễn thông đường trục. Còn kỹ thuật chuyển mạch WDM liên quan nhiều đến các ứng dụng dịch vụ trong mạng Metro và mạng truy nhập, thích ứng với chuyển mạch của các luồng nhỏ - trung bình, bao gồm có các kỹ thuật chuyển mạch Burst quang, chuyển mạch nhãn và chuyển mạch gói quang.
Hiện này, có 3 mô hình giải pháp mạng IP/WDM: - Mô hình giải pháp ngang hàng (peer).
- Mô hình giải pháp mạng chồng lấn (over lay). - Mô hình giải pháp lai giữa mô hình trên (Hybrid).
2.3.5.1 Mô hình giải pháp mạng IP/WDM ngang hàng
Trong mô hình giải pháp này, bộ chuyển mạch IP và bộ đấu chéo quang OXC hoạt động ngang hàng nhau, sử dụng mặt điều khiển cùng cách thức và khuôn dạng để thiết lập đường dẫn chuyển mạch nhãn qua các thiết bị. Các thiết bị như bộ xen/rẽ kênh quang không theo như đúng dạng của nó, thay vì đó chúng liên kết các
tuyến vật lý là sợi quang giữa các bộ định tuyến IP. Trong này, SONET cũng có thể được sử dụng để truyền khung dữ liệu trên các kênh WDM và các gói IP đều được xắp xếp vào trong các khung của SONET theo cách IP/SONET. Theo mô hình này, không xác định được số lượng các UNI, NNI, mặt điều khiển Router-Router MPLS, các thiết bị đang kết nối ngang hàng nhau và tài nguyên mạng.
Đồng thời, mặt điều khiển có thể có nhiều thành phần mạng và nhiều công nghệ được cung cấp làm cầu nối. Điều này cho phép mạng hoạt động theo cách tạo ra một vùng mạng riêng biệt gồm nhiều thành phần mạng khác nhau, điều này rất linh động cho việc cấu hình lại mạng khi cần thiết.
Hình 2.25 : Mô hình mạng IP/WDM ngang hàng
Với mô hình giải pháp này, cho phép dễ dàng kết hợp với kỹ thuật GMPLS để thực hiện lớp mạng phức tạp, theo hướng phân cấp, từ sợi quang đến bộ định tuyến. Đường chuyển mạch nhãn có thể thiết lập trong phạm vi mỗi lớp và lồng vào bên trong lớp khác. Từ nguồn tới đích có thể đi qua nhiều đường chuyển mạch nhãn tuỳ thuộc vào sơ đồ mạng cụ thể.
Hoạt động của mô hình ngang hàng có một nhược điểm : lượng thông tin trao đổi giữa các thành phần mạng trong phạm vi nội vùng. Điều này dẫn đến số lượng thông tin cập nhật tình trạng mạng lớn, dễ gây cho các thành phần mạng trở nên quá tải. Do vậy, sự hợp nhất IP/MPLS trên phương diện điều khiển trong mô hình mạng ngang hàng sẽ phải thực hiện một số lớn công việc phải làm nhiều hơn để đảm bảo chắc chắn các kết nối phù hợp với phương diện của điều khiển mạng.
Mô hình mạng ngang hàng có ưu điểm bảo vệ tốt việc kết nối mạng theo kiểm điểm - điểm và phục hồi lỗi, tăng khả năng điều khiển lưu lượng nhờ vào việc ứng dụng MPLS hoặc GMPLS và tăng hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên lẫn thiết bị mạng. Điều này mang lại lợi ích kinh tế cao cho các nhà sản xuất thiết bị mạng quang.
2.3.5.2 Mô hình giải pháp mạng IP/WDM xếp chồng
Theo cách này, các giao diện của bộ định tuyến của các bộ định tuyến IP được kết nối với các giao diện client của mạng WDM. Trong giải pháp này, các bộ kết nối chéo WDM và các giao diện xen/rẽ tự tương tác với nhau trong mạng WDM thông qua các tuyến sợi quang đa bước sóng. Chính vì thế, mạng WDM có hình dạng theo kiểu tôpô cả về phương diện vật lý và phương diện ánh sáng quang. Chính vì thế có khả năng thay đổi cấu hình dễ dàng thông qua thiết lập lại cấu hình. Điều này rất quan trọng để chỉ ra rằng chuyển mạch chuyển mạch lưu lượng IP và chuyển mạch theo bước sóng không bao giờ hoạt động trong cung một lớp trong mạng IP/WDM theo cách cấu hình mạng động, mà chỉ có thể thực hiện thông qua việc xếp chồng lớp.
Hình 2.26 : Mô hình mạng IP/WDM xếp chồng.
Mô hình overlay có các giao thức định tuyến riêng biệt, hệ thống địa chỉ và các giải pháp mạng riêng giữa các mạng client (ví dụ là IP hay SDH) và mạng truyền tải quang OTN.
Những đặc trưng của mô hình chồng lấn :
- Khả năng giao tiếp mở với khả năng kết nối được với ATM, SONET... - Cho phép mỗi mạng con giải quyết độc lập.
- Dễ dàng thay đổi độc lập trong từng mạng con. - Bảo mật thông tin cấu hình và tài nguyên.
Trong mô hình chồng lấn, có hai loại giao tiếp : UNI và NNI. Giao tiếp mạng với người dùng UNI cung cấp cơ chế báo hiệu vùng người dùng và vùng cung cấp dịch vụ. Giao tiếp mạng với mạng NNI cung cấp những phương pháp truyền thông giữa các mạng với nhau. Cả hai UNI và NNI đều phù hợp với môi trường bao gồm nhiều vùng quản trị, mà hiện đang được triển khai trên thực tế. Vấn đề là có nên sử dụng hai mặt điều khiển cho từng lớp truyền tải WDM và lớp gói IP hay hợp nhất trong một mặt điều khiển duy nhất. Điều này chỉ có thể trả lời được trong cấu hình mạng cụ thể, vì mỗi một cách có những ưu và nhược điểm khi xét trong một hoàn cảnh cụ thể. Để phát huy được cả hai thế mạnh của mô hình chống lấn và mô hình xếp chồng, người ta xây dựng một mô hình lai.
2.3.5.3 Mô hình giải pháp mạng IP/WDM lai