Mạng viễn thông - Mạng thông tin quang thế hệ sau: Phần 2

Chia sẻ: Le Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:157

Thêm vào BST

Báo xấu

152
lượt xem 51
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Mạng thông tin quang thế hệ sau: Phần 2 có nội dung trình bày các phương pháp điều khiển trong mạng thông tin quang thế hệ sau, các ứng dụng mạng thông tin quang thế hệ sau, một số ứng dụng mạng thông tin quang thế hệ sau cho mạng viễn thông Việt Nam.

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 2

Chương 4 CAC PHIÍDNG PHAP d iếu k h iể n TRONG MẠNG THAN6 tin q u an g t h ế hệ s a u 4.1. TỔNG QUAN [311 Sự phát triển mạ nh m ẽ cùa cô ng nghệ thông tin quang, đặ c biệt khi c ô n g nghệ truyền dẫi quang ghép kênh theo bước sóng ( W D M - Wavelength Division Multiplexing), m à giai đoạĩ tiếp theo củ a nó là ghép kênh qu an g theo bước sóng m ậ t độ ca o ( D W D M - D ens e WavelengtF Division Muitiplexing), ra đời với nhữ ng ưu điểm vượt trội về b ă n g th ô ng rộng/tốc độ lớn (tớ hàng ngàn Terabit) và chất lượng truyền dẫn cao cũng tạo nên m ộ t sự phát triển đột biến tronị công nghệ truyền dẫn. Từ sự bùng nổ lưu lượng IP cùng sự phát triển m ạ nh m ẽ c ù a cô n g nghệ IP và công nghi thông tin q ua ng đã tạo nên một cuộc cách mạng trong m ạ n g truyền tải củ a các m ạ n g viễn thông. Kết hợp hai công nghệ m ạ n g này trên cùng m ộ t c ơ s ở hạ tầ n g m ạ n g tạo thành m ột giả pháp tích hợ p đề truyền tài đ an g là vấn đề m a n g tính thời sự. T r o n g hầ u hết các kiến trúc mạnị viễn thông đề xuất cho tươ ng iai đều thừa nhận sự th ốn g trị c ủ a cô n g ngh ệ truyền dẫn IP trêr quang. Đặc biệt, truyền tải IP trên mạ ng qu ang được x e m là nhân tố then chốt trong việc xâ) dựng m ạ ng truyền tài N G N . T ron g giai đoạn đầu tiên, người ta tổ chức truyền tải IP trên m ạ n g q u a n g O T N (mạnị truyền tài quang) và việc điều khiển giữa IP và qu an g đư ợ c th ự c hiện theo ph ư ơ n g pháp tĩnh Người ta gọi p hư ơn g pháp điều khiển này ỉà p h ư ơ n g p h á p đ iề u k h iể n tĩn h I P trên quang. ở giai đoạn tiếp theo - giai đoạn thứ hai, các m ạ n g q u a n g O T N đư ợc chuyển đổi từ cấi trúc mạng mạng vòng ring hay điểm-điểm sang cấu trúc mạ ng mesh với các hệ thống DWD!V (ghép kênh bước sóng mật độ cao). Phưcmg pháp điều khiển tĩnh cũ không còn phù hợp nữa. Trong giai đoạn thứ hai này, điều khiển O T N thông qu a việc biến đổi các bước sónị động làm c h o nhanh hơn, dễ hơn, phàn cấp dễ dàng h a n và nó còn đ e m lại khả năng khôi phục quang. P h ư ơ ng pháp điều khiển này gọi là p h ư ơ n g p h á p đ iểu k h iể n đ ộ n g I P trên quang. Vì cà O T N và m ạ n g IP đ ều có cơ chế điều khiển chúng, nên phải có nhữ n g cách điềi khiển biến ch ú n g trờ tlìành n h ữ n g luồng tín hiệu lớn. Bản chất đ ộ n g cù a các dịch vụ IP hiệr nav và trong tươ ng lai sẽ đòi hỏi thườ ng xuyên kết nối ihay đồi, nhất là yêu cầu về b àn g thônị trên mạ ng truyền tài qu ang OTTM. Bời vậy, cần phải kết hợp sự biến đổi bư ớc sóng đ ộ n g với cc chế định tuyến m ạ n g IP làm c h o O T N thấy đư ợc m ạ n g IP và p h ư ơ n g p h á p này gọi là p h ư ơ n ị p h á p điều k h iể n tích hợp IP quang.
Chương 4: Các phư ơng pháp điều khiên írong mạng thông tin quan^ íhé hệ sau 325 N h ư trong c h ư ơ n g 3 đã trình bày, có 3 mô hình giải pháp m ạ n g I P / D W D M là mô hinh giái pháp ng an g h à n g (peer), m ô hình giải pháp mạng xếp chồng (overiay) và m ô hình giải pháp lai giữa m ô h ình trên (hybrid). Nên các phương pháp điều khiền IP trên qu ang tĩnh và độ n g có m ộ t số đặc điểm cẩn quan tâm (hình 4,1). - Trong m ô hình giải pháp mạng xếp chồng, OTN nèng biệt với m ạ ng ỈF và kết nối với mạng IP phía trên. Hơn nữa việc định tuyến tìm đường không chỉ thực hiện bởi các bộ định tuyến IP thông minh, cấu trúc được gọi là mô hình chồng mạng cũng như kiểu mô hinh chồng ÍP/ATM. - T r o n g m ô hìn h giải p h á p mạ ng ngang hàng, sử dụng giải pháp điều khiển tích hợp, mặ t phẳng điều khiển đ ề u dù n g cả m ạ n g OITM và IP, đồng thời kết nối q ua ng được dẫn hư ớng bời dinh tuvến [P. Giải p h á p xếp chòng H ình 4.1: Gidi p h á p điều khiển trong mô hình xếp chồnỵ và trong m ô hình nganỵ hảng 4.2. CÁC P H U O N C PH ÁP ĐIỀU KHIÉN TRONCỈ MẠNG THÔNG TIN Q l A NG THÉ HỆ SAU 4.2.1. Phuong pháp điều khiển IP trên quang tĩnh Sự' xoá bỏ di iứp truni; gian dần đen quan điểm mới đế xây d ụ n g m ạ n g IP trên quang. Mõ liinh kién trúc m ạ n g mới cần đ áp ứng dược các yêu cầu về hiộu quả, vc mức độ phân cấp dộ đế đạt đ ư ợ c yêu cầu về tốc độ nhanh nhất. Tô-pô của cơ sở hạ tầng dịch vụ IP là quan điểm cliính để thiết kế m ạ n g quang. Mặt khác, việc sừ dụng truyền dẫn đa bước sóng thông qua việc ứng dụ n g c ô n g nghệ D W D M cũ n g ảnh hưởng lớn khi cải tiến hạ tầng dịch vụ IP. 4.2. ì. ỉ. M ô hình x é p c h ồ n ỵ IP trên quang với điều khiển tĩnh 4.2.1.1.1. Hạ tcíng dịch vụ IP Xu h ư ớ n g các dịch vụ mạ ng đều dùng iP (all IP) và hầu hết các ứng dụng đều dù ng rC'P/11’ (ch o cà hiện lại và tư ơn g lai).
326 M ạng íhỏng (in cỊuan^ ĩhế hệ sau Hiện nay truyền lài IP qua T D M (bộ ghép kênh p h â n chia theo thời gian) k hỏ ng còn hiệu quá nữa và dằn sề bị loại bò. Các mạn g cũ sử d ụ n g S D H kết nối các lĩiạna W A N ờ lóp ì gồm các mạng q ua ng mạch vòng kết nối các S DH A D M (bộ xen/rẽ) và D X C (bộ nối ch éo số) cho các nội liên mạ n g của các các mạng vòng ring SDH. D o đó cấu trúc m ạ n i’ S D H đã làm phức ụ p và tốn nhiều thiết bị. Đồng thời, các dịch vụ phân phối d ữ liệu trên m ạ n g S D H th ư ờ n g d ù n g A T M . A T M là thiết bị với d ạn g hướng kết nối nên thường vận hành két nối với khác h hàng với m ộ t QoS nhất (lịnh và cung cấp dịch vụ VPN. Mạng sử dụng A T M và T D M sẽ gây ra tồn thất chi phí vận h à n h lớn và hiệu qu à truyền íã i rất thấp. Với phư ơng thức kết nối hướng gói n h ư ỈP trên A T M , phần m à o đầu (overh ead ) với khối lirợnu rất lớn được xác định thông qua các hàm phân m ả n h và gh ép màn h S A R (S egmentation and Reassembly). Phần mào đầu chiếm khoáng 2 0 % k h u ng cùa A7'M. Vi vậy. với các yêu cầu giao liép lốc độ cao thì kỹ thuật A TM không hiệu quà và thậm chí không thể d ù n g được và phai sử dụng các giải pháp khác như gói trẽn S 0 N E T 7 S D H (P O S ) và Gigabit Ethernet. Sự cải tiến trong mạn g quang xoá bỏ đi A T M và S O N E T / S D H là m ạ n g 2 lớp và xem n h ư là mạng mới có hịệu quà. Sự cải tiến đó thê hiện ờ hinh 4.2. Yêu cầu ch o VPN và Q o S IP IP \ P h ụ c hồi IP ATM SO N ET /SD H Phục hồi quang Yêu cầu ch o VPN và Q o S H hỉh 4,2: Giải pháp xăy (lựng m ạng 2 lớp !P và lớp quang l!ạ lầnụ niạng quani^ bao gồm các kct nối sợi qu an g và thiẽi bị l ) W Ỉ ) M ngiròi la thường gọi là lớp q u an g và lớp này cung cấp các đư ờng dần q u an g (thông qua bưóc sóng). Các dư ờng dẫn quang này được xem nh ư là các kẽnh qu ang k hôn g nh ừ n g Iruycn tái d ữ liệu lf^ mà còn tiLiyền tái licng nói và dữ liệu. 4.2. l. ì .2. Ghép IP đen lớp quang i)ỏ iruvcn tai 11^ trẽn các bước sóng thì phải dóng gói lưu lượng IP và các lưu lượng IP dà dóng gói sè dược chèn vào các khung giao tiếp quang định trước. N g à y nay đà có nhiều giải pháp dóng gói IP đc truyền tải IP/quang. Hình 4,3 mô tả m ộ t số giài p h áp mà nhiều hãng trên thc giới dang sử dụng dc đó n g gói IP/quang.
( htaxng 4: c ác phương pháp điều khiên írong mạng thông ỉ in CỊuang thé hệ sau 327 ỈP *.v ■ ,—• ,•; ■ ■ . V-'- , ' PPP/IDLC SRP 1/10 GE-MAC ATM SDL Đóng gól SONET/SDH SONET/SDH SONET/SDH 1/10GE-PHY ATM-PHY Giao diận quang SDL-PHY WDM/DWDM a) b) c) d) e) H ình 4,3: Các giải pháp đóng gói ĨP để (ruvền tới D W D M Các ph ư ơ n g pháp đó ng gói đà chi ra ờ hình 4 3 có thế khác nhau ở nhừn g điềm sau: - Băng thôn g của phần mào dầu nhiều hay ít - Tôc độ đ ưò ’ng uiao tiêp là bao nlìiổu ■ “ Sự linh hoạt cùa giái pháp mạng dựa trôn công nghệ gị - Chức nă ng gị để quàn lý lưu lượng - Khả n ă n g của QoS,..* Đó là nlìũ‘ng vấn đề đặ c biệt quan trọng cho mạ ng truyền tài dữ liệu đa phương tiện và ứng d ụng thời gian thực. Một số cò ng nghệ mới sử dụng cho các mạn g băng rộní^ đề đó ng gói ÍP đă chi ra ở hình 4.3 là: - POS (a): sử dụng giao thức điểm-điềm p p p đẻ đ ó n g gói và giao liếp vật lý S O N E T / S D l i để g hé p với kê nh q ua ng - D P T - T r u y ề n tải gói đ ộ n g (b): Sử dụng giao thức lớp MAC' gọi là giao thức tái sử dụng không gian SRP đề đóng gói IP. Nó cũng dùng SONHT/SDH đề giao tiếp vật lý với DWDM. - Gigabit E t h e r n e t (c): Sừ dụ n g lớp MAC với giao tiếp vặt lý mới từ 1 đén 10 Gbit/s đế íruyen tài IP trên các dường dẫn quang. - A T M (d); Xoá bò !ớp trung gian S0NỈ:T/SD1Ỉ ghép trực licp eác Ic bào của A'1'M vào kcnlì W D M sử d ụ n u giao tiep q ua ng A'['M lốc độ cao. - S D L - L i ê n k ế t d ữ liệu đo'ii giản (e): Sử dụng giao tiếp S O N E T / S D H hoặc giao thức bàn chai của SDL. 4 .2 .1.1.3. K iền trúc 2 lớp IP /quang Ilinh 4.4 m ò tả kicn irúc IP/quang mới cỏ 2 lớp gồm lớp IP và lớp truycn lái quang. Tại lớp IP các bộ dịnh luyến IP nằ m ở biên mạng tập hợp các liru lượng đi vào được cung cấp bời các công nghệ Iruy nhập n h ư dịch vụ ADSL, cáp, quay số hoặc đ ư ờ n g thuê riêng và ghép kênh lĩnh dưa vào “ống ch ứ a lớn" (B FP - Big Fat Pipe).
328 M ạng íhóng ỉin quang ihế hệ sau L ớ p d ịc h vụ Bộ định tuy ến ỈP \ I Giao diện quang chuẳn ........ / ỵ Q u ả n lý và khai ------ th á c dịch vụ & Q u ả n lý và giám sát m ạng L ớ p tr u y ề n tải q u a n g H ình 4.4: Kiến trúc IP /q m n g m ớ i củ 2 lớp gồm lớp IP và lớp truyền tái quatíịỉ ('ác ống Bí-p phân phối “ bàng thông thô” đư ọ c cu ng cấp bcyi lớp q u an g thông qua các kcl nối sợi q ua ng hoặc ghép kênh bước sóng D W D M giữa các bộ định tuycn. Lớp qu ang được xcm như một đám mây để gắn kết các thiết bị nối m a n g nhu các nút S O N E T / S D H , chuyển mạch A TM hoặc các bộ định tuyến của iớp dịch vụ. Các kết nối nà y có thế là điể m-đ iểm, mạn g vòiiị.’ ring, mesh từng phần hoặc mesh toàn phần (phụ thu ộc vào việc cấu hình m ạ n g qu ang lõi I)W1)M). Điều này cũng tương tự nh ư sử dụng mạ n g IP trên hạ tầng A T M , nghĩa là với bất cứ kết nối logic nào giữa các nút IP cũng có thề được thiết kế th ôn g q ua các kết nối V C C /V P C tương ứní>. Hiện nay khi sử dụng sợi quang đơn m o d e các kết nối có thể lèn đến !0 Gbit/s sừ dụng giao dièiì S O N E T / S D H hoặc Gig abi t-E the me t. Đ â y là sự phát triển tươ ng tối mạnh cùa c ô ng nghệ mạng, hiện người ta đã thử ng hi ệ m tốc độ két nổi tới 40 Gbit/s. Khi sử dụníi hệ thống D W D M mạ ng ngang hàng thi khả năng về tốc độ có thể còn đạt cao hơn. Khi nhiều bước sóng được truyền tài mà trên mỗi bước són g đều m a n g tín hiệu với tốc dộ bit cao thì băng thông có thể đạt được mức terabit. Người ta d ù n g nhiều bộ định luyến giao tiếp song song cho một kết nối và kết nối với thiết bị đầu cuối của D W D M . liệ Ihốtm mạch vòng I )W ! ) M được sử dụng nhiều hon, nhắt lá các ứng d ụ n g ơ quy mỏ lỏn như ơ các thành phố, quốc gia. I lệ thống mạ ch vòng 1)W1)M k h ôn g chí là việc nhân rộng bãng thông n h ư dã mô ta trên mà còn tạo ra các chức n ăn g phục hồi m ạ n g quan g. C ư chế bảo vệ mạch vòng sứ dụng trong mạ ng SONHT/SDM cũ n g đư ợc bố sung liDiig mạ ch q u an g đề phân phoi lính co dàn ciia lớp qu ang cao. Mạng qu an g llụrc hiện dể dàng các kct nối có b ăn g thô ng rộng từ các luyến quang, mà các tuycn này truyền lái lưu lượng lập Irung của các lưu lượng 11\ A'1'M hoặc SONH'I7SDH. (' á c bộ dịnh tuyến giao tiếp trực tiếp với lớp quang, vì v ậy k h ô ng bị ánh h ư ởng thông q u a các lược dồ glicp kênh trung gian n hư m ạ n g S O N E T / S D H dã xáy ra.
( hương 4: Các phương pháp điều khiên trong mạng thông tin quang thế hệ sau 329 Các m ạ n g v ò n g ring tập trung lưu lượng IP sử dụng cóng nghệ D PT không chỉ sử dụng ghép kênh tĩnh mà còn khôi phục nhanh, băng thông lớn nhất nhờ khá năng tái sử dụng không gian. Điêu này là rắt quan trọng với các trường hợp phần hư ớn g fP đặc biệt là các dịch vụ đa p h ư ơ n e tiện. Phân quan trọng khác của kiến trúc mới là hệ thống quàn lý chung. Khi tất cả các thiết bị phải được điều khiển đều n ằ m trong một miền riêng thi chi phí vận hành giám rất nhiều và như vậy việc quàn lý sẽ đ ơn giản. Ph ư ơn g pháp điều khiển đồng nhất sẽ x ử !ý cấu hình thiết bị cung cấp dịch vụ, theo dõi hoạt độ n g và các hoạt động quàn lý khác. Tro n g kiến trúc 2 lớp, người ta có tổ chức các hệ thống quản lý ưu tiên gồm có các chức nâng quán lý các yể u tố đặc biệt cùa nhà cung cấp nhưng các s ia o diện chuẩn đả m bảo trao đồi thông tin với hệ th ốn g q uả n lý trung tâm. 4.2.1.!.4. Truyền dần đa hước sóng Các kết nổi sợi q u an g và hệ thống DWDM dùng để thiết lập hạ tầng truyền tải quang, Hạ tầng này cung cấp các tuyến truyền dẫn quang với cẩu hinh tĩnh, Các tuyến truyền dẫn quaiìỉ' ở đâ y dù n g để kết nối các bộ định tuyến, các thiết bị chuyển m ạ ch A T M và các thiết bị S ONE IVS DH. (Y)ng nghệ D W D M ch o phép nhiều ket nối quang có thể chạ y đ ồ n g thời trên các sợi q u ang và tạo ra các băng th ôn g có khả năng phân cấp. Hơn nữa băng thòng có thể tăng lên b ằ n ẹ cách thêm các kênh bước sóng. Tô-pô điển hinh cùa các hệ thố ng D W D M bao gồm các kết nôi hỗn hợp vò ng và đ iể m - đ ie m nh ư hình 4.5, Chuyốn mạch ATM ATM H u b + S p o k e Netvvork - - P O S p -t-p In te rc o n n e c tio n Trung ké DPT R ỉng DWÕM ỉỉìỉtỊt 4,5: Hợ ỉầnỊỊ (ỊuanịỊ cung cấp các két nối ỉoịỊỈc thông qua việc cung cấp hirớc sóng tĩnh
330 M ạng thông Ún quang thể hệ sau Tuy nhiên, kiến trúc chỉ ra trên hinh 4,5 vẫn đ a n g tồn tại trên thực tế. son g kiến trúc này đã khá lạc hậu với một ý tưởng mới về m ạ n g quang có thề c un g cấ p dịch vụ bư ớc sóng từ đầu cuối tới đầu cuối một cách tự động. Tr o n g cấu trúc c un g c ấ p các bước són g tự đ ộ n g thì tất cả các đặc tính mạ ng đều đư ợc bổ sung vào lớp m ạ n g dịch vụ ỈP. Lớp q u a n g chi đ ơn giản cung Cap BFP kết nối từng thiết bị lớp dịch vụ tới bước nhảy kế tiếp. Một trở ngại nữa trong phần kết nối liên m ạ n g q u an g cù a kiến trúc nà y là D W D M tạo ra nhiều mạn g ghép chồng lên nhau. Các tô-pô mạ n g với các kiểu kết nổi đ iể m - đ iề m , vòng, hub hoặc mesh đư ợc cài đặt bằng cách gán tĩnh các bước sóng. C ác m ạ n g này cu n g c ấ p các kết nối giũa các bộ định tuyến gán với mạ n g quang. Các m ạ n g vòng ring D W D M cung cấ p bất c ứ các tô-pô ảo nào, như ng sự linh hoạt trong mồi mạng vòng ring bị giới hạn. Các mạ ng vòng ring D W D M g ồ m các bộ xen/rẽ quang O A D M qua các cổng nối D W D M . Các O A D M cung cấ p rất nhiều giao tiếp cục bộ nối với các bộ định tuyến với giao tiếp d ữ liệu tốc độ cao. N h ư hinh 4.6, m ột m ạ n g vòng ring quang cung cấp đường dẫn quang yêu cầu thiết lập tò-pô logic m o n g muốn. C ó thể là iogic mesh của kết nối điẻm-điêm dùng POS hoặc nhóm kết nối điể m-điể m tạo ra logic mạ ng vò ng ring trong khi sử dụng truyền tải gói động (DPT). Logic mesh Logic ring H ình 4.6: Các tuyến truyền dẫn quang thỉếí lập các tô-pô logic yêu cầu Kết nối các kênh q ua ng và m ạ ng vòng ring được chi trong miền q u an g th ôn g qua các bộ nối chéo q ua ng tĩnh. Theo kiểu tĩnh này thì chi phí vận hành rất lớn và việc lập lại cấu hình bàng nhàn công trong trường hợp mạng có SỤ cố.' MỘI trong những khủ năng cúa các mạn g vòng ring DW1)M là kcl ihúc các kênh q u a n g ở các A D M D W D M hoặc các đầu cuối điể m-điểm và đế dù ng các bộ định tuyến hoặc chuyển mạch A TM ch o kết nối trong một số kênh qu ang ờ lớp địch vụ. T h e o cácii này, mộl số cổng (trung kế) đa bước sóng để kết nối được giới hạn mật đ ộ giao tiếp và d u n g lượng ch uyể n tiếp cúa các bộ định tuycn và chuyền m ạ ch A TM đượ c sừ dụng. ( ' u n g cấp dịch vụ đầu cuối-đến-đầu cuối và phục hồi m ạ n g là hai vấn đề chính. S ự phục mạn g quang được giới hạn trong phạ m vi “mạ n g con q u a n g ” năm trong m ạ n g vò ng ring hoặc hệ thống D W D M điểm-điểm. Điều đ ó dẫn đến việc q u à n lý băng thôn g và ch ứ c năng bảo an cần dược bồ sung trong lớp m ạ ng dịch vụ IP.
( 'hươuịĩ 4: Các phương pháp điều khiến trong mạng íhóng ỉ ìn quan^ thẻ hệ sau 331 4.2.1.1.5 Q uàn lý b ă n g thông Các chức n ă n g n h ư QoS, phục hồi và các VPN, mà nó được cu nu cấp bời A T M và S O N E T / S D H , thì bâ y giờ phài được cuna cấp bời các lớp còn lại, Yêu cầu cho các mạn g ào vói QoS đặc biệt n h ư với A T M là các v c ao (Virtual Circuit) va V P áo (Virtual Path) đặt trẽn toàn bộ mạ n g trong m ạ n g kiểu mesh được íhực hiện bời lf^ QoS, kỹ thuật lưu lượng của chuyên m ạ ch nhãn đ a giao thức (MPL S-TE i và các mạng riêng ao VIPLS VPN. Để báo đàm truyền dẫn chính xác lưu ỉirợng trong một giới hạn đư ợc định trước bàng các thòng sổ n hư độ írễ hoặc jitter phải dùng ĨP QoS. IP QoS về cơ bàn đ ư ọ c chia thành những phần sau (n hư trong [CSCO-9]): - S ự phán loại sử d ụ n g các mô tả lưu lượng đề phân loại các gói thành các nhóm đặc biộí, xác định gói tin trong n h ó m để ta iy nhập được và xừ Iv Qo S trên mạng. - Q uủn lý íắc nghẽn thực hiện tạo các hàng đợi gán các gói tin vào các hàng đợi đó dựa vào sự phán loại gói tin và lập lịch truyền nhận gói tin trong hàng đợi. - K ỹ thuậí tránh tắc n g h ẽ n theo dổi tài lưu lượng đẩy nhanh và tránh tắc nghẽn tại các diỏm núí cồ chai mạng. Việc tránh tắc nghẽn được thực hiện thông q u a việc giải phỏng gói tin- - Co’ che c h í n h scỉch vù định hình sử dụne các thông tin m ô tả luồng gắn trên gói tin mà nhi nm thòng tin nàv được nhận ra thông qua Vỉệc phân loại cói tin đc xác dịnh sự liên quan và dịch vụ. - lln hỉệỉi Q oS là d ạn g cùa kết nối mạng tạo ra cách đe các Irạm đầu cuối hoặc nút mạn g kél nối với dicm bcn cạnh khác trong mạng de yẻu cầu xử lý các lưu lượnu nhắt dịnh. Vì vậv, chất lượng dịch vụ cầĩi gan với các lớp chất lirợnu dịch vụ với sự chấp thuận mức dịch vụ S l . A nhất định. Đ ẻ tuân theo SLA, hàng đợi và C ' chế tránh tấc nghõn phải được O áp dụ ng trên toàn mạng. c\ )n đirờng đ ơ n giản nhất để Iruy nhập vào băng thông rộng lứrì cua D W D M là sử dụng íai cân bằng. Nếu có hai hoặc nhiều hơn đưởng dan quang giữa hai bụ định tuvến thỉ có nhiều d ư ờ n g di trong b à n g định tuyến. Nếu đư ờng dằn quang có cùng tồc độ thì uiao thCrc định tuyến íự độ ng trải đều lưu lượng trên vài đường dẫn quaiig song song. T r o n g trường hợp lốc độ các d ư ờ n g dẫn qu an g k h ò n g bằng nhau, giao thức định tuyến phải điều klìiên độ dài theo mcl để d a m bảo nhiều định tuyến với chiều dài bằng nhau và tạo ra sự cân bằng tái. Ph ư ơn g pháp truy nhập băng thông hiện đại hơn ià sừ dụnịi M P L S - TE, nó tạo cho việc vận hành m ạ n g một cô ng cụ hữu ích diều khién lưu !ượng các luồng trong mạng. Các đ ư ờng liAnì có thc cài dặt tĩnh sử dụ ng cônụ cụ quủn lý uián tiép (otninc) hoặc cài dạt độnu sử dụng guu) llìức xác dịnh Irước tài nguyên (Rcsource Rcscrvalion Protocol - RS VP) và giao thức phân phối nhàn ([.abel Distribution Proíocol LDP) đàm bảo sử d ụ n g m ạ n g lối ưu íuỳ theo các trường hợp lưu lượng cụ thể. MPl.S-TC dựa trên M P L S đó là kỹ thuật chuvcn tiép gói tin mới tích hợp lớp 2 và lớp 3. MIM.S d ư ạ c dù n g trong các m ạ n g chi cỏ các bộ dịnh luycn hoặc trong m ạ n g ỈP + A TM . MPLS sứ dụ ng các nhàn có chiều dài cố định ihcm vào mào đau các gói tin hoặc llìôm vào mà o đầu các té bào A TM. C h u y ề n m ạ ch nhãn biên (Edge-LSR) thực hiện thêm hoặc bò đi các nhàn này ơ các biên mạ ng MỈH.S và các chuyển mạch nhăn LSR sẽ dùng c h ú n g đề quyết định các bước chuycn ticp trong mạng.
332 M ạng íhông tin quang íhé hệ sau M P L S - T E sử dụng M P L S và các thiết lập các cổ n g luồng với nh ữ n g thuộc tính xác định để đáp ứng yêu cầu về Q o S và mức độ khôi phục. Các c ồ n g luồng có thể dư ợc thiết lập tĩnh hoặc động và được khôi phục ờ một cấp độ nào đó theo m ứ c dao đ ộ n g m ạ n g cần thiết. MPL S-T E được mô tả ở phần “C ơ bản về công nghệ mạ ng q u a n g ” . Cà hai kỹ thuật tải cân bằng và lưu lượng sẽ đư ợc m ô tả chi tiết hon trong phần "Khôi phục trong m ạ n g quang tĩnh” của cuốn sách khi phân tích p h ư ơ n g p h áp khôi phục dù n g mạn g quang đa bư ớc sóng. 4.2.1.2. Giải p h á p điều k h iể n qua n g tĩn h Xét m ặ t phẳng điều khiển qu ang IP trong mô hình x ếp c h ồ ng m ạ n e, hạ tầng cơ sở dịch vụ IP dựa trên các định tuyến Gbit với tốc độ giao tiếp ca o kết nối tĩnh với hạ lớp qu an g bao gồm các D W D M hoặc sợi quang. 4.2. ì .2.1 Phát Iriẻn hạ lông dịch vụ IP Theo quan điểm tô-pô mạn g thi các định tuyến gigabit của lớp dịch vụ [f^ sẽ kết nối với nhaii như thế nào? và chúng có cùng s ử dụng các thiết bị D W D M khôrm'? Điều này sẽ được trinh bày ờ phần tiếp theo. Lưu ỷ rằng các tô-pô mạng xét cho hạ tầng dịch vụ ỈP k h ô ng xél các dặc tính giới hạn về dịa lý cùa sự phát triển mồi mang riêng biệt. Tất nhiên điều này k h ôn g có nghĩa là yếu tố giới hạn vậi lý là không quan trọng. N ó có ảnh hư ởng rất ỉớn đến việc cấu trúc m ạ n g lõi nhưng không bao hà m hết theo lý thuyết. Các kết nối sợi quang có sần và cáo kho áng cách giữa các vị trí trong các ứng dụng thực lế là khác nhau. Các mạng đưòng trục kiểu điểm-điểm cỡ nhỏ hoặc các kết nối đưòìig trục Mạng đ ư ờn g trục (mạng lõi) nhỏ hoặc các kết nổi đ ư ờ n g trục kéo dài dược thiết lập bằng mạng n g a n g hàng với kết nối sợi qu ang điềm-điểm. Đe cu ng cấ p sự bảo vệ khi sợi qu an g bị dứl. tín hiệu suy giảm hay giao diện bị hỏng, mỗi bộ định tuyến lõi là thiết bị có hai giao diện POS tốc độ cao và kết nối với bộ định tuyến kề bên bằng hai sợi q u a n g n h ư hinh 4.7. 2 giao diện P O S n giao diện P O S \ \ Sợi b ả o vệ Sợi hoạt động Trung ké DVVDM Đ ầ u cuối DWDM fíìfiỉi 4,7: Két nối ntụnỊỉ đườiíỊỊ trục quanịỉ diêm-diêm (ỊUdtiịỊ v ớ i s ự i ÍỊH ÍIH ỊỈ dơn hước s ó tt Ịỉ h o ặ c c á c t h i ế t h ị ( lầ u c u ố i D W D M riiông q ua viỌc sử dụ ng 2 giao diện, tái cân bằng sẽ đượ c áp dụng. Ncu m ộ i liên kết bị phá vỡ thi lưu lượng sỗ được truyền trên đ ư ờ n g còn lại và tối thiều hoá sự ngát q u ă n g dịch vụ. Diều này sC d ư ợ c làm rõ hơn ờ phần “ Khôi phục m ạ n g q u a n g ” . '
c hương 4: Cúc phương pháp điều khiến írong mạng thỏnĩị tin quan^ íhê hệ sau 333 S ử d ụ n g D W D M sẽ làm tăng băng thông nh ư phằn bẽn ohải của hinh 4.7. Nhiều giao diện POS kẻt nôi trực tiếp với nút DWDM, mà tại các nút n a y sẽ chi ra lừng bước sóng cho giao diện POS và bộ g hé p kênh ghép chúng trong sợi quang. Việc sừ dụ ng hai sợi qu ang giữa các nút D W D M là d ư thừa. Tuy nhiên, nó lại lạo thuận !ợi cho việc sứ dụng công nghệ D W D M đê tạo bă ng thỏng rộng trên một sợi quang và một sợi c ò n lại cũng sử dụng hệ thống D W D M đê bảo vệ. Điêu đó tạo nén sự trong suốt đẻn các bộ định tuyến gắn vào hệ thống. Các mạng đưòng trục cõ’ lớn Đôi với m ạ n g đ ư ờ n g trục bao gồm nhiều hơn hai nút, tô-pô m ạ n g dạng mesh sẽ được sử dụn g nh ư hình 4.8. Để tạo ra tô-pỏ mạng mesh đầy đủ thì cần ~ i l lịên kết và mỗi bộ định luyẻn cần (n - 1) giao diện. Điều thuận lợi nhất là tắt cá các nút chi cần một bước nhảy đ ư ò n g dẫn khi có sự cố, m à k hôn g cần bước nhảy nhiều đ ư ờ n g dẫn. Dĩ nhiên là số lượng yêu cầu kết nối và giao diện lớn. Lỉén kết logic điẻm -đ iểm G iao diện 3 PO S yêu cầu cho tô-pô d ạ n g m esh đầy đủ H ìnỉì 4,8: M ạng đường trục POS với tô"pô dạng m esh dầy đủ s ử dụnỵ kết nố i sợi quang đơn hirớc sóng hoặc ỉíệ íhống D W D M Việc sử d ụ n g cô n g nghệ D W D M sẽ tăng băng thông giừa các định tuyén đư ờnq trục bằng cách thcm các giao diện. Hơn nừa cơ chế bào vệ được truyền về các nút D W D M . Th ôn g í l u r ò n g c á c Iiúl 1)WI)M n ố i v ớ i m ạ n u v ò n g ri nu q u a n g loại t r ừ v i ệ c k c l nối --------kcl nối sọi quang. Các nút này c u n g cấ p bất cứ tô-pô cho các bộ định tuyến: m ạ n g vòng ring, mesh hoậc hiib như m ô lả ờ phần trước “ Kiến trúc 2 ìớp íP/quang” , Dối với các m ạ n g đ ư ờ n g trục cung cắp dịch vụ lớn cờ 10-20 nút lồi và khoáng 50 - 100 di c m Iniy nhập ( A c c e s s - P O P ) thì dạng mesh không thật phù hợp vi liên kết nối sc cần rất nhiều kct noi sợi quang, ví dụ Ị 5 bộ dịnh tuyến lồỉ dạng rnesh hoàn toàn cân tới 105 kcl nối sợi quang. C'hinh vì vậy m ạ n g kiểu này phài được phân cấp. s ố lư ợ n g các nút trong lòi phải được giới hạn và m ạnỊỊ p h ã n p h ố i xế p xung quanh mạng đường trục để kếl hợp một khối lượng lớn các POP.
334 M ạng ihông íin quang ỉhé hệ sai4 Tô -pô cùa mạng lõi có thề là mesh khác hoặc dạng m ạ n g v ò n g nn g. Đề xem sự khác nhau giừa hai khá năng này người ta giả thiết m ạ n g lỗi có 8 nút. N ếu két nối tất cả nút theo dạn g mesh hoàn toàn thi cần 28 két nối sợi qu ang cho mạ ng lõi, yêu cầu này khó lòng thực hiện được. T h ự c te khi tạo 3 nút vào thành một tam giác và đ ư ờ n g dẫn hư ớn g về son g song (cua!-homing) cùa các nút còn lại xung quang tam giác thì số lư ợng kết nối q u an g sẽ giảm xuống thành 13. Hinh 4.9 sẽ mô tả giài pháp này. H Ì Ị t h 4 .9 : K ế t n ố i c á c n ú t l ô i t r o n g m ạ n g m e s h y ê u c ầ u n h i ề u k ế t n ố i s ợ ỉ q u a n g Một khả năng khác, n h ư chi ra trên hình 4.10, kết nối nút theo d ạ n g m ạ n g vòng ring với các k' t nối POS điềm-điềm. Với 8 nút 1 ^1 sẽ thiết lập đư ợc 2 vò ng qu a hai nút. Điều quan trọng * là có cung cấ p sự dư thừa vá ngãn ngừa việc chia mạ n g thành hai tuyến trong trường hợp nút két nối bị lỗi. Giải pháp này yêu cầu 9 kết nối sợi quang. Ỹ H ì n ỉt 4. / 0 : K ẻ ỉ n ố i c á c n ú t ỉ ô i t r o n ỵ m ộ t h o ặ c n h iề u v ò n g đ é ỵ i ã m d i s ố k ế t n ố i ( Ịu a n ỊỊ 'i lìuận lợi cúa lô-pô m ạ n g dạng mesh là luôn có đ ư ờ n g để truyền trong m ạ n g lõi và chi qua mộl bước nhảy Irung gian kề cả khi định tuyến tham gia hoặc loại bỏ vi lồi. Còn đối với giãi pháp mạ n g vòng ring n h ư hình 4.10 có thề phải trải qua ba bư ớc nhảy Irung gian để truyền
c 'Inrơng 4: Các phương pháp điều khiên irong mạn^Ị (hỏng í in quang ihể hệ sau 335 tài trong iỏi. Do đó thuận lợi cúa tô-pô mạng vòng n n g là giảm đi số lượrm kết nối quang. Với nhừng yêu cầu về chi phí và tính sẵn có cùa các sợi quang đơn bước sóng thi tỏ-pô mạn g vòng ring là dạ ng phù hợp nhất. C ô n g ngh ệ D P T hỗ trợ hoạt động cho các kiến trúc có cơ sờ mạn g vòng ring chất lượng cao như hình 4.1 1. M ạ n g vò n g ring hai sợi quang hiện nay SỪ dụng các dịch vụ S O N E T /S D H và ch ún g đ ư ợc tái s ử dụng. Bên cạnh việc DPT cho phép két nối hướng gói trong mạn g vòng ring thi giới hạn tối đa 16 nút S O N E T /S D H mỗi vòng là khòng còn đ ú n g nừa mà phải cho ph ép tới 256 nút (về lý thuyết). Mạng vòng ring Bộ tái tạo xoay song đếm Hìnễi 4 ,ĩ ĩ : M ạng vòng riỉtg đuờtt^ trục quanỵ sủ' dụng S R P Mỗi bộ dịnh tuyến lõi yêu cầu một eiao diện độc iập với số lượng định tuyến. Các giao líện này d ù n g 2 cổim; m ộ t ch o phía đông và một cho phía tây các nút ỉân cận. Điều này có ỷ ìghĩa hơn han neii so sánh m ạ n g vòng quang dùng POS trong đó có hai giao tiếp mồi nút. Hơn lừa viẹc truyền lưu lượng thông qua việc truyền dừ liệu bộ đệm của giao tiếp D PT và không )hai x ứ lý ở lớp 3 c ủ a định tuyến. Với các núl lân cặn [lựn 40 km bộ lái tạo rp dưực dù n g để ;hắc phục d ả m bao Iruycn d ừ liệu chính xác. Nh ư đã nêu trên “T ồ n g quan về công ỉighệ truyền tái gói tin dộ ng ’', các mạn g vỏng ring W'V tập trung vào x ừ lý tất cà các khó khăn của các mạng vòng ring truyền tái IP. DPT xử lý :ác trường hợp lưu lượng !P lăng và băng thông íăng cao thông qua DW[)ỈV1. Thuậ t toán công )àim S R P du y trì việc sử d ụ n g băng ihông rộng và số lượng đưa vào truycn tải lớn, thậm chí rontì c á c I n r ì r i m l i ợp t ắ c nghen và co thế i hay dối n h a n h c h ó n g p h ù h ợ p với sự t h a v deìi c ú a U I luọnu. l)ỉ^ ỉ' d u ọ c dùiìg trong các mạch mạng vòng n n g lớn dáng ke ca vc số lượng nút lẫn L .lioủng cách giữa các nút. Đó là giải pháp íốt cho các mạng vòng ring r ộn g lớn cũng như các :lui vực rộng lớn và \ c m n h ư mạ n g vòng trong các toà nhà. Hàng đợi và CO’ che bổ sung hỗ trợ ihiều lớp lưu lượng với băng thông biến đồi và độ trễ yêu cầu. Chuyển mạ ch bào vệ thông ninh IPS là m cho khòi phục nhanh chóng khi bị lỗi kể cà lỗi khi truyền lải đa ph ươ ng tiộn và lút. ( ' h ứ c n ăn u khôi phục của tô-pô mạng dộng cho phép thcm vào, gờ bo và khôi phục nút ò n g cùa các lác vụ gán và chạ y một cách tối Ihiểu cấu hình và yêu cầu cung câp. Các m ạ n g v ò n g ring sợi quang sừ dụng công nghệ DPT có thể cài đặt trước kết nối Ịuang hoặc các hệ ihốn g D W D M giống như hạ tầng lai ghép. Với khoànu cách lớn giừa các
336 M ạng í hỏng ùn qium ^ ỉhế hệ sau nút mạ ng v ò n g ring có thể đạt được đặc biệt là hệ th ố ng D W D M . Điều này dẫn tới độ trễ truyền tài lớn và phài quan tâm vấn đề về thời gian trong c ơ chế tín hiệu SRP-Ẻầ của DPT. T ậ p trung POP POP c u n g cấ p truy nhập cho các khách h àn g đến các m ạ n g cu n g cấp dịch vụ. Tuỳ thuộc vào dịch vụ yêu cầu, POP có thể bao gồm có các bộ định tuyến, ch uy ền mạ ch A TM , bộ tập trung x D S L hoặ c đầu cuối cáp và có thể két nối với các bộ định tuyến lõi theo nhiều cách. Trong q u á trình phát triền (giai đoạn t h ứ hai), một số các P O P truy nhập đư ợc tập trung vào trong các POP của lớp mạn g phàn phối. P O P phân phối được thiết kế để bò đi 3 lớp P O P (triple-player POP ) d ư thừa. Đầu tiên, có hai định tuyến biên m ạ n g đ ư ờ n g trục cân bàng tải lưu lượng đi vào m ạ n e đư ờ n g trục. Trong t rường hợp một định tuyến lỗi thi các định tuyến khác có thể tụ nó tải đ ư ợc hết. T h ứ hai, cả hai định tuyến này có hai kết nối tới m ạ n g đ ư ờ n g írục. T h ứ ba, có hai thiết bị liên kết nối POP và/hoặc có môi trường truyền dẫn vật lý bị lồi. Tập íru n g P O P ch u yển m ạch Giải ph áp slY dụng chuyển mạch ờ lớp 2 giCra các P O P ' t r u y nh ập và định tuyến biên lõ i (hình 4.12). A1'M hoặc Ethernet được xem xét. Hạn chế của A T M là chi phí thiết bị q u á cao. Điều dó k hô nu the dù ng hct các đặc lính mạn h Q o S của A T M V! có thừa băng ihông. Bộ định tuyến biẻn O C -48/ST M -16 P O S đ ư ờ n g trụ c (2,5 Gbit/S) Gigabit E th e rn e t C huyển m ạch (1 Gbit/S) lièn kết P O P OC-12/STM -4 ATM (6 2 2 Mbit/S) F a s t E th ern et (100 Mbit/s) Truy n h ậ p P O P 0C-3/ST M -1 ATM (155 Mbit/s) H ình 4. ỉ 2: Các POP-truy nhập và địníi tuyến hiên iỏi có kết nốỉ tởỉ cả chuyển mạch lớp 2 trong thiết k ế PO P chuyển mạch Kht d ù n g cô n g n g h ệ Ltherncl, giao diện Fast Ethernet và Gig ab it -lù hc rn c t hiện d a n g dược phô bicn hiộn nay và 10 Gigabii trong tư ơ ng lai gần. Gi ữa POP- tru y nhập và định luyến biên lỏi đặt hai ch uyể n mạ ch để cung cấp d ự ph òng dư thừa. Kiểu điền hình hiện nay, mỗi l*()I^-lruy nhập nối với hai chuyền mạch với Fa st-Bthemet đ ư ờ n g lên.
c 'hương 4: Các phương pháp điều khiên trong mạng í hóng tin quang ihé hệ sau 337 Định tuyến biên lõi nối với Gigabit đường lên tới chuyển mạch. Do đó phân cấp trong bàng thông với 100 M bi ư s từ POP-truy nhập, 1 Gbit/s tới định tuyến biên lõi và đạt được 2,5 Gbit/s đi vào lõi. Đê tránh vò n g lặp bác cầu gây ra bởi việc nối tới các định tuyến soni> song thuậ t toán cây mò rộng S TA đ ư ợ c s ử dụng. T h e o cách nà y có rất nhiều thuận lợi. Đầu tiên Ethernet là công nghệ dề triền khai và đã đirực kiểm chứ ng . Giải ph áp Ethernet được phân cấp đáp ứ ng các yêu cầu băng thôn g trong tirơng lai nlìư sự phát triến từ 10 Mbiưs lên 100 Mbiưs và 1000 Mbit/s. Hơn nữ a s ự phân cấp thực hiện thôn g q u a ch uyể n mạch mô-đun mà dễ dàng ghép với nhiều đư ờng lên trong c huyển mạch lớp 2 ch o các kểt nối tới các định tuyến thêm vào. Bất lợi là có chuyển m ạ ch thê m vào thi cũng là thêm các ng uồ n g ây lồi. Ngày nay sử dụng A T M tốc độ đạt được giao tiếp là ỉ 55 Mbit/s với OC -3 c/S TM -l, 622 Mbiưs với O C - 1 2 c / S T M - 4 c , 2,5 Gbit/s với OC-48c/STM-16c. C ũ ng giố ng n h ư giải p h á p Ethernet hai chuyển m ạ ch A T M đư ợc đặt vào giữa POP-truy nhập và định tuyến biên ỉõi để d ự phòng. Ví dụ các PO P -t ru y n h ậ p có thể kết nối với đường lên 0 C - 3 c / S T M - l tới cả hai c h uy ển m ạ ch và dịnh tuyến biên lõi nối với đ ư ờ n g lên OC-12c/STM-4c. Đê tích hợp thế giới IP hướn g-k hô ng kết nối với A T M hư ớng -k ết nối cần có nh ữ n g x ử lý khác. Giải p há p đầ u tiên là IP cổ điển (CLỈP) trong đó các định tuyến IP ánh xạ tới đ ư ờ n g ảo A T M VP. Giải p h á p thứ hai gọi là LAN emulation ( L A N E ) nghĩa là LAN đ ư ợc thiết lập ào giũa định tuyến truy nhập và lõi. Khả năng đặc biệt của côrm nghệ này k hôn g bàn trong cuốn sách này. T h ự c tế cả hai giải pháp đem lại kết quả chi phí đội thêm và dộ phức tạp tăng lên. Một đ iể m thuận k/i cùa tích hợp chuyền mạch A TM P O P đó là A T M dễ liên kết với các liên kct nối P O P dạ ng mesh hoàn toàn. Bưi vậy kết nối trực tiép giữa POf’-truy nhập cho các luồng POP-liên kết là có thể thực hiện được. Bất lợi chính là chi phí thiết bị A T M rất cao và vưọ t quá lớn yêu cầu tích h ợp [P và ATM Tập tru n g P O P điếnt-điểm POS, A T M , G iga bi t-E the rn et dùng để triển khai kết nối điểm-điểm. Mỗi POP- tru y nhập kết nối trực tiếp kiểu đ iể m - đ iể m tới cả hai định tuyến biên m ạ n g lõi, POS hoặc liôn kết nối A T M ngày nay được tạo ra nối kết 0 C - 3 c / S T M - l tốc độ 155 Mbiưs hoặc () C - 1 2c /S T M -4 c ớ tốc độ 622 Mbiứs. Với giao tiếp O C- 192 c/S TM -6 4c (rong mạn « lõi tix>ng luxrng lai gần, giao tiếp OC-48c/S'FM-16c ở tốc độ 2,5 Gbit/s sẽ dù n g tập trung POP. '1'huận lợi chính cùa giải pháp đó là không cần thiết bị liên kết nối. Khi d ù n g POS thi có c ô n g nghệ tư ơ n g t ự d ù n g c h o cả m ạ ng lõi và lớp phân phối (hình 4.13). Bất lợi c h ín h đó là cầ n mỗi giao tiếp cho mồi POP-truỵ nhập ironíỉ định tuyến biên lõi nià kct quà sẽ có mậ t độ giao diện rât lớn. Tập írutíỊ’ P O P m ạ n g vòng ring quang D P T Khi d ù n g c ò n g nghệ DPT, cần thiết lập mạng vòng ring truy nhập chứa các định tuyển biC‘n lõl và POI^-truy nh ập (hình 4.14). 'I rong đó sử dụng sơ đồ 2 hub sonu song. Băng thông
338 M ạng íhông íin quang thê hệ sau mạng vòng ring ta iy nhập phụ thuộc vào các giao diện D P T sử dụng. Hiện nay, có O C - 2c /S T M -4 c hoặc O C-4 8c/ STM -1 6c. Tươ ng lai gần sẽ có giao diện O C *192c/ST M-64c. O C -4 8 /S T M -1 6 P O S Bộ định tuy ến biên (2.5 Gbiưs) đ ư ờ n g trục Gigabit E thernet (1 Gbiưs) OC-12/STM-4 ATM t^oặc PO S (622 Mbìưs) Đ iểm PO P -truy n h â p 0C-3/STM-1 ATM (155 Mbiưs) H ình 4,13: Liên kết nối PO P iruy nhập trực tiếp với định tuyến hiên lôi h ợ i bỏ các iỉĩiét bị liên kết nối OC-48/STM-16 P O S (2,5 Gbít/S) Bộ định tuyến biên đ ư ờ n g trục Điẻrn P O P-truy n h ậ p O C-48/STM -16 (2,5 Gbiưs) ÒC-12/STM-4 ATlVi (622 Mbỉưs) Hìỉth 4.14: Mô ỉúíih ĩộp trung POP m ạng vòng ring quang D P T (cả POP-Ịruy nễtập và địnỉĩ íuyến biên lôi kết hợp vào 2 vòng quay ngược sonỵ sotĩỊỊ)
( hương 4: c ác phương pháp điều khiên trong mạng íhông íin quang thế hệ sau 339 Sử d ụ n g D P T có m ộ t số thuận lợi trong lớp phân phối. Trước hết, cỏ một số kết nối sợi quang và một số gia o diện đư ợc yêu cầu cho cá POP-truy nhập và định tuyển biên lõi vì tô-pô mạng vòng ring cần có khi triển khai. Thứ hai, D P T cung cấp băng thônu rắl tốt và hiệu qu à thòng qua khả nă ng tái sừ dụ ng không gian và SRP-fa. Hơn nữa iPS cung cấp độ dao động cao. Điẻm bât lợi chính là khả năng cập nhật chi có thê cho toàn m ạ n ẹ vòng ring và k hôn g thè thực hiện cho từng phần. 4 .2 .1 .2 .2 . P h á t í r i ó n h ạ l á n g t r u y è n d ầ n q u a n g Cô ng nghệ D W D M đ ư ợ c d ù n g trong hạ tầne mạn g truyền tái q u an g như thế nào và kiểu ràng buộc ra sao khi thiết kế m ạ n g DWDM-CƠ sờ, điều này được m ô tả troníỉ phần tiếp theo. H ệ t h ố n g DVVDM Hạ tầng truyền tải q u a n g thườ ng được triển khai với hệ thốn g D W D M đồng hướng. Các hệ thống này sử d ụ n g tất c ả các bước sóng trên m ộ t sợi q u a n g truyền dần theo m ột hướng. C ôn g nghệ nghệ D W D M đã đư ợc trình bày ở c h ư ơn g trước, ở đ â y chỉ tóm tắt một số vấn đề cliính trong hệ thốn g D W D M . S (f đồ k h ố i h ệ tlư m g D W D M Các hộ thố ng D W D M bao g ồ m các các thiết bị phía đầu cuối và các bộ k h uế ch đại đư ờng qu ang ( 0 1 . A). ở vị trí đầu cuối cùa hệ thống D W D M có 3 thiết bị cơ bản: bộ chuyển dôi bước sóng, bộ g h é p kênh/ tách bước sóng và khuếch đại quang. Hỉnh 4.15 chi ra sơ đồ khối cũa hệ thốniỉ D W D M kicLi điế m -d iể m cho một hướng. Để truyền dẫn 2 hướ ng , các thiết bị ở vị trí đầu cuối à bên trái và bên phải có cã uhép và tách kênh bước sóng và cà hai phía đề có mộl cổng phát và công thu đa bư ớc sóny. Thiết hị đ ầ u cuối OADM Thiết bị đ ầu cuối Hìn!t 4.Ĩ5: K hốìxãy dựng hệ thông D W D M Các bộ c hu yề n đổi bư ớc sóng được nối tới các bộ định tuyến gigabit và thiết bị lớp dịch vụ khác. G h é p kênh tổ hợp các bước sóng thành tin hiệu q ua ng dó dược khuếch đại bàng bộ kh ucch dại Boostcr. 'rại đầu thu có một bộ khuếch đại quang khác khucch đại lại tín hiệu qu an g và sau đỏ phân chia q ua bộ tách bước sóng thành các kônh q u an g khác nhau. Ngược với hệ thống điể m- điể m , tại vị trí đâu cuối của các hệ thốn g mạng vòng ring ỉ ) W i ) M có hai cồng phát và hai cổng thu da bước sóng đe ket nối hai ch iỏ u sáng các dicm lân
340 Mạnịỉ, íhông /in quang thế hệ sau cận bên trái và bên phái của vòng mạng. Bộ tách và ghép kênh được gộp lại thành bộ ADM q u ang ( O A D M ) . Tại O A D M tín hiệu đưa đế n được tách thành tín hiệu qu an g đơ n bước sóng đề truyền sang vị trí đầu cuối bên phía đông hoặc tây. T ừ hai tín hiệu nhận được (phía đông hoặc phía tây) một vài bước sóng được kéo ra chuyển tới các bộ tách sóng phía nhận và ngược lại. Một số nhà sàn xuất D W D M phân chia sự hoạt động D W D M cho dái bước sóng từ 1529 đến 1602 nm thành 2 hoặc 3 bàng tần. Các bàng tần được ghép kênh và tách kênh riêng biệt tạo ra mô-đun. Bộ kh uêch đại O L A d ù n g để khuếch đại tín hiệu quang bù suy hao tín hiệu q u an g trong sợi quang. Một số vị trí trí cần thiết sừ dụ ng O A D M ứể xen/rẽ các bước sóng theo nhu cầu. Bộ c h u yể n đổi bư ởc sóng Bộ chuyển đồi bước sóng là phần từ rất quan trọng trong các hệ thống D W D M khi tồ chức mạn g D W D M . dùng để chuvển đồi tín hiệu từ thiết bị lớp dịch vụ tỏi kênh D W D M với bưóc sóng tư on g ứng, Chún g có thế hỗ trợ cả chuẩn íỉiao diện quang tại cưa sổ bước sóng ngẳn 1300 nm hoặc bước sóng dài 1550 nm hoặc cá hai. Hầu hết hệ thống D W D M sử dụng bộ ch uy ển đổi bước sóng hoại động ở m ộ t hoặc nhiều bước sóng. Có hai kiểu chuyển đổi bước sóng; chuyền đồi bước sóng dịch vụ cụ thể và chuyển dối bước sóng không phụ thuộc dịch vụ. Bộ chuyển đối bước sóng dịch vụ cụ thể yêu cầu kiểu khung và lốc dộ đưò'ng truyền nhất dịnh. Bộ tách sóng này thực hiện chức năng 3R. Điều này có nghĩa chúng ch uyể n đổi tín hiệu quang thành tin hiệu điện, thực hiện lại tín hiệu và khôi phục đồng hồ sau đó c h uy ền đổi tín liiệu quav lại miền quang. Hầu hết các bộ chuyển đồi bước sóng phụ thuộc dịch là các bộ chuyến đối bước sóng S O N B T / S D H làm việc ở tốc độ của O C -1 2/ S TM -4 , O C - 4 8 / S T M - 16 và OC -192/S r M - 6 4. Bằng cách yêu cầu khung S 0 N E 1 7 S D H giám sát lỗi bit dể x em trạng thái tín hiệu và khơi tạo chức năng bảo vệ quang trong trường hợp tín hiệu bị suy giám. Bộ ch u yể n đồi bước sóng không phụ thuộc dịch vụ (bộ tách sóng trong suốt) chỉ cu n g cấp chức năng IR bởi vậy chi truyền bước sóng từ chuẩn 1310 nm hoặc bước sóng 1550 nm tới các bước sóng kênh W D M cụ thể. Bộ chuyển đồi bước sóng trong suốt không phức tạp và bời vậy rè hơn nhiều bộ chuyền dối bước són g dịch vụ cụ thề. Hơn nũa, bất cứ tín hiệu yêu cầu từ máy trạm n h ư P(3S, DPT. { iiuabil-lálicriicl lioặc ATM dcu dược cluiycn dổi vi các bộ chuvcii dôi binVc sóim náy dộc lập vứi lốc dộ bit và khung tín hiệu. MỘI hạn chc của bộ chuyền dổi bưóc sóng loại này là sự tínli toán quỹ nguồn quang trở nên phức tạp vì bộ chuyền đồi bước sóng loại nùy k hô ng cu n g cấp dicm ranh giới rõ rệt. H an nữa chuyển mạ ch bào vệ qu ang chi thực hiện tuỳ theo công suấl tín hiệu quang. I!ầu hcl các hệ lliống D W D M cu n g cấp sự lựa chọn không sừ dụng bộ tách sóng, r hay vào dó tliiốt bị lớp dịch vụ có thể kcl nối trực liếp tới ghép kênh cúa các dầu cuối W D M với }>ia« tiếp m à u . Giao tiếp này cũ n g cung cấ p bước sóng kênh W D M đặc biệ t.'Tất nhiên bước sóng này phái chính xác và ổn dịnh để tránh giao thoa kênh.
C h ư ơ n g 4: C ác p h ư ơ n g p h á p điều khiên Irong m ạ n g (hông íin íỊuaniị th ế hệ sau 341 T h iết kc m ạn g W D M Khi thiêt kê hạ tầng mạn g truyền tải quang một số tiêu chí n h ư tô-pô, kh ông gian kênh, tòc độ đư ờng truyên tối đa, quỹ nguồn quang và khà năng nâng c ấ p đư ợc xem xél. c á u h ìn h m ạ n g Nhìn chung, các tô-pô mạng dạng mạng vòng ring hoặc điể m -đ iế m dè có thế triển khai ờ tâng m ạ ng quang. Hệ thống điểm-điểm sứ dụng chính trong m ạ r g đ ư ờ n g đê tạọ ra kết nối băng rộng. Tô-pô cùa lớp dịch vụ IP có thể là hình sao, mạ n g vòng ring hoặc kiều mesh. chúng được sử dụng làm các đ ư ờ n g truyền điểm-điểm cùa hệ thống D W D M đề kết nổi các vị trí liên quan. Điê m trờ ntíại chính việc dùng hệ thong điểm-điểm là lưu lượng đi qua được xử lý ờ lớp dịch vụ !P. Khi triền khai m ạ ng vòng ring D WD M, một số iượng nhò kết nối sợi qu ang cần thiết để kêt nôi tới tât cả các vị trí. Thiết kế mạng phái tạo được khả n ăn ẹ cung cấ p bất c ứ tô-pô mạ ng nào tới lớp dịch vụ IP. Thực tế, trong trường hợp ờ những chỗ m à mô hình iưu lượng là mesh đầy đù thì việc thiết kế sẽ đơn giản đi rất nhiều. Hình 4.16, chì ra cách mà một mạng với 5 vị trí và lớp dịch vụ IP dạng mesh đầy đủ đ ư ọ c triển khai. ề 8 B H ình 4, ĩ 6: Độ linh hoại và ĩinh đơn giản của mạng vòng rỉng D W Đ M Khi sử dụnií hộ thống điểm-điềm, một đầu cuối DW D M phải được thêm vào ớ cả hai diòm dầu cuối của kcl nối lớp dịch vụ IP mong muốn. Trong khi đó, thực hiện mạn g vòng ring chỉ cần 2 bộ ch uyc n đổ! được chèn vào các thiết bị ờ các vị trí đư ợ c két nối. Một sự so sánh về việc yêu cầu thiết bị đổi với việc thực hiện mạng D W D M được biều diễn ở bảng 4.1. B ả n a 4 ,1: Yêu cầu về thiết bị D W D M đ ể th ự c h iện m ột m ạ n g IP lỉịch vụ đầy đù Hệ th ố n g điểm-đÌẲm H ệ t h ố n g m ạ n g v ò n g ring S ố đ ầ u cuối DWDM 20 5 S ố b ư ớ c s ó n g mỗi liên kết 1 3 S ố kết nối c á p 10 5
342 M ạng thông tin quang thế hệ sau K h o ả n g cách k ê n h Liên m in h Viễn thô ng Qu ốc tế đ ã tiêu chuẩn h oá k h o ả n g c ác h kê nh là là 50, 100 và 200 G H z để cung cấ p đ ả m bảo vận hành đư ợc với nhau. K h o ả n g c ác h kênh 200 G H z chù yếu sử dụng c h o giải pháp m ạ n g W D M đô thị. C ò n k h o ả n g các h kê nh 50 và 100 G H z được sử ',ụng cho các hệ thống D W D M đ ư ò n g dài. Số lượng các kênh yê u cầu phụ th uộc v ào nhu cầ u sử d ụ n g và đ ư ợ c p hâ n thà nh các giai đoạn trong q u á trinh phát triển. Giai đoạn đ ầu hầu hết trong các t r ư ờ n g h ợ p th ư ờ n g được tính toán là khá thấp. T h ô n g thường, các hệ th ố ng D W D M có thể đ ư ợ c cấ u hình với việc ghép kênh và tách kênh hoạt độ n g ờ kh o ản g cách kênh 100 G H z khi bắt đầu. Tuy nhiên, việc thiết kế khoảng cách kênh ban đ ầu rất q u a n trọng trên c ơ s ờ d ự báo nhu cầu trong tư ơ n g lai. Nếu thiết kế khoảng cách kênh ban đ ầu là 100 G H z m à sau này có yêu cầu với khoảng cách các kênh 50 GHz, hệ thốn g D W D M k h ô n g thể đ ư ợ c nâng c ấ p hệ thống trong trạng thái hoạt động (ir.-service), mà cần phải tắt hệ th ố ng lắp th ê m các bộ g h é p kênh và tách kênh 50 G H z và phải kết nổi thêm các bộ c hu yể n đổi bư ớc sóng. N h ư vậy, nó đã xo á sạch thiết kế mạng ban đầu khi trong tư ơng [ai yêu cầu kho ảng các h kênh là 50 GHz. Vì thế, nên thiết kế ban đầu sử dụ ng ngay các phần tử có k hoả ng cách kênh 50 GHz. Tốc độ đ ư ờ n g truyền íố i da Nếu thiết kế hệ thống D W D M với các tốc độ đư ờng truyền rất cao (ví dụ: O C - I 9 2 /S T M - 6 4 ở 10 Gbiưs) đư ợc yêu cầu, thi việc bù tán sắc phải đirợc tính toán ngay. Đ ầ u tiên, là sừ dụng các sợi qu an g bù tán sác nonzero, nh ư bộ N Z D s (N o n Z er o Đisp ert io n Pibres) và các sợi tán sắc dịch chuyển DS (Dispersion-Shiữed). T h ê m vào đó, cá c khối bù p hâ n tán đặc biệt phải được tính đến trong hệ thống D W D M để đảm bảo việc truyền dẫ n q u a n g đ ư ợ c bảo đảm. Một các h khác để có thể đạt đến giới hạn tán sắc là sử d ụ n g bộ tái tạo 3R. C ác mô-đun tái tạo được chèn vào giữa các O LA trung gian. N h ư thế, tín hiệu q u a n g D W D M sẽ được chuyền đổi thành tín hiệu điện, được phục hồi hình dạng, chỉ nh lại thời gian và đ ư ợ c chuyển đồi về lại phần quang. Q uỹ cô n g su ấ t qu a n g Một đ iể m chính trong việc thiết kế m ạ n g D W D M là phải tính toán n guồ n quỹ cô n g suất quang dựa trên việc d ự đoán mức công suất truyền kh ắp mạ ng. Mỗi bộ phát q u a n g đư ợc thiết kế để hoạt đ ộ n g với m ộ t m ứ c c ôn g suất đ ầu ra gần n h ư k h ô n g đổi. M ộ t loại cô ng suất đầu ra cụ thể mà ở đó ta có thề tạo ra c ôn g suất phát thay đổi. Mồi bộ thu quang được thiết kế đề hoạt động với chi tiêu lỗi bit (điển hình là lOE-12) xác định nếu công suất đầu vào nằm trong dài động của bộ thu quang. Hiệu số giữa c ôn g suất phát nhỏ nhất và độ nhạy công suất thu nhỏ nhất đư ợc gọi là qu ỹ cô n g suất quang ( P o w e r Budget). Để đ ả m bào thiết kế m ộ t hệ thống tin cậy, thi q u ỹ c ô n g suất q u a n g phải lớn hơn nhiều hoặc ngang so với tổng số tổn thất trên đ ư ờ n g từ bộ phát q u a n g đến bộ thu cộ n g với số dự phòng thiết kế. Bao gồm tất cả các tổn thất kết nối/ghép nối, suy hao sợi q u a n g và sự bù công suất. Đổ tránh cho bộ thu q u an g quá tài, thi m ột độ suy hao tối thiểu c ũ n g phải đ ư ợ c đ ả m bảo. Hinh 4.17 m in h hoạ việc tính toán này.
( Ììiarng 4: Cúc phương pháp điểu khién írong mạniỊ ỉhông nn c/uaniỊ ỉhê hộ sau 343 C ón g s u á í p h á t lởn n hất Tx Độ s u y h a o tối th iể u S ự q u á tải bên Công suất phát nhỏ nh ắt Tx Rx c ự c đại Tón thất kết nối/ghép nối Suy giảm quang Quỹ còng suất Bù công suất Dự phòng íhiết kế Đ ộ nhạy Rx nhỏ nhất H ìnỉỉ 4. ỉ 7: Q uỹ công suất và sự suy giảm tối íhiéu đối với m ội kết nối quang Đê bù lại việc tốc độ lồi bị tăng lên bới vì nhiễu và giao thoa g ây nên, m ộ t số công suất cộnu thêm phải điíọc thêm vào tín hiệu phát. Phần này của công suất được gọi là pcnver penaỉíy, Nói chung, po w cr penalty đư ợc xem là một phần trong các tham số của giao diộn quang. Một độ d ự trừ thiết kế (design margin) là để bù cho khả năng tổn thất sẽ tăng lên trong íưoTig iai. C ôn g suất phát, độ nhạy phía thu và pow er penalty là các cụ thẻ nh ư điều kiện xấu nhẩt (worst-case), íuổi thọ, khả năng của các nhà cung cấp thiết bị. N hư vậy, khi tính toán các phần tứ của nguồn quỹ c ô n s suất không ỵôu cằu một độ dự trCr thiết ke. Độ dự trìr thiết kế được ycu cầu cho các t r ư ò n g h ợp ví dụ: đối với các bộ cộng ghép nối qu ang để sửa chữa một cáp bị hỏng. Cìiá trị điẻn hinh thườ ng sử dụng ià 1 - 3 dB. Một so giá trị điển hình đối vói các phần từ được sử dụng để tính toán Cịiiỹ cô ng suắt dược minh hoạ Irong bảng 4,2. B á n g 4,2: C ác g iá trị điển h ìn h đu‘ sù' dụ n g tronịị việc tín h toán quỳ công suất Ợc Phần tử úiả trị T ồn íhấí kết nối Õ ,2 d B /k ế í nốÌ T ồn thất g h é p nối 0,01 dB/ghẻp nối T ồn th ầ t q u a n g 0.4 dB/km (tại 1310 nm) 0,3 dB/km (tại 1550 nm) P o w e r pen altỵ 1 -2dB ! D ự p h ò n g thiết kế , 1 - 3 ỐB Việc ihicl ké toàn bộ một mạng DWDM là khá phức tạp bới vì c á nhiều tham số phai lính dén. Minh 4.18 m in h hoạ ihiét ké một tuyén quang giữa hai nút lớp dịch vụ irong m ạ ng D W D M . Dồ đàm bào độ tin cậy việc truyền dẫn D WD M, các dặc t í n h kỹ thuật vè g i a o diện quang cua các bộ dịnh tuycn và ch uyề n mạch, trưck hél phải dược so sánh với các dặc lính kỹ thuật cua các bộ chuycn dồi bước sóng trong DWDM. Không chì bước sóng hoạt động phài phù hợp, tliêm vào đó q u ỹ cô n g suất giữa giao diện thiết bị lớp dịch vụ và giao diện của các bộ cliuycn dỏi bước s ó ng cúa [)\VDM cũng phải phù hợp.