- Cỏc dịch vụ truyền số liệu (cú hoặc khụng liờn kết) Cỏc dịch vụ khỏc
2.6.7.Đặc tớnh kỹ thuật của NG SDH
2.6.7.1. Gúi trờn SONET/SDH (POS ) [5]
Gúi trờn SONET/SDH (POS) sử dụng xắp xếp IP trong SDH hoặc SONET chuẩn hoỏ nhờ giao thức điểm - điểm (PPP) hoặc điều khiển tuyến số liệu tốc độ cao (HDLC) như định nghĩa trong IETF [RFC1619]. Gúi trờn SONET/SDH hoặc IP trờn SONET/SDH nhất thiết liờn quan đến việc thờm cỏc giao diện SONET/SDH cho bộ định tuyến mà kết cuối PPP. PPP cung cấp bao gúi đa giao thức, kiểm soỏt lỗi và cỏc đặc tớnh điều khiển khởi tạo tuyến. Cỏc gúi số liệu IP tạo bởi PPP được lập thành khung nhờ giao thức HDLC [RFC 1662] và sắp xếp trong tải SDH (SPE). Chức năng chớnh của HDLC là chỉ ra cỏc gúi số liệu IP được bao bởi PPP qua tuyến truyền dẫn đồng bộ. FCS (Dóy kiểm tra khung) khung HDLC tớnh toỏn để xỏc định lỗi và gúi tạo ra là cỏc byte nhồi. Sau đú khung HDLC được trộn đảm bảo cú số lượng chuyển tiếp thớch hợp trước khi tạo thành khung SDH cuối cựng. Khung SDH thờm 36 byte mào đầu ngoài tổng kớch thước 810 byte. Ngoài ra, giao thức PPP
dựng nhồi byte làm tăng đỏng kể kớch thước tải tin. Điều này cú thể gõy nguy hại đến việc phõn bổ băng tần kết nối với sự quản lý QoS
IP
PPP/ HDLC
SONET/ SDH
Flag Address Control Protocol
ID Informa-tion Padding FCS 01111110 11111111 00000011 1 or 2
bytes Variable Variable 2 or 4bytes
PPP
Flag
01111110
Hỡnh 2.36. Ngăn giao thức và khung POS
POS khụng sử dụng chức năng ghộp kờnh của SDH. Kết nối nhiều container với nhau tạo ra một container đơn (mà tải được sắp xếp trong đú) và tốc độ giao diện cao. Sự sẵp xếp này cũng được biết dưới một tờn gọi khỏc, đú là “kết chuỗi” tải SDH.
Khả năng mở rộng
POS cung cấp kết nối song cụng hoàn toàn điểm - điểm giữa hai giao diện bộ định tuyến, sử dụng khung SDH. Khả năng mở rộng khụng phải là vấn đề: liờn kết giữa hệ thống SDH và WDM là tuyệt vời và khụng cú giới hạn thuộc bản chất về số lượng nỳt. Tuy nhiờn, cú hai điểm cần quan tõm
Đối với cỏc bộ định tuyến cú giao diện SDH tốc độ bit cao hơn 155Mbit/s, cỏc container ảo thường được kết chuỗi và truyền qua mạng SDH truyền thống sẽ khụng thực hiện được vỡ chỳng khụng hỗ trợ kết chuối container ảo đú. Do đú cần phải thiết lập kết nối trực tiếp giữa cỏc bộ định tuyến.
Kết nối trực tiếp giữa hai bộ định tuyến cần sử dụng tuyến SDH và đõy cũng chớnh là giới hạn vỡ phải cần đến số lượng lớn giao diện trờn cỏc bộ định tuyến và tuyến kết nối.
Hỗ trợ VPN và QoS
Hỗ trợ VPN và QoS chỉ được cung cấp bởi năng lực POS truyền tải nhón MPLS. Lý do đú là vỡ POS chỉ cung cấp tải kết nối (vớ dụ VC-4c) giống như kết nối
điểm - điểm giữa cỏc bộ định tuyến IP. VPN đũi hỏi cung cấp phần nhỏ tải kết chuỗi. MPLS là cơ chế để cung cấp kết nối ảo qua giao diện POS (VPN).
MPLS cũng cú thể thờm khả năng hỗ trợ cũn thiếu đối với QoS cho POS. Bằng cỏch thờm cỏc thuộc tớnh trung kế MPLS đề xuất [RFC 2702] cho giao diện POS thỡ bộ định tuyến IP cú thể coi thụng tin này giống như những bộ định tuyến đó được thiết lập. Dựa trờn thụng tin thuộc tớnh cú thể thiết lập nờn đường kết nối đỏp ứng đầy đủ yờu cầu về CoS.
Bảo về và khụi phục
Khụi phục cú thể thực hiện tại cỏc lớp IP, SDH hoặc là quang
Trong lớp IP, khụi phục được thực hiện bằng cỏch cập nhật bảng định tuyến qua giao thức định tuyến.
Tại lớp 2, khụi phục được thực hiện bằng cỏch chuyển mạch tới MPLS dự phũng (tương đối nhanh) hoặc nhờ đến giao thức LDP định nghĩa đường mới (tương đối chậm). Tất nhiờn khi cú mặt SDH thỡ kỹ thuật khụi phục truyền thống cũng được ỏp dụng.
Trong mạng WDM, cỏc khối truyền tải quang (OTU) được định tuyến qua mạng. Tương tự, bảo vệ cú thể thực hiện trong lớp SDH hoặc lớp quang.
Xu hướng dễ thấy đú là đơn giản hoỏ lớp SDH với chức năng khụi phục chủ yếu trong lớp IP và bảo vệ trong lớp quang.
Đoạn ghộp kờnh Đoạn ghộp kờnh quang
Sai hỏng nỳt 4.3 ms 7.3 ms
Sai hỏng tớn hiệu song hướng 5.2 ms 8.2 ms Sai hỏng tớn hiệu đơn hướng 5.8 ms 8.8 ms Thăng giỏng tớn hiệu đơn hướng 7.7 ms 13.7 ms (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 2.5. Thời gian chuyển mạch bảo vệ trong ring 7-nỳt
Trong kịch bản này, lớp IP chỉ thực hiện chức năng định tuyến. Ứng với cỏc tiờu chuẩn POS , cỏc gúi IP được thớch ứng để truyền tải trong lớp SDH nhờ giao thức PPP và khung tương tự như HDLC
Lớp SDH cú thể phõn theo tớnh năng thành hai lớp: Lớp luồng và Lớp đoạn ( bao gồm Lớp đoạn ghộp kờnh và Lớp đoạn lặp). Do đú cú hai lựa chọn thực thi:
Mạng SDH thực sự với sự hiện diện của cả hai tớnh năng Lớp đoạn và Lớp luồng SDH xuất hiển chỉ với giao diện bộ định tuyến và do đú chỉ cú tớnh năng Lớp đoạn được sử dụng.
Trong trường hợp đầu tiờn, SDH cũng cú thể thực hiện định tuyến luồng qua thiết bị ADM hoặc DXC. Trường hợp này cú thể ỏp dụng khi mạng SDH được xem như lớp chủ cho mạng client khỏc và IP chỉ là một trong số chỳng.
Trong trường hợp thứ hai, vai trũ của SDH chỉ là cung cấp truyền dẫn điểm - điểm cỏc gúi IP giữa cỏc bộ định tuyến, do đú phải cần đến tớnh năng Lớp đoạn và SDH bị bú trong cỏc giao diện bộ định tuyến, nghĩa là khụng cú thiết bị thuần tuý SDH lắp đặt trong mạng. Trường hợp này điển hỡnh cho mạng trục được tối ưu để truyền tải IP. Trong mạng IP đường trục toàn bộ đoạn STM-n được sử dụng để truyền tải băng rộng nhờ việc kết chuỗi cỏc VC (VC-4c hoặc VC-16c).
Cỏc cơ chế duy trỡ hiện cú
Như đó biết, lớp WDM cú thể cung cấp chức năng bảo vệ nhanh cho cả lớp OMS và Och trong khi khụi phục chỉ được thực hiện trong lớp Och.
Layer Protection Restoration
IP X
SDH Path
SDH MS X
WDM OCh X X
WDM OMS X
Bảng 2.6: Năng lực duy trỡ của cỏc lớp mạng trong kiến trỳc IP/POS /WDM Cỏc chuẩn SDH tạo nờn một loạt cỏc cơ chế bảo vệ và khụi phục, tuy nhiờn chỉ cú cơ chế bảo vệ mới ỏp dụng cho kịch bản này. ở đõy SDH được tớch hợp trong giao diện của bộ định tuyến theo cấu hỡnh MSP tuyến tớnh 1+1 (Bảo vệ đoạn ghộp kờnh). Đõy là một cơ chế bảo vệ nhanh cú thể bảo vệ tớn cú thể bảo vệ tớn hiệu STM-n với
thời gian chuyển mạch nhỉ hơn 50 ms. Lớp IP cung cấp cơ chế khụi phục rất mạnh dựa trờn chức năng tỏi định tuyến gúi trong trường hợp sai hỏng và tớch hợp với cỏc giao thức định tuyến.
Năng lực duy trỡ của lớp mạng này trong kiến trỳc IP/POS/WDN
Duy trỡ đa lớp
Theo nội dung thảo luận trờn về đặc tớnh chớnh của mỗi cơ chế bảo vệ và khụi phục ỏp dụng trong kịch bản IP/POS/WDM thỡ việc kết hợp giữa bảo vệ OCH WDM với khụi phục IP là điều hoàn toàn hợp lý.
Bảo vệ Och cú thể cung cấp khả năng khụi phục nhanh trong trường hợp xuất hiện lỗi đơn ở lớp mạng quang gồm cả Transponder trong khi tỏi định tuyến IP cho phộp duy trỡ đối với những kiểu sai hỏng khỏc nhau như sai hỏng cổng bộ định tuyến hoặc đa sai hỏng.
Sự khỏc biệt đỏng kể về tốc độ giữa hai cơ chế duy trỡ này bắt buộc chỳng ta phải trỏnh sự tương tỏc khụng mong muốn giữa chỳng.
Trong kịch bản này, MSP 1+1 trong lớp SDH dường như khụng cú ứng dụng rừ ràng bởi vỡ hầu như nú cú cựng đặc tớnh và chỉ tiờu như bảo vệ Och. Tuy nhiờn, thời gian phỏt hiện và chuyển mạch của SDH và bảo vệ quang cũng tương tự như nhau cho nờn hai cơ chế chuyển mạch này sẽ cạnh tranh nhau nếu như chỳng cựng phỏt hiện ra sai hỏng.
Hỡnh sau đõy đưa ra một vớ dụ ỏp dụng của những khỏi niệm này cho mạng đơn giản
OADM
WDM ring with 1+1 OCh protection
Hỡnh 2.37: Vớ dụ duy trỡ đa lớp trong kiến trỳc mạng IP/POS/WDM
Trong vớ dụ này, mạng chuyển mạch quang thực hiện trờn mỗi ring OADM trong khi khụi phục IP bảo vệ chống lại những sai hỏng của cỏc giao diện bộ định tuyến, sai hỏng của một trong số những tuyến nội đài (đường mầu xanh) hoặc nhiều sai hỏng trong mạng WDM.
b. LAPS
LAPS là một phiờn bản PPP đó được thay đổi một chỳt. Về cơ bản, LAPS vẫn giữ những đặc tớnh của PPP:
Sử dụng khung như HDLC (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sử dụng nhồi byte/ cơ chế phõn định khung bằng mẫu cờ
chỉ hỗ trợ topo Lớp 2 điểm - điểm (nghĩa là khụng sử dụng trường nhón/địa chỉ) Điểm khỏc biệt
sử dụng phiờn bản giao thức tuyến số liệu rất đơn giản (khụng cú trường giao thức, cho nờn khụng cú khung LCP
sử dụng trường địa chỉ để nhận dạng IPv4 và IPv6
Giao thức này hiện vẫn được sử dụng để truy nhập vào tài nguyờn mạng truyền tải vốn khụng được thiết kế tối ưu cho việc mang lưu lượng số liệu. Cỏc hệ thống thiết bị SONET/SDH thế hệ cũ thường vẫn sử dụng giao thức này.
Những thảo luận về LAPS là hoàn toàn tương tự như POS. Điểm khỏc biệ nằm ở chỗ POS cú khả năng kết chuỗi tải của SONET/SDH để tạo nờn tuyến cú dung
lượng thớch ứng với dung lượng giữa hai bộ định tuyến, trong khi đú LAPS chỉ thuần tuý cung cấp tải SONET/SDH cố định như thiết lập cầu hỡnh ban đầu.
c. MAPOS
Trong mạng MAPOS, cỏc gúi IP được bao trong những khung MAPOS. Khung MAPOS là một khung HDLC được thay đổi một chỳt bằng cỏch thờm địa chỉ MAPOS trước HDLC. Mạng này thực hiện chuyển mạch gúi tới tốc độ 10Gbit/s Mạng MAPOS dựa trờn truyền dẫn SDH sử dụng thủ tục POS PPP/HDLC. Mạng này được hỗ trợ bởi mạng truyền tải quang (WDM).
Hỗ trợ VPN và QoS
MAPOS phiờn bản 1 (V1) cú địa chỉ 8 bit và MAPOS phiờn bản 2 cú địa chỉ 16 bit được thiết kế tương thớch với định dạng PPP/HDLC trờn khung POS SDH. MAPOS phiờn bản 3 hội tụ nhiều chức năng mới rất hữu ớch như QoS, MPLS và tối ưu việc phỏt chuyển quảng bỏ (Broadcast và multicast).
VPN được cung cấp trực tiếp bởi năng lực của MAPOS để truyền tải nhón MPLS
Bảo vệ và khụi phục
Khụng cú chức năng bảo vệ và khụi phục giụng như trong giao thức MPOA. Chỉ một số chức năng chuẩn đoỏn hạn chế được xõy dựng trong thực thi hiện thời, đú là:
Trạng thỏi giao diện ( = tăng/giảm/diag.)
Trạng thỏi đường truyền (=súng mang/khụng súng mang) Trạng thỏi cổng
Cảnh bỏo thay đổi (chủ yếu cho nhà khai thỏc)
Do đú, MAPOS chỉ cú thể khởi tạo cảnh bỏo khi cú chức năng hoạt động sai và thụng tin trạng thỏi từ cỏc lớp giao thức khỏc cho mục đớch bảo vệ và khụi phục mạng.
d. GFP/SDH trờn WDM [2]
Một cơ chế bao gúi IP trong khung SONET/SDH (DoS) hoặc khung G.709 (Digital Wrapper) được ưa chuộng đú là giao thức lập khung tổng quỏt (GFP). Giao thức này giải phúng dũng lưu lượng khỏi yờu cầu bắt buộc của tốc độ số liệu đồng
bộ cố định và sự lóng phớ tăng tần quang khi lưu lương số liệu bựng nổ khụng lấp đầy phần dung lượng truyền tải cố định được cấp cho nú.
GFP cú thể phục vụ bất cứ kiểu lưu lượng client nào như khung Ethernet và cỏc gúi IP cú độ dài biến thiờn, và bao chỳng trong khung để truyền tải qua mạng. Nú đặc biệt phự hợp với kiểu lưu lượng IP khụng thể dự bỏo trước (khụng theo qua luật nào). GFP cũng cho phộp thực hiện ghộp kờnh nhiều dũng số liệu truyền dẫn qua một tuyến và cú thể sử dụng để mở rộng mạng LAN hướng đến mạng WAN hoàn toàn trong suốt.
Trong hỡnh 2.38, bộ định tuyến gúi tập hợp lưu lượng và định tuyến nú tới phần sắp xếp SONET/SDH cú kớch thước phự hợp. Phần sắp xếp SONET/SDH bao gúi trong khung GFP sử dụng giao thức PPP [RFC 1548] (PPP trờn GFP và sắp xếp cỏc khung GFP trong tải SONET/SDH). Quỏ trỡnh sắp xếp bao gồm biến đổi 8B/10B giữa 8 bit ký hiệu sử dụng trong Ethernet và 10 bit ký hiệu sử dụng trong SONET/, và cũng nhõn thể làm mất thụng tin điều khiển được truyền như ký hiệu trong kờnh. Cỏc khung SONET/SDH (mà trong đú cú gắn cỏc khung GFP) được gửi qua mạng quang tới bộ định tuyến kế tiếp. Do đú mạng quang đúng vai trũ như nơi cung cấp tuyến kết nối dạng ống giữa cỏc bộ định tuyến gúi IP tốc độ cao.
Bộ phận sắp xếp GFP SDH (STM-16 đến STM-64) Bộ phận sắp xếp GFP SDH (STM-16 đến STM-64) Mạng quang cung cấp các ống dung l-ợng cao Tập hợp l-u l-ợng gói Tập hợp l-u l-ợng gói
Mào đầu lõi Mào đầu tải Tải gói PPP FCS
Hỡnh 2.38: Giao thức lập khung tổng quỏt và quỏ trỡnh bao gúi IP trong khung SONET/SDH
Khả năng mở rộng
GFP là một giao thức Lớp 2 thực hiện sắp xếp tớn hiệu client vào khung GFP dưới sự hỗ trợ của VCAT và LCAS trước khi đưa vào tải SPE của SONET/SDH để truyền tải qua mạng.
Sử dụng mào đầu nhỏ gồm 4 byte trong đú 2 byte CRC-16 vừa đúng vai trũ kiểm tra lỗi vừa phõn tỏch khung. Để đồng bộ cấu trỳc khung này, phớa thu tỡm kiếm mẫu 32 bit được thiết lập ở giỏ trị 0 của CRC cũn lại. Chớnh nhờ vậy, GFP trỏnh được hiện tượng “bắt trước” mẫu bit đồng bộ khung như ở HDLC hay POS (một yờu cầu bắt buộc khụng cho phộp tải bắt trước mẫu này để trỏnh nhầm lẫn giữa cỏc khung) do đú tăng được băng tần hiệu dụng.
GFP cú khẳ năng xử lý tớn hiệu ở cả Lớp 1 (Fiber Channel, FICON, ESCON) và Lớp 2 (PPP, MPLS, MAPOS , RPR). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tốc độ cú thể mở rộng từ 1 Gbit/s cho đến 40 Gbit/s dựa trờn giao diện của SONET/SDH đó được chuẩn hoỏ.
Hỗ trợ VPN và QoS
Với một cấu trỳc khung đơn giản dựa trờn việc cõn chỉnh byte, giảm thiểu byte mào đầu nờn GFP khụng cú chức năng hỗ trợ cho VPN cung như QoS
GFP kết hợp với VCAT khụng làm thay đổi bản chất điểm - điểm của SONET/SDH truyền thống. Đối với kết nối mesh của tớn hiệu client yờu cầu SONET/SDH phải cung cấp kờnh SONET/SDH dạng mesh kể cả với chuỗi ảo. Hiện việc cung cấp kờnh SONET/SHD dạng mesh vẫn là thỏch thức đối với nhà khai thỏc vỡ sẽ tạo nờn chi phớ cung cấp dịch vụ quỏ lớn (do chi phớ khai thỏc cho mạng này rất lớn)
Hiện tại GFP chỉ được sử dụng để cung cấp đường kết nối cho lưu lượng Lớp 2 điểm - điểm . Chớnh vỡ vậy chức năng VPN và QoS sẽ được hỗ trợ bởi giao thức Lớp 2 khỏc được sắp xếp trong khung GFP
Cơ chế thớch ứng động kớch cở của kờnh SONET/SDH của LCAS là một giao thức đảm bảo đồng bộ giữa phớa phỏt và thu khi tăng/giảm kớch thước cỏc kờnh kết chuỗi ảo theo cỏch khụng can thiệp vào tớn hiệu số liệu. Do đú nú khụng thể thớch ứng linh hoạt kờnh SONET/SDH theo tớnh sử dụng bựng nổ tức thời của người sử dụng. Hơn nữa, nú thiếu một giao thức để xỏc định độ khả dụng của cỏc Container vừa giải phúng và khụng thể phõn bổ cỏc kờnh cung cấp cho cỏc nỳt trung gian. Vỡ vậy khả năng hỗ trợ CoS là tương đối hạn chế.
Mạng hoạt động trờn GFP kết hợp với cụng nghệ VCAT và LCAS được truyền tải bởi cỏc khung SONET/SDH. Do đú nú khụng cú chức năng bảo vệ và khụi phục; chức năng này được tận dụng từ giao thức ASP sẵn cú trong SONET/SDH.
Tớnh đa dạng trong định tuyến của LCAS cho phộp bảo vệ một nhúm kết chuỗi ảo với băng tần tối thiểu trước một sự kiện sai hỏng mạng. Theo nguyờn lý, nhúm kết chuỗi ảo với băng tần tối thiểu trước một sự kiện sai hỏng mạng. Theo nguyờn lý, nhúm kết chuỗi này cú thể được thực hiện bằng cơ chế bảo vệ SONET/SDH tuy nhiờn đặc tớnh động của định tuyến trong LCAS dường như làm cho cơ chế bảo vệ này mất hiệu lực.