Luận văn thạc sĩ: Công nghệ mạng truyền dẫn thế hệ mới IP/WDM

Chia sẻ: Orchid_1 Orchid_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

346
lượt xem 108
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Công nghệ mạng truyền dẫn thế hệ mới IP/WDM" trình bày cách thức lưu lượng IP truyền tải qua mạng quang WDM, các vần đề khả năng tương thích giữa các mạng WDM và các mạng IP trong các mạng thế hệ sau, điều khiển mạng và điều khiển lưu lượng mạng IP/WDM. Chương 1: Giới thiệu về mạng truyền dẫn thế hệ mới hiện nay và xu hướng phát triển.- Chương 2: Mạng IP/WDM .- Chương 3: Điều khiển mạng trong mạng IP/WDM .- Chương 4: Kỹ thuật điều khiển lưu lượng trọng mạng IP/WDM .- Chương...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn thạc sĩ: Công nghệ mạng truyền dẫn thế hệ mới IP/WDM

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi -------------------------------------------- luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc c«ng nghÖ m¹ng truyÒn dÉn thÕ hÖ míi IP/WDM ngµnh: xö lý th«ng tin vµ truyÒn th«ng M∙ sè: tiªu xu©n hïng Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS -TS. §Æng v¨n chuyÕt hµ néi 2006
Lêi cam ®oan Em xin cam ®oan luËn v¨n nµy lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña chÝnh b¶n th©n. C¸c nghiªn cøu trong luËn v¨n nµy dùa trªn nh÷ng tæng hîp lý thuyÕt vµ hiÓu biÕt thùc tÕ cña em, kh«ng sao chÐp. T¸c gi¶ luËn v¨n Tiªu Xu©n Hïng
-I - Môc lôc Môc lôc ..............................................................................................................................I ThuËt ng÷ viÕt t¾t ....................................................................................................IV danh môc c¸c h×nh vÏ .......................................................................................... VIII më ®Çu ............................................................................................................................... 1 Ch−¬ng 1: giíi thiÖu vÒ m¹ng truyÒn dÉn thÕ hÖ míi hiÖn nay vµ xu h−íng ph¸t triÓn ................................................................................................. 2 1.1 Giíi thiÖu chung .......................................................................................... 2 1.2 CÊu tróc m¹ng thÕ thÖ míi hiÖn nay ........................................................... 2 1.3. Líp truyÒn dÉn vµ truy nhËp hiÖn nay ....................................................... 3 1.3.1 PhÇn truyÒn dÉn:................................................................................. 3 1.3.2. PhÇn truy nhËp: ................................................................................. 4 1.4 C¸c c«ng nghÖ sö dông cho m¹ng thÕ hÖ míi hiÖn nay. ............................. 5 1.4.1. C«ng nghÖ IP...................................................................................... 5 1.4.2. C«ng nghÖ ATM ................................................................................. 7 1.4.3. C«ng nghÖ IP / ATM .......................................................................... 8 1.4.4. MPLS................................................................................................ 10 1.4.5 GhÐp kªnh ph©n chia theo b−íc sãng WDM vµ DWDM................... 11 1.5 Xu h−íng tÝch hîp IP/quang trong m¹ng NGN. ........................................ 12 Ch−¬ng 2: M¹ng IP/WDM............................................................................................ 14 2.1 Giíi thiÖu m¹ng IP/WDM.......................................................................... 14 2.1.1 Giíi thiÖu m¹ng quang WDM ........................................................... 14 2.1.2 M¹ng IP/WDM .................................................................................. 16 2.2 C¸c kiÕn tróc m¹ng IP/WDM................................................................... 18 2.2.1 C¸c kiÓu kiÕn tróc m¹ng.................................................................... 18 2.2.1.1 M¹ng IP/ WDM §iÓm-§iÓm .................................................... 19 2.2.1.2 M¹ng IP/WDM cã kh¶ n¨ng cÊu h×nh l¹i ................................ 19 2.2.1.3 M¹ng IP/WDM cã kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch ............................... 20
- II - 2.2.2 C¸c m« h×nh liªn kÕt m¹ng IP/WDM ................................................ 24 2.2.2.1 IP/ WDM cã thÓ cÊu h×nh. ....................................................... 24 2.2.2.2 IP/WDM cã kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch ......................................... 28 2-3 KÕt luËn..................................................................................................... 32 Ch−¬ng 3: §iÒu khiÓn m¹ng trong m¹ng IP /WDM....................................... 34 3.1 §Þa chØ m¹ng IP/WDM.............................................................................. 36 3.2 NhËn biÕt topo m¹ng................................................................................. 39 3.3 §Þnh tuyÕn IP/WDM.................................................................................. 41 3.3.1 X©y dùng vµ duy tr× c¬ së th«ng tin ®Þnh tuyÕn OSPF ...................... 41 3.3.2 TÝnh to¸n ®−êng ®i vµ nh÷ng rµng buéc chuyÓn m¹ch WDM. ........ 43 3.3.3 Ho¹t ®éng ®Þnh tuyÕn ........................................................................ 46 3.4 B¸o hiÖu trong m¹ng IP/WDM.................................................................. 48 3.4.1 Kh¸i niÖm RSVP ................................................................................ 48 3.4.2 RSVP trong m¹ng quang ................................................................... 51 3.4.3 KiÕn tróc triÓn khai RSVP ................................................................. 52 3.4.4 B¶n tin RSVP trong m¹ng quang....................................................... 53 3.4.5 C¬ chÕ ph¸t nh·n lai cho m¹ng quang (Hybrid Label) .................... 57 3.5 GMPLS (Generalized-Multiprotocol Label Switching)........................... 60 3.6 Phôc håi IP/WDM ..................................................................................... 62 3.6.1 Tr−êng hîp cã dù phßng: .................................................................. 67 3.6.2 Tr−êng hîp phôc håi:........................................................................ 69 3.7 §iÒu khiÓn m¹ng liªn miÒn: ...................................................................... 71 3.7.1 §é kh¶ dông vµ kh¶ n¨ng ®Õn ®Ých cña m¹ng IP/WDM................... 73 3.7.2 Trao ®æi th«ng tin ®Þnh tuyÕn liªn miÒn: .......................................... 76 3.8. KÕt luËn vÒ ®iÒu khiÓn trong m¹ng IP/WDM ........................................... 81 Ch−¬ng 4:Kü thuËt ®iÒu khiÓn l−u l−îng trong m¹ng IP/WDM ......... 82 4.1 Ph−¬ng ph¸p vµ m« h×nh........................................................................... 82
- III - 4-2 §iÒu khiÓn l−u l−îng m¹ng IP/WDM theo m« h×nh chång lÊn................. 83 4-3 §iÒu khiÓn l−u l−îng m¹ng IP/WDM tÝch hîp ........................................ 86 4.3.1 Kü thuËt ®iÒu khiÓn l−u l−îng- ®Þnh tuyÕn tÝch hîp.......................... 87 4.3.2 Kh¸i niÖm liªn kÕt ¶o ........................................................................ 88 4.3.3 ThuËt to¸n ®Þnh tuyÕn tÝch hîp: ........................................................ 89 Ch−¬ng 5: ph¸t triÓn m¹ng truyÒn dÉn thÕ hÖ míi t¹i ViÖt Nam . 92 5.1. C¸c c«ng nghÖ ®ang ®−îc sö dông cho m¹ng truyÒn dÉn thÕ hÖ míi t¹i ViÖt Nam.......................................................................................................... 92 5.1.1 M¹ng IP/ATM/SDH/WDM:............................................................... 92 5.1.2 M¹ng IP/POS (Packet over Sonet)/WDM :....................................... 93 5.1.3 M¹ng IP/WDM ®iÓm-®iÓm:............................................................... 94 5.1.4 TriÓn khai m¹ng NGN cña VNPT..................................................... 94 5.2 Kh¶ n¨ng øng dông lý thuyÕt IP/WDM vµo m¹ng viÔn th«ng................... 95 5.3 §Ò xuÊt øng dông m¹ng IP/WDM cho m¹ng thÕ hÖ míi cña VNPT trong t−¬ng lai........................................................................................................... 99 5.4 KÕt luËn vÒ triÓn khai m¹ng truyÒn dÉn thÕ hÖ míi ............................... 100 KÕt luËn ........................................................................................................................ 102 tµi liÖu tham kh¶o ................................................................................................. 103 Tãm t¾t luËn v¨n .................................................................................................... 104
- IV - ThuËt ng÷ viÕt t¾t ADM Add/Drop Multiplexer ADSL Asymmetrical Digital Subcriber Line API Application Programme Interface APS Automatic Protection Switching ARP Address Resolution Protocol AS Autonomous System ATM Asynchronous Transfer Mode BASE Baseband BE Best Effort BER Bit Error Rate BGMP Border Gateway Multicast Protocol BGP Border Gateway Protocol CDMA Code Division Multiple Access CLI Command Line Interface DCC Data Communication Chanel DCN Data Communication Network DEMUX Demultiplexer Diffserv Differentiated Service DLC Digital Loop Carrier DLCI Datalink Connection Identifier DM Domain Manager DNS Domain Name System DSL Digital Sucriber Line DWDM Dense Wavelength Divison Mutiplexing EBGP Exterior Border Gateway Protocol EGP Exterior Gateway Protocol
-V - EMS Element Management System FDM Frequency Divison Multiplexing FEC Forward Error Correction FIFO Firt In Firt Out FTP File Tranfer Protocol GbE Gigabit Ethernet GMPLS Generalised Multiprotocol Label Switching HDLC High Level Data Link Control HTML Hypertext Marup Langugage HTTP Hypertext Tranfer Protocol IAB Internet Architecture Board IBGP Interior Border Gateway Protocol ICMP Interior Control Message Protocol ID Identifier IDMR Interdomain Multicast Routing IDRP Interdomain Routing Protocol IETF Internet Engineering Management Protocol IGMP Internet Group Management Protocol IGP Interior Gateway Protocol Intserv Intergrated Service IPng IP Next Generation IpSec IP Security IPv4 Internet Protocol Vesion 4 ISDN Intergrated Service Digital Network IS-IS Intermediate System to Intermediate System routing protocol ISP InternetService Provider LAN Local Area Network
- VI - LBS Label-Based Switching LDP Label Distribution Protocol LIB Label Information Base LMP Link Management Protocol LSA Link State Advertisement LSP Label Switched Path LSR Label Switched Router LSU Link State Update LTE Link Terminating Equipment MAC Media Access Control MIB Management Information Base MPλS Multiprotocol Lambda Switching Multiprotocol Label Switching MPLS Network Element NE Next Generation Network NGN Network Management System NMS Network to Network Interface NNI Optical Add/Drop Multiplexer OADM Operations and Maintenance OAM Optical Burst Switching OBS Optical Label Switching OLS Optical Label Switching Router OLSR Optical Packet Router OPR Open Short Path First OSPF Optical Cross Connect OXC Passive Optical Network PON Packet Over Sonet POS Point to Point Protocol PPP
- VII- QoS Quality of Service RIP Routing Information Protocol RSpec Resource Specification RSVP Resource Revervation Protocol RTP Real time Transport Protocol SDH Synchronous Digital Hierarchy SMTP Simple Mail Tranfer Protocol SNMP Simple Network Management Protocol SPF Short Path First SRLG Shared Risk Link Group SS7 Signaling System No 7 TE Traffic Engineering TNM Telecommunication Management Network TTL Time to Live UDP User Datagram Protocol UNI User Network Interface VPN Vitural Private Network WADM Wavelength Add/Drop Multiplexer WAMP Wavelength Amplifier WAN Wide Area Network WDM Wavelength Division Multiplexing
- VIII - danh môc c¸c h×nh vÏ H×nh 1-1: Xu h−íng tÝch hîp c¸c líp giao thøc IP/quang............................... 12 H×nh 2-1: TiÕn tr×nh ph¸t triÓn m¹ng WDM ................................................... 16 H×nh 2-2: TruyÒn dÉn gãi tin trªn c¸c b−íc sãng ........................................... 17 H×nh 2-3: ChuyÓn m¹ch chïm quang.............................................................. 21 H×nh 2-4: ChuyÓn m¹ch gãi quang ................................................................. 22 H×nh 2-5: IP qua m¹ng chuyÓn m¹ch WDM................................................... 23 H×nh 2-6: M« h×nh ®iÒu khiÓn NMS chång lÊn ............................................... 25 H×nh 2-7: M« h×nh ®iÒu khiÓn gia t¨ng ........................................................... 26 H×nh 2-8: M« h×nh ®iÒu khiÓn ngang hµng ..................................................... 27 H×nh 2-9: M¹ng IP over OLSR........................................................................ 29 H×nh 2-10: M¹ng IP over OPR ....................................................................... 32 H×nh 3-1:§iÒu khiÓn l−u l−îng vµ ®iÓn khiÓn m¹ng IP/WDM........................ 34 H×nh 3-2: C¬ chÕ flooding OSPF .................................................................... 42 H×nh 3-3: Vßng lÆp ®Þnh tuyÕn........................................................................ 46 H×nh 3-4: RSVP cho m¹ng quang WDM ......................................................... 51 H×nh 3-5: KiÕn tróc phÇn mÒm RSVP ............................................................. 52 H×nh 3-6: §Þnh d¹ng b¶n tin PATH ®èi t−îng yªu cÇu nh·n ......................... 54 H×nh 3-7: §Þnh d¹ng b¶n tin PATH ®èi t−îng yªu cÇu nh·n cho thiÕt lËp ®−êng ®i vµ cÊp ph¸t b−íc sãng néi bé........................................................... 54 H×nh 3-8: §Þnh d¹ng b¶n tin RESV ®èi t−îng nh·n........................................ 57 H×nh 3-9: Phôc håi m¹ng IP/ WDM ............................................................... 63 H×nh 3-10: Dù phßng lightpath vµ dù phßng liªn kÕt ..................................... 68 H×nh 3-11: Phôc håi m¹ng vµ phôc håi ph©n ®o¹n con ................................. 70 H×nh 3-12: §iÒu khiÓn liªn miÒn IP/WDM ..................................................... 71 H×nh 4-1 M« h×nh m¹ng chång lÊn ................................................................. 84
- IX - H×nh 4-2: VÝ dô vÒ ®Þnh tuyÕn IP kh«ng lùa chän link cung cÊp bëi m¹ng WDM ............................................................................................................... 85 H×nh 4-3:M« h×nh ngang hµng- §iÒu khiÓn l−u l−îng tÝch hîp...................... 86 H×nh 4-4: CÊu tróc node ®Þnh tuyÕn tÝch hîp ................................................ 87 H×nh 4-5: VÝ dô m¹ng víi c¸c liªn kÕt ¶o........................................................ 89 H×nh 5-1: M¹ng IP/POS (Packet over Sonet)/WDM....................................... 93 H×nh 5.2 - M« h×nh m¹ng NGN cña VNPT .................................................... 95 H×nh 5-3: §Ò xuÊt øng dông m¹ng IP/WDM cho m¹ng thÕ hÖ míi cña VNPT ......................................................................................................................... 99 H×nh 5-4: TiÕn tr×nh ph¸t triÓn m¹ng IP/WDM ............................................ 101 H×nh 5-5: TiÕn tr×nh ph¸t triÓn m¹ng IP/WDM cña Siemens ....................... 101
- 1- më ®Çu HiÖn nay m¹ng viÔn th«ng ®ang tõng b−íc thùc hiÖn chuyÓn dÞch tõ m¹ng viÔn th«ng hiÖn cã sang m¹ng thÕ hÖ míi. C¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn thÕ hÖ míi ®−îc ®−a vµo sö dông nh− : M¹ng SDH thÕ hÖ sau sö dông WDM cho phÐp ph©n ph¸t d÷ liÖu ë tèc ®é cao vµ b¨ng th«ng réng ®èi víi m¹ng Ethernet, cho phÐp truyÒn l−u l−îng IP trùc tiÕp trªn m¹ng SDH. C«ng nghÖ IP lµm nÒn cho thÕ hÖ sau trong ®ã c«ng nghÖ ghÐp kªnh b−íc sãng quang WDM chiÕm lÜnh ë líp vËt lý; IP/MPLS lµm nÒn cho líp 3, truyÒn dÉn trªn m¹ng lâi dùa vµo kü thuËt gãi cho tÊt c¶ c¸c dÞch vô víi chÊt l−îng dÞch vô QoS tïy yªu cÇu cho tõng lo¹i dÞch vô. ATM hay IP/MPLS hiÖn t¹i ®−îc sö dông lµm nÒn cho truyÒn dÉn trªn m¹ng lâi ®Ó ®¶m b¶o QoS. Trong t−¬ng lai do sù bïng næ l−u l−îng IP dÉn ®Õn c¬ së h¹ tÇng m¹ng nªn ®−îc tèi −u cho IP. Bªn d−íi líp IP, sîi quang sö dông kü thuËt WDM lµ kü thuËt truyÔn dÉn h÷u tuyÕn cã nhiÒu høa hÑn nhÊt, cung cÊp mét dung l−îng m¹ng khæng lå ®ßi hái ®Ó tån t¹i trong sù ph¸t triÓn liªn tôc m¹ng viÔn th«ng. ChÝnh v× lý do trªn hiÖn nay c«ng nghÖ IP/WDM lµ xu h−íng cho m¹ng truyÒn dÉn thÕ hÖ míi, trong thêi gian kh«ng xa sÏ ®−îc chuÈn ho¸ vµ ®−a vµo sö dông. Dùa trªn nh÷ng hiÓu biÕt vÒ c«ng nghÖ m¹ng IP vµ c«ng nghÖ truyÒn dÉn quang vµ c¸c nghiªn cøu vÒ c«ng nghÖ m¹ng IP/WDM trong ph¹m vi luËn v¨n em ®−a ra nh÷ng nghiªn cøu lý thuyÕt, kh¶ n¨ng øng dông cña “C«ng nghÖ m¹ng truyÒn dÉn thÕ hÖ míi IP/WDM” bao gåm: CÊu tróc m¹ng, m« h×nh liªn kÕt, ®iÒu khiÓn m¹ng vµ ®iÒu khiÓn l−u l−îng trong m¹ng IP/WDM. Do hiÓu biÕt, thêi gian nghiªn cøu h¹n chÕ rÊt mong c¸c thÇy, c« vµ c¸c ®ång nghiÖp gióp ®ì, ®ãng gãp ý kiÕn ®Ó luËn v¨n cña em ®−îc hoµn thiÖn h¬n.
LuËn v¨n cao häc -2- Tiªu Xu©n Hïng _______________________________________________________________ Ch−¬ng 1: giíi thiÖu vÒ m¹ng truyÒn dÉn thÕ hÖ míi hiÖn nay vµ xu h−íng ph¸t triÓn 1.1 Giíi thiÖu chung Chóng ta nhËn thÊy m¹ng viÔn th«ng hiÖn t¹i gåm nhiÒu m¹ng riªng lÎ kÕt hîp l¹i víi nhau thµnh mét m¹ng hçn t¹p, chØ ®−îc x©y dùng ë cÊp quèc gia, nh»m ®¸p øng ®−îc nhiÒu lo¹i dÞch vô kh¸c nhau. XÐt ®Õn m¹ng Internet, ®ã lµ mét m¹ng ®¬n lín, cã tÝnh chÊt toµn cÇu, th−êng ®−îc ®Ò cËp theo mét lo¹t c¸c giao thøc truyÒn dÉn h¬n lµ theo mét kiÕn tróc ®Æc tr−ng. Internet hiÖn t¹i kh«ng hç trî QoS còng nh− c¸c dÞch vô cã tÝnh thêi gian thùc (nh− tho¹i truyÒn thèng). Do ®ã, viÖc x©y dùng m¹ng thÕ hÖ míi (NGN) cÇn tu©n theo c¸c chØ tiªu: NGN ph¶i cã kh¶ n¨ng hç trî c¶ cho c¸c dÞch vô cña m¹ng Internet vµ cña m¹ng hiÖn hµnh. Mét kiÕn tróc NGN kh¶ thi ph¶i hç trî dÞch vô qua nhiÒu nhµ cung cÊp kh¸c nhau. Mçi nhµ cung cÊp m¹ng hay dÞch vô lµ mét thùc thÓ riªng lÎ víi môc tiªu kinh doanh vµ cung cÊp dÞch vô kh¸c nhau, vµ cã thÓ sö dông nh÷ng kü thuËt vµ giao thøc kh¸c nhau. Mét vµi dÞch vô cã thÓ chØ do mét nhµ cung cÊp dÞch vô ®−a ra, nh−ng tÊt c¶ c¸c dÞch vô ®Òu ph¶i ®−îc truyÒn qua m¹ng mét c¸ch th«ng suèt tõ ®Çu cuèi ®Õn ®Çu cuèi. M¹ng thÕ hÖ míi ph¶i hç trî tÊt c¶ c¸c lo¹i kÕt nèi (hay cßn gäi lµ cuéc gäi), thiÕt lËp ®−êng truyÒn trong suèt thêi gian chuyÓn giao, c¶ cho h÷u tuyÕn còng nh− v« tuyÕn. V× vËy, m¹ng NGN sÏ tiÕn hãa lªn tõ m¹ng truyÒn dÉn hiÖn t¹i (ph¸t triÓn thªm chuyÓn m¹ch gãi) vµ tõ m¹ng Internet c«ng céng (hç trî thªm chÊt l−îng dÞch vô QoS). 1.2 CÊu tróc m¹ng thÕ thÖ míi hiÖn nay
LuËn v¨n cao häc -3- Tiªu Xu©n Hïng _______________________________________________________________ §Ó thùc hiÖn viÖc chuyÓn dÞch mét c¸ch thuËn lîi tõ m¹ng viÔn th«ng hiÖn cã sang m¹ng thÕ hÖ míi, viÖc chuyÓn dÞch ph¶i ph©n ra lµm ba møc ë hai líp: kÕt nèi vµ chuyÓn m¹ch. Tr−íc hÕt lµ chuyÓn dÞch ë líp truy nhËp vµ truyÒn dÉn. Hai líp nµy bao gåm líp vËt lý, líp 2 vµ líp 3, chän c«ng nghÖ IP lµm nÒn cho m¹ng thÕ hÖ míi. Trong ®ã: C«ng nghÖ ghÐp kªnh b−íc sãng quang DWDM sÏ chiÕm lÜnh ë líp vËt lý IP/MPLS lµm nÒn cho líp 3 CÊu tróc m¹ng NGN bao gåm c¸c líp chøc n¨ng sau: • Líp nÕt nèi (Access + Transport/ Core) • Líp trung gian hay líp truyÒn th«ng (Media) • Líp ®iÒu khiÓn (Control) • Líp qu¶n lý (Management) Trong c¸c líp trªn, líp ®iÒu khiÓn hiÖn nay ®ang rÊt phøc t¹p víi nhiÒu lo¹i giao thøc, kh¶ n¨ng t−¬ng thÝch gi÷a c¸c thiÕt bÞ cña h·ng lµ vÊn ®Ò ®ang ®−îc c¸c nhµ khai th¸c quan t©m. KiÕn tróc m¹ng NGN sö dông chuyÓn m¹ch gãi cho c¶ tho¹i vµ d÷ liÖu. Nã ph©n chia c¸c khèi v÷ng ch¾c cña tæng ®µi hiÖn nay thµnh c¸c líp m¹ng riªng lÎ, c¸c líp nµy liªn kÕt víi nhau qua c¸c giao diÖn më tiªu chuÈn. Trong ph¹m vi luËn v¨n nµy chóng ta ®i s©u nghiªn cøu líp truyÒn dÉn vµ truy nhËp trong m¹ng thÕ hÖ míi. 1.3. Líp truyÒn dÉn vµ truy nhËp hiÖn nay 1.3.1 PhÇn truyÒn dÉn: Trong líp vËt lý truyÒn dÉn quang víi kü thuËt ghÐp kªnh b−íc sãng quang DWDM ®−îc sö dông. Trong líp 2 vµ líp 3 truyÒn dÉn trªn m¹ng lâi (Core Network) dùa vµo kü thuËt gãi cho tÊt c¶ c¸c dÞch vô víi chÊt l−îng dÞch vô QoS tïy yªu cÇu cho tõng lo¹i dÞch vô. ATM hay IP/MPLS hiÖn t¹i ®−îc sö dông lµm nÒn cho
LuËn v¨n cao häc -4- Tiªu Xu©n Hïng _______________________________________________________________ truyÒn dÉn trªn m¹ng lâi ®Ó ®¶m b¶o QoS. M¹ng lâi cã thÓ thuéc m¹ng MAN hay m¹ng ®−êng trôc. Thµnh phÇn cña m¹ng bao gåm c¸c nót chuyÓn m¹ch/ Router (IP/ATM hay IP/MPLS), c¸c chuyÓn m¹ch kªnh cña m¹ng PSTN, c¸c khèi chuyÓn m¹ch ë m¹ng ®−êng trôc, kü thuËt truyÒn t¶i chÝnh lµ IP hay IP/ATM. Chøc n¨ng cña líp truyÒn t¶i trong cÊu tróc m¹ng NGN bao gåm c¶ chøc n¨ng truyÒn dÉn vµ chøc n¨ng chuyÓn m¹ch. Líp truyÒn dÉn cã kh¶ n¨ng hç trî c¸c møc QoS kh¸c nhau cho cïng mét dÞch vô vµ cho c¸c dÞch vô kh¸c nhau. Nã cã kh¶ n¨ng l−u tr÷ l¹i c¸c sù kiÖn x¶y ra trªn m¹ng (kÝch th−íc gãi, tèc ®é gãi, ®é tr× ho·n, tû lÖ mÊt gãi vµ Jitter cho phÐp,… ®èi víi m¹ng chuyÓn m¹ch gãi; b¨ng th«ng, ®é tr× ho·n ®èi víi m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh TDM). Líp øng dông sÏ ®−a ra c¸c yªu cÇu vÒ n¨ng lùc truyÒn t¶i vµ nã sÏ thùc hiÖn c¸c yªu cÇu ®ã. 1.3.2. PhÇn truy nhËp: Trong líp vËt lý gåm c¸c lo¹i c¸p h÷u tuyÕn nh− c¸p ®ång sö dông xDSL hiÖn ®ang sö dông. Tuy nhiªn trong t−¬ng lai truyÒn dÉn quang DWDM, PON (Passive Optical Network) sÏ dÇn dÇn chiÕm −u thÕ vµ thÞ tr−êng xDSL, modem c¸p dÇn dÇn thu hÑp l¹i. Truy nhËp v« tuyÕn bao gåm th«ng tin di ®éng - c«ng nghÖ GSM hoÆc CDMA, truy nhËp v« tuyÕn cè ®Þnh, vÖ tinh. Trong líp 2 vµ líp 3: C«ng nghÖ IP sÏ lµm nÒn cho m¹ng truy nhËp. Thµnh phÇn cña m¹ng truy nhËp gåm c¸c thiÕt bÞ truy nhËp ®ãng vai trß giao diÖn ®Ó kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi vµo m¹ng qua hÖ thèng m¹ng ngo¹i vi c¸p ®ång, c¸p quang hoÆc v« tuyÕn. C¸c thiÕt bÞ truy nhËp tÝch hîp IAD.Thuª bao cã thÓ sö dông mäi kü thuËt truy nhËp (t−¬ng tù, sè, TDM, ATM, IP,…) ®Ó truy nhËp vµo m¹ng dÞch vô NGN. Chøc n¨ng líp truy nhËp cung cÊp c¸c kÕt nèi gi÷a thuª bao ®Çu cuèi vµ m¹ng ®−êng trôc ( thuéc líp truyÒn dÉn) qua cæng giao tiÕp MGW thÝch
LuËn v¨n cao häc -5- Tiªu Xu©n Hïng _______________________________________________________________ hîp. M¹ng NGN kÕt nèi víi hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi chuÈn vµ kh«ng chuÈn nh− c¸c thiÕt bÞ truy xuÊt ®a dÞch vô, ®iÖn tho¹i IP, m¸y tÝnh PC, tæng ®µi néi bé PBX, ®iÖn tho¹i POTS, ®iÖn tho¹i sè ISDN, di ®éng v« tuyÕn, di ®éng vÖ tinh, v« tuyÕn cè ®Þnh, VoDSL, VoIP… 1.4 C¸c c«ng nghÖ sö dông cho m¹ng thÕ hÖ míi hiÖn nay. Ngµy nay, yªu cÇu ngµy cµng t¨ng vÒ sè l−îng vµ chÊt l−îng dÞch vô ®· thóc ®Èy sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña thÞ tr−êng c«ng nghÖ ®iÖn tö - tin häc - viÔn th«ng. Sù ph¸t triÓn c«ng nghÖ ®· vµ ®ang tiÕp cËn nhau, ®an xen lÉn nhau nh»m cho phÐp m¹ng l−íi tháa m·n tèt h¬n c¸c nhu cÇu cña kh¸ch hµng trong t−¬ng lai. Theo ITU, cã hai xu h−íng tæ chøc m¹ng chÝnh: - Ho¹t ®éng kÕt nèi ®Þnh h−íng (CO - Connection Oriented Operation). - Ho¹t ®éng kh«ng kÕt nèi (CL - Connectionless Operation). Trong ho¹t ®éng kÕt nèi ®Þnh h−íng, c¸c cuéc gäi ®−îc thùc hiÖn víi tr×nh tù: gäi sè - x¸c lËp kÕt nèi - göi vµ nhËn th«ng tin - kÕt thóc. Trong kiÓu kÕt nèi nµy, c«ng nghÖ ATM ph¸t triÓn cho phÐp ®Èy m¹nh c¸c dÞch vô b¨ng réng vµ n©ng cao chÊt l−îng dÞch vô. Ho¹t ®éng kh«ng kÕt nèi dùa trªn giao thøc IP nh− viÖc truy cËp Internet kh«ng yªu cÇu viÖc x¸c lËp tr−íc c¸c kÕt nèi, v× vËy chÊt l−îng dÞch vô cã thÓ kh«ng hoµn toµn ®¶m b¶o nh− tr−êng hîp trªn. Tuy nhiªn do tÝnh ®¬n gi¶n, tiÖn lîi víi chi phÝ thÊp, c¸c dÞch vô th«ng tin theo ph−¬ng thøc CL ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ theo xu h−íng n©ng cao chÊt l−îng dÞch vô vµ tiÕn tíi c¹nh tranh víi c¸c dÞch vô th«ng tin theo ph−¬ng thøc CO. Tuy vËy, hai ph−¬ng thøc ph¸t triÓn nµy dÇn tiÖm cËn vµ héi tô dÉn ®Õn sù ra ®êi c«ng nghÖ ATM/IP. Sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c¸c dÞch vô vµ c¸c c«ng nghÖ míi t¸c ®éng trùc tiÕp ®Õn sù ph¸t triÓn cÊu tróc m¹ng. 1.4.1. C«ng nghÖ IP Sù ph¸t triÓn ®ét biÕn cña IP, sù t¨ng tr−ëng theo cÊp sè nh©n cña thuª bao Internet ®· lµ mét thùc tÕ kh«ng cßn ai cã thÓ phñ nhËn. HiÖn nay l−îng dÞch vô lín nhÊt trªn c¸c m¹ng ®−êng trôc trªn thùc tÕ ®Òu lµ tõ IP. Trong
LuËn v¨n cao häc -6- Tiªu Xu©n Hïng _______________________________________________________________ c«ng t¸c tiªu chuÈn hãa c¸c lo¹i kü thuËt, viÖc b¶o ®¶m tèt h¬n cho IP ®· trë thµnh träng ®iÓm cña c«ng t¸c nghiªn cøu. IP lµ giao thøc chuyÓn tiÕp gãi tin. ViÖc chuyÓn tiÕp gãi tin thùc hiÖn theo c¬ chÕ phi kÕt nèi. IP ®Þnh nghÜa c¬ cÊu ®¸nh sè, c¬ cÊu chuyÓn tin, c¬ cÊu ®Þnh tuyÕn vµ c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn ë møc thÊp (ICMP). Gãi tin IP gåm ®Þa chØ cña bªn nhËn, ®Þa chØ lµ sè duy nhÊt trong toµn m¹ng vµ mang ®Çy ®ñ th«ng tin cÇn cho viÖc chuyÓn gãi tíi ®Ých. C¬ cÊu ®Þnh tuyÕn cã nhiÖm vô tÝnh to¸n ®−êng ®i tíi c¸c nót trong m¹ng. Do vËy, c¬ cÊu ®Þnh tuyÕn ph¶i ®−îc cËp nhËt c¸c th«ng tin vÒ topo m¹ng, th«ng tin vÒ nguyªn t¾c chuyÓn tin (nh− trong BGP) vµ nã ph¶i cã kh¶ n¨ng ho¹t ®éng trong m«i tr−êng m¹ng gåm nhiÒu nót. KÕt qu¶n tÝnh to¸n cña c¬ cÊu ®Þnh tuyÕn ®−îc l−u trong c¸c b¶ng chuyÓn tin (forwarding table) chøa th«ng tin vÒ chÆng tiÕp theo ®Ó cã thÓ göi gãi tin tíi h−íng ®Ých. Dùa trªn c¸c b¶n chuyÓn tin, c¬ cÊu chuyÓn tin chuyÓn m¹ch c¸c gãi IP h−íng tíi ®Ých. Ph−¬ng thøc chuyÓn tin truyÒn thèng lµ theo tõng chÆng mét. ë c¸ch nµy, mçi nót m¹ng tÝnh to¸n m¹ng chuyÓn tin mét c¸ch ®éc lËp. Ph−¬ng thøc nµy, do vËy, yªu cÇu kÕt qu¶ tÝnh to¸n cña phÇn ®Þnh tuyÕn t¹i tÊt c¶ c¸c nót ph¶i nhÊt qu¸n víi nhau. Sù kh«ng thèng nhÊt cña kÕt qu¶ sÏ dÉn ®Õn viÖc chuyÓn gãi tin sai h−íng, ®iÒu nµy ®ång nghÜa víi viÖc mÊt gãi tin. KiÓu chuyÓn tin theo tõng chÆng h¹n chÕ kh¶ n¨ng cña m¹ng. VÝ dô, víi ph−¬ng thøc nµy, nÕu c¸c gãi tin chuyÓn tíi cïng mét ®Þa chØ ®i qua cïng mét nót th× chóng sÏ ®−îc truyÒn qua cïng mét tuyÕn tíi ®iÓm ®Ých. §iÒu nµy khiÕn cho m¹ng kh«ng thÓ thùc hiÖn mét sè chøc n¨ng kh¸c nh− ®Þnh tuyÕn theo ®Ých, theo dÞch vô. Tuy nhiªn, bªn c¹nh ®ã, ph−¬ng thøc ®Þnh tuyÕn vµ chuyÓn tin nµy n©ng cao ®é tin cËy còng nh− kh¶ n¨ng më réng cña m¹ng. Giao thøc ®Þnh tuyÕn ®éng cho phÐp m¹ng ph¶n øng l¹i víi sù cè b»ng viÖc thay ®æi tuyÕn khi router biÕt ®−îc sù thay ®æi vÒ topo m¹ng th«ng qua viÖc cËp nhËt th«ng tin vÒ
LuËn v¨n cao häc -7- Tiªu Xu©n Hïng _______________________________________________________________ tr¹ng th¸i kÕt nèi. Víi c¸c ph−¬ng thøc nh− CDIR (Classless Inter Domain Routing), kÝch th−íc cña b¶n tin ®−îc duy tr× ë møc chÊp nhËn ®−îc, vµ do viÖc tÝnh to¸n ®Þnh tuyÕn ®Òu do c¸c nót tù thùc hiÖn, m¹ng cã thÓ më réng mµ kh«ng cÇn bÊt cø thay ®æi nµo. Tãm l¹i, IP lµ mét giao thøc chuyÓn m¹ch gãi cã ®é tin cËy vµ kh¶ n¨ng më réng cao. Tuy nhiªn, viÖc ®iÒu khiÓn l−u l−îng rÊt khã thùc hiÖn do ph−¬ng thøc ®Þnh tuyÕn theo tõng chÆng. MÆt kh¸c, IP còng kh«ng hç trî chÊt l−îng dÞch vô. 1.4.2. C«ng nghÖ ATM C«ng nghÖ ATM dùa trªn c¬ së cña ph−¬ng ph¸p chuyÓn m¹ch gãi, th«ng tin ®−îc nhãm vµo c¸c gãi tin cã chiÒu dµi cè ®Þnh, ng¾n; trong ®ã vÞ trÝ cña gãi kh«ng phô thuéc vµo ®ång hå ®ång bé vµ dùa trªn nhu cÇu bÊt kú cña kªnh cho tr−íc. C¸c chuyÓn m¹ch ATM cho phÐp ho¹t ®éng víi nhiÒu tèc ®é vµ dÞch vô kh¸c nhau. ATM cã hai ®Æc ®iÓm quan träng: Thø nhÊt ATM sö dông c¸c gãi cã kÝch th−íc nhá vµ cè ®Þnh gäi lµ c¸c tÕ bµo ATM, c¸c tÕ bµo nhá víi tèc ®é truyÒn lín sÏ lµm cho trÔ truyÒn vµ biÕn ®éng trÔ gi¶m ®ñ nhá ®èi víi c¸c dÞch vô thêi gian thùc, còng sÏ t¹o ®iÒu kiÖn cho viÖc hîp kªnh ë tèc ®é cao ®−îc dÔ dµng h¬n. Thø hai, ATM cã kh¶ n¨ng nhãm mét vµi kªnh ¶o thµnh mét ®−êng ¶o nh»m gióp cho viÖc ®Þnh tuyÕn ®−îc dÔ dµng. ATM kh¸c víi ®Þnh tuyÕn IP ë mét sè ®iÓm. Nã lµ c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch h−íng kÕt nèi. KÕt nèi tõ ®iÓm ®Çu ®Õn ®iÓm cuèi ph¶i ®−îc thiÕt lËp tr−íc khi th«ng tin ®−îc göi ®i. ATM yªu cÇu kÕt nèi ph¶i ®−îc thiÕt lËp b»ng nh©n c«ng hoÆc thiÕt lËp mét c¸ch tù ®éng th«ng qua b¸o hiÖu. MÆt kh¸c, ATM kh«ng thùc hiÖn ®Þnh tuyÕn t¹i c¸c nót trung gian. TuyÕn kÕt nèi xuyªn suèt ®−îc x¸c ®Þnh tr−íc khi trao ®æi d÷ liÖu vµ ®−îc gi÷ cè ®Þnh trong suèt thêi gian kÕt nèi. Trong qu¸ tr×nh thiÕt lËp kÕt nèi, c¸c tæng ®µi ATM trung gian cung cÊp cho kÕt nèi mét nh·n. ViÖc nµy thùc hiÖn hai ®iÒu: dµnh cho kÕt
LuËn v¨n cao häc -8- Tiªu Xu©n Hïng _______________________________________________________________ nèi mét sè tµi nguyªn vµ x©y dùng b¶ng chuyÓn tÕ bµo t¹i mçi tæng ®µi. B¶ng chuyÓn tÕ bµo nµy cã tÝnh côc bé vµ chØ chøa th«ng tin vÒ c¸c kÕt nèi ®ang ho¹t ®éng ®i qua tæng ®µi. §iÒu nµy kh¸c víi th«ng tin vÒ toµn m¹ng chøa trong b¶ng chuyÓn tin cña router dïng IP. Qu¸ tr×nh chuyÓn tÕ bµo qua tæng ®µi ATM còng t−¬ng tù nh− viÖc chuyÓn gãi tin qua Router. Tuy nhiªn, ATM cã thÓ chuyÓn m¹ch nhanh h¬n v× nh·n g¾n trªn cell cã kÝch th−íc cè ®Þnh (nhá h¬n cña IP), kÝch th−íc b¶ng chuyÓn tin nhá h¬n nhiÒu so víi cña IP router, vµ viÖc nµy ®−îc thùc hÖn trªn c¸c thiÕt bÞ phÇn cøng chuyªn dông. Do vËy, th«ng l−îng cña tæng ®µi ATM th−êng lín h¬n th«ng l−îng cña IP Router truyÒn thèng. 1.4.3. C«ng nghÖ IP / ATM HiÖn nay, trong x©y dùng m¹ng IP cã c¸c kü thuËt nh− IP / SDH/ SONET, IP/WDM vµ IP / Fiber. Cßn kü thuËt ATM do cã c¸c tÝnh n¨ng nh− tèc ®é cao, chÊt l−îng dÞch vô (QoS), ®iÒu khiÓn l−u l−îng… mµ c¸c m¹ng l−íi dïng bé ®Þnh tuyÕn truyÒn thèng ch−a cã, nªn ®· ®−îc sö dông réng r·i trªn m¹ng ®−êng trôc IP. MPLS chÝnh lµ sù c¶i tiÕn cña IP / ATM kinh ®iÓn, cho nªn ë ®©y chóng ta cÇn nh×n l¹i mét chót vÒ hiÖn tr¹ng cña kü thuËt IP / ATM. IP / ATM truyÒn thèng lµ mét lo¹i kü thuËt kiÓu xÕp chång, nã xÕp IP (kü thuËt líp 3) lªn ATM (kü thuËt líp 2); giao thøc cña hai tÇng hoµn toµn ®éc lËp víi nhau; gi÷a chóng ph¶i nhê mét lo¹t giao thøc (nh− NHRP, ARP,…) n÷a míi ®¶m b¶o nèi th«ng. §iÒu ®ã hiÖn nay trªn thùc tÕ ®· ®−îc øng dông réng r·i. Nh−ng trong t×nh tr¹ng m¹ng l−íi ®−îc më réng nhanh chãng, c¸ch xÕp chång ®ã còng g©y ra nhiÒu vÇn ®Ò cÇn xem xÐt l¹i. Tr−íc hÕt, vÊn ®Ò næi bËt nhÊt lµ trong ph−¬ng thøc chång xÕp, ph¶i thiÕt lËp c¸c liªn kÕt PVC t¹i N ®iÓm nót, tøc lµ cÇn thiÕt lËp m¹ng liªn kÕt. Nh− thÕ cã thÓ sÏ g©y nªn vÊn ®Ò b×nh ph−¬ng N, rÊt phiÒn phøc, tøc lµ khi thiÕt lËp, b¶o d−ìng, gì bá sù liªn kÕt gi÷a c¸c ®iÓm nót, sè viÖc ph¶i lµm
LuËn v¨n cao häc -9- Tiªu Xu©n Hïng _______________________________________________________________ (nh− sè VC, l−îng tin ®iÒu khiÓn) ®Òu cã cÊp sè nh©n b×nh ph−¬ng cña N ®iÓm nót. Khi mµ m¹ng l−íi ngµy cµng réng lín, chi phèi kiÓu ®ã sÏ lµm cho m¹ng l−íi qu¸ t¶i. Thø hai lµ, ph−¬ng thøc xÕp chång sÏ ph©n c¾t c¶ m¹ng l−íi IP / ATM ra lµm nhiÒu m¹ng logic nhá (LIS), c¸c LIS trªn thùc tÕ ®Òu lµ ë trong mét m¹ng vËt lý. Gi÷a c¸c LIS dïng bé ®Þnh tuyÕn trung gian ®Ó liªn kÕt, ®iÒu nµy sÏ cã ¶nh h−ëng ®Õn viÖc truyÒn nhãm gãi tin gi÷a c¸c LIS kh¸c nhau. MÆt kh¸c, khi l−u l−îng rÊt lín, nh÷ng bé ®Þnh tuyÕn nµy sÏ g©y hiÖn t−îng nghÏn cæ chai ®èi víi b¨ng réng. Hai ®iÓm nªu trªn ®Òu lµm cho IP / ATM chØ cã thÓ dïng thÝch hîp cho m¹ng t−¬ng ®èi nhá, nh− m¹ng xÝ nghiÖp,…, nh−ng kh«ng thÓ ®¸p øng ®−îc nhu cÇu cña m¹ng ®−êng trôc Internet trong t−¬ng lai.Trªn thùc tÕ, hai kü thuËt nµy ®ang tån t¹i vÊn ®Ò yÕu kÐm vÒ kh¶ n¨ng më réng thªm. Thø ba lµ, trong ph−¬ng thøc chång xÕp, IP / ATM vÉn kh«ng cã c¸ch nµo ®¶m b¶o QoS thùc sù. Thø t−, vèn khi thiÕt kÕ hai lo¹i kü thuËt IP vµ ATM ®Òu lµm riªng lÎ, kh«ng xÐt g× ®Õn kü thuËt kia, ®iÒu nµy lµm cho sù nèi th«ng gi÷a hai bªn ph¶i dùa vµo mét lo¹t giao thøc phøc t¹p, cïng víi c¸c bé phôc vô xö lý c¸c giao thøc nµy. C¸ch lµm nh− thÕ cã thÓ g©y ¶nh h−êng kh«ng tèt ®èi víi ®é tin cËy cña m¹ng ®−êng trôc. C¸c kü thuËt MPOA (Multiprotocol over ATM - ®a giao thøc trªn ATM), LANE (LAN Emulation - M« pháng LAN)… còng chÝnh lµ kÕt qu¶ nghiªn cøu ®Ó gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò ®ã, nh−ng c¸c gi¶i thuËt nµy ®Òu chØ gi¶i quyÕt ®−îc mét phÇn c¸c tån t¹i, nh− vÊn ®Ò QoS ch¼ng h¹n. Ph−¬ng thøc mµ c¸c kü thuËt nµy dïng vÉn lµ ph−¬ng thøc chång xÕp, kh¶ n¨ng më réng vÉn kh«ng ®ñ. HiÖn nay ®· xuÊt hiÖn mét lo¹i kü thuËt IP / ATM kh«ng dïng ph−¬ng thøc xÕp chång, mµ dïng ph−¬ng thøc chuyÓn m¹ch nh·n, ¸p dông ph−¬ng thøc tÝch hîp. Kü thuËt nµy chÝnh lµ c¬ së cña MPLS.