Mạng viễn thông - Mạng thông tin quang thế hệ sau: Phần 1

Chia sẻ: Le Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:320

Thêm vào BST

Báo xấu

189
lượt xem 49
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Mạng thông tin quang thế hệ sau: Phần 1 gồm nội dung chương 1 đến chương 3. Nội dung phần này trình bày tổng quan về kiến trúc mạng truyền tải, tình hình tiêu chuẩn hóa mạng quang, các công nghệ cơ bản của mạng thông tin quang thế hệ sau.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Mạng viễn thông - Mạng thông tin quang thế hệ sau: Phần 1

TS. HO ÀNG VÀN v õ N Ạ II6 T H Ô m f IN 0 U A N 6 thế hệ sau t NHÀ XUẤT BẢN THỎMG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
Chương 1 TỔNG QUAN VÊ KIÍN TRÚC MẠNG TRUYẾN TẢl 1.1. G IẢ I P H Á P T ỏ C H Ứ C C Á C M Ạ N G VIỀN T H Ô N G [lị Tr on g n hữ n g n ă m cuối thế kỳ XX đầu ihế kỷ X!, công nghệ truyền thông, tin học đã có n h ữ n g bước phát triển m ạ n h mẽ, đã có những ảnh hưởng sâu sắc đến đời sốn g kinh tế xã hội. S ự ph át triển nà y làm thay đồi hẳn cách sống, cách làm việc của con ne ườ i và đã đư a loài người sang m ộ t kỷ n gu yê n mới - kỷ nguyên cùa nền kinh tế tri thức. Đ ể đáp ứ ng đ ư ợc vai trò động lực thức đẩy sự phát triền cùa kỳ n g u y ê n t h ô n g tin, cũng trong thời gian q u a cô ng ngh ệ điện từ - viễn thông - tin học đã phát triển n h ư vũ bão và tạo nên nhiều thay đồi trong nền kinh tế nói chung và trong bàn thân ngành Viễn th ôn g nói riêng. Có thể nhận thấy m ộ t đặc điể m nổi bật trong sự phát triền của công nghệ Viễn th ôn g trong thời gian qua, cũng n h ư trong thời gian tới, đó là công nghệ thay đồi rất nhan h, sán p h ẩ m đ ư ợc tạo ra thay đồi th ư ờ n g xuyên, nă ng lực tích hợp càng nhiều; công nghệ IP tốc độ ngày càn g cao, ngày càn g đáp ứ ng đ ư ợc tất cả các loại hình dịch vụ băng rộng chất lượng cao; tốc độ truyền cùa các đư ờn g cáp q u an g tăng theo hàm số mũ với sự ra đời của công n gh ệ D W D M . M ộ t số công nghệ m a n g tính cách mạng, ví dụ như 1P/DWDM,.., sẽ xuất hiện và làm thay đổi loàn bộ bộ mặ t của ng àn h cô n g ng hi ệp này. Đ ồn g thời, c h ún g ta cũng nhận thay một so xu hướng phát triển c ô n g nghệ viền thôn g của tất cả các hã ng cu n g cấ p thiét bị vicn thông Irên thé giới: Xu hư ớ n g tích hợp giừa viền thô ng và tin học ngày c à n g phát triển mạnh mẽ và trở thành động lực ch ủ yếu phát triển các sản phầ m viễn thông. Phát triền công nghệ tích hợp cao về cả linh kiện và hệ th ố ng thiết bị. Xu h ư ớ n g tăng tỳ trọ n g phần m ề m và cứng hóa phần mềm nhằm tăng độ linh hoạt, tăng hiệu quả sử d ụ n g của thiết bị viễn thông. Xu h ư ớng phát tricn cô ng nghệ và các sàn pham viễn thông - tin học đó đ ã ảnh h ư ờn g rất lớn đến các giải pháp và c ô n g nghệ phát triền mạng viễn thông. Dưới đ ây ta sẽ xe m xét các giái pháp và cô n g nghệ phát triển mạng viễn thông trong thời gian q ua và h ư ớ n g phát triển trong tương lai. Khi công nghệ viễn thông và tin học phát triển đcn trình dộ cao, ch ú n g luôn luôn tác đ ộ n g và hỗ trợ ch o nhau c ù n g phát triẻn. Quá trinh này dẫn đcn sự hội tụ củ a cô ng nghệ viễn t h ôn g và tin học, tạo nên m ộ t mạn g truyền thông thống nhất đáp ứng mọi nhu cầu dịch vụ đa dạng, phong phú của xã hội.
Mcm^ íhỏn^ ÚỊÌ quanị^ ỉhế hệ s a u M ạn g N G N . inà giai đoạii tiếp theo cùa nó là mạn g BCN, là một xu hirớnu hội tụ tất vếu cùa các dịch vụ thoại, dừ liệu, truycn thanh và truycn hình, hội tụ của các mạrm thoại và d ữ liệu, giừa cố định và di động, uiừa truyền tài tính loán,... và nó đang dược íríén khai trôn nhiều nước trên thế giới. Đó chính là íaiài pháp tổ chức mạng tích hợp các mạng viễn ihỏng. Giải p h á p m ạ n g tích họp các mạng viễn thông (gọi tắt là giải pháp tích Kợp) là giài pháp lô chức các m ạ n g viễn thông cung cap các dịch vụ khác nhau, nhir thoại, dừ liệu, truyền thanh và truyên hình, m ạ n g cố định và di độnii, mạng truyền tái tính toán,... thành một mạng thống nhâl và du y nhất. Đ â y cũng la một xu hướng quan trọrm để phát triẻn các mạng viễn thòng (xu lurớng tổ ch ứ c m ạ n g tích hợp). Mặt khác, khi cônG nahệ iruvền dẫn quang ghép kênh phân chia theo bước sóng - W D M ( W av e le ng th Division Mulíiplexing), mà giai đoạn tiép theo cùa nó là ghép kênh phân chia ihco bước sóim mật độ cao - D\VDM (Dense Wavelengíh Division iMultiplexing), ra đời với nh ừ n g iru đ ic m \'ượl trội về chất lượrm truyền dẫn cao. đặc biệt là băntí íhông rộng/tốc độ lớn (tới hàng ngàn l'e r a b it ) đã là một cuộc các mạng không chi trong cỏnu imliệ truyền dẵn mà còn c à g i á i p h á p p h á t t r i ề n m ạ n u Vicn th ò im . Vói sự ra đời của cònn imhệ truyền dẫn quang ghép kônh theo bưóc sóng làm cho khá năng tò chức m ạ n g trờ nên dcm giản, tính hiệu quả kinh íe cao. mà chất lượn^ dịch vụ cũng cao hon nhiều so với giải pháp tích hợp các dịch vụ cũng nh ư các mạng vicn thông bằng cách triiycn dẫn độc lập các dịch vụ irên các bước sóng khác nhau, ví dụ như itioại, dừ liệu, truyền llianh và truycn hinh, giìra truycn lảị và tính toán,..., thậm chí giừa các mạng, các thé hệ mạn g trên các bước són g khác nhaiL như PDH, SDIỈ, PS'!'N, NGN, mạng Iruvền số ỉiệu, mạn g truyền thanh, truyền hình,... Giái p h áp tỏ chức mạn g như vặy gọi là “Giài pháp lổ chức mạng phân tán” , gọi lầt là ‘‘Giái pháp m ạ n g pliân i á n '\ Bán chấl của “Giai pháp mạng phản tán" là tỏ chức các mạiìg cun g cấp dịcli vụ khác nhau cùng như các loại mạng và các the hệ mạnu khác nhau Irên các hiiớc sóng khá c nhau trên một sợi quang. ^!'uv n h i c n , xéí vc mủt sọi quang vật Iv thỉ vẫỉi tích hợp các dịch vụ cùnií n h ư các loại mạim và các thc hệ mạng. Xu lìướna phát tricn các mạng vicn ihònn, dựa trôn giái pháp mạng lích hợp dược gợi là xu hirớng tồ ch ứ c m ạ n g tícii h.ọp. M ặ t k h ác, dc báo dani lính kc thừa cùng như tínỉi hiệu qiKỉ díUi lir quá trin h phát ín è n cac m ạ n g v ic n ih ỏ n u tỉic o MI liiróng hội tụ các mạne vicíi llìõ n u và \ u liướnu phân lán các m ạ ng viễn ihỏnu. 'ỉ’rong dó phủn tán là lìạ tang và hội tụ là giủi pháp. Do chính là ''(ÌKÌi pháp lìỗìi hợ p" phái íriê n cáe m ạng vicn thông. Do dỏ, dố lô c h ứ c m ạ i m vicn thônii trong tư ơ ng lai la cỏ 3 giai pháp: ' ( ỉ i a i pháp n iạ nu líciì họp - (ỉiai pháp m ạ n g phân lán - (iiài pháp m ạ n u hỗn hợp
( 'hưong ỉ : Tỏnịỉ^ cỊuan kiến í n k ’ ỉìỉcỉní^ ỉruyẻn íai 1 rên c a sở cùa 3 giải pháp tò chức mạng, sự phát triền các mạn q vicii thôníí hiện nay và írong tương lai trên thế giới diễn ra theo 3 xu hướng: Hội tụ, phán tán và hồn hợp giừa hội tụ và phản tán các mạn u viễn thÔ!i£>. l . u . G iái p h áp tích họp ph ái triển mạng viễn thông N h ư trên đă trình bày, giái pháp mạng tích hợp các mạng viền thônu là tất cả các m ạ n g victi thòng cu n g cấp các dịch vụ khác nhau, như thoại, d ữ liệu, truyền thanh và truyền hihh, m ạ ng cỏ dịnh và di động, mạn g truyền tải và tính toán,... được tích họp thành m ộ i m ạ n g thống nhat và duy nhất. Hiện nay. trên thế giới đã, đang tồn tại và sể phát triển 3 Ihe hệ m ạ n g đ ề cu n g cấ p các dịch vại viễn thông, tin học như íhoạỉ, dữ liệu, íruyen thanh và Iruyền hình, co định và di động, truyẽn tai và tính toá n,... Đó là các mạng điện ihoại chuyền mạch công cộnu P STN ( m ạ n g hiện tại), m ạ n g thế hệ sau ( N G N ) và mạng hội tụ báng rộng (BCN). Mặt khác, tô chức và phát triển mạna là một quá trinh. Do đó, trong q uá trình tồ chức phát tricn mạ ng viễn thông đc hội lụ các inạnu cung cấp các dịch vụ khác nhau, các m ạ n g cố dịnh và di động, các mạn g truyền tài và lính íoán,... tạo íhànlì mộl mạn u thố ng nhất và d u y nhai cần phải cỏ tính kế thừa và phát triẻn, Tính kẻ thừa the hiện ớ chỗ, m ạ n g mới phải kết nối đưcrc với m ạ n g cu cũng nh ư tận dụn^ dưọ’ khả nãng của mạng cù dê đ ả m bào tính hiệu quả c kinh lé dầu tư. Tính phát triển thể hiện ỏ' chồ, mạng mới phải đáp ứng đư ợc yêu cầu cúa nhà tlìiêt kc tô chức mạni> mới. Do đó, giải pháp tích hợp mạng phải dược thực hiện trên cả ba thế hệ m ạ n^ . Ví dụ, khi xây m ạ n g N G N cho hiện tại phải suy nghĩ và tính toán khả năng cho sự phát triển m ạ ng B ( ’N irong tư ơng lai; đồrm thời cùng phái quan tảm đến sự khấu hao và nhu cầu ch uv cn đổi cua mạn g PS'1‘N Icn mạn g NGN. Bên cạnh đó, khi xây dựng mạng BCN cũ n g phái quan tâm dcn sự khấu hao và iihu cầu cỉuiycn dỏi của mạng NGN lên mạng BCN. Và khi phát íriển nụum PSTN ncu có nhu cầu ihi củng phai quan lâm dcn sự khâu hau và nhu câu ch uy cn dôi củ a lìiạng Ỉ^STN lên m ạ n g NGN. Tuy nhiên, trường này cần cố gắng hạn chế tới mức tối đa. Ị)o dó. SO do ihực hiện giải pháp tích hợp mạng dirợc biểu dien ớ hình ỉ . 1 . ' Hình ỉ. ĩ: Sơ dồ thực hiện ỵiảỉph áp tích hợp mạnỵ
10 Muỉiị^ (hòns^ im qiuỉììị^ (hẻ lê s a u 1,1.2, Giải p h áp phân tán p h ai triền m ạng viển thông Giái pháp lích họp phat triển các mạng viền thông có ưu điềm ià giao diện nmròi sLỉdụníỉ cùng như quàn lý khá đơiì uián và dang là một \ u hư ớng phát triên củ a các mạng viền :hỏng hiện tại và nó đ an g được triển khai ờ nhiều nước trẻn íhế giới. Tii\ nhiên nó có khá ihiều .ihược điêm. như: tồ chức mạ na phức lạp, độ tin cậy \'à chất lượng truyèn dần thắp, tíỉih trong suốt cùa m ạ n g và tính hiệu quà kinh tế thấp,... Tr on g khi đó, giải pháp phân tán phát triển các mạn g viễn thỏng có ưu điểm là lồ chức mạ ng dơn giản, độ tin cậy và chất lượng truyền dẫn cao, tính tronq suốt cua lìiạng và tính hiệu quả kinh lê lớn,... Chính vi vạy, đả có một sô nước trên thế giới đang nghiên cứu dẻ pháĩ triển cúa các mạn g viễn thông của ininh. Tuy nhiên, giải pháp này cũ n g có mội số hạn chc, như giao diện niíuời sử dụng c ũ ng n hư quản lý phức tạp hơn. N h ư đã trình bày ờ mục 1.1. 1, giải pháp phân tán là giải pháp tổ chức các mạnu cung cấp dịch vụ khác nhau, ví dụ nh ư thoại, dừ liệu, truvền thanh và truyền hinh, giữa truvcn tái và lính toán,... cùng nh ư tồ chức các mạníí cho các thế hệ mạ ng khác nhau n hư mạng hiện tại PSTN (vói công nghệ truyền dẫn chù yếu là SDH và PDH ), m ạ n u ihế hệ sau NGN, mạng hội tụ bàng rộnu BCN (giai đoạn phát triển tiép theo của m ạ n g N G N ) trên các kênh quang khác nhau, trén một sọ'i q u an g hay một mạn g quang, hoặc tồ chức hỗn hợp các m ạ n u cung cấp dịch vụ khác nhau, các mạ ng cho các thé hệ mạng khác nhau trên các kênh q u ang khác nhau, Irên một sợi qu ang hay một mạ ng quang. Trên cơ sở phân tích ờ trên, có mô hình các giải pháp phân phân íán phái tricn mạng viển Ihôiig dược mô tà ờ hinh 1.2. H ình L2: Mô hình các giãi pỊtáp m ụ n ỵ phíln Um G id i p h á p p h ã n tán p h á t trìén nnuiỊị viển ilỉô iĩịỊ (fĩc'o ciíc (lìế h ệ m ụ tìịị ỉíiộn nav và xu h ư ớn g phát trìen mạng vicn thông ironu urcrng lai cỏ 3 Ihc hộ mạng: Iiiạnu hiện tại l’S'Ị'N, ỉnạng N( jN và tircTiig lai là B("N. Ciiài pháp phan tán phái tricn mạng vicn thông theo các ihc hộ mạn u có nulìTa là các tiìê hệ tnạng dưỢí^ lô cliirc UCII các bước sóng khác nhau, ( ' ỏ ihc mồi ihc hộ mạn g dược tồ chức trôn một hay một số bước sónu xác dinh luỳ theo nhu cau trao dồi lưu lượnu của các thế hộ mạng. Tuy nhicn, sô ưu licn phái Iriển các mạng thc
( ììĩt'(r}ĩỊỊ ỉ : 1ỏ n ị Ị cỊìicnì VL^' k i ế n í r ú c mạnsỉ, ỉ r u y ề n l a i 11 hệ nnVi như NCiN/BCN. Đồng thời, trong quá trình phát Irién mạn g hiện tại cằn quan tâm đến inạng NCÌN và trong quá trinh phát tncn mạng NGN cần quan tâm dến mạn g BCN đề có kc hoạch phát trién hợp lý các mạn u này bào dàm lính kinh tế, tính kế thừa va tinh phát Iriền. G iai ph áp ph ã n rún p h á t triển mạtĩịỉ viễn thông theo các dịch vụ Trong giải pháp phân tán phái Iriển mạnụ vicn thônu theo các dịch vụ, các mạn g dịch vụ diạrc tô chức trên các bước só^^ khác nhau. Mỗi mạng của dịch vụ tươnụ ứng có thé được tồ chức trên một hay một số bước sóng xác định tuỳ theo nhu cầu trao đổi iưu lượng của các tlìé hệ niạim. G iái ph áp ph ãn tán p h á t triển m ạng viển thông theo ph ư ơ n g p h á p hỗn hợp Trẽn co‘ sỏ‘ hiện tại và xu hướng phái triển mạng viền thônií trong lương lai có 3 thế hệ lìiạng: mạ n g hiện tai (SDH), mạn g N G N và BCN cùng với các mạn g cunu cấp dịch vụ, giải p h áp phân tán phát triền mạn g viễn thông iheo phương pháp hỗn họ p sc tổ chức các thế hệ mạniz (m ạn g hiện tại PSTN. mạn g N G N và mạng BCN) cũng n h ư các mạn g dịch vụ trên các bư óc sóim khác nhau. Có thể mỗi thế hệ mạníi cũim như các mạ ng dịch vụ được tổ chức trôn niột hay một số bước sóng xác định tuỳ theo nhu cầu trao đổi lưu lượng cua các thế hệ mạng. 'Ị'uy nhiên, sè ưu tiên phái triển các mạng the hệ mới như N G N hay BCN. Đồ ng thời, trong quá trinh plìáí í n ê n m ạ n g hiện tại cần quan tâm đen mạng NGN và trong quá trinh phát triển mạn g N( ÌN can q u an tâm đén mạng BCN đe cỏ kc hoạch phát trién hợp lý các mạn g này bào đám rínlì knilì tế, tính ké thừa và lính phát triển. 1.2. G I A O T H Ử C T H Ỏ N G N H Á T C Ủ A M Ạ N C T R U Y È N T Ả I 1.2.1. IP - G ia o th ứ c thốnị' nhất của m ạng truyền tải ( ' ù n g vái sự ra dời và phát íriôn cua nền kiniì te tri ihức, sự phát Iricn bùng nố cúa lưu Inícrnct/ỉntranet cũnu như còng nghẹ triivcn dẫn ỊP băng rộng/tốc dộ cao có khả năng liLiycii lai d u v c lắl cà các dịch V viễn lliỏng hav dù liệu làĩiì cho truycỉi tài ỈP dang irờ Ihành Ị! phưcrng íhửc truyền tái chính (all IP) Irẻn cơ sớ hạ tarm truyền tải thông tin hiện nay cùng như trong tưong lai. S ự tăng trưởng theo cấp số nhân của luồng lưu lượng IP dược kct họp vứi sự lãng trường lón mạnlì liên tục cùa việc sử dụnu mạ ng intcrnel và Intranet diện rộng, sự hội tụ nhanh chóng CIUÌ c á c d ị c h v ụ Ỉ P t i ê n l i c n , k h á n ă n g k c t n ố i i lơn g i ả n , d c d à n g v à l i n h h o ạ t d à t ạ o ra m ộ t s ự dịcli cluiyôn m a n g tính dột bícỉi trong quá trinh pliál Iricn cua mạn g vìCmì llìỏng. Sự dịch chuyên nay kiiỏng chí xáy ra Ircn lĩnh vực nội dung mà còn ở cách thức cúa truyên tài lưu lượng. Nó dã làni tliay dối hoàn loàn quan đicm thiết kế cùa các mạng viễn thỏnu. Mặl kliác, côĩiiì nghẹ thông tin quanií nuày càng phát tricn m ạ n h mc. Dặc biệl, khi công nghệ iruycn d ẫn q u a n g ghép kênh phán chia Iheo bước sóng - WÍ^VÍ, ma giai doạiì licp theo cua ỈIÓ là ghép kcnh phân chia theo buxVc sóng mậl dộ cao - DWI)fVl, ra dỏi với nhừng ưu dicm Mfựl trội vè b ă n g í l ì ô n g rộ n g/ tố c đ ộ lớn (tới hàng ngàn ' lcrabi í) và c h a i l ư ợ n g truyền dẫn c a o cuim lạo ncn một sự phát Irién dột biốn trong công nghệ truyền dẫn.
12 Mạny^ íhỏnị^: c/ĩuỊníỊ (hể hệ .sau Từ sự bùng nò ỉưu lượng IP cùng sự phát triẻn mạnh mẽ của cônu ỉmhẹ IP và công nghệ thông tin qu ang đà tạo nên một cuộc cách mạng trong mạn u truyềìi tái cua các mạng \ iễn thông. Ket hợp hai công nghệ mạim này trên cùng một cơ sờ hạ tầtm niạnu tạo thành một giái pháp tích hợp đẻ truyén tái đang là vân đê mang tính ihòi sự. I'ron^ hâu hci các kiến Irúc mạ ng viễn đề xuất cho tương lai đều thừa nhận sự thống trị cùa công nghệ truycn dẫn IP Irên quang. Đặc biệt, truyền tải IP trên mạng quang được xem là nhân lố then cliốt trong việc xây dựn g mạ nụ truyền tải NGN. Ch o đến nay người ta đầ tạo ra được nhiều giải pháp liên quan đến vấn đề làm thế nào truyẻn lái các gói ỈP qua môi trường sợi quang. Và nội du ng của chúng đều tặp truns vào việc giảm kích thước mào đầu trong khi vẫn phải đàm bảo cung cấp dịch vụ chất lượng khác biệt (nhiều cấp dịch vụ), độ khả dụng và bảo mật cao. Có hai hư ớng giải quvét chính cho vắn đề trên đó là: giữ lại công nghệ cũ, phát triển các lính năng phù hợp chc lớp mạng trung gian như A TM và SDH đề truyền tai rói IP trên mạn g W D M , hoặc tạo ra công nghệ và giao thức mới như MPLS, GM P LS . Đối với kiến trúc mạng IP được xây dựng theo ngăn m ạ n g sử dụng nliững công nghệ như A 'Ĩ M , SDH và W D M , do có nhiều lớp liên quan nên đặc trưng cùa kiến trúc này là dư ihừa các tính năng và chi phí cho khai thác và bào dưỡng cao. Hơn nừa, kiến trúc này trirớc đây sử dụng dc cung cấp chi tiêu dảrn bảo cho dịch vụ thoại và thuê kênh. Bời vậy, nỏ không còn phù hợp cho các dịch vụ chuyền mạch gói mà được thiết kế lối ưu cho số liệu và truycn tài liru lượng IP bùng nô. Một số nhà cung cấp và tồ chức tiôu chuẩn dà đề xuất nhừng giải pháp mới cho khai thác IP trôn một kién trúc mạng đơn gián, ở đó lớp WDM là nơi cung cấp băng tẩn trưyền dẫn. Nh ững giái pháp này cố gắng giảm mức tính năng dư thừa, giám mào dầu giao ihức, dưn gián hoá công việc quán lý và qua dó tmyền tai IP trên lớp WDM (lớp mạ ng quang) càng hiệu quá càng tốl. 'ỉ'ất cá clìúng dcu liên quan dcn viộc đơn giàn hoá các ngăn giao thức, nhưnu Irong số chúng chí có mộl số kicn Irtk có nhiều dặc lính hứa hẹn như các ^iài pháp gói trcn S O N ll V S D H (POS), (ìigabit ỉilhemcl (GbH) và Iruycn tài gói động (Dynamic Packcl 1'ransporl - DPT), ĩu y nhiẻn, các giai pháp Gbỉi và DP r thưànụ được sừ dụng cho lớp truy nhạp. Các kiến írúc khác nhau của giải pháp tích hợp truyền tai IP trỏn quang: dirợc bicLi dicn trên hình ỉ .3. iP ATM IP ỈP IP C ô ng ng hệ SDH ATM SDH IP khác Mạng g h é p kênh b ư ở c són g q u a n g DWDM Sợt q u a n g vật lý ỉììn h ỉ .3: Nỵãn ỵỉao (hức của các kiều kiến (rúc
( 'lìiarỊì^ Ị : lô iỉg cỊuan \’c’ kỉén irùc man
14 M ạ n ^ íỉìóng tin quang ỉhé h( sau Một giải pháp tạm thòi là sáp nhập các mạng (tên ch uẩ n tấc là Định tuỵền liẽn vùng không p hán lớp - C i D R ) theo cách chia các địa chi lớp c còn lại thành các khối có kích thước thay đồi. Tiếp đến, định nghĩa 4 vùng địa lý đề làm cơ sở gán một phần không gian địa chi \ 'yp c đó. Đặc biệt việc gán địa chỉ lcV c cho các vùng trên sẽ giúp giảm kích thước các bảng định p t'’yến một cách đáng kể. Do sự phát triển củ a lPv4 là từ những năm 1970 nh ưng đen nay công suất và kích tiư ớc bộ n h ớ cùa các máy tính cù n g với bản chất của các ứng d ụ n g đã thay đồi đáng kề. Do sự phát triền của công nghệ và sự thành cỏng của IP (như một giao thức chung), một số hạn chế khác ngoài vấn đề địa chi cũ ng đã nảy sinh trong IPv4, ví dụ n h ư định tuyến thiếu hiệu quả và :hiếu sự hỗ trợ cho dịch vụ đa phưcmg tiện. L 2 .1 2 . IPv6 IPv6 k hôn g tương hợp trực tiếp với ỈPv4. C ơ chế địa chi của IPv6 là hoàn toàn mới và dưa trên cơ sờ sử dụ n g đia chi của các mạng liên tiến đang sừ dụng nó. KhôníỊ gian địa chi cùa IPv6 có độ dài 128 bit nên có khả năng tạo ra một lượng lớn địa chi ỈP. Đặc biệt, kích thước cùa địa chi kh ôn g quan trọng bằng cấu trúc cùa nó: lPv6 có 3 kiếu địa chi qu ảng bá đơn, cung cấp một kiểu định dạng địa chi đa quảng bá và giới thiệu địa chi hoàn toàn quảng bá. Dạng địa chỉ đa quảng bá trong lPv6 cho phép tạo lập một lượng lớn m ã nhóm ( 2 ’*^), mỗi nhỏm xác định hai hoặc nhiều người tham gia. Địa chi quảng bá hoàn toàn là một giá trị được gán cho nhiều giao diện, cụ thể là chơ các máy tính khác nhau. M ộ t gói được gừi tới địa chi quảng bá hoàn toàn đư ợc định tuyến theo giao diện gần nhất có chứa địa chỉ này. Một đặc lính mới của lPv6 so với IPv4 đó là khả năng hỗ trợ QoS tại lớp mạng. Tuy nhiên, điều này đư ợc thực hiện aián tiếp qua nhãn luồng và chi thị ưu tiên, và không có sự đảm báo nào về Q o S từ đầu đến cuối cũng như không thực hiện chức năng dành trước tài nguyên mạng. Dù sao khi các tính năng cua lPv6 được sừ dụng với các Giao thức đặt trước tài nguyên mạ ng như R S V P chất lượng dịch vụ từ đầu đến cuối được đ ảm bảo. Đặc tính bảo mật của ll^vó hỗ trợ cho tính hợp pháp và bí mật cá nhân. Chúng cũng cung cấp chức năng c ơ bản cho việc tính cước dịch vụ và lưu lượng tương lai theo cước phí. Nhằ m cài thiện vấn đề định tuyến, định dạng mào đầ u (cơ sờ) của iPv6 sẽ được cố định; điều này cho phép giảm thời gian xử lý ở phần m ề m do phần cứng thực hiện nhanh hơn nên định tuyến c ũn g sẽ nhanh han. Nhiều thay đồi chù yếu tập trung ờ phần phân tách số liệu. '1’rong IPv6, phân tách số liệu dược thực hiộn tại phía nguồn và khác với IPv4, bộ dịnh íuycn có dung lượng kích thước Iiỏi giai hạn. Kct hợp với nhừ ng thay dổi này bộ dịnh tuyến lPv6 phải hỗ trợ tối thiểu 576 byte so với 68 bytc cúa bộ định tuyến IPv4. Tất cả thông tin về phân tách được ch uyể n từ mà o đầu IP tới phần mào đầu m ờ rộng nh ằm đơn giản hoá giao thức và nâng tốc độ xử lý số lỉộu iP trong bộ dịnh tuyén. Kicm tra lỗi ở m ứ c II’ khỏn^ dược thực hiện trong lPv6 dc giàm khối lượng xử lý và cài thiện dịnh luyến. Ki ềm tra lỗi ticu tốn nhiều ihời gian, mấ t nhiều bit mào đầu và dư thừa khi cà lớp định tuyến và lớp truyền tài đều có chức năng kiểm tra lỗi íin cậy.
( 'hinrỉĩịỊ I : ĩó n ịỊ q uan vẻ kién trúc mạn^ (ruyèn iàĩ 15 1.2.2,3. Vấn đẻ lự a chọn ỈP v4 hay ỈP\ 6 C h o đcn nay, chúíìiĩ ta có thể klìẳng định chắc mộí điều là IPvó sè klìônii thể thay thế l ỉ \ 4 chi trong m ộ i sớm một chiều. Hai phiên bàn IP này sẽ cùng tồn lại Irong nhiều nàm nữa. \' c ngu\'èn lý, cỏ thể íhực thi lPv6 bằrm cách nâna cấp phần mềm thiết bị ỈPv4 hiện thời và Jư a ra mộí giai đoạn chuyển đồi đê giám thicu chi phí mua sắm thiết bị mới và bảo vệ vốn đầu lư quá khứ. Tuy nhiên, có một điều chưa chắc chán đó là liệu tất cà các nhà khai thác Internet sè ch uyẻ n sang lPv6 hay không? Điêu này phụ thuộc rất lớn vào lợi ích mà nhà khai thác thu ducTc khi chuyền sang nó. Hiện tại, quanh các nhà khai ihác vẫn là các bộ dịnh tuyến lPv4 và phân lớn lưu lượ ng trên m ạ n g được thích ứng cho lPv4, đ â y không chi là một yếu tố làm hạn chê sự thay đôi. Một đặc tính khác lôi cuôn các nhà khai thác có cơ sờ hạ tầng phát triền nhanh dó là dặc tính cắm -và-chạy, nó làm cho mạnc lPv6 dễ dàng trong việc cấu hình và bào dư ờn g hơn so với mạ n g IPv4. Đẻ dễ dàng khi chuyển sang [Pv6 thi các ửnu dụiìụ của IPv4 và !Pv6 phải có khả năng liên kết và phối hợp hoạt động với nhau (ví dụ các nhà sản xuất ỉnteríìel brovvser cần phân phối cho các máy khách (ciient) khả năng thông tin vói cả lPv4 và IPvỏ). MỘI dỉcu kiện quan trọim và tiên quyét cho việc phối họp hoạt động đó ỉà ỈPv6 cằn hoạt dộng theo kicu Host ngán kép: một cho ngăn giao thức lPv4 và mộl cho ngăn giao thức lPv6. N h ư vậy. xu thế chuyền santí !Pv6 là xu thé phát triển tất yếu. Nghi ngại về độ phức tạp của IPv6 so với lPv4 sẽ đư ợc loại bò vi đến nay các ứng dụng IP đang cố thu nạp những điểm mạnh của IPv6 ch ắ n g hạn n h ư QoS. Chún g ta có thể thấy ràng trưóc rnắl việc chuyển sang ll*v6 sè khôim diễn ra m ộ t cách ào ạt. Các nhà khai íhác sẽ chuyển đổi từníỉ bước một cách thận írọng. Ì.2,2A . ỈPv6 cho IP /W D M Vấn dề chính cùa ch ún g ta là phài xác dinh xem nhữn g gì cần cho mạ ng và những gi nên loại bỏ dè làm ch o Iruyền tải IP trôn mạníí WDM hiệu quả hơn. Tr o n g bối cánh hiện nay, iPv6 là pliiên bán hợp Iv nhất đẻ hiộn thực hoá đicu nàv, đề m ạ n g lối ưu hơn. Mào đầu nlìỏ và tìiộu quíi cao, khòng cỏ chức năng kiềm Ira lồi trong giao thức đó là ưu diểm cua viộc sứ dụng IPv6. D ìcli này có nghĩa là yêu cầu cơ bản dối với hạ tầng W'DM là phân phối dung lượng truyền tài lìn cậy. dó !à một trong nh ữ n g điểm uiá trị nhấl của nó. 1'rong baí kỳ trường hợp nào, sự thích ứng mới giữa IP và W D M cần dược phát tricn. IxVp thích ứng mới này phai có kha năng dành lru'0'c lÙ! ngiiỵcn. Kịcli ban này \ciii các bộ dịiili tuycn lỉ \'4 dược ílìích ứng o' bicii cua mạn g VVDM, dicu này clồnu nghĩa với việc lạo ra một quá trìnli chuycn dồi dan dan lại biên giới giừa các thành phần mạng. Sử dụni> IPvó trong phần lõi của mạng W D M sẽ đ e m lại hiệu quà, khà nàng m ở rộnụ lớn hơn so vứi iPv4. /.2 .2 .5 . H ồ (rợ ch ất lum tịĩ dịch vụ iroỉtịỊ IP '1 rước dây, Inlcrncl chi hỗ trạ dịch vụ vứi nồ lực tối da như ban clìầl thuật ngừ "bcst c ỉ l b r l ” (cố gang tối da), ở dỏ tất cà các gói cỏ cung năng lực truy nhập tài nguyên mạng. Lớp n iạ n e liên quan dc n việc tru vồn tài các gói từ nguồn dcn dích bằng cách sứ dụnu dịa chỉ đích
M cu ìịy i ỉ n m ^ íìỉì q u a n ^ í h ế h ệ s a u trong mà o dâu gói dựa trên một thực thể trong bàng định luyến. Sự phàn tách Irone quá trinh dịnh tuyến (tạo, duy trì, cặp nhật bảna định tuyến) từ qu á trinh gừi eói tiỉi thực tc là một khái niệm thiêt ké rât quan trọng trong Inlernet. Gân đâ y IETF đà giói thiọu một vài giài pháp thúc dầy QoS trong Internet. Tron^ số những giài pháp này, IntServ^RSVỈ* và DiftServ/ỌoS * agents là nhừn g giải pháp hứa hẹn nhắt. /.2.2. ố. M ô hình ph ân loại các g ỏ i IP tỉĩàn h các lớp dịch vụ Hai m ô hình cũng quan trọng cho việc c u ng cấ p thông tin lóp dịch vụ (CoS: Class o f Service) cho biên của mạng WDM. đó !à bước sóng hoạt động như phương tiện trung gian cùa thỏng tin C o S q ua mạng. * K iêu dịch vụ tích hợp (IrìlServ) Giao thức đặt trước tài nguyên (RSVP - Re so ur ce reSerVation Protocol) và kiến trúc để íhực hiện Q o S từ đầu đến cuối là két quả cùa nhóm IntServ. R S V P là mội uiao ihức báo hiệu thiết lập và d u y trì sự dành trước tài nguyên mạng. Do đó R S V P sẽ có giai đoạn thiết lập, ờ đó các vùng tài nguyên được dành trước trong các bộ định íuycn trung gian (ví dụ như báng tần hoặc năng lực x ử lý ờ CPU). ỉntServ định nghĩa các dịch vụ và cùng vói nó dành trước các luong quảng bá đơn hư ớng và đa hướng giừa các ứng d ụ n g nhận biết QoS. Neu như mọi điểm (lìủt mạng) dồ n g ý dành tài nguyên thi người sử dụ ng sẽ có luồng dặt trước dành riêng với dung lượng đ àm bảo. Khi kél thi k kết nối thì tài nguyên n ày sẽ dược giái phỏrii^;. lYong RS VP việc dành triròc lài nguyên chi hợp lệ trong một khoanu thời gian nhất dịnh. Nếu không nhặn được bán tin nào trong khoảng thòi gian định Iru-ớc dỏ Ihì sự dành trước này sè bị liuỷ bỏ. RS VP gây lãng p^í băng tần bởi vi chức năng làm “lu‘ (>r’ theo chu kỳ luôn dược phái di trong nó. Hơn thổ nừa, các bản íin phục vụ cho chức năng này và luồng số liệu có thc di iheo những đư ờn g khác nhau (nghĩa là chiếm băng tan) do giao thức dịnh tuyến hoàn loàn dộc lạp với RSVP. Van dc cãn bán của RSVP đó là sự m ớ rộng việc quàn lý tinh Irạng lài nguyên cho một luợng lớn các kcí nối. Các giải pháp cho vấn đề m ở rộng này là tập hạp luồng RSVP llìành mộl luồng hoặc R S V P theo kícn irúc (theo cấp). Các hạn che trong RS VP đă thúc đẩy việc phát trién một mô hình khác, dó là mỏ hình DiíìScrv. ơ đây, sự phức tạp theo trạng thái luồng và p h ân loại chi dược thực hiện tại các bộ dịnh tuyến bicn. * Mõ ììình dịch vụ Ị)hàn hiệl (l)ịfJServ) C a ché dịch vụ phân biẹt (DinScrv) cho phép nhà cung cấp các mức dịch vụ khác nhau cho nlùrng người sử dụng Internet khác nhau. Mồi m ạ n g riêng hoặc mạng cua ISP có một miền DỉnS crv. 'Trong mièn này, lưu lượng và các gói dược xừ lý ihco cùng một kicLi. Oicin mã DiíìScrv cùa \V’\'\' ( l) S C P ) trong phần mào dầu gói dịnh nghĩa dáp ứnu cho mỗi nút. Lưu Urọ'im di vào m ạ n g dược phân loại và gán vào các khối đá p ứng khác nhau. Mồi khối dáp ứng dư ạ c dịnh nghĩa bới DSC P dơn giàn nàm trong phần m à o dau gói. Trong mạng, các gói này d ư ạ c chuvcn phát tương ứng theo dáp ứng cùa nút kcl hợp với DSC1^ Sc có các nút biên
( 'ìnicrnịỊ I : T ôn g q u a n vể kiến trúc m ạ n g truyền lủi 17 DiMSen' thực hiện chức năng phân loại và đánh dấu lưu lượng lương ứng. Giữ a các miền sẽ SỪ dụng Thoa ihuận mức dịch vụ (SLA: Service Level Agreement) và Thoa ihiiận điều kiện lint hạrnị^ (TC'A: Traffic Conditioning Agreement). Điều này có nghĩa là DiftScrv k hôn g cung cấp bàt kỳ cơ chê d à n h trước tài nguyên trong mạng và trong nhiều mạn g nó dồ ng nghĩa với việc D i í K e r v chi cung cấp CoS. Tuy nhiên, D i í ^ e r v sẽ được sừ dụng nh ư thế nào hiện vẫn đang còn bàn luận, DiffServ' cu n g cấp Q o S cho toàn bộ luTi lượng bằng cách sừ dụng các thành phần chức năng tại nút mạng. N h ữ n g thành phần này bao gồm: - T ập hợp đ á p ứng chuyên phát mà định nghĩa lớp QoS cung cấp. Việc phân loại gói tới dưọc thực hiện n hờ trường DS trong phần mào đầu gói (6 bit cùa trưòng T O C và T C của IPv4 và IPv6) cùng với tổng hợp đáp ứng tại mồi nút - Điêu hoà luii lượng gồm việc đo đạc, loại bò (dropping) và kiểm soát. Phân loại gói và điều hoà kru lượng chỉ đư ợc thực hiện tại các bộ định tuyến biên. Trong m ạ n g lõi, DiffServ chỉ thực hiện phân loại qua trường DS có độ dài cố định. Điều này mang lại cho DiffServ khả năng IIIÒ’ rộng rất lón. C ó hai kiểu phân loại được định nghĩa trong DiffServ: phân loại chỉ dựa vào truờng DS và ph ân !oại đa trường (MF) dựa vào giá trị kết hợp giũa địa chỉ nguồn và đích, irưòntĩ DS, RÌao thức ID, số cổng nguồn và cồng đích. 1.3. M Ạ N G T R Ư Y È N T Ả I T R U Y È N T H Ố N G 1.3.1. Kiến trúc m ạn g truyền thống Các nhà c u n g cấp dịch vụ từ trước đến nay vẫn sử dụng một sự pha trộn nhiều loại công nghệ m ạ n g khác nhau dể xây dựng lên các mạng dịch vụ cấp quốc gia hoặc quốc tc (hinh 1.4). Khi làm vậy, họ đà phải đư ơn g đầu với một số sức ép và thách thức. Mỗi công nghệ mạ n g đưa ra bcV nhà cung cắp dịch vụ đà xử iý và trong nhiều mạng vẫn xử lý các vấn đề của một hoặc i nlìiều ho'n nh ừ n g thách thức này. Kẻt quả là kiến trúc m ạ ng cùa các nhà cung cấp dịch vụ truyền thống được xây d ự n g bởi nlìícu lớp. Lớp tín hiệu quan g/ Ghé p kênh phân chia theo bước sóng ( W D M ) tạo nên môi triiòng truyền dẫn vật lý với toàn bộ băng tằn truyền dẫn. Trong quá khứ, lóp này không được dịnh tuycn thông minh. N h ằ m phân phối được băng tần hợp lý, người la sử dụng lớp mạ ng q u an g phân cấp số đồng bộ (SONBT/SDM) trong nhiều mạng truyền thống. Trôn đó, người ta dưa ra niột cơ chc nhằin sử dụng hiệu quá băng tần cộng với báo vệ thônu minh như ng không có c ơ chc dịnh tuyến Ihông minh. Lớp A T M phía trên đưa ra khả năng bồ sung cho khả năng uhép kênh thống kô cùng với nhiều dịch vụ tích hợp đồng thời. Nh ững đicLí này làm tăng khà năng sư d ụ n g hiệu quả cùa các lớp dưới (S ONE T/S DH và quang/ WDM ). A1'M cũng được dịnh nghĩa c a ché dịnh tuyến nhằm lối ưu lưu lượng truyền qua mạ ng trong giới hạn của các dịch vụ A'I'M khác nhau. Khi cỏ sự bù ng nồ về thông tin, đà phát sinh nhu cầu và lốc độ phát triẽn rất nhanh cùa m ạ n u Internet dòi hỏi yêu cầu phải có một giao thức mới đảm bào chất lượng dịch vụ theo yêu
18 M ạ n ị’ thông tin quanír th ế hệ sau cằu dồng thời pliài đơii gián và tòc độ xừ lý phải rấl cao. Khi đó, các nhà cung cấp đã đề xuất nhiều giải pháp công nghệ đề xâ> dựng mạng IP, như iPoA (IP qua A [ M) IPoS (IP qua S O N E T /S D H ) , IP qua W D M . Mỗi công nghệ có ưu điềm và nhược điêm nhất định. C ôn g nghệ A T M được sừ dụng rộng rãi trên toàn cầu trong các mạng IP xưcvng sốnu do tốc độ cao. chất ìượng dịch vụ QoS, điều khiền luồng và các đặc tính khác của nó mà cac dạni> định tuyển truyền thống không có. N ó cũng được phát triền dề hồ trợ cho ỈP, Hon nũ'a. trong các trường hợp yêu cầu thời gian thực cao, iPoA sẽ là lựa chọn số một. IP C á c dịch vụ Internet, d ử ỉiệu G h é p thống kê tích h ự p ATM í đ a dịch vụ ỉ SONET/SDH G h é p kẽnh cố định vả b ả o vệ QuangA/VDM Khả năng truyền tải w Hìnỉi ĩ . 4: Kiến trúc mang truyền thốnịỉ hao gằm nhiều Ị(rp IPoA truyền thống là mội công nghệ tự lai glìép. Nó đặt IP (cỏng nghệ lớp Ihứ 2) trên A'Í’M (còng nghệ lóp thử 3). Các giao thức cùa hai lớp là hoàn toàn dộc lặp. Chún u được kếl nối với nhau bằng một loạt các líiao thức (như NHRP, ARP,...). Cách tiép cận' này hình thành lự nliiỏn và p.ó được sử d ụn e rộng răi. Tuy nhiên, khi xuâl hiện sự bùng nỏ iưu lircTng mạng, plnrơng thức này dan đến một loạt các vân đé giải quyét. 'Thứ nhắt trong phưcTiìg thức lai ghép, cần phái thiết lập các kct nối í ^ v c cho lắt ca các nút nghĩa là dc ihiét lập mạ ng với tất cá các kết nối, diều nàv sẽ tạo ra hinh vuỏny N, Khi thiél lập, duv Iri và ngắt kct nối uiữa các nút, các mào đầu liẻii quan (như số kênh ảo, số lượng thông tin diều khiển) sè chỉ thị về dộ iớn cùa hình vuông giừa giá cá và chất lượng thì tổnư dài chuyốn mạch chắc chắn lốt hơn nhiều so với bộ định tuyến. l ’uy nhiên, các bộ dịnh tuyến có các chức nãng định tuyến m ề m dèo mà lổng dài không ihề so sánh đưạc. í)o dó, ch ú n g ta khòiig thc không nghĩ rằng có thể có một thiết bị có khả nănu diều khiển lLiồn», tốc dộ cao cửa tỏ!ií4 dài như các clìức năng dịnh luycn inèm deo cùa bộ dịnh tuyèn. ỉ)ỏ là dộnỉ^ cơ llìcn chỏt dù pliál Iricn chuyên mạch nhãn da giao ihức (MPl.S: MulliỉVotocol Labcỉ Svviicliiim). Nguvcn tac cơ bán cúa chuycn mạch nhàn là sừ dụng mộl Ihict bị lưong tự bộ dịnh iLiycn dc diồLi khicn thict bị chuycn mạch bộ dịnh luvến phần c ứ n g A T M , do vậ\ cỏnu nghệ này có dược li lộ giữa giá ihành và chất lượng có thc sánh được với lồng dài. Nỏ cQug có thế hỗ Irợ lliậm clií ral nhiều chức năng định tuvcn mới mạnh hơn nh ư dịnh luyốn hiện, v.v... C ô ng nuhệ lìày do dỏ kct liợp một cách hoàn hao ưu dicm cùa các lổng dài chuycn mạcỉì với ưu diêm CLia các bộ dịnh tiiycn, vi Ihé nó đă dược sự chú ý rất lớn. MP LS dc m lại mội số lợi ích cho nhà cung cap 11^:
( ìn a m g ì : T ôn g quan Ví? kiêrĩ írúc m ạn g íriẮyền tái 19 - C huyên p h á i hiệu quá: do sử dụng nhàn nên các bộ định tuyến lõi/l.SR khỏng cần thực hiện việc tìm kié m luyến trong các bảng định tuyến lớn mà chi cần thực hiện trong LIB nhò hơn- - D ịch vụ p h á n biệĩ: các tuyến hoặc FEC có thể đư ợc gán cho CoS khác nhau. Sử dụng nhãn kct hợp với các tham sô CoS cho phép dề dàng nhận diện dò n g lưu Iưọng như v â y - Mạn^^ riêng ùo\ V PN có thề được thiết lập bàng cách tương đối đơn gián. Th êm nừa, sứ dụ n g các nhàn lưu lượng riêng có thề tách ra trong m ạ n g công cộng; - Thiẻỉ k é luĩi lượng: bời vi các luyến MPLS dựa trên topo và sử dụni> nhàn để nhận diện ch ú n g nên tuyến dễ dàng được định tuyến lại. Lại một lần nữa nhãn được sử dụng để thực hiện điều nàv. - Do có thể thực hiện trên các phần từ chuyền mạ ch A T M nên chuyển phát gói có thể đạt đèn tốc độ đ ư ờ n g truyền. 1.3.2. C á c c ô n g n g h ệ sử d ụ n g trong m ạng truyền tải tru yền thống M ạ n g truyền tải truyền thống thường sử dụng các hệ thống thông tin trên cáp sợi quang vói p h ư ơ n g thức truyền dẫn đồng bộ hoặc không đồng bộ, bời vì các hệ thống thông tin này cỏ các ưu việl của kỹ thuật thông tin quang như cự ly truyền dẫn xa, khá năng truyền dẫn lớn và chât lưọng truyền dẫn cao và được xác định là một ph ư ơn g tiện truyền dẫn chủ đạo của mạ ng íruycn tái truyền thống. C’ác mục sau sẽ trình bày tổng quan về hệ thống thông tin qu an g với p hư ơng thức truyền dẫn d ồ n g bộ và k hô ng đ ồ n g bộ. U .2 , L K ỹ th u ật thông tin (Ịuang 12Ị N h ư trên đã trinh bày, m ục tiêu sử dụng các hệ thống thông tin quang cho mạn g Iruyền lai nhằm sứ dụ n g các ưu việt cùa kỹ íhuật thông tin q u an g như cự ly truyền dẫn xa, khả năng (ruyen dần lón và chấl lưọ’ng truyền dẫn cao. c ấ u trúc các thành phần chính cúa một hệ thống truyền dẫn th ôn g tin quang được chỉ ra ở hình 1.5. Các ihànli phần chính của một hệ thống thông tin qu an g gồm cỏ bộ phát quaim, cáp sợi qu ang và bộ thu quang. Bộ phát quang được cấu tạo từ nguồn phái tín hiệu quang và các mạch diện diều khicn liên kết với nhau. Cáp sợi quang gồm có các sợi quang và các lớp vở bọc xung quanh dc báo vệ khòi tác đ ộ n g có hại từ mỏi trường bên ngoài. Bộ thu quang do bộ tách sóng quang và các m ạ c h khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành. Ngoài các thành phần chú vếu này, tuycn tlìỏng lin q u a n g còn có các bộ glìép nối quang (conncctor), các mối hàn, các bộ ghép nối quang, chia q u a n g và các Irạm lặp; tất cà tạo nên một hệ thống thông tin qu ang hoàn chỉnh. Tham số qu an trọng nhất của cáp sợi quang tham gia quyết định độ dài cùa luyến là suy hao SỌ qu an g theo bước sóng. Đặc tuyến suy hao cùa sợi quang theo bước sóng tồn tại ba 'Ì vùng mà tại dó có suy hao thấp là các vùng bước sóng 850 nm, 1300 nm và 1550 nm. Ba vùng bưóc sónu này d ư ạ c sứ dụ ng cho các hệ thống ihông tin q u ang tương ứniĩ và gọi là các vùng cưa sỏ thử nhất, ih ứ hai và thứ ba. Thời kỳ đầu của kỹ thuậl thông tin quang, cửa sồ thứ nhất du ọ c sử dụng. N h ư n g sau này do công nghệ chế tạo sợi phát triền mạnh, suy hao sợỉ ờ hai cửa
20 M ạ n g thỏng Ún C/IUIHÍ' th ể hệ sa u sô sau rất nhò cho nên các hệ thống thông tin ngày n a y chủ yếu hoạt độrm ở cứa sổ thứ hai và thứ ba. Các hướng nghiên cửu về công nghệ sợi q ua ng còn cho biết ràng, suy hao sợi qu ang ờ các vùng bước sóng dài hơn còn nhỏ hơn nữa. Giá trị su> hao sọ'i nhỏ nhất có được ở vùng bước sóng 2.55 |im trên sợi íluoride. Sợi quang có suy hao nhò này dược chế tạo từ thúy tinh tluoride có hàm lượng kim loại nặna trong đó ZrF4 là thành phần chu yếu, Giá trị suy hao tối thiều ở sợi đặc biệt này đạt tới 0,01 đến 0,001 dB/km. Tin hiệu điện vào Bộ phát quang , Bộ nối Ị quang Mối h àn sợi ị i Mạch điều Nguồn phái 1 i khiển quang 1 Bộ thu quang Tin hỉèu K huếch đại quang Hí Đầu thu quang —w p. K huéch đại Chuyền đổi tín hiệu : điện ra -i— > Hình L5: Các ihành phần chính của mộỉ hệ thốnỵ tỉỉôỉíỊ' tin (ỊiHiỉĩịị Nguồn phát q ua ng ở ihịét bị phát có ĩhề sự dụng đi-ốĩ phát quạn^r (I F n - í \g\w RĩTìịtting Diode) hoặc lascr bán dẫn (LD: Lascr Diode). Cả hai loại nguồn phát này đều phù hợp ch o các hệ thống thông tin quane, có tín hiệu quang đầu ra tương ứng với sự ihav đổi của d ò n g điều biến. Tín hiệu điện ở đầu vào thiết bị phát ờ dạng số hoặc đôi khi có dạng lu*ơng tự. rhiet bị phát sẽ thực hiện biến đối lín hiệu này thành lín hiệu qu ang tương ứng và còng suất qu an g đầu ra sc phụ thuộc vào sự thay đồi của cường độ dòng diều bién. Bước sóng làm việc cúa ỉmuồn p lìá l quang CO' ban phụ ih u ộ c vào vậl liẹu cấu lạo. D u ò i sọ i ra (p ig ta iỉ) cua ni^Liồn phái quang phai phù hợp với sợi qu an g dược khai thác trên tuyến. Tín hiệu ánh sáng dà dược diều chc tại nguồn phái quang sẽ lan iruycn dọc llico sợi quang (Jc tới bộ thu quang. Khi truyền trcn sợi quang, tín hiệu ánh sáng thường bị suy hao và méo do các yếu lố hấp thụ, lán xạ, lán sắc gây nên. Bộ tách sóng quang O phần thu thực hiện ' licp nhạn ánh sánu và tách lay tín hiệu từ hướng phát tói. 'rin hiệu qiiarm dược biến đôi trực licp irớ lại ihành lín lìiộu diện. Các photodiode PIN và photodiodc thác A FD dều có thề sử dụnu làm các bộ lách són g quang trong các hệ thống thôn g tin quang, cả hai loại này đều có
( 'hươnịị I : Tõng qu an về kiến trúc m ạ n g íruvền tá i 21 hiệu suât làm việc cao và có tốc độ chuyền đổi nhanh. Các vật liệu bán dẫn chế tạo nên các bộ tách s ó ng q u an g sẽ quyết định bước sóng iàm việc cùa chúng và đuôi sợi qu ang đầu vào của các bộ tách sóng qu ang cũng phải phù hợp với sợi quang được sứ dụn g trên tuyến lấp đặt. Yếu tỏ quan trọng nhât phán ánh hiệu suât làm việc cùa thiêt bị thu quang là độ nhạy ihii quang, nỏ m ô tả cô ng suất q u an g nhỏ nhất có thề thu được ờ một tốc độ truyền dẫn số nào đó ứng với tỷ iệ lồi bit cùa hệ thống. Khi k h o ả n g cách truyền dẫn khá dài, tới một cự ly nào đó, tín hiệu qu ang trong sợi bị suy hao khá nhiều thì cần thiết phải có trạm lặp quang đặt trên tuyến, c ấ u trúc của thiết bị trạm iặp qu an g gồ m có thiết bị phát và thiết bị thu ghép quay phần điện vào nhau. Thiết bị thu ở trạm lặp sẽ thu tín hiệu quang yểu rồi tiến hành biến đổi thành tín hiệu điện, khuếch đại tín hiệu này, sửa d ạn g và đư a vào đầu vào thiết bị phát quang. Thiết bị phát q ua ng thực hiện biến đổi tín hiệu điện t h à n h tín hiệu qu ang rồi lại phát tiếp vào đường truyền. N h ữ n g năm gần đây, các bộ khuếch đại quang đã được sử dụng để thay thế cho các thiết bị trạm lặp quang. 1.3.2.2. Kỹ th u ật truyền dẫn đồng bộ (SDH) [3, 4Ị Bản chất củ a truyền dẫn đồng bộ SDF1 là thực hiện ghép các tín hiệu có tốc độ thấp thành tín hiệu có tốc độ cao hơn để truyền dẫn. Trước đây, các nhà cu n g cấp dịch vụ thường chì cu ng câ p cho người dù ng chủ vếu là các dịch vụ thoại. Do đó để thực hiện các tín hiệu, các nhà cu n g câ p dịch vụ chỉ cần sừ dụng hệ thống truyền dẫn phân cấp cận dồng bộ - PDH (tuy nhiên ngày đó sự phát triển công nghệ để đưa vào truyền dẫn trên thực lé mới chỉ đạt được trinh dộ PDH). T r o n g hệ thốn g thòng tin PDM, trước khi ghép các luồng số lốc độ thấp thành một iuồní} ra có tôc độ cao hơn thi phải tiến hành hiệu chinh cho tốc độ bit cùa các luồng vào hoàn ỉoàn bảng nhau bằng cách chèn thêm các bit không mang tin. Do đó, các luồng vào đã đồng bộ về tốc dộ bit n hư n g k h ô n g đồ n g bộ về pha, vì vậy công nghệ này được gọi ià kỹ thuật ghép kênh cận đ ồ n g bộ (PDM). PDH tồn tại những nhược điểm sau; - Q u á trinh ghép/tách các luồng số phức tạp. - D u n g lượng các byte dành cho quản lý và bào dư ỡng nhỏ cho nên việc quàn lý mạng kh ôn g dá m bào. đ ộ tin cậy thấp. - Mã d u ử n a diện và mã d ưò nt’ quang khác nhau nên thiết bị ghép kênh và thiết bị truyền (.lân q u an g là kliác nhau dan dến việc quán lý công kênh, chiêm diện lích lớn. - Hiện nay tồn tại ba phân cấp số cận đồng bộ (châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bàn), các phân cấp số cận d ồ n g bộ này kh ôn g có khả năng truyền tải tín hiệu B-ISDN và các giao diện chưa d ư ợc tiêu chu ẩn hoá quốc tế nên không đáp ứng được nhu cầu phát iricMi cúc dịch vụ viễn thông trong giai đoạn hiện tại và tương lai. Vì những nhược điểm trên mà hiện nay trên các tuyến truyền dẫn liên tinh, quốc tế và m ạ n ” nội hạt cùa một sổ thành phố lớn đă thay thế truyền dẫn PDH bằng truyèn dẫn quang SDH.
22 M ợ ì ì ị ’ í h ò n g l i n q u L ììig í h é h ệ s a u * C ác ưu điểm co bản cúa SUH Đến n ăm 1990, ITLỈ-1'đã chnih thức ban hành các tièu chuẩn cùa SDH. So với PDH thi S DH có các uu điểm cơ bản sau đây: - Giao diện đồng bộ, t h ồ n í nhất, nhờ vậy mà trên mạ n » SDH có thè sử dụng các chùng loại thiêt bị cùa nhiều nhà cung cấp khác nhau, - N h ờ việc sử d ụ n g các con trò mà việc tách/ghép các luồng nhánh từ/thành tín hiệu S T M - N đ o n giản và dễ dàng. - C ó thể ghép được các loại tín hiệu khác nhau một cách linh hoạt, không chỉ tín hiệu thoại mà cả các tín hiệu khác n h ư t ế bào ATM, dữ liệu,... đề u có thể ghép vào khung SDH. - Dung lượng các bvte dành cho quản lý và bảo dưỡng iớn, do đó tăng khả năng quản lý mạng, độ tin cậy cao. * Tiêu chuẩn tốc độ bit củ a SDH SDH được hình thành và phát triên trên cơ sờ các tiêu chuân của mạn g thông tin quang đồi g bộ S O N E T , năm 1986 ITU-T bắt đầu nghiên cứu các tiêu chuẩn của S O N E T và đến năm thi các tiêu chuẩn cùa SDH như tốc độ bit, kích cỡ khung tín hiệu, cấu trúc bộ ghép, trình tự sắp xếp các luồng, nhánh,... đă được lTU-'f ban hành. Tốc dộ bit cúa SDH gôir. có: STM-1 = 155,52 (Mbiưs) STM-4 = 622,08 (Mbiưs) S T M - 1 6 = 2488,32 (Mbit/s) STM-64 = 9953,28 (Mbit/s) Các lốc độ bit S T M - 1, STìVl-4, S'f'M-16 cùa ITU-T tmng với các tốc dộ bit STS-3, S'TS-12 và STS-48 cúa SONET, * Hỏ gh ép fín hiệu (gh ép kênh) của SDH S i ,' ' • ‘' h d i i)ộ ỵ h c p k ê ĩt ỉi S D H Bộ ghép kênh S D lỉ diísiX; rril-'í’ lựa chọn và khuỵcn nghị ứng dụng khi sản xuất Ihiết bị như hinh ' •) g',v,M ■H !ucng nhánh thành luồng tồng STM-N giĩra cliâu Âu vù Bắc ' Mỹ khác nhau ở chỗ: châu Âu sừ dụng khối AU-4, còn Bắc Mỹ sử dụng khối AU-3. 139264 k b iư s x3 | tU - - -Ịvc^ *3V 4 4 r 3G k b iư s H ^ u > -vcõỊr 34368 kồiưs x7 \ XI 1 X ử lý c o n trỏ -ịĩu aệ { c ^ Ỵ - 63l2 Kbiưs ----- ► s ả p x é p \ - - Đ ò n g c h ỉn h & 2048 kbiưs *' G h é p k è n n \ 1644 kbiưs Ilìnli Ị. 6: Sư dồ hộ ịỊỈiép SONET/SDH tiêu chuẩn
C hương 1: Tông quan về kiến trúc mạng truvền tài 23 CÓ hai p h ư ơ n g ph áp hình thành tín hiệu STM-N. Phư ơng p h á p thứ nhất qua AU-4 và p h ư o n g ph áp t h ứ hai q ua AU-3, phương pháp thứ nhất được sử d ụ n g ờ châu Âu và một số nư ớc khác tro n g đó có Việt N am , phương pháp thứ hai được sử dụng tại Bắc Mỹ, Nhật Bản và các nước khác. Tín hiệu AU-4 được hinh thành từ một luồng nh ánh 139264 kbiưs, hoặc 3 luồng n há nh 3 4 3 68 kbiưs, hoặc 63 luồng nhánh 2048 kbiưs thuộc phân cấp số PDH của châu Âu. A U - 3 đ ư ợ c tạo thành từ một luồng nhánh 44736 kbiưs, hoặc từ 7 luồng nhánh 6312 kbiưs hoặc từ 84 luồn g n há nh 1544 kbiưs. Cũng có thể sử dụng 63 luồng 1544 kbiưs để thay thế cho 63 luồng 2048 k bi ư s gh ép thành tín hiệu STM-1 qua T U - Ỉ 2 . . . . , AU-4. C hứ c n ăn g các kh ối trong bộ ghép T ro ng bộ gh ép S D H có các khối và nhóm khối như sau: con-t e- nơ m ứ c n, con-te-nơ ảo m ứ c n, khối n h á n h m ứ c n, nh óm các khối nhánh, khối quản lý mức n, n h ó m các khối quản lý và m ô - đu n tr uy ền tải đ ồ n g bộ mức N. - C o n - te - n ơ m ứ c n, ký hiệu là C-n (n = 1,.., 4): C-n là một khối thông tin chứa các byte tải trọng do luồng nh ánh P D H cung cấp trong thời gian !25 |ÌS cộng với các byte động không m a n g thông tin. - C o n - te - n ơ ảo m ứ c n, ký hiệu VC-n: VC-n là một khối thông tin gồ m phần tải trọng do các T U G hoặc C - n tưcmg ứ n g cung cấp và phần mào đầu POH. POH đ ư ợ c sử dụng để xác định vị trí bắt đ ầu c ù a VC-n, định tuyến, quàn lý và giám sát luồng nhánh. Trong trường hợp sắp x ếp k h ôn g đ ồ n g bộ các luồng nhánh vào VC-n thì phải tiến hành chèn bit. Có hai loại VC-n là VC -n m ứ c thấp (n = 1, 2) và VC -n mức cao (n = 3, 4), - Khối nh án h m ứ c n, được ký hiệu là TU-n: TU-n là một khối thông tin bao gồm một con -te -n ơ ào c ù n g m ứ c và m ộ t con trỏ khối nhánh dể chỉ thị khoảng các h từ con trỏ khố! nhánh đến vị trí bắt đầu của co n- te - n ơ ảo VC-3 hoặc VC-n mức thấp. - N h ó m các khối nhánh, được ký hiệu là TUG-n (n = 2, 3): T U G - n được hình thành từ các khối nhánh T U - n hoặc từ T U G mức ihấp hơn. TI ICì-n tạo ra sụ tương hợp giữa các con-tc-nơ áo mức thấp và co n - te - n ơ ảo mức cao hơn. - Khối q uả n lý m ứ c n, được ký hiệu là AU-n: AU-n !à một khối thông tin bao gồm một V C-n cùng m ứ c và một con trỏ khối quản lý để chỉ thị khoảng cách từ con trỏ khối quàn lý đến vị trí bẳt đầu của co n- te - nơ ảo cùng mức. - N h ó m các khối qu ản lý, được ký hiệu là AUG: Gồm một AU-4 hoặc AU-3. - Mô-đun truyền tải đ ồ n g bộ mức N, được ký hiệu là STM-N (N = 1, 4, 16, 64): STM-N cu ng cấp các kết nối lớp đ oạ n trong SDH, bao gồm phần tải trọng là N X A U G và phần đầu đo ạn s o n để đ ồ n g bộ khung, quàn lý và giám sát các trạm lặp và các trạm ghép kênh. P h ư ơng th ứ c gh ép luồn g bậc cao M uố n có đ ư ợ c tín hiệu S TM -4 cần phài sừ dụng 4 tín hiệu STM-1 và ghép xen byte các tín hiệu đó n h ư hình I.7a. Tín hiệu STM-16 được hình thành bằng cách ghép xen byte 16 tín hiệu S T M - I hoặc gh ép xen n hó m 4 byte tín hiệu STM-4 (hinh 1.7). Tín hiệu S T M -6 4 thường
24 M ạ n g ( h â n ^ íin q u a n g ỉ h é h ệ s a u hinh Ihành từ 4 tín hiệu STM-16, tuy nhiên cũng có thể s ừ dụ n g hồn hợp nhiều loại tín hiệu đồng bộ mức thấp đề tạo thành tín hiệu đồng bộ mức cao hơĩì. cấu trúc kliung STM-16 được m ỏ tá như hinh 1.8. a aa a , STM-1 #1 STM-1 #2 bbbb dcbadcba c c c c ... (a) STM-1 #3 STM -4 STM-1 #4 dddd aaa a STM-4 #1 STM-4 #2 bbbb dcbadcba . STM-4 #3 cccc. STM-16 STM-4 #4 dddd (b) Hình ỉ. 7: B ộ ghép các luồng số STM ‘N 270 cột X N 9 cột X N i 261 c ộ t x N 4— i:— ^ RSOH 9 dòng P h ầ n tái íín MSOH 125ms Hình 1.8: cấ u trúc khung S T M -N ^ TỒ chứ c mạnịỊ truyền dẫn SDH Các cấu hình mạnỊỊ SD H + càu h ìn h m ạ n g đ iê m - n o i- đ ìẽ m Tro ng cấu hình đicm-điểm chi có hai thiết bị đầu cuối T R M kết nối vói nhau trục tiếp hoặc qua các trạm lặp (REG). Đày ià cấu hình mạng đơn giản nhất (hình 1.9). STM-N(N> M) Hình L9: cấu liinlí ếỉtạnỊỊ diềm-nối-diếm Cỉiao diện các luồng nhánh được bố trí vồ một phía và giao diện lỏim hợp bố Irí \ c phía kia dc kcl nối với trạm khác. l'uỳ thuộc vào dung lượng ghép cua '1’RM dè bố Irí các luồng nhánh thích hợp.
( 'hiarng ỉ : Tỏng q u a n \'C^ kién írúc m ạ n g ỉruyẻn ỉai 25 + cdu hình m ạng chuồi Trong câu hình này ngoài hai trạm đau cuối còn có thêm íl nhất là một trạm xen/rẽ A D M ) ( h i n h l.ỊO). STM-N STM-N ^ TRM ĨRM n Hình LỈO: cấu ềiình tnạng chuỗi điểm C ác trạm đầu cuối có cấu trúc và chức năng giống như trong cấu hình điềm-nối-điềm. ('ác trạm A D M có các giao diện tồne hợp đề kết nối với các trạm A D M khác hoặc với Irạm dầu cuối, các giao diện luồng nhánh đê tách các luồng nhánh từ tín hiệu S T M - N và xen các luồng nhánh vào tín hiệu STM -N. Tại trạm đầu cuối truy nhập các luồng nhánh ó' mức nào íhi tại các trạm A D M có ihể tách luồng nhánh ờ mức ắv. + Can hình ìuạnịĩ, p hán nhánh Mạnti phán nhảnh đư ợc mô tà như hình 1.11. Trong cấu hinh m ạ n g gồm các T R M và nút rò nhánli. Trạ m dầu cuối cũ n g cỏ chức năng như ớ hai cấu hình Irên. Tại nút rẽ nhánh có các giao díẹn q ua ng tạo ra các tuyến nhánh (tốc độ luyến nhánh < tốc độ tuyến clìính). FRM HNút r ỗ s ĨRM s t m -n stm^n STM-M STM-M ■ : rm 'RM Hình LI ỉ: cấu hình tnạnịỊ phãn nhánh -t- càiỉ h ìn h vònỊ^ Trong cắu hinh này mạng chi có các trạm A D M kết nối với nhau tạo thành một vò ng kín (hinh ỉ . 12).