SONET/SDH và cỏp quang là những cụng nghệ rất thớch hợp cho việc xõy dựng cỏc mạng qui mụ lớn, tốc độ cao dựa trờn nền IP. SONET/SDH là cụng nghệ ghộp kờnh quang theo thời gian (TDM) được tối ưu húa cho lưu lượng thoại, nhưng nú cú khả năng cung cấp băng thụng lớn phục vụ cho mục đớch truyền số liệu, đú là lý do tại sao SONET/SDH thường được dựng trong Internet và mạng truyền dữ liệu trong cỏc xớ nghiệp lớn. Cụng nghệ POS cho phộp truyền tải hiệu quả dữ liệu qua mạng SONET/SDH và cú vai trũ trong sự bựng nổ của Internet.
POS cung cấp một giải phỏp mềm dẻo và cú thể ứng dụng trong nhiều ứng dụng truyền tải khỏc nhau. Cỏc ứng dụng phổ biến trong mạng đường trục và tập trung hay phõn bổ dữ liệu trong mạng Thành phố. Giao diện của Router POS thường xuyờn được kết nối với cỏc bộ tỏch ghộp kờnh (ADM), cỏc liờn kết điểm - điểm trong SONET/SDH. Cỏc kết nối trực tiếp qua cỏp quang (Dark Fiber) hoặc qua hệ thống ghộp kờnh theo bước súng DWDM (Dense Wave Division Multiplex) đang trở nờn phổ biến.
Tổ chức IETF (Internet Engineering Task Force) đưa ra cỏc tiờu chuẩn POS là RFC 2615. POS cung cấp một phương phỏp để chuyển tải hiệu quả cỏc gúi dữ liệu trong cỏc khung SONET/SDH. Cỏc tiờu chuẩn RFC 1661 (Point- Point Protocol) và RFC 1662 (PPP trong HDLC – Like Framing chia khung theo cấu trỳc HDLC) cũng liờn quan đến tiờu chuẩn này. Với dung lượng băng thụng lớn kết hợp với việc sử dụng kết nối hiệu quả nờn POS thường được sử dụng trong cỏc mạng dữ liệu lừi.
II. CễNG NGHỆ SONET/SDH VÀ POS: 1. Định dạng khung SONET/SDH
SONET/SDH là cụng nghệ truyền tải ở lớp vật lý dựa trờn TDM tốc độ cao, vốn được dựng để tối ưu húa cho dịch vụ thoại. POS cung cấp những phần cốt yếu cho phộp sử dụng cỏc tớnh năng nh tốc độ và khả năng quản lý tuyệt vời của SONET/SDH để tối ưu húa cho việc truyền tải dữ liệu. Một khung SONET/SDH cú độ dài 810 Byte và thường được miờu tả nh hỡnh vẽ sau
STS Section P Overhead A T H O Payload V Capacity Line E Overhead R H E A D 9 Rows 3 Bytes 87 Bytes
Hỡnh 4.1: Định dạng khung SONET
2. Cỏc tốc độ dữ liệu SONET/SDH:
Tốc độ truyền dẫn cơ sở của SONET là 51.840 Mb/s, tương đương với tớn hiệu truyền tải ở mức 1, được tạo ra bởi 8000 khung/giõy (810 bytes/khung). Được phỏt triển bởi Bellcore, cỏc tốc độ truyền dẫn khỏc của SONET theo lược đồ ghộp kờnh đồng bộ được phộp bởi tốc độ cơ sở 51.840 Mb/s. Bảng 1 chỉ ra cỏc tốc độ của SONET và tương ứng với SDH. SDH được đề xuất bởi Liờn minh Viễn thụng Quốc tế ITU. Tốc độ cơ sở của SDH là STM1 (155.520 Mb/s), SDH dường nh
thụng dụng nhất tại Chõu Âu.
SONET SDH Data Rates
STS–1 51,840 Mb/s STS–3 STM–1 145,520 Mb/s STS-12 STM-4 622,080 Mb/s STS-48 STM-16 2.488,320 Mb/s STS-192 STM-48 9.953,280 Mb/s Bảng 1. Cỏc tốc độ dữ liệu SDH 3. Định khungPOS:
POS sử dụng giao thức điểm-điểm (Point to Point Protocol: PPP) trong chia khung theo cấu trỳc HDLC (HDLC-Like Framing) cho việc đúng gúi dữ liệu tại lớp 2 (Data link) của mụ hỡnh OSI. Định dạng khung cho PPP trong HDLC – like framing nh sau Flag (8) Address (8) Control (8) PPP Packet FCS 16/32 Flag (8)
RFC 2615 qui định việc sử dụng đúng gúi PPP qua kết nối SONET/SDH. PPP được thiết kế cho mục đớch kết nối điểm-điểm và thớch hợp với cỏc kết nối SONET/SDH mà vốn dĩ chỉ sử dụng cho cung cấp cỏc kờnh điểm-điểm. POS qui định STS-3c/STM-1 (155Mb/s) là tốc độ dữ liệu cơ sở, và băng thụng cú thể sử dụng là 179.760 Mb/s. Cỏc khung POS được sắp đặt trong cỏc khung SONET/SDH tại vị trớ bờn trong của lớp mang dữ liệu.
Hỡnh vẽ dưới đõy chỉ ra quỏ trỡnh đúng khung
Hỡnh 4.3: Quỏ trỡnh đúng khung POS
4. Đồng bộ
Cỏc giao diện POS thường được kết nối qua mạng SONET/SDH, tại đõy thời gian được đồng bộ theo đồng hồ của lớp 1. Cỏc giao diện POS nhận thụng tin về định thời từ cỏc luồng dữ liệu đến, thụng tin này cú thể được phõn bổ và đồng bộ qua toàn mạng.
5. Bảo mật trong POS
Với hiệu quả từ băng thụng cao, POS mang lại độ an toàn và độ tin cậy cho việc truyền số liệu. Độ tin cậy của việc truyền dữ liệu phụ thuộc vào sự toàn vẹn về thời gian. Thụng tin về đồng bộ trong SONET/SDH cú chứa trạng thỏi lọc chuyển tiếp qua vũng lặp khúa pha (PLL: Phased-Locked-Loop). Việc đồng bộ hiệu quả của PLL phụ thuộc vào mật độ bit “1” nhận được. Một chuỗi cỏc bit “0” liờn tục cú thể làm mộo mật độ bit “1”, ảnh hưởng đến đồng bộ và kết quả là mất đồng bộ. Sự chờnh lệch của đồng hồ thu sẽ gõy ra mất tớn hiệu và dữ liệu. Mặc dự xỏc suất này
PPP FCS
rất hiếm khi xảy ra, tuy nhiờn chỳng ta cần phải đề phũng trong trường hợp chuỗi bit mang tin bị lỗi do chủ quan và khỏch quan bờn ngoài.
6. Khai thỏc, quản trị, quản lý và khai bỏo dịch vụ:
SONET/SDH cung cấp cỏc cảnh bỏo đa dạng và đưa ra cỏc thụng bỏo lỗi, cỏc thụng tin này sẽ được gửi đi thụng qua cỏc byte mào đầu trong khung SONET/SDH. Cỏc cảnh bỏo được hiểu là cú sự hư hỏng hoàn toàn. Lỗi thỡ gắn liền với những hư hỏng chưa đầy đủ, vớ dụ nh lỗi chẵn lẻ. Lỗi cũng được hiểu là sự khụng bỡnh thường. Cỏc thiết bị quản lý SONET/SDH cú thể sửa chữa, dũ lỗi, cỏch ly lỗi, quản lý tập trung và khai bỏo từ xa. Cỏc yếu tố mạng phỏt hiện ra cỏc sự kiện tại nhiều lớp khỏc nhau của SONET/SDH (Section, Line, Path) và thụng bỏo cho cỏc thiết bị khỏc cỏc điểu kiện chưa giải quyết được.
Cỏc Router cú chức năng POS của hóng Cisco cũng cú vai trũ nh thiết bị đầu cuối trong cỏc phõn đoạn của kết nối SONET nh: Section, Line, Path và cú thể phỏt hiện và thụng bỏo cỏc lỗi và cảnh bỏo sau của SONET/SDH:
+ Section:
- LOS: Mất tớn hiệu
- LOF: Mất khung
- TCA-B1: Cảnh bỏo vượt ngưỡng B1 + Line:
- AIS: Tớn hiệu chỉ thị cảnh bỏo
- LOF: Mất khung (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- RDI: Chỉ thị sai sút từ xa
- REI: Chỉ thị lỗi từ xa
- TCA-B2: Cảnh bỏo vượt ngưỡng B2 + Path:
- AIS: Tớn hiệu chỉ thị cảnh bỏo
- REI: Chỉ thị lỗi từ xa
- TCA-B3: Cảnh bỏo vượt ngưỡng B3
- ...
B1, B2, B3 là cỏc biến giỏm sỏt thực hiện, cũn LOS, LOF và AIS được xếp vào loại cảnh bỏo. Việc giỏm sỏt thực hiện gắn liền với cỏc cảnh bỏo trước, trạng thỏi byte K1, K2 cũng thụng bỏo sự chuyển mạch bảo vệ tự động của SONET (APS) hay bảo vệ chuyển mạch ghộp kờnh SDH (MSP).
III. SỰ KHễI PHỤC
1. APS trong Sonet và MSP trong SDH:
Việc khụi phục sự cố trong mạng truyền thụng là cú thể thực hiện được tại cỏc lớp, điển hỡnh là tại lớp vật lý và lớp mạng. Việc khụi phục tại lớp mạng (lớp 3 trong mụ hỡnh OSI) về cơ bản bao gồm sự hội tụ cỏc giao thức định tuyến với sự lựa chọn tuyến luõn phiờn. SONET/ SDH cung cấp cơ chế bảo vệ cho việc khụi phục tại lớp vật lý. Thuộc tớnh quan trọng của SONET/SDH là khả năng khụi phục đường truyền trong vũng 60ms. Ngược lại việc khụi phục tại lớp 3 cú thể đạt được trong vài giõy, thường từ 6 đến 10 giõy cho cỏc giao thức định tuyến IP vớ dụ nh: OSPF, IS-IS, BGP.
Cơ chế khụi phục mạng được sử dụng trong SONET/SDH được biết đến nh
APS (đối với SONET), MSP (đối với SDH). APS và MPS về cơ bản tương tự nh
nhau và phụ thuộc vào bỏo hiệu bảo vệ qua cỏc byte mào đầu K1, K2. Hóng Cisco sản xuất cỏc Router cú giao diện POS cú thể nhận và gửi cỏc tớn hiệu bảo vệ thớch hợp đến cỏc kết nối ADM. Cỏc Router của hóng Cisco cũng dựng cỏc giao thức riờng như giao thức nhúm bảo vệ PGP giữa cỏc router làm việc và cỏc router bảo vệ để bổ sung cho bỏo hiệu bảo vệ trong SONET/SDH/PGP dựa trờn IP và sử dụng UDP tại lớp truyền tải. Hóng Cisco thực hiện bảo vệ 1+1 đối với cả APS và MSP và yờu cầu cỏc thiết bị ADM gửi đồng thời tớn hiệu dữ liệu đến cả hai kờnh làm
việc và bảo vệ. Trong cơ chế bảo vệ 1+1, giao diện POS làm việc sẽ lựa chọn tớn hiệu dữ liệu khi mà khụng cú sự cố hoặc lỗi trầm trọng xảy ra. Cũn giao diện bảo vệ sẽ được lựa chọn khi cú vấn đề trong kờnh làm việc.
2. Khụi phục qua hệ thống DWDM
Khi POS kết nối qua mạng cỏp quang (vớ dụ mạng DWDM) thỡ việc khụi phục sự cố tại lớp vật lý sẽ được thực hiện qua cơ chế bảo vệ quang.
Hỡnh 4.4: Sự khụi phục qua mạng cỏp quang
3. Sự khụi phục tại lớp 3
Mặc dự cỏc thủ tục khụi phục quang SONET/SDH và DWDM đảm bảo sự khụi phục tại lớp vật lý <50ms, cỏc giao thức định tuyến IP với cỏc cơ chế đồng bộ phức tạp để đảm bảo sự ổn định định tuyến khụng thể giữa vững, chỳng thụng thường hội tụ khoảng vài giõy sau khi một đường dẫn vật lý được lựa chọn.
Sự trễ trong việc khụi phục ở lớp mạng thu hút sự quan tõm và hoạt động nghiờn cứu đỏng kể và cỏc thử nghiệm hiện nay sẽ vượt qua khiếm khuyết này. Một cỏch tiếp cận là nghiờn cứu cỏc kết quả ổn định với cỏc bộ định giờ giao thức định tuyến nhỏ hơn mà xoay quanh sự đỏng tin cậy của cỏc mạch số và quang ngày
Cáp quan g
nay. Một hướng khỏc là nhỡn vào xõy dựng theo hướng phụ thuộc cỏc giao thức định tuyến vào cỏc cơ chế bảo vệ lớp thấp hơn. Cỏc hệ thống Cisco đi theo cả hai hướng này.
IV. CÁC ỨNG DỤNG CỦA POS
SONET/SDH rất thành cụng trong việc sử dụng để truyền tải IP tốc độ cao trong cỏc ứng dụng mạng WAN. Trong phần lớn cỏc ứng dụng WAN hiện nay, cỏc router cú giao diện POS được kết nối với cỏc vũng SONET thụng qua cỏc bộ ghộp kờnh ADM. Với sự phỏt triển nhanh của POS trong diện rộng, băng thụng cú thể sử dụng trong mạng LAN bị trễ một cỏch nghiờm trọng như cỏc giải phỏp truyền thống cho kết nối nội bộ POP, như là FDDI và FE đó khụng thể giữ vững. Vỡ thế, cỏc nhà cung cấp dịch vụ chấp nhận POS cho cỏc kết nối POP LAN.
Ngày nay, sự nổi lờn của DWDM như là một cụng nghệ cú thể phỏt triển đối với sự nhõn lờn của băng thụng, đẩy mạnh hơn nữa ý nghĩa của POS trong việc truy tỡm nhiều băng thụng hơn để đạt nhu cầu rất lớn của cỏc ứng dụng dữ liệu nổi bật như VoIP và Video Streaming. DWDM cho phộp sử dụng bỏo hiệu đa kờnh (nhiều bước súng) trờn một sợi cỏp làm tăng dung lượng băng thụng của nú thờm nhiều lần của OC-48, ngày nay lờn tới OC-128 và cú thể hơn nữa trong tương lai. Ứng lớn mạnh khỏc đối với POS là kết nối bằng dark fiber đối với cỏc đường truyền trong thành phố và đường dài. Phần này xem xột lại cỏc ứng dụng POS khỏc nhau và thảo luận cỏc mặt mạnh và ý nghĩa của POS như là một cụng nghệ truyền tải.
Sử dụng cỏc giao diện POS cho kết nối mạng cú thể chia thành 2 loại ứng dụng sau:
- Lừi
- Cận lừi
Mạng lừi được xem nh là một hạ tầng backbone (đường trục) cho sự phõn phối kết nối nội bộ hoặc tập hợp cỏc điểm trong một mạng rộng lớn. Sự tập hợp cỏc điểm trong mạng nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) thường được xem nh cỏc điểm truy nhập mạng (NAP) hoặc cỏc điểm hiện diện (POP). Khỏch hàng truy nhập đến mạng nhà cung cấp dịch vụ thường ở tốc độ OC-3 và tốc độ thấp hơn được kết thỳc tại POP. Truyền tải dữ liệu giữa nhà khỏch hàng và cỏc POP cũng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nh kết nối trong nội bộ POP cú thể được phõn loại nh cỏc ứng dụng cận lừi. Ứng dụng metro thường được xem nh cỏc kết nối trong tũa nhà nh là khu vực trung tõm thành phố nhỏ hoặc trong khu vực trường đại học.
Ứng dụng lừi của POS.
Ứng dụng rất chung của POS là kết nối WAN thụng qua mạng SONET/SDH. Ứng dụng này thỳc đẩy chớnh đối với sự phỏt triển của cỏc giao diện POS trờn cỏc router. Ở đõy chỳ ý đến 3 phương phỏp chớnh cho kết nối cỏc router với cỏc giao diện POS: Kết nối tới cỏc mạng SONET/SDH, kết nối qua cỏc hệ thống DWDM và kết nối router-to-router qua dark fiber.
1. Kết nối vào mạng SONET/SDH
Cỏc kết nối POS trong mạng WAN được thiết lập theo cấu hỡnh điểm-điểm thụng qua mạng SONET/SDH, cỏc kờnh dữ liệu được tỏch từ cỏc thiết bị ADM, cỏc Router được kết nối với cỏc bộ ADM thụng qua cỏc giao diện POS.
Hỡnh 4.5: Kết nối POS-ADM
2. Kết nối qua hệ thống DWDM:
Với việc tăng đột ngột của lưu lượng dữ liệu IP trong mạng cụng cộng thỡ đũi hỏi phải cú một mạng tối ưu. Mạng tối ưu sẽ sử dụng cỏc thiết bị truyền tải dữ liệu quang từ mạng TDM (vốn sử dụng cho truyền tải lưu lượng thoại). Giao diện POS cung cấp phương tiện hiệu quả cho việc đúng khung dữ liệu trong kờnh cỏp quang DWDM.
Hỡnh 4.6: Kết nối qua DWDM
3. Kết nối POS qua Dark-fiber:
~ ~ ~ GSR GSR Cáp quang OC-48 OC-48
Sonet ADM Sonet NE Sonet ADM
Trong kết nối POS qua Dark-fiber, cỏc IP router được kết nối trực tiếp qua Dark-fiber sử dụng giao diện POS. Nếu việc kết nối được sử dụng để truyền dữ liệu qua một khoảng cỏch dài, cỏc bộ lặp cần thiết phải được chốn vào trờn đường truyền.
Hỡnh 4.7: Kết nối Router- Router sử dụng bộ lặp quang
4. Ứng dụng trong mạng Thành phố
Cỏc RING một hướng SONET/SDH thường dựng phổ biến trong việc cung cấp đường truyền tốc độ cao giữa cỏc tũa nhà văn phũng trong Thành phố. DWDM và Dark-fiber cú thể dựng với POS trong cỏc dạng tương tự. Ngày nay người ta thường dựng POS hơn là dựng Gigabit Ethernet để truyền tải dữ liệu giữa cỏc Router vỡ nú cho phộp sử dụng cụng cụ quản lý và cỏc khả năng khỏc của SONET/SDH.
5. Ứng dụng POS trong mạng cận biờn
Lớp cận biờn của mạng cú nhiệm vụ tập trung và phõn bổ lưu lượng. Nú cũng là điểm hội tụ lưu lượng vựng. Cỏc kết nối truy nhập từ nhà khỏch hàng đến POP thường cú tốc độ OC-3 hoặc thấp hơn. Cỏc giải phỏp phõn kờnh của POS (từ OC- 12 đến DS3) cho phộp quản lý dễ dàng tốc độ truy nhập của khỏch hàng đến DS3. Một thành phần quan trọng của mạng cận biờn là cỏc kết nối nội bộ POP giữa cỏc Router tập trung. Cho đến gần đõy, cụng nghệ LAN dựng cho kết nối nội bộ POP trong cỏc mạng của cỏc nhà cung dịch vụ (vớ dụ: Fast Ethernet hay FDDI) cú
Bộ lặp
OC-48 OC-48
dung lượng băng thụng hạn chế ở tốc độ 100 Mb. Để theo kịp với băng thụng to lớn cú sẵn trong mạng diện rộng, hầu hết cỏc nhà cung cấp dịch vụ đó lựa chọn POS phục vụ cho việc kết nối nội bộ POP tốc độ cao. Việc sử dụng POS trong kết nối nội bộ POP sẽ đem lại nhiều lợi ích, một trong những lợi ích đú là việc thiết kế mềm dẻo khi sử dụng cỏc kết nối cú tốc độ OC-3/STM-1 đến OC-48/STM-16 và thậm chớ là OC-192/STM-64 trong tương lai gần.
Hỡnh 4.8: Kết nối POS trong nội bộ POP
CHƯƠNG V: CễNG NGHỆ RING GểI HỒI PHỤC NHANH
I. ETHERNET TRONG MẠNG MAN:
Chúng ta đó biết, dịch vụ Ethernet là dịch vụ truyền số liệu qua giao diện Ethernet (cỏc cổng 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1Gb/s). Điểm khỏc biệt chớnh giữa Ethernet
Backbone Router