5.3.1. Giai đoạn trước năm 2004
Hình dưới đây mô tả phương thức triển khai IP trên quang của VNPT trong giai đoạn này:
Hình 5.4: Giai đoạn trước năm 2004.
Trong giai đoạn này, để thực hiện truyền dẫn IP trên quang phải qua các tầng ATM và SDH. Các gói IP được cắt thành các tế bào ATM và được gán cho các kết nối ảo khác nhau nhờ các card đường dây SDH/ATM, sau đó được sắp xếp vào các khung SDH. Các khung này được gửi đến các thiết bị WDM để thực hiện truyền dẫn tại các lớp quang.
Ưu điểm của phương thức truyền dẫn này:
+ ATM tạo các kênh ảo cố định (PVC) được quản lý bởi hệ thống quản lý ATM hoặc sử dụng kênh ảo có khả năng chuyển mạch (SVC) được thiết lập linh hoạt, tất cả đều trong các đường ảo (VP) nhằm đảm bảo QoS cho dịch vụ IP.
+ Sử dụng ghép kênh thống kê: cho phép bất kỳ người sử dụng nào cũng có thể yêu cầu một băng thông rộng trong một thời gian ngắn. Điều này giúp đảm bảo được băng thông cố định hay thay đổi tuỳ theo yêu cầu.
+ Sử dụng giao thức ATM: có thể phục vụ cho nhiều kiểu lưu lượng với các yêu cầu QoS khác nhau tùy theo ứng dụng.
Bên cạnh những ưu điểm trên, phương thức này còn tồn tại một số nhược điểm sau:
+ Việc chia các datagram có độ dài thay đổi thành các tế bào ATM có độ dài cố định thì phải thêm các tiêu đề và khi có sự chênh lệch về kích thước thì phải có các byte đệm đó là sắp xếp liên tục các datagram nhưng điều này sẽ làm tăng xác suất mất hai gói liên tiếp nhau trong trường hợp mất tế bào.
+ Chi phí cho vận hành, bảo dưỡng thiết bị ATM, SDH là tốn kém. + Tốc độ đường truyền còn hạn chế.
5.3.2. Giai đoạn từ năm 2004 đến 2005
Phương thức triển khai trong giai đoạn này được mô tả như sau:
Hình 5.5: Giai đoạn từ năm 2004 đến 2005.
Để khắc phục hạn chế về tốc độ truyền của công nghệ SDH, công nghệ Ethernet được đưa vào sử dụng.
So với công nghệ SDH, công nghệ Ethernet có những ưu điểm sau:
+ Tốc độ cao: với mục tiêu ban đầu là xây dựng mạng hoạt động với tốc độ 10 Mbps. Tiếp đến sẽ nâng lên tốc độ 100Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps mà không cần phải thay đổi giao thức Ethernet.
+ Tính tương thích: GbE hoàn toàn tương hợp với Ethernet truyền thống, không cần bất cứ kỹ năng quản lý thêm nào vì GbE thuần tuý là sự mở rộng chuẩn Ethernet.
GbE được xem có tính năng phối hợp hoạt động và quản lý rất tốt. Các tài nguyên truyền dẫn có thể phát triển tự do giữa các node có nhu cầu lưu lượng lớn hơn và giảm đi giữa các node có sự trao đổi lưu lượng thấp.
+ Chi phí thấp: Card đường truyền Gigabit trong các bộ định tuyến IP có giá rẻ hơn gấp 5 lần so với card đường truyền cùng dung lượng sử dụng công nghệ SDH.
5.3.3. Giai đoạn 2005-2007
Với phương thức triển khai giai đoạn 2004–2005 còn tồn tại một số nhược điểm:
+ GbE với bản chất phi kết nối không hỗ trợ QoS và các ứng dụng thời gian thực trừ khi mạng cung cấp.
+ Phương tiện truyền dẫn cơ bản là sợi quang đơn mode.
Và đặc biệt, nhằm đáp ứng nhu cầu lưu lượng tăng nhanh, truyền tải thông tin với khoảng cách xa, hỗ trợ các dịch vụ đòi hỏi băng thông rộng thì xu thế tất yếu là phải nâng cấp 1 GbE lên 10 GbE. Hơn nữa, 10 GbE còn có nhiều ưu điểm nổi trội hơn so với 1 GbE:
+ 10 GbE được trình bày trong dự thảo tiêu chuẩn IEEE 802.3ae cho phép Ethernet có thể tích hợp với những công nghệ tốc độ cao trên mạng trục WAN, OC192. Ngoài ra, 10 GbE còn đưa ra các giao diện SONET/SDH, các giao diện lớp vật lý WAN cho phép truyền tải các gói được xây dựng trên cơ sở IP/Ethernet để truyền tải qua các thiết bị truy cập của mạng SONET/SDH.
+ 10 GbE có thể hỗ trợ tất cả các dịch vụ tại lớp 2, 3 thậm chí các lớp cao hơn trong mô hình OSI. Ngoài ra, hầu hết lưu lượng trong các mạng ngày nay được bắt nguồn từ Ethernet và IP, thiết lập một mạng Ethernet tốc độ cao là phương thức dễ nhất để gắn kết các nhà kinh doanh, các nhà cung cấp mạng với nhau.
+ 10 GbE có thể hỗ trợ cả sợi đơn mode và đa mode. Khoảng cách đối với sợi đơn mode đã được nâng cấp từ 5 km (trong công nghệ GbE) lên 40 km (trong công nghệ 10 GbE).
+ 10 GbE hỗ trợ các dịch vụ băng thông lớn. Cho phép các nhà cung cấp dịch vụ Internet và cung cấp các dịch vụ mạng tạo ra những tuyến liên kết tốc độ cao, giá
Mô hình phương thức truyền tải cho giai đoạn này như sau:
Hình 5.6: Giai đoạn 2005-2007.
5.3.4. Giai đoạn 2007-2010
Đối với Việt Nam, việc triển khai MPLS đã được xây dựng trong mạng truyền tải của VNPT. Tập đoàn đã thiết lập mạng trục MPLS với 3 LSR lõi và các LSR biên. Các thiết bị MPLS biên đóng vai trò như những LSR lối vào, lối ra. Các mạng Internet quốc gia, mạng truyền số liệu, mạng DCN (quản lý) đều được kết nối với các LSR biên. Việc chuyển tiếp các thông tin này được thực hiện qua mạng MPLS và đến các LSR biên lối ra.
Với cấu hình này giúp khả năng điều khiển định tuyến, chuyển mạch đơn giản dựa trên các nhãn của MPLS.
Một khuyết điểm của định tuyến IP là khả năng kém linh hoạt trong việc thay đổi đường truyền dữ liệu dẫn đến tình trạng “nghẽn nút cổ chai”. Nguyên nhân là do các gói IP chỉ truyền theo một đường cố định dựa theo quá trình định tuyến ban đầu. Chính vì vậy, vấn đề cân bằng traffic khó thực hiện khi lưu lượng tập trung vào một tuyến nào đó. Thêm vào đó việc định tuyến giữa các gói IP độc lập với nhau mặc dù trong thực tế nhiều gói IP có mối quan hệ với nhau, ví dụ có cùng đích đến, cùng một loại lưu lượng, cùng một cấp ưu tiên v.v. Ngoài ra, sự tách biệt giữa kỹ thuật định tuyến và chuyển mạch đã bộc lộ nhiều điểm yếu trong xu hướng mở rộng và hội tụ của mạng máy tính ngày nay. Các nhược điểm đó bao gồm: khả năng mở rộng, xây dựng mạng riêng ảo, quản lí chất lượng dịch vụ, điều khiển lưu lượng mạng v.v.
Chính vì lẽ đó kỹ thuật MPLS (Multi-protocol label switching) chuyển mạch nhãn đa giao thức ra đời để vận chuyển các gói IP qua các mạng bằng phương pháp chuyển mạch gói ảo. MPLS là công nghệ kết hợp những đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến linh hoạt ở lớp ba và chuyển mạch ở lớp hai cho phép truyền gói nhanh trong
mạng lõi. Trước khi thâm nhập vào mạng MPLS thì các gói IP sẽ được các thiết bị định tuyến ở biên của mạng MPLS gắn thêm các nhãn để vận dụng kỹ thuật nối- chuyển mạch ảo. Và trước khi rời khỏi mạng MPLS các nhãn này sẽ bị cắt bỏ để trả lại dạng nguyên thuỷ của các gói IP bởi các thiết bị định tuyến ở vùng biên. Phương pháp này dùng để vận chuyển dữ liệu nhanh với băng thông lớn (như là âm thanh, phim ảnh v.v.) và nó có thể hoạt động trong trường hợp có nhiều sự chuyển vận nhiều loại dữ liệu trong cùng một mạng.
Chuyển mạch kênh ảo dựa vào nhãn giúp cho việc định tuyến dữ liệu diễn ra nhanh chóng so với trường hợp định tuyến IP truyền thống, vì nó không phải xử lý các mào đầu quá phứt tạp như trong mạng IP, và ngoài ra nó có thể thực quá trình chuyển mạch mềm một cách linh động. Nhờ vào sự phận loại các gói dữ liệu bằng các thêm vào các một số trường ưu tiên trong gói MPLS, ta có thể đảm bảo vấn đề QoS cho mạng IP.
Nhưng bên cạnh đó, MPLS còn tồn tại một số nhược điểm:
+ Việc hỗ trợ đồng thời nhiều giao thức sẽ gặp phải những vấn đề phức tạp trong kết nối.
+ Hợp nhất VC cần phải được nghiên cứu sâu hơn để giải quyết vấn đề chèn gói tin khi trùng nhãn (interleave).
Với đặc điểm của mạng thế hệ sau là tách riêng lớp ứng dụng và dịch vụ với lớp mạng. Mặt khác, MPLS chủ yếu dành cho mảng số liệu. Mục tiêu hướng tới là mảng điều khiển quang cho mạng quang nhằm đơn giản hoá, tăng tính đáp ứng và mềm dẻo trong việc cung cấp các phương tiện trong mạng quang. IETF và OIF đã phát triển tiêu chuẩn GMPLS.
GMPLS với các đặc điểm đã được giới thiệu trong chương 4: + GMPLS đảm bảo sự phối hợp giữa các lớp mạng khác nhau.
+ GMPLS tập hợp các tiêu chuẩn với một giao thức báo hiệu chung cho phép phối hợp hoạt động, trao đổi thông tin giữa lớp truyền tải và lớp số liệu.
+ GMPLS được phát triển trong nỗ lực nhằm làm đơn giản hoá và bỏ bớt mô hình mạng 4 lớp hiện tại. GMPLS loại bỏ các chức năng chồng chéo giữa các lớp bằng cách thu hẹp các lớp mạng.
+ GMPLS cho phép tạo ra nhiều dịch vụ hơn cho khách hàng trong khi đó giá thành hoạt động lại thấp.
+ GMPLS mang lại chất lượng dịch vụ tốt hơn và thiết kế lưu lượng trên Internet, một xu hướng và mục tiêu chính của bất cứ nhà cung cấp dịch vụ nào.
5.4. Đề xuất phương án IP trên quang cho những năm tới
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết; phân tích, đánh giá các phương thức tích hợp IP trên quang và tình hình thực tế mạng truyền số liệu của Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam, em có đề xuất phương án truyền tải IP trên quang trong những năm tới như sau:
Giai đoạn sau năm 2010
Hệ thống truyền dẫn số liệu đang hướng tới trong tương lai là khả năng truyền dẫn IP trực tiếp trên hệ thống truyền dẫn quang DWDM. Sự thống nhất của mạng IP và mạng quang nhờ sử dụng các router IP hoạt động ở tốc độ Gbps hay Tbps phù hợp với giao diện quang tốc độ cao, cũng như các thiết bị truyền dẫn DWDM có kích thước và cấu hình khác nhau chắc chắn sẽ tạo ra các ưu điểm nổi bật.
Hình 5.7: Giai đoạn sau năm 2010.
Với tình hình thực tế và các mục tiêu hướng tới, các nội dung sau cần được triển khai:
☼ Xây dựng mạng DWDM cho các vùng và các công ty Viễn thông trên cơ sở mạng trục quốc gia DWDM.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
@?
Các vấn đề trình bày trong đồ án đã đề cập đến tổng quan công nghệ IP, các phương pháp truyền tải IP qua mạng quang. Từ đó để thấy được rằng để truyền tải IP trên mạng quang cần phải thực hiện các chức năng mỗi lớp tương ứng theo mô hình OSI. Mặc dù có rất nhiều giải pháp để thực hiện việc truyền gói IP trên mạng quang nhưng hầu như đều xoay quanh việc thích ứng những công nghệ đã làm chủ như ATM, SDH và Ethernet. Các giải pháp mới được thiết kế để giải quyết vấn đề phức tạp khi sử dụng những công nghệ cũ (ATM, SDH) cho chức năng lớp Lớp 2 (chuyển mạch). Chúng đều có đặc tính đơn trong kiến trúc nhưng lại chưa được làm chủ.
MPLS là một trong những công nghệ đang được sử dụng hiện nay. Công nghệ này đem lại khả năng thiết kế lưu lượng mềm dẻo và hỗ trợ QoS/CoS cho lưu lượng IP.
Bên cạnh đó, báo hiệu, điều khiển và quản lý là một phần không thể tách rời khi xây dựng mạng truyền tải. Điều này còn đặc biệt hơn nữa khi sử dụng mạng quang để truyền tải lưu lượng IP với đặc tính lưu lượng thay đổi. GMPLS là một công nghệ được thiết kế cho mục đích điều khiển mạng quang để truyền tải lưu lượng IP.
GMPLS/ASON được xem là công nghệ điều khiển trụ cột để triển khai mô hình IP/quang. Sự thành công của mô hình này gắn liền với năng lực quản lý/điều khiển của công nghệ GMPLS/ASON. Trong đó mạng chuyển mạch quang tự động (ASON), là một mô hình tham chiếu cho việc xây dựng mạng chuyển mạch quang phục vụ việc truyền tải lưu lượng số liệu.
Do kỹ thuật truyền dẫn IP trên quang và mạng thế hệ sau (NGN) là những vấn đề mới nên bản Đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót và chưa trình bày hết những vấn đề cần thiết của kỹ thuật cũng như tiến trình IP trên quang. Em mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của quý Thầy, Cô giáo và các bạn để bản đồ án này hoàn thiện tốt hơn.
Hướng phát triển của đề tài: Nghiên cứu các giải pháp nâng cấp dung lượng truyền dẫn mạng NGN của VNPT.
Quy Nhơn, ngày 10 tháng 6 năm 2010
TÀI LIỆU THAM KHẢO
@?
Tài liệu tiếng Việt
[1] ThS Đỗ Văn Việt Em (2007), Kỹ thuật thông tin quang 2, Học Viện Công
Nghệ – Bưu Chính Viễn Thông.
[2] KS. Nguyễn Hoàng Hải, đề tài: Nghiên cứu công nghệ DTM và khả năng
triển khai trên mạng viễn thông của VNPT. Mã số: 127-2002-TCT-RDF- VT-67.
[3] Vũ Tuấn Lâm & KS. Võ Đức Hùng, Tài liệu: Nghiên cứu giải pháp tích
hợp IP và quang, đề xuất ứng dụng cho NGN của Tổng công ty. Mã số: 38-2002-HVCN-BCVT-RD-HT.
[4] Phùng Văn Lương, Công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM,
http://www.ebook.edu.vn
[5] TS. Cao Phán & KS. Cao Hồng Sơn (2000), Cơ sở kỹ thuật thông tin
quang, Học Viện Công Nghệ – Bưu Chính Viễn Thông.
[6] TS. Cao Phán & TS. Cao Hồng Sơn, (2003) Thông tin quang PDH và
SDH, HVCN – BCVT, 6/2003.
[7] TS. Trần Hồng Quân & TS, Cao Phán, (2000) Công nghệ SDH, NXB Bưu
Điện.
[8] Phạm Thế Quế, Mạng máy tính, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn
thông.
[9] KS. Đỗ Mạnh Quyết, đề tài: Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn đa
giao thức MPLS và đề xuất kiến nghị áp dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ sau của Tổng công ty, Mã số: 005-2001-Tổng công ty-RDP- VT-01.
[10] Huỳnh Thế Trung, Nguyễn Hải Đăng, Itv6, http://www.ebook.edu.vn
Tài liệu tiếng Anh
[1] A John Wiley & Sons Publication, IP over WDM,
[2] Behrouz A. Forouzan & Sophia Chung Fegan, TCP/IP Protocol Suite.
Các trang Web http://www.dientuvienthong.net http://www.tapchibcvt.gov.vn http:// www.vnpt.com.vn. http://vntelecom.org http://4shared.com http://google.com http:// www.ipv6forum.org. http:// www.juniper.net. http://wikipedia.org/