CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI 1.1 GIẢI PHÁP TỔ CHỨC CÁC MẠNG VIỄN THÔNG 1.1 Giải pháp tích hợp Giải pháp mạng tích hợp các mạng viễn thông là tất cả các mạng viễn thông cung cấp các dịch vụ khác nhau như thoại, dữ liệu, truyền thanh và truyền hình, mạng cố định và di động, mạng truyền tải và tính toán,.được tích hợp thành một mạng thống nhất và duy nhất. Hiện nay trên thế giới đã đang tồn tại và phát triển 3 thế hệ mạng để cung cấp dịch vụ viễn thông, tin học như dữ liệu, truyền thanh và truyền hình, mạng cố định và di động, mạng truyền tải và tính toán,…Đó là mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN, mạng thế hệ sau (NGN) và mạng hội tụ băng rộng (BCN). Giải pháp tích hợp mạng phải được thực hiện trên cả ba thế hệ mạng. Ví dụ khi xây dựng mạng NGN thì phải tính toán đến khả năng phát triển mạng BCN trong tương lai, đồng thời quan tâm đến khấu hao và nhu cầu chuyển đổi của mạng PSTN lên mạng NGN.
Phát triển mạng BCN Phát triển mạng tích hợp Phát triển mạng NGN Phát triển mạng PSTN Hình 1.1 Sơ đồ thực hiện giải pháp tích hợp mạng Giải pháp tích hợp mạng có ưu điểm là giao diện người sử dụng cũng như quản lý khá đơn giản và đang là một xu hướng phát triển của các mạng viễn thông hiện tại và đang được triển khai ở nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên nó có khá nhiều nhước điểm như tổ chức mạng phức tạp, độ tin cậy và chất lượng truyền dẫn thấp, tính trong suốt của mạng và hiệu quả kinh tế thấp.2 Giải pháp phân tán Giải pháp phân tán là giải pháp tổ chức các mạng cung cấp dịch vụ khác nhau, cũng như tổ chức các mạng cho hệ thống mạng khác nhau như mạng PSTN, mạng SVTH: Hoàng Công Minh_Lớp CCVT03B 2 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP trên mạng thông tin quang NGN, mạng hội tụ băng rộng BCN trên các kênh quang khác nhau, trên một sợi quang hay một mạng quang, hoặc tổ chức hỗn hợp các mạng cung cấp dịch vụ khác nhau, các mạng cho các thế hệ khác nhau trên các kênh quang khác nhau. Theo các thế hệ mạng Giải pháp phân tán Theo các mạng cung cấp dịch vụ phát triển các mạng viễn thông Hỗn hợp các thế hệ mạng và dịch vụ Hình 1.2 Sơ đồ giải pháp mạng phân tán Giải pháp phân tán phát triển các mạng viễn thông có ưu điểm là tổ chức mạng đơn giản, độ tin cậy và chất lượng truyền dẫn cao, tính trong suốt của mạng và tính hiệu qura kinh tế lớn. Tuy nhiên giải pháp này có một số hạn chế như giao diện người sử dụng và quản lý phức tạp hơn.2 GIAO THỨC THỐNG NHẤT CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI 1.1 IP Sự phát triển bùng nổ của lưu lượng Internet cũng như công nghệ truyền dẫn IP băng rộng tốc độ cao có khả năng truyền tải được tất cả các dịch vụ viễn thông hay dữ liệu làm cho truyền tải IP đang trở thành phương thức truyền tải chính trên cơ sở hạ tầng truyền tải thông tin hiện nay cũng như trong tương lai.
Mặt khác, công nghệ thông tin quang ngày càng phát triển mạnh mẽ. Đặc biệt khi công nghệ truyền dẫn quang ghép kênh phân chia theo bước sóng – WDM, mà giai đoạn tiếp theo là ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao – DWDM, ra đời với những ưu điểm vượt trội về băng thông rộng, tốc độ lớn và chất lượng truyền dẫn cao cũng tạo nên một sự phát triển đột biến trong công nghệ truyền dẫn. Cùng sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ IP và công nghệ thông tin quang đã tạo nên một cuộc cách mạng truyền tải của các mạng viễn thông. Truyền tải IP trên mạng quang được xem là nhân tố then chốt trong việc xây dựng mạng truyền tải NGN.
Phương thức truyền tải IP trên quang là một trong những yếu tố quan trọng để lựu chọn giao thức IP làm giao thức thống nhất cho mạng truyền tải. SVTH: Hoàng Công Minh_Lớp CCVT03B 3 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP trên mạng thông tin quang 1.2 Giao thức IP Cho đến nay đã có hai phiên bản của giao thức IP đó là IPv4 và IPv6, tuy vậy chúng vẫn thực hiện chức năng chính sau: + IP định nghĩa đơn vị số liệu mà có thể gửi qua Internet + Phần mềm IP thực hiện chức năng định tuyến dựa trên địa chỉ IP + IP gồm một tập hợp các nguyên tắc cho phép xử lý đơn vị số liệu tại các bộ định tuyến và Host như thế nào và khi nào và bao giờ bản tin lỗi cần được tạo ra, và khi nào số liệu cần hủy bỏ.1 IPv4 IPv4 tổ chức thiết bị/người sử dụng của nó theo kiến trúc địa chỉ 2 lớp đơn giản gồm địa chỉ mạng và địa chỉ host (ID). Độ dài địa chỉ 32 bit được chia thành 3 lớp cho các ứng dụng quảng bá: lớp A, B và C tương ứng với các kích thước mạng lớn, vừa và nhỏ. Công suất và kích thước bộ nhớ của các máy tính đã thay đổi đáng kể.2 IPv6 IPv6 không tương hợp trưc tiếp với IPv4.
Cơ chế địa chỉ của IPv6 hoàn toàn mới và dựa trên cơ sở sử dụng địa chỉ của các mạng tiên tiến đang dùng nó. Không gian địa chỉ của Ipv6 có độ dài 128 bit nên có khả năng tạo ra một lượng lớn địa chỉ IP. Đặc tính bảo mật của Ipv6 hỗ trợ cho tính hợp pháp và bí mật cá nhân. Chúng cũng cung cáp chức năng cơ bản cho việc tính cước dịch vụ và lưu lượng tương lai theo cước phí.3 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong IP Trước đây, Internet chỉ hỗ trợ dịch vụ với nỗ lực tối đa như bản chất thuật ngữ “best effort” (cố gắng tối đa), ở đó tất cả các gói có cùng năng lực truy nhập tài nguyên mạng.
Lớp mạng liên quan đến việc truyền tải các gói từ nguồn đến đích bằng cách sữ dụng địa chỉ đích trong mào đầu gói dựa vào một thực thể trong bảng định tuyến. Sự phân tách trong quá trình định tuyến (tao, duy trì, cập nhật bảng định tuyến) từ quá trình gửi gói tin thực tế là một khái niệm thiết kế quan trọng trong Internet. Trong số những giải pháp này, Intserv/RSVP vafDiffServ/QoS – agents là những giải pháp hứa hẹn nhất. SVTH: Hoàng Công Minh_Lớp CCVT03B 4 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP trên mạng thông tin quang 1.3 MẠNG TRUYỀN TẢI TRUYỀN THỐNG 1.
Kiến trúc mạng truyền thống Các nhà cung cấp dịch vụ từ trước đến nay vẫn sử dụng một pha trộn nhiều loại công nghệ mạng khác nhau để xây dựng lên các mạng dịch vụ cấp quốc gia hoặc quốc tế. Khi làm vậy, khi đã phải đương đầu với một số sức ép và thử thách. Mỗi công nghệ mạng đưa ra bởi nhà cung cấp dịch vụ đã xử lý trong nhiều mạng vẫn xử lý các vấn đề của một hoặc nhiều hơn những thách thức này. Kết quả là kiến trúc mạng của các nhà cung cấp dịch vụ và truyền thông được xây dựng bởi nhiều lớp.
Lớp tín hiệu quang/Ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) tạo nên môi trường truyền dẫn vật lý với toàn bộ băng tần truyền dẫn. Trong quá khứ, lớp này không được định tuyến thông minh. Nhằm phân phối được băng tần hợp lý, người ta sử dụng lớp mạng quang phân cấp số đồng bộ (SONET/SDH và quang/WDM). ATM cũng được định nghĩa cơ chế định tuyến nhằm tối ưu lưu lượng truyền qua mạng trong giới hạn của các dịch vụ ATM khác nhau.
Khi có sự bùng nổ về thông tin, đã phát sinh nhu cầu và sự phát triển nhanh của mạng Internet đòi hỏi yêu cầu phải có một giao thức mới đảm bảo chất lượng và dịch vụ theo yêu cầu đông thời phải đơn giản và tốc độ xử lý phải rất cao. Khi đó, các nhà cung cấp đã đề xuất nhiều giải pháp công nghệ để xâp dựng mạng IP, như IPoA (IP qua ATM) IPoS (IP qua SONET/SDH), IP qua WDM. Mỗi công nghệ có ưu nhược điểm nhất định. Công nghệ TM được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu trong các mạng IP xương sống do tốc độ cao, chất lượng dịch vụ QoS, điều khiển luồng và các đặc tính khác của nó mà các dạng định tuyến truyền thông không có.
Nó cũng được phát triển để hỗ trợ cho IP. Hơn nữa, trong các trường hợp yêu cầu thời gian thực cao, IPoA sẽ là lựa chọn số một. Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch nhãn là sử dụng một thiết bị tương tự bộ định tuyến để điều khiển thiết bị chuyển mạch bộ định tuyến phần cứng ATM, nó cũng có thể hỗ trợ nhiều chức năng định tuyến mới. Công nghệ MPLS kết hợp ưu điểm của các tổng đài chuyển mạch với ưu điểm của các bộ định tuyến, vì thế MPLS đem lại một số lợi ích cho nhà cung cấp IP như: - Chuyển phát hiệu quả: do sử dụng nhãn nên các bộ định tuyến lõi/I.SR không cần thực hiện việc tìm kiếm tuyến trong các bảng định tuyến lớn mà chỉ thực hiện trong LIB nhỏ.
SVTH: Hoàng Công Minh_Lớp CCVT03B 5 Tìm hiểu phương pháp điều khiển IP trên mạng thông tin quang - Dịch vụ phân biệt: các tuyến hoặc FEC có thể được gán cho CoS khác nhau, sử dụng nhãn kết hợp với các tham số CoS cho phép dễ dàng nhận diện dòng lưu lượng. - Mạng riêng ảo: VPN có thể được thiết lập bằng cách tương đối đơn giản, sử dụng các nhãn lưu lượng riêng có thể tách ra trong mạng công cộng. - Thiết kế lưu lượng: bởi vì các tuyến MPLS dựa trên topo và sử dụng nhãn để nhận diện nên dễ dàng định tuyến lại. Các công nghệ sử dụng trong mạng truyền thống Mạng truyền tải truyền thống thường sử dụng các hệ thống thông tin trên cáp sợi quang với phương thức truyền dẫn đồng bộ hoặc không đồng bộ, vì các hệ thống thông tin này có ưu việt của kỹ thuật thông tin quang như cự ly truyền dẫn xa, khả năng truyền dẫn lớn và chất lượng truyền dẫn cao và được xác định là một phương tiện truyền dẫn chủ đạo của mạng truyền tải truyền thống.1 Kỹ thuật thông tin quang Các thành phần chính của một hệ thống thông tin quang gồm có bộ phát quang, cáp sợi quang và bộ thu quang.
Bộ phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển liên kết với nhau. Cáp sợi quang gồm có các sợi quang và các lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ khỏi tác động có haị từ bên ngoài. Bộ thu quang do bộ tách sóng quang và các mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành.