1
BÀI TIỂU LUẬN
MẠNG THÔNG TIN QUANG
Đề Tài:
Xu hướng tích hợp mạng IP/Quang thế hệ sau
Học viên: Cao Hữu Vinh
Ngô Thanh Tuấn
2
Mục lục
I Giao thức thống nhất của mạng truyền tải…………………………………………………………………
1.1 IP giao thức thống nhất của mạng truyền tải…………………………………………………………….
1.2 Giao thức IP……………………………………………………………………………………………..
1.3 Sử dụng IPv4 hay IPv6…………………………………………………………………………………..
1.4 IPv6 cho IP/WDM……………………………………………………………………………………….
1.5 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong IP………………………………………………………………………
1.6 Mô hình phân loại các gói IP thành các lớp dịch vụ……………………………………………………..
II Công nghệ ghép kênh theo bước song…………………………………………………………………….
2.1 Công nghệ ghép kênh theo bước song…………………………………………………………………...
2.2 Các thế hệ mạng WDM…………………………………………………………………………………..
2.3 Xu hướng tích hợp IP over WMD………………………………………………………………………..
III Kiến trúc IP/DWM……………………………………………………………………………………….
3.1 Nguyên lý hệ thống………………………………………………………………………………………
3.2 Các mô hình giải pháp mạng IP/WDM………………………………………………………………….
3.2.1 Mô hình giải pháp mạng IP/WDM ngang hàng……………………………………………….
3.2.2 Mô hình giải pháp mạng IP/WDM xép chồng………………………………………………...
3.2.3 Mô hình giải pháp mạng IP/WDM lai………………………………………………………...
3.3 So sánh các mô hình giải pháp mạng IP/WDM…………………………………………………………
IV. Giới thiệu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang………………………………………………..
4.1 Các phương pháp đinh tuyến trong mạng IP/WDM…………………………………………………….
4.1.1 Phương pháp định tuyến địa chỉ vùng………………………………………………………..
4.1.2 Phương pháp định tuyến xếp chồng………………………………………………………….
4.1.3 Phương pháp định tuyến tích hợp…………………………………………………………….
4.2 Các mô hình dịch vụ trong mạng IP/WDM……………………………………………………………..
4.2.1 Mô hình dịch vụ miền…………………………………………………………………………
4.2.2 Mô hình dịch vụ hợp nhất…………………………………………………………………….
4.3 Kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM………………………………………………………………..
4.3.1 Mô hình kỹ thuật lưu lượng xếp chồng……………………………………………………….
4.3.2 Mô hình kỹ thuật lưu lượng tích hợp………………………………………………………….
4.4 Các giao thức định tuyến IP……………………………………………………………………………...
4.4.1 Định tuyến tĩnh và định tuyến động…………………………………………………………..
4.4.2 Định tuyến véc tơ khoảng cách và định tuyến trạng thái liên kết……………………………
V. Kết luận …………………………………………………………………………………………………..
3
I Giao thức thống nhất của mạng truyền tải
1.1 IP giao thức thống nhất của mạng truyền tải
Cùng với sự ra đời và phát triển của nền kinh tế tri thức, sự phát triển bùng nổ của lưu lượng
Internet/Intranet cũng như công nghiệp truyền dẫn IP băng rộng/tốc độ cao có khả năng truyền tải được
tất cả các dịch vụ viễn thông hay dữ liệu làm cho truyền tải IP đang trở thành phương thức truyền tải
chính trên cơ sở hạ tầng truyền tải thông tin hiện nay cũng như trong tương lai.
Sự tăng trưởng theo cấp số nhân của luồn lưu lượng IP được kết hợp với sự tăng trưởng lớn mạnh liên
tục của việc sử dụng mạng internet và intranet diện rộng, sự hội tụ nhanh chóng của các dịch vụ IP tiên
tiến, Khả năng kết nối đơn giản, dễ dàng và linh hoạt đã t ạo ra một sự dịch chuyển mang tính đột biến
trong quá trình phát triển của mạng viễn thông. Sự dịch chuyển này không chỉ xảy ra trên lĩnh vực nội
dung mà còn ở cách thức của truyền tải lưu lượng. Nó đã làm thay đổi hoàn toàn quan điểm thiết kế của
các mạng viễn thông.
Mặc khác công nghệ thông tin ngày càng phát triển mạnh mẽ. Đặc biệt, khi công nghệ truyền dẫn
quang ghép kênh phân chia theo bước sóng – WDM, mà giai đoạn tiếp theo của nó là ghép kênh phân
chia theo bước sóng có mật độ cao – DWDM, ra đời với những ưu điểm vượt trội về băng thông rộng/tốc
độ lớn ( tới hàng ngàn Terabit ) và chất lượng truyền dẫn cao cũng tạo nên sự phát triển đột biến trong
công nghệ truyền dẫn.
Từ sự bùng nổ lưu lượng IP cùng sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ IP và công nghệ thông tin
quang đã tạo nên một cuộc cách mạng trong truyền tải của các mạng viễn thông. Kết hợp hai công nghệ
mạng này trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng tạo thành một giải pháp tích hợp để truyền tải đang là vấn đề
mang tính thời sự. Trong hầu hết các kiến trúc mạng viễn thông đề xuất cho tương lai đều thừa nhận sự
thống trị của công nghệ truyền dẫn IP trên mạng quang. Đặc biệt truyền tải IP trên mạng quang được xem
là nhân tố then chốt trong việc xây dựng mạng truyền tải NGN.
Cho đến nay người ta đã tạo ra được nhiều giải pháp liên quang đến vấn đề làm thế nào truyền tải các
gói IP qua môi trường sợi quang. Và nội dung của chúng đều tập trung vào việc giảm kích thước mào đầu
trong khi vẫn đảm bảo cung cấp dịch vụ chất lượng khác biệt, độ khả dụng và bảo mật cao.
Có hai hướng giải quyết chính cho vấn đề trên đó là: giữ lại công nghệ cũ, phát triển các t ính năng
phù hợp cho lớp mạng trung gian như ATM và SDH để truyền tải IP trên mạng WDM, hoặc tạo ra công
nghệ và giao thức mới như MPLS, GMPLS.
Đối với kiến trúc mạng IP được xây dựng theo ngăn mạng sử dụng những công nghệ như ATM,
SDH và WDM, do có nhiều lớp liên quan nên đặc trưng của kiến trúc này là dư thừa các tính năng và chi
phí cho khai thác và bảo dưỡng cao. Hơn nữa kiến trúc này trước đây sử dụng cung cấp chỉ tiêu đảm bảo
cho dịch vụ thoai và thuê kênh. Vì vậy, nó không còn phù hợp cho các dịch vụ chuyển mạch gói mà được
thiết kế tối ưu cho số liệu truyền tải lưu lượng IP bùng nổ.
Một số nhà cung cấp và tổ chức tiêu chuẩn đã đề xuất những giải pháp mới cho khai thác IP trên một
kiến trúc mạng đơn giản, ở đó lớp WDM là nơi cung cấp băng tầng truyền dẫn. Những giải pháp này cố
gắng giảm mức tính năng dư thừa, giảm mào đầu giao thức, đơn giản hóa công việc quản lý và qua đó
truyền tải IP trên lớp WDM (lớp mạng quang) càng hiệu quả càng tốt. Tất cả chúng đều liên quan đến
4
việc đơn giản hóa các ngăn giao thức, nhưng trong số chúng chỉ có một số kiến trúc có nhiều hứa hẹn như
các giải pháp gói trên SONET/SDH, Gigabit Ethernet (GbE) và truyền tải gói động ( Dynamic Packet
Transport – DPT). Tuy nhiên các giải pháp GbE và DPT thường được sử dụng cho lớp truy nhập.
Tùy từng giải pháp tích hợp truyền tải IP trên quang các tín hiệu dịch vụ được đóng gói qua các tầng
khác nhau. Đóng gói có thể hiểu một cách đơn giản chính là quá trình các dịch vụ lớp trên đưa xuống lớp
dưới và khi chúng đã được thêm các tiêu đề và đuôi theo không dạng tín hiệu đã được định nghĩa ở lớp
dưới. Các phương thức tích hợp trên quang bao gồm :
Kiến trúc IP/PDH/WDM
Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM
Kiến trúc IP/ATM/WDM
Kiến trúc IP/SDH/WDM
Kiến trúc IP/NGSDH/WDM
Kiến trúc IP/MPLS/WDM
Phương thức truyền tải IP trên quang là một trong những yếu tố quan trọng để người ta lựa chọn giao
thức IP làm giao thức thống nhât cho mạng truyền tải trong tương lai.
1.2 Giao thức IP
Cho đến nay đã có hai phiên bản của giao thức IP đó là : IP version 4 (IPv4) và IP version 6 (IPv6).
Tuy vậy, chúng vẫn thực hiện những chức năng chính sau:
+ IP định nghĩa đơn vị số liệu mà có thể gửi qua internet, nghĩa là IP quy định định dạng của đơn
vị số liệu (datagram) được gửi đi:
+ Phần mềm IP thực hiện chức năng định tuyến dựa trên địa chỉ IP;
+ IP gồm một tập hợp các nguyên tắc cho việc xử lý đơn vị số liệu tại các bộ định tuyến và Host
như thế nào, khi nào và bao giờ bản tin lỗi cần được tạo ra, và khi nào số liệu cần hủy bỏ.
Sự phát triển mạnh mẽ của IPv6 chủ yếu bắt nguồn từ việc thiếu không gian địa chỉ của phiên bản
tiền nhiệm trước nó (IPv4). Yêu cầu phát triển đòi hỏi phải định nghĩa lại phần mào đầu nhằm cải thiện
hiệu quả định tuyến, đó cũng là một động lực quan trọng khác của IPv6.
Địa chỉ IPv4 gồm có 32 bit, chia thành bốn octet, mỗi octet là một byte. Địa chỉ IP được chia thành
năm lớp A, B, C, D và E. Giả sử Net_ID và Host_ID lần lượt là phần định danh mạng và trạm. Địa chỉ IP
được biểu diễn dưới dạng <Net_ID> <Host_ID>. Có thể biểu diễn địa chỉ IP dưới dạng nhị phân và thập
phân. Giả sử n và h lần lượt là bit chỉ mạng và trạm. Địa chỉ IP được phân lớp, với bit lớp của lớp A, B,
C, D, E lần lượt là 0, 10, 110, 1110, 11110.
Với IPv4 chúng ta có 232 (4,3 tỷ) địa chỉ. Với sự phát triển của công nghệ hiện nay, hầu như tất cả
các thiết bị điện tử trong tương lai sẽ tích hợp dịch vụ IP, vì thế không gian địa chỉ của IPv4 trở nên chật
hẹp.
IPv6 là sự mở rộng của IPv4, trong đó nó dùng 64 bit cho phần phần định danh mạng và 64 bit cho
phần định danh trạm. Như vậy với IPv6 chúng ta sẽ có 2128 địa chỉ. Điều này có nghĩa là trung bình một
cá nhân trên thế giới sẽ có vào khoảng 5×1028 địa chỉ IP (xem như trên thế có vào khoảng 6,5 tỷ người).
5
Như vậy với IPv6 chúng ta có thể đảm bảo đủ không gian địa chỉ cho tất cả các thiết bị điện tử tích hợp
dịch vụ IP trong tương lai. Điều này làm tiền đề cho sự phát triển lưu lượng số ngày càng mạnh mẽ và
bền vững.
1.3 Sử dụng IPv4 hay IPv6.
Đến bây giờ chúng ta có thể khẳng định rằng IPv6 chưa thể thay thế IPv4 ngay được. Hai phiên bản
IP này sẽ cùng tồn tại trong nhiều năm nữa. Về nguyên lý, có thể thực thi IPv6 bằng cách nâng cấp phần
mềm thiết bị IPv4 hiện thời và đưa ra một giai đoạn chuyển đổi để giảm thiểu chi phí mua sắm thiết bị
mới và bảo vệ vốn đầu tư quá khứ. Tuy nhiên, có một điều chưa chắc chắn đó là liệu tất cả các nhà khai
thác Internet sẽ chuyển sang công nghệ IPv6 hay không? Điều này phụ thuộc rất lớn vào lợi ích mà nhà
khai thác thu được khi chuyển sang nó. Hiện tại, vây quanh các nhà khai thác vẫn là các bộ định tuyến
IPv4 và phần lớn lưu lượng trên mạng thích ứng cho IPv4, đây không chỉ là một yếu tố làm hạn chế sự
thay đổi. Một đặc tính khác lôi cuốn các nhà khai thác có cơ sở hạ tầng phát triển nhanh đó là đặc tính
cắm và chạy (Plug and Play), nó làm cho mạng IPv6 dễ dàng trong việc cấu h.nh và bảo dưỡng hơn so với
mạng IPv4. Để dễ dàng khi chuyển sang IPv6 thì các ứng dụng của IPv4 và IPv6 phải có khả năng liên
kết và phối hợp hoạt động với nhau (ví dụ các nhà sản xuất Internet Browser cần phân phối cho các Client
khả năng thông tin với cả IPv4 và IPv6). Một điều quan trọng và tiên quyết cho việc phối hợp họat động
đó là IPv6 cần hoạt động theo kiểu Host ngăn kép: một cho ngăn giao thức IPv4 và một cho ngăn giao
thức IPv6.
Như vậy, chúng ta có thể thấy rằng trước mắt sự xuất hiện IPv6 chỉ làm cho sự lựa chọn thêm khó
khăn (cũng giống như lợi ích của việc định tuyến hiệu quả còn tùy thuộc vào liệu các nhà khai khác có sử
dụng IPv6 không). Về lâu dài, sự nghi ngại về độ phức tạp và hiệu quả của IPv6 so với IPv4 sẽ được loại
bỏ vì đếnnay các ứng dụng IP đang cố thu nạp những điểm mạnh của IPv6 chẳng hạn như QoS.
1.4 IPv6 cho IP/WDM
Vấn đề chính của chúng ta là phải xác định xem những gì cần cho mạng và những g. nên loại bỏ để
làm cho truyền tải IP trên mạng WDM hiệu quả hơn. Trong bối cảnh hiện nay, IPv6 là phiên bản hợp lý
nhất để hiện thực hóa điều này, để mạng tối ưu hơn. Mào đầu nhỏ và hiệu quả cao, không có chức năng
kiểm tra lỗi trong giao thức đó là ưu điểm của việc sử dụng IPv6. Điều này có nghĩa là yêu cầu cơ bản đối
với hạ tầng WDM là phân phối dung lượng truyền tải tin cậy, đó là một trong những điểm giá trị nhất của
nó. Trong bất kỳ trường hợp nào, sự thích ứng mới giữa IP và WDM cần được phát triển. Lớp thích ứng
này phải có khả năng dành trước tài nguyên.
Kịch bản này xem các bộ định tuyến IPv4 được thích ứng ở biên của mạng WDM, điều này đồng
nghĩa với việc tạo ra một quá tr.nh chuyển đổi dần dần tại biên giới giữa các thành phần mạng. Sử dụng
IPv6 trong phần l.i của mạng WDM sẽ đem lại hiệu quả, khả năng mở rộng lớn hơn so với IPv4.
1.5 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong IP
Trước đây, Internet chỉ hỗ trợ dịch vụ với nỗ lực tối đa như bản chất thuật ngữ “ best effort”, ở đó tất
cả các gói có cùng năng lực truy nhập tài nguyên mạng. Lớp mạng lien quan đến việc truyền tải các gói
từ nguồn đến đích bằng cách sử dụng địa chỉ đích trong mào đầu gói dựa trên một thực thể trong bảng
định tuyến. Sự phân tách trong quá trình định tuyến từ quá trình gửi gói tin thực tế là một khái niệm thiết
kế rất quan trọng trong internet. Gần đây IETF đã giới thiệu một vài giải pháp thúc đẩy QoS trong
internet. Trong số những giải pháp này, IntServ/RSVP và DiffServ/ QoS – agents là những giải pháp hứa
hẹn nhất.
1.6 Mô hình phân loại các gói IP thành các lớp dịch vụ
Kiểu dịch vụ tích hợp ( IntServ)
Giao thức đặt trước tài nguyên và kiến trúc để thực hiện QoS từ đầu đến cuối là kết quả của nhóm
IntServ. RSVP là một giao thức báo hiệu thiết lập vào duy trì sự dành trước tài nguyên mạng. Do đó
RSVP sẽ có giai đoạn thiết lập, ở đó các vùng tài nguyên được dành t rước trong các bộ định tuyến
trung gian.
Trong RSVP việc dành trước tài nguyên chỉ hợp lệ trong một khoản thời gian nhất định, Vấn đề căn
bản cảu RSVP đó là sự mở rộng việc quản lý tình trạng tài nguyên trong một lượng lớn các kết nối. các
giải pháp cho vấn đề mở rộng này là tập hợp luồn RSVP thành một luồng hoặc RSVP theo kiến trúc.
Mô hình dịch vụ phân biệt ( DiffServ)