Các giải pháp mạng đô thị MAN.PDF

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộng ROADM Reconfigurable optical add/drop multiplexing bộ ghép kênh xen/rẽ có khả năng cấu hình lại RPR Resilient Packet Ring

MỤC LỤC

Trang Thuật ngữ viết tắt

MỞ ĐẦU

Chương 1:

Nghiên cứu xu hướng phát triển mạng MAN trên thế giới 1

3 1.2 Xu hướng phát triển thị trường mạng MAN trên thế giới 3 1.2.1 Những động lực thúc đẩy việc phát triển thị trường mạng MAN 3

1.4 Tổng quan về các hướng triển khai giải pháp công nghệ mạng MAN 7

2.1 Nghiên cứu, tìm hiểu các công nghệ giải pháp mạng và khả năng cung cấp

2.2 Nghiên cứu công nghệ, cấu trúc mạng và khả năng cung cấp dịch vụ của giải

2.3 Nghiên cứu công nghệ, cấu trúc mạng và khả năng cung cấp dịch vụ của giải

2.4 Nghiên cứu công nghệ MPLS/GMPLS và khả năng cung cấp dịch vụ trong

Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp, Mô hình mạng MAN quang phù hợp với

3.1 Đánh giá hiện trạng mạng (cấu trúc và thiết bị) trên các tỉnh thành phố của

Việt Nam

93

3.1.2 Khả năng kết nối giữa các thiết bị mạng hiện có với các sản phẩm mạng

3.2.3 Xem xét trên cơ sở khả năng và chi phí nâng cấp mở rộng mạng 107 3.2.4 Xem xét trên khía cạnh đảm bảo chất lượng dịch vụ 108 3.2.5 Xem xét trên khía cạnh về tính mềm dẻo của mạng 108

3.2.6 Một số đánh giá và nhận xét chung về khả năng ứng dụng của các giải pháp

3.4 Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ MAN áp dụng cho VNPT 118 3.4.1 Đề xuất mô hình kiến trúc giao thức cho các lớp mạng 118 3.4.2 Xây dựng mô hình mạng MAN quang phù hợp với cấu trúc đặc thù của các

tỉnh thành phố

119

3.5 Các đề xuất lựa chọn mô hình mạng MAN quang phù hợp với hiện trạng mạng

viễn thông của VNPT

138

3.6 Đề xuất giải pháp, mô hình xây dựng mạng MAN cho TP Hà nội 140

3.6.3 Tổng quan về cấu trúc mạng MAN Bưu điện Hà nội 141 3.6.4 Cấu hình mạng MAN Bưu điện Hà nội giai đoạn 2003 - 2006 143 3.6.5 Cấu hình mạng MAN Bưu điện Hà nội định hướng tới 2010 144

KẾT LUẬN

Tài liệu tham khảo

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ATM Asynchonous transfer mode Mode chuyển giao không

đồng bộ

CPE Customer Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng DCC Digital Communication Channel Kênh thông tin số

DSL Digital subscriber line Đường thuê bao số

DWDM/CWDM Dense/coarse wavelength

division multiplexing

Ghép kênh theo bước sóng mật độ cao/mật độ thấp E-LAN Ethernet LAN Service Dịch vụ LAN ethernet

ISP Internet service provider Nhà cung cấp dịch vụ

internet

LCAS Link Capacity Adjustment

MPLS/GMPLS Multi Protocol label

switching/generization multi protocol label switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức/tổng quát hoá

NG SONET/SDH Next Generation SONET/SDH SONET/SDH thế hệ sau NGN Next Generation network Mạng thế hệ sau

OAM Operation administration &

management

Hoạt động, giám sát và quản lý

PSTN Public Switched Telephone

Network

Mạng điện thoại công cộng

ROADM Reconfigurable optical

add/drop multiplexing

bộ ghép kênh xen/rẽ có khả năng cấu hình lại

RPR Resilient Packet Ring Ring gói tin cậy

SDH Synchronous Digital hierarchy Phân cấp số đồng bộ

SLA Service Level Agreement Thỏa thoận cấp độ dịch vụ SONET Synchronous optical network Mạng quang đồng bộ

TDM Time division multiplexing Ghép kênh theo thời gian VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WIS Wide area interface system Hệ thống giao diện diện

rộng

LSRs Label Swichting Router Bộ định tuyến chuyển mạch

nhãn LIB Label information Base Cơ sở thông tin nhãn

FEC Forwarding Equivalence Classes Cc lớp phát chuyển tương

ứng LSPs Label switching Parts Đường chuyển mạch nhãn LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn LLC Logical link control Điều khiển kết nối cục bộ

SOF Start-of-frame delimiter Bộ giới hạn Start-of-Frame

MPOA Multi Protcol on ATM Đa giao thức trên ATM PVC Permanence Virtual channel Kênh ảo cố định

SVC Swichting virtual channel Kênh chuyển mạch ảo SRP Spatial Reuse Protocol Giao thức tái sử dụng không

gian OADM Optical add/drop multiplexing Bộ ghép kênh xen/rẽ quang

Các mạng nội bộ LAN (Local Area Network) chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin với phạm vi địa lý rất hẹp (trong khoảng vài trăm mét) Trong khi đó, nhu cầu kết nối với mạng bên ngoài (truy nhập Internet, truy nhập

cơ sở dữ liệu, kết nối chi nhánh văn phòng ) là rất lớn Điều này dẫn đến việc

cơ sở hạ tầng thông tin hiện tại với công nghệ TDM (chuyển mạch kênh PSTN, truyền dẫn SDH) sẽ rất khó đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin rất lớn như vậy cả

về loại hình dịch vụ và tốc độ lưu lượng trao đổi thông tin Do vậy việc tìm kiếm công nghệ để xây dựng một cơ sở hạ tầng mạng đô thị (MAN) đáp ứng được yêu cầu trao đổi thông tin nói trên là công việc cấp thiết đối với những nhà cung cấp giải pháp công nghệ và dịch vụ viễn thông trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng

Trong bản luận văn tốt nghiệp thạc sỹ này, tác giả xin trình bầy tổng quát các công nghệ mạng MAN mới nhất đang quan tâm trên thế giới Qua đó đề xuất các giải pháp, mô hình phù hợp với hiện trạng mạng ở các vùng đô thị của Việt Nam

Chương 1

NGHIÊN CỨU XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG MAN TRÊN THẾ GIỚI

1 1 Cấu trúc tổng quan của mạng đô thị (MAN - Metropolitan area network)

Hình 1.1: Cấu trúc mô hình tổng quan của mạng MAN

- Lớp truy nhập thực hiện chức năng tích hợp các loại hình dịch vụ bao gồm cả dịch vụ từ người sử dụng và dịch vụ mạng Lớp mạng này thực thi kết nối cung cấp các loại hình dịch

vụ xuất phát từ mạng truy nhập ứng dụng bởi nhiều công nghệ truy nhập khác nhau như các dịch vụ trên cơ sở công nghệ Ethernet, ATM, Frame Relay, DSL, cáp đồng, cáp quang và với nhiều loại giao diện khác nhau

cỏch hợp lý; lớp này thực hiện chức năng định tuyến truyền tải lưu lượng trong nội vựng đụ thị hoặc chuyển giao lưu lượng với mạng trục (backbone)

Mạng đụ thị thực hiện tiếp cận với rất nhiều loại hỡnh ứng dụng và giao thức truyền tải cần phải truyền một cỏch “trong suốt” giữa người sử dụng hoặc cỏc mạng văn phũng với nhau

Do vậy vấn đề đặt ra là cần phải cõn nhắc giữa mục tiờu là truyền lưu lượng trong suốt và đạt hiệu suất sử dụng mạng cao, đú là một bài toỏn đặt ra đối với cỏc nhà xõy dựng mạng đụ thị

Nú sẽ quyết định đến chiến lược triển khai mạng và dịch vụ cũng như việc lựa chọn nhà cung cấp thiết bị mạng

1.1.2 Cấu trỳc phõn lớp chức năng [7,1]

Thiết bị

Nút truy nhập khách hàng

Nút tập trung và kết nối mạng lõi

Nút tập trung

Nút giao tiếp mạng lõi

Mạng trục/WAN Mạng lõi

MAN Mạng MAN

Nút kết nối mạng đờng trục

Si

Hỡnh 1.2: Cấu trỳc phõn lớp chức năng theo nỳt thiết bị của mạng MAN

Theo mụ hỡnh phõn lớp mạng tổng quỏt của mạng MAN như ở mục trờn, mạng MAN cú thể phõn chia thành 2 lớp mạng: lớp mạng biờn và lớp mạng lừi Trong mỗi lớp mạng đú cú thể

bố trớ cỏc thiết bị mạng cú chức năng khỏc nhau để thực thi cỏc chức năng cần phải thực hiện của lớp mạng này tựy thuộc vào mục tiờu, qui mụ, kớch cỡ của mạng MAN cần phải xõy dựng Cỏc nỳt mạng thực hiện chức năng đú là:

- Nỳt truy nhập khỏch hàng: là nỳt mạng đầu tiờn phõn ranh giới tiếp giỏp giữa khỏch hàng

và nhà cung cấp dịch vụ mạng MAN và thuộc về nhà cung cấp dịch vụ Nỳt mạng này được lắp đặt tại phớa khỏch hàng hoặc được bố trớ trong phạm vi mạng ngoại vi của nhà cung cấp dịch vụ Khỏch hàng cú thể kết nối với nỳt truy nhập khỏch hàng này thụng qua cỏc thiết bị chuyển mạch (lớp 2) hoặc cỏc thiết bị định tuyến (lớp 3) Chức năng của nỳt mạng này là: + Cung cấp cỏc loại hỡnh giao diện mạng và người sử dụng (UNI) phự hợp với thiết bị kết nối của khỏch hàng

+ Đảm bảo băng thụng cung cấp cho khỏch hàng được thiết lập tương ứng với thỏa thuận cấp

độ dịch vụ (SLA), loại hình dịch vụ (CoS) hoặc các đặc tính đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) đối với khách hàng

- Nút tập trung: là nút trung chuyển giữa nút truy nhập khác hàng và nút kết nối mạng lõi (POP) Nút này đóng vai trò là nút tập hợp lưu lượng từ các nút truy nhập khách hàng để chuyển lên nút kết nối mạng lõi, dung lượng xử lý của nút này quyết định tới số lượng nút truy nhập khác hàng có thể triển khai trong một khu vực nào đó đặc biệt đối với khu vực có

số lượng khách hàng lớn Đối với mạng khu vực có kích thước, dung lượng nhỏ, số lượng khách hàng ít có thể không cần có nút mạng này

- Nút kết nối mạng lõi: Nút này có thực hiện tập hợp lưu lượng để truyền tải lên mạng lõi MAN, nó thực hiện các chức năng như:

+ Đảm bảo kết nối một cách tin cậy với các phần tử mạng lõi

+ Kết nối các nút mạng Lõi MAN với nhau

+ Kết nối với các phần tử mạng lõi bằng giao thức thống nhất để truyền tải các loại hình dịch

vụ

- Nút kết nối đường trục: nút này có thể là nút riêng biệt hoặc là nút kết nối mạng lõi có thêm giao diện và giao thức kết nối phù hợp để kết nối với phần tử mạng đường trục để truyền tải các lưu lượng của các loại hình dịch vụ liên mạng.

1.2 Xu hướng phát triển thị trường mạng MAN trên thế giới

1.2.1 Những động lực thúc đẩy việc phát triển thị trường mạng MAN [7,3]

Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh về kinh tế, xã hội và văn hoá trong môi trường các đô thị và thành phố lớn nên nhu cầu trao đổi thông tin là rất lớn, đa dạng cả về loại hình dịch vụ, tốc độ Với sự hình thành và phát triển bùng nổ các tổ hợp văn phòng, khu công nghiệp, công nghệ cao, các khu chung cư thêm vào đó các dự án phát triển thông tin của chính phủ, của các cơ quan, các công ty làm cho nhu cầu trao đổi thông tin như trao đổi tiếng nói, dữ liệu, hình ảnh, truy nhập từ xa, truy nhập băng rộng tăng dẫn đến những vấn

đề cần phải giải quyết

Các mạng nội bộ LAN (Local Area Network) chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin với phạm vi địa lý rất hẹp (trong khoảng vài trăm mét) Trong khi đó, nhu cầu kết nối với mạng bên ngoài (truy nhập Internet, truy nhập cơ sở dữ liệu, kết nối chi nhánh văn phòng ) là rất lớn Điều này dẫn đến việc cơ sở hạ tầng thông tin hiện tại với công nghệ TDM (chuyển mạch kênh PSTN, công nghệ SDH) sẽ rất khó đáp ứng nhu cầu trao đổi thông

việc tìm kiếm công nghệ để xây dựng một cơ sở hạ tầng mạng đô thị (MAN) đáp ứng được yêu cầu trao đổi thông tin nói trên là công việc cấp thiết đối với những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng

Trong vài năm trở lại đây các nhà khai thác mạng viễn thông có khuynh hướng tập trung đầu tư xây dựng mạng đường trục (backbone) để đáp ứng yêu cầu băng thông truyền tải cho lưu lượng bùng nổ của Internet Hiện nay khuynh hướng phát triển mạng đã có sự thay đổi, người ta tập trung sự chú ý đến việc xây dựng mạng nội vùng, nội hạt nói chung và mạng MAN tại các đô thị, thành phố nói riêng, nơi cần thiết phải đầu tư xây dựng, tổ chức lại để có thể đáp ứng được nhu cầu đa dạng hoá dịch vụ của người sử dụng, đưa dịch vụ đến gần với khách hàng hơn, đảm bảo việc kết nối với khách hàng “mọi nơi, mọi lúc, mọi giao diện”

Không giống như mạng đường trục, nơi có khuynh hướng hội tụ các loại hình lưu lượng truyền tải về loại hình giao thức truyền tải phổ biến nhất là IP/MPLS nhằm đạt được hiệu suất sử dụng mạng cao, mạng đô thị thực hiện tiếp cận với rất nhiều loại hình ứng dụng và giao thức truyền tải cần phải truyền một cách “trong suốt” giữa người sử dụng hoặc các mạng văn phòng với nhau Do vậy vấn đề đặt ra là cần phải cân nhắc giữa mục tiêu là truyền lưu lượng trong suốt và đạt hiệu suất sử dụng mạng cao Đây cũng là một bài toán đặt ra đối với các nhà xây dựng mạng đô thị, nó sẽ quyết định đến chiến lược triển khai mạng và dịch

vụ cũng như việc lựa chọn nhà cung cấp thiết bị mạng

Xu hướng phát triển của mạng của thế hệ kế tiếp NGN là từng bước thay thế hoặc chuyển lưu lượng mạng sử dụng công nghệ TDM sang mạng sử dụng công nghệ chuyển mạch gói Do vậy, công nghệ áp dụng xây dựng mạng MAN cũng không nằm ngoài xu hướng nói trên, đó là xây dựng cơ sở hạ tầng mạng với mục tiêu hội tụ các loại hình dịch vụ

dữ liệu, tiếng nói, truyền hình để truyền tải trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng Hiện nay một

số công nghệ chủ yếu ở phân lớp 2 như là GbE (Gigabit Ethenet), RPR (Resilient Packet Ring), SDH-NG (Next Generation SDH) được xem là có triển vọng áp dụng để xây dựng mạng MAN thế hệ kế tiếp

1.2.2 Xu hướng phát triển của thị trường mạng MAN

MAN đang là một thị trường rất sôi động do những lý do sau:

Sự phát triển về lưu lượng số liệu và kết nối băng rộng: Có lẽ thách thức lớn nhất trong lĩnh vực mạng MAN chính là sự tăng trưởng theo hàm mũ của lưu lượng đi qua mạng mà chủ yếu là do sự phát triển bùng nổ của dịch vụ truy nhập Internet với vai trò là phương tiện thông tin toàn cầu sử dụng rộng rãi bởi các cá nhân và các doanh nghiệp cho các mục đích nghiên cứu, kinh doanh và giải trí

Bên cạnh sự xuất hiện của hàng triệu khách hàng mới thì bản chất của các ứng dụng trao đổi dữ liệu qua mạng Internet là ngày càng đòi hỏi lượng băng thông lớn vì Internet đã trở thành một môi trường trực quan trao đổi thông tin một cách sinh động và khái niệm đa phương tiện đó trở nên quen thuộc Đối với người sử dụng, sự xuất hiện của kết nối băng rộng bằng các hình thức kết nối với mạng cung cấp dịch vụ qua các tiện ích truyền dẫn cáp quang hoặc cáp đồng cho phép tốc độ truy nhập cao đáp ứng nhu cầu trao đổi lưu lượng với cường độ lớn của người sử dụng

Sự xuất hiện các dịch vụ mới, sự đa dạng của các loại hình dịch vụ, ngoài ra, xu hướng tích hợp các dịch vụ để truyền trên một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất cũng là những yếu tố chính thúc đẩy sự phát triển của mạng MAN Từ những thập kỷ trước đây, do điều kiện phát triển của công nghệ viễn thông các cơ sở hạ tầng mạng được xây dựng riêng rẽ đối với mục đích cung cấp các loại hình dịch vụ khác nhau, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng truyền dẫn/ chuyển mạch trên cơ sở công nghệ TDM được xây dựng chủ yếu cho mục đích cung cấp các dịch vụ thoại và kênh thuê riêng; cơ sở hạ tầng mạng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói được xây dựng chủ yếu cho mục đích cung cấp các dịch vụ truyền số liệu Hiện nay xu hướng phát triển của các dịch vụ viễn thông đó là sự phát triển gia tăng rất nhanh của các dịch vụ truyền dữ liệu; dịch vụ truyển dữ liệu sẽ chiếm ưu thế trong tương lai gần Do đó xu hướng xây dựng mạng hiện nay là sự hội tụ các công nghệ mạng phục vụ cho mục đích xây dựng mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu đồng thời có khả năng hỗ trợ truyền tải các dịch vụ thoại truyền thống Đó cũng chính là xu hướng phát triển xây dựng các mạng đô thị MAN hiện nay

Khái niệm MAN có thể được hiểu là khu vực mạng kết nối giữa thuê bao khách hàng (tư nhân hoặc cơ quan, tổ chức) với mạng diện rộng (WAN) Khái niệm khởi đầu của mạng MAN xuất phát từ mục tiêu ban đầu của nó là mạng xây dựng cho mục đích truyền tải các dịch vụ truyền dữ liệu đó là mạng liên kết các mạng cục bộ (LAN) với nhau và kết nối với mạng WAN Tuy nhiên với quan điểm xây dựng mạng tích hợp hiện nay mạng MAN có thể cung cấp các loại hình dịch vụ đa dạng trên cơ sở các dịch vụ truyền dữ liệu Khu vực khách

doanh nghiệp, khu công nghiệp, các cơ sở đào tạo nghiên cứu Mạng MAN đóng vai trò chủ yếu trong việc cung cấp các dịch vụ mà khách hàng mong muốn MAN cho phép nhà khai thác tăng lợi nhuận của họ thông qua việc thiết lập dịch vụ và khả năng liên kết trao đổi thông tin với mạng công cộng hoặc các mạng riêng

Với xu hướng phát triển mạng hiện nay, mạng cung cấp dịch vụ trên cơ sở mạng MAN

có thể coi là một thị trường mới MAN đang là một mảnh đất tiềm năng đối với các nhà khai thác và cung cấp mạng Rất nhiều nhà cung cấp cơ sở hạ tầng đang triển khai các công nghệ mới nhằm giải quyết những vấn đề của nhà khai thác và những nhu cầu của khách hàng Lưu lượng trao đổi thông tin xuất phát từ các loại hình dịch vụ trao đổi số liệu, chẳng hạn như lưu lượng xuất phát từ các mạng LAN, lưu lượng từ các trung tâm cung cấp dịch vụ lưu trữ dữ liệu (SAN), lưu lượng từ các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) Một thực tế cho thấy rằng: trong khi các mạng trục (backbone) thường được xây dựng với dung lượng truyền tải khả lớn và hầu hết các mạng này đều có thể đáp ứng được nhu cầu truyền tải lưu lượng gia tăng thì các kết nối trong nội bộ mạng đô thị hiện tại có thể đang trở thành những

“nút cổ chai” do việc tắc nghẽn lưu lượng Điều này xuất phát từ việc phần lớn các mạng MAN hiện tại được xây dựng trên cơ sở các giải pháp sử dụng hệ thống truyền dẫn SONET

và SDH với các cấu trúc mạng đặc thù là các cấu trúc Ring Do giải pháp công nghệ truyền dẫn SONET/SDH không hiệu quả đối với số liệu dạng gói và không có những chức năng quản lý băng thông một cách mềm dẻo nên hiệu xuất sử dụng băng thông là không cao và khó triển khai một số chức năng định tuyến cũng như một số dịch vụ cơ sở được kiến tạo trong công nghệ chuyển mạch gói Một giải pháp công nghệ mạng điển hình hiện nay là phương thức truyển tải lưu lượng dạng IP/ATM/SDH/WDM Theo phương thức này thì công nghệ IP và ATM có thể đưa lại cho nhà khai thác dịch vụ những khả năng thiết lập dịch vụ

và điều khiển băng thông khá mềm dẻo và hiệu suất sử dụng băng thông cao nhưng chi phí cho việc xây dựng mạng là khá cao, phức tạp về mặt quản lý

Nói tóm lại, việc xây dựng mạng MAN dựa trên cơ sở các công nghệ truyền thống sẽ không có khả năng cung cấp các dịch vụ, băng thông cho khách hàng một cách đa dạng, linh hoạt và mềm dẻo cũng như không đáp ứng được những yêu cầu về hiệu suất khai thác và tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng mạng như nhà khai thác mạng mong muốn

Các nhà khai thác mạng là những người phải chịu ảnh hưởng nhiều nhất của tình trạng xây dựng mạng cung cấp dịch vụ riêng rẽ Thực tế hiện nay cho thấy rằng: một số nhà cung

cấp dịch vụ trong mạng đô thị có thể có tới ba hoặc bốn loại mạng khác nhau để cung cấp các loại hình dịch vụ Do đó, họ muốn sử dụng các mạng đó theo phương thức tốt nhất có thể, tận dụng được những thiết bị sẵn có đồng thời vẫn thu được lợi nhuận từ các dịch vụ mới Đó chính là áp lực về kinh tế mà họ phải tính đến khi tìm những giải pháp phát triển mạng hoặc xây dựng các mạng tích hợp dịch vụ

Để giải quyết những khó khăn hiện nay của mạng MAN cũ được xây dựng trên nền SONET/SDH, đáp ứng những nhu cầu về phát triển dịch vụ, các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng mạng cần phải tìm kiếm những giải pháp công nghệ tiên tiến để xây dựng thế hệ mạng mới,

có khả năng tích hợp đa dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất

1.3 Xu hướng phát triển công nghệ trên mạng MAN [7]

Xu hướng các công nghệ được lựa chọn áp dụng để xây dựng mạng MAN thế hệ mới chủ yếu tập trung vào 5 loại công nghệ chính, đó là:

 SONET/SDH-NG (SONET/SDH – Thế hệ mới)

 Ethernet/Giagabit Ethernet (GE)

 WDM (Wavelength Division Multiplexing – Ghép kênh theo bước sóng)

 MPLS/GMPLS (Multi Protocol label switching/Generization multi protocol label switching - Chuyển mạch nhãn đa giao thức/tổng quát hoá)

Các công nghệ nói trên được xây dựng khác nhau cả phạm vi và các phương thức mà chúng sẽ được sử dụng Trong một số trường hợp, các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng có thể triển khai cùng một công nghệ cho các ứng dụng khác nhau Ví dụ, GE có thể được sử dụng

để cung cấp năng lực truyền tải cơ sở hoặc để cung cấp các dịch vụ gói Ethernet trực tiếp đến khách hàng

Các nhà khai thác mạng có xu hướng kết hợp một số loại công nghệ trên cùng một mạng của họ, vì tất cả các công nghệ sẽ đóng góp vào việc đạt được những mục đích chung là:

 Giảm chi phí đầu tư xây dựng mạng

 Rút ngắn thời gian đáp ứng dịch vụ cho khách hàng

 Dự phòng dung lượng đối với sự gia tăng lưu lượng dạng gói

 Tăng lợi nhuận từ việc triển khai các dịch vụ mới

 Nâng cao hiệu suất khai thác mạng

1.4 Tổng quan về các hướng triển khai giải pháp công nghệ mạng MAN [1,7]

Mục trên là những giới thiệu tổng quan các công nghệ chính sử dụng trên mạng MAN Các công nghệ mới được đề cập ở trên đều hoạt động ở các lớp mạng khác nhau và có những phạm vi khác nhau SONET/SDH-NG và WDM cung cấp truyền tải lớp 1, GE cung cấp truyền tải lớp 1 phía dưới và các chức năng lớp 2, MPLS/GMPLS và RPR cung cấp các chức năng lớp 2 đặc biệt

SONET/SDH-NG và WDM hình thành một hướng phát triển theo phương thức truyền tải lưu lượng TDM và lưu lượng gói qua các cơ sở hạ tầng mạng ở phạm vi lớn và được quản lý thống nhất – với thế mạnh là tính liên tục kế thừa cơ sở hạ tầng sẵn có Ngược lại,

GE thực sự là công nghệ truyền dữ liệu không định hướng, Ethernet có vai trò cung cấp các giao diện và giao thức thống nhất để truyền dữ liệu kết nối vô hướng

Đối với công nghệ 10Gbit/s Ethernet, xu hướng áp dụng có thể được triển khai theo 2 hướng nhau:

 Cung cấp cơ sở hạ tầng, năng lực mạng ở lớp 1 với khoảng cách ngắn/trung bình bằng việc sử dụng các giao diện LAN PHY truyền trực tiếp trên sợi quang hoặc các bước sóng còn rỗi trong các hệ thống WDM đã có Điều này cho phép các mạng MAN thiết lập theo cấu hình Mesh mà không cần sử dụng lại cơ sở hạ tầng SONET/SDH sẵn có

 Cung cấp năng lực mạng lớp 2 truyền tải qua mạng lớp 1 như SONET/SDH-NG hoặc WDM

Trong cả hai trường hợp, GE đều có thể xử lý lưu lượng TDM và các tô-pô ring nhờ các giải pháp truyền tải qua MPLS hoặc RPR

Cũng cần lưu ý rằng SONET/SDH-NG, WDM và GE đều có thể là nền tảng cho các MSPP (Multi - Service Provision Platform )

Tất cả các công nghệ trên sẽ đóng vai trò là các bộ phận trong một giải pháp mạng MAN Về cơ bản chúng có thể được sử dụng theo phương thức kết hợp để tạo nên các chồng giao thức MAN mới nhằm loại bỏ những vướng mắc của các mạng MAN SONET/SDH hiện nay

Một câu hỏi đặt ra là, các nhà khai thác sẽ lựa chọn các chồng giao thức nào? Các lựa chọn của họ sẽ phụ thuộc vào một số yếu tố: thứ nhất là mạng đó là mạng đã lắp đặt hay xây dựng mới, và đó là mạng lõi MAN hay mạng truy nhập MAN

Phần lớn các trường hợp được tổng kết đã sử dụng các kiến trúc hỗn hợp, ít nhất là trong giai đoạn chuyển đổi Hình 1.3 đưa ra những ý tưởng kết hợp các giao thức

Hình 1.3: Xu hướng phát triển các phương thức truyền tải lưu lượng IP/ATM thông qua

truyền dẫn quang với các chồng phân lớp giao thức khác nhau

Trên hình vẽ 1.3 ta có thể thấy những phân cấp mạng phát triển từ các mạng hiện nay (IP over ATM over SONET/SDH) Với mỗi giải pháp phân lớp đều có những ưu điểm riêng:

 Dạng (a) đơn giản hoá mạng bằng cách loại bỏ ATM và chạy IP trên

SONET/SDH-NG

 Dạng (b) SONET/SDH-NG được thay thế bằng định khung quang G.709 nhằm khai thác hết tiềm năng của các OADM toàn quang WDM

 Dạng (c) và (d) RPR được đưa vào chồng giao thức nhằm cải thiện độ khả dụng băng tần

 Dạng (e) Ethernet và MPLS/GMPLS được sử dụng cùng với SONET/SDH-NG nhằm cung cấp các VPN Ethernet lớp 2 và các dịch vụ hướng kết nối, trong đó Ethernet được sử dụng để cung cấp giao diện dịch vụ thống nhất

 Dạng (f) có thể đơn giản hoá bằng cách thay thế SONET/SDH-NG bằng G.709

 Dạng (g) LAN PHY Ethernet chạy trên dark fiber- một giải pháp truy nhập MAN khả thi

 Dạng (h) là giải pháp tương lai IP truyền trực tiếp trên sợi quang

1.4.1 Các phương thức triển khai [4,11]

Như đã đề cập ở trên, SONET hiện đang có vai trò là lớp truyền tải lớp thấp nhất có trong tất cả 3 vùng mạng MAN (truy nhập, tập hợp và lõi), trong khi đó ATM có nhiệm vụ thiết lập dịch vụ tại phần biên (cho truy nhập và tập hợp)

Trên hình 1.4 đưa ra một số hướng xây dựng các cấu trúc mạng mới kết hợp các công nghệ mới này

Hình 1.4 (a) công nghệ WDM được đưa vào để tăng dung lượng và cho phép cung cấp các dịch vụ bước sóng cơ sở, SONET/SDH-NG để xử lý dịch vụ gói và đạt được hiệu quả về băng tần, ATM để thiết lập dịch vụ, MPLS để cung cấp QoS lõi thay cho ATM Việc sử dụng MPLS ở mức cao sẽ tránh được những vấn đề về liên kết các mặt điều khiển MPLS và ATM đối với những dịch vụ điểm-điểm

Truyền tải lõi MAN

Tập hợp – Quản lý và nhóm

lưu lượng

Truy nhập MAN

MAN biên – thiết lập dịch vụ

SONET/SDH-NG WDM

ATM SONET/SDH-NG WDM

ATM SONET/SDH WDM

ATM SONET/SDH

ATM SONET/SDH

ATM SONET/SDH

ATM SONET/SDH

NG- và WDM

ATM SONET/SDH

ATM ATM SONET/SDH

Hình 1.4: Một số phương thức kiến trúc kết hợp các công nghệ mới trong mạng MAN Hình 1.4 (b) đưa ra một phương thức khác là sử dụng GE để cung cấp băng thông cho các kết nối ở phân lớp thấp cũng như thực hiện chức năng tập hợp và kết nối điểm-điểm trong mạng truy nhập MPLS chạy trên bất cứ một giao thức nào ngoài phần biên và thực hiện thiết lập dịch vụ RPR cung cấp tối ưu lưu lượng trong ring lõi

Hình 1.4 (c) đưa ra một phương thức có lợi về kinh tế hơn (đối với các mạng cũ) Trong

đó công nghệ WDM được sử dụng để thiết lập một cơ sở hạ tầng ngang hàng Mô hình này

có thể triển khai cung cấp hệ thống truyền tải theo phương thức cũ cũng như thông qua việc triển khai một giải pháp công nghệ mới, chẳng hạn như IP/Ethernet thực hiện vai trò như một lớp xếp chồng (overlay) đối với các dịch vụ kết nối truyền dữ liệu vô hướng

Trong ba phương thức trên, SONET/SDH với một hình thái mới của nó là SONET/SDH-NG sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong cấu trúc tổng thể, và đã có rất nhiều nhà cung cấp cơ sở hạ tầng mạng phát triển các hệ thống của họ theo hướng này

Truyền tải lõi MAN

Tập hợp – Quản lý và nhóm

lưu lượng

Truy nhập MAN

MAN biên – thiết lập dịch vụ

SONET/SDH-NG WDM ATM SONET/SDH-NG WDM

===

Xxx WDM ATM SONET/SDH WDM

===

Xxx WDM

ATM SONET/SDH

ATM SONET/SDH

ATM SONET/SDH

ATM SONET/SDH

dùng song song

(c)

1.5 Thị trường sản phẩm mạng MAN

Các nhà cung cấp thiết bị và hệ thống mạng MAN hiện nay đang nỗ lực cạnh tranh tìm kiếm những cơ hội tăng tối đa lợi nhuận của họ nhờ vào lượng sản phẩm khổng lồ và sự giảm giá thành đến mức thấp nhất, hoặc như trong thị trường mạng quang thì chiếm lợi thế bằng cách rút ngắn thời gian xâm nhập thị trường của các dòng sản phẩm mới Điều này đòi hỏi cần phải có sự phối hợp nghiên cứu phát triển các sản phẩm mạng MAN giữa các nhà sản xuất thiết bị khi họ đồng thời nỗ lực tìm kiếm các giải pháp công nghệ cho mạng MAN như SONET/SDH-NG, WDM, Ethernet

Các đối thủ cạnh tranh trong thị trường MAN gồm các nhà cung cấp lớn (Lucent Technologies, Nortel, và Fujitsu…) [7] và các công ty dẫn đầu về công nghệ như IBM, Cisco, Ciena/ONI) và các công ty mới như Allego Networks, Luminous

Networks, Lantern Communications…Tất cả các đối thủ này đều có những cơ hội trong thị trường MAN Các nhà cung cấp thiết bị lớn có xu hướng tập trung vào một họ sản phẩm còn các công ty mới xâm nhập thị trường thì lại nhanh nhạy hơn trong việc đáp ứng nhu cầu của thị trường bằng các sản phẩm công nghệ mới Hiện có ít nhất từ 30 đến 40 công ty mới tham gia vào thị trường thiết bị mạng MAN

Các công ty mới thành lập đang cố gắng đạt tới những công nghệ đột phá nhất Tuy nhiên, các nhà khai thác vẫn còn ngần ngại khi mua thiết bị từ các công ty mới bước vào thị trường này Các nhà cung cấp mới này đóng một vai trò nhất định trong việc đáp ứng nhu cầu đối với một công nghệ dễ sử dụng và có hiệu quả kinh tế Để thành công, các công ty này phải thể hiện được thế mạnh về công nghệ/giá cả hoặc tạo dựng được những mối quan

hệ cộng tác Chìa khoá cho những thành công sẽ là các dòng sản phẩm thiết bị mạng MAN với các cấu trúc lai như MSPP, các chuyển mạch GE, các bộ định tuyến IP/MPLS/DiffServ

và các chuyển mạch nhóm lưu lượng Sự hoàn thiện của các sản phẩm nói trên sẽ làm thay đổi những công nghệ, các giao thức, các lớp truyền tải và thiết bị hiện nay Các thiết bị sử dụng các cấu trúc lai hiện đang được sự quan tâm trên thị trường

Những sản phẩm mạng MAN chính gồm:

 SONET/ SDH-MSPP

 Thiết bị Ethernet MAN

 Chuyển mạch Ethernet 10Gbit/s

 Các hệ thống WDM-MAN

 Thiết bị cho các mạng cáp/MSO (Multi-Service Operator)

 Chuyển mạch quang

Theo một điều tra nghiên cứu của tổ chức HEAVY READING thì với hơn 980 nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên toàn thế giới (gồm châu Âu, châu Á, châu Mỹ ) thì tỷ lệ sử dụng các sản phẩm mạng MAN như sau:

 Thiết bị biên đa dịch vụ (gồm SONET/SDH MSPP, các chuyển mạch đa dịch vụ )

1.6 Xu hướng phát triển dịch vụ mạng MAN [1,7]

Các dịch vụ chủ yếu được cung cấp bởi mạng MAN bao gồm:

 Truy nhập internet tốc độ cao: Đây là loại dịch vụ rất phát triển hiện nay

 Mạng lưu trữ (SAN): Thị trường dịch vụ mạng lưu trữ hiện đang phát triển nhanh chóng và đây là một trong các dịch vụ đòi hỏi kết nối băng tần lớn 100Mbit/s và cao hơn nữa Sự phát triển bùng nổ về số liệu đã khiến cho việc quản lý các nguồn tài nguyên này trong các doanh nghiệp ngày một khó khăn hơn Các dịch vụ mạng SAN sẽ là một giải pháp kinh tế hơn, và tin cậy hơn trong việc duy trì các kho dữ liệu khổng lồ Việc lưu trữ số liệu từ xa còn đáp ứng được các yêu cầu phục hồi trước những thảm hoạ, ngăn ngừa sự gián đoạn và đảm bảo sự liên tục trong các hoạt động kinh doanh

 Các mạng riêng ảo lớp 2 (L2VPN): Các giải pháp VPN đem đến cho các khách hàng khả năng tăng hiệu suất công việc nhờ đường truy nhập an toàn đến các ứng dụng và

dữ liệu

 Các dịch vụ ứng dụng gia tăng: Các nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng hiện đang cố gắng tìm kiếm thị trường cho các sản phẩm của họ tuy nhiên họ mới chỉ đạt được những thành công mức độ với một vài ứng dụng cơ bản Gartner Group đánh giá

đô la năm 2001)

 Dịch vụ LAN thông suốt (LAN điểm-điểm và LAN đa điểm-đa điểm): Cung cấp kết nối mạng trực tiếp giữa các văn phòng ở xa nhau do vậy làm giảm tính phức tạp trong việc điều hành mạng, làm tăng chất lượng, cải thiện tính mềm dẻo và khả năng nâng cấp mạng

 Các dịch vụ số liệu sẽ phát triển trung bình hơn 50%/năm và dịch vụ thoại tăng hơn 15%/năm

 Các dịch vụ theo yêu cầu sẽ tăng rất mạnh vì chúng cung cấp được băng tần đúng lúc, “động” hơn Do đó sẽ làm giảm đáng kể giá thành dịch vụ Khách hàng sẽ chỉ phải trả cho lượng băng tần mà họ sử dụng Nhờ sự linh hoạt này mà các nhà cung cấp dịch vụ mạng cũng sẽ làm giảm được các chi phí khai thác nhờ việc phân bổ và cung cấp băng tần theo nhu cầu

 Theo điều tra về Ethernet MAN năm 2003 của Yankee Group [7], hiện nay ethernet đang là một giải pháp hiệu quả thay thế các dịch vụ mạng số liệu truyền thống, mà chủ yếu là dịch vụ kênh riêng, do các dịch vụ ethernet có giá thấp hơn 25-35% giá của dịch vụ kênh riêng Đây là một giải pháp chi phí/megabit thấp và có băng tần lớn

Chương 2

NGHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ, GIẢI PHÁP MẠNG ÁP DỤNG

TRONG XÂY DỰNG MẠNG MAN QUANG

2.1 Nghiên cứu, tìm hiểu các công nghệ giải pháp mạng và khả năng cung cấp dịch vụ của các giải pháp về mạng IP/ATM-MAN

2.1.1 Tổng quan [5]

Công nghệ ATM đã từng được sử dụng như công là công nghệ chủ yếu trong mạng backbone từ khi lần đầu được đưa ra thương mại đầu những năm 1990 ATM được thiết kế nhằm tối ưu hóa truyền tải nhiều loại thông tin khác nhau như dữ liệu, voice, video đáp ứng cả yêu cầu thời gian thực, và đáp ứng được yêu cầu về QoS cho mỗi loại thông tin Để thực hiện yêu cầu này, rất nhiều chức năng và giao thức

đã được thiết lập trên nền công nghệ ATM: PNNI (Private Network Node Interface) cung cấp các chức năng kiểu OSPF cho tín hiệu và dẫn hướng cho thông tin về QoS trong toàn mạng ATM, đa giao thức trên ATM (MPOA) cho phép thiết lập những kết nối tắt giữa các điểm hay hệ thống trong các mạng con khác nhau, khắc phục được hiện tượng nghẽn cổ chai xảy ra giữa các router và các chức năng để nâng cao khả năng kết nối vật lý Hiện nay việc truyền tải tín hiệu IP qua ATM trên các mạng thông tin quang được thực hiện chủ yếu qua hai phương thức: IP/ATM/SDH/WDM

và IP/ATM/WDM

2.1.2 IP/ATM/SDH trên truyền dẫn WDM [5]

Truyền tải IP qua ATM được thực hiện dưới nhiều giao thức IP/ATM cổ điển, LAN mô phỏng, đa giao thức trên ATM, Ở đây chúng tôi tập trung chủ yếu vào giao thức cổ điển đã được chuẩn hóa và hoàn thiện Để truyền tải trong các tuyến WDM, phần lớn các định dạng tuyến truyền dẫn chuẩn sử dụng khung SDH Ngăn giao thức cho giải pháp này được trình bày tóm lược trong bảng 2.1 Hình 2.1.biểu diễn kiến trúc mạng khả thi sử dụng IP/ATM/SDH/WDM

Theo mô hình này, các gói IP được phân tách trong các tế bào ATM và được gán vào các kết nối ảo (VC) qua Card đường truyền SDH/ATM trong bộ định tuyến IP Tiếp đến các tế bào ATM được đóng trong khung SDH và được gửi tới chuyển mạch ATM hoặc trực tiếp tới bộ Transponder WDM để truyền tải qua lớp mạng quang (biểu diễn đơn giản như trong hình 2.1 cho ring OADM)

OADM

OADM

ATM switch routerIPIP

router

e.g 32 WDM

STM16c/ATM interface

IP router

STM16c/ATM interface

STM16c interfaces

từ 1Mbps đến vài trăm Mbps cho các khách hàng khác nhau Ngoài ra, với tính hạt mịn của băng tần có thể cho phép các bộ định tuyến IP kết nối logic dạng Mesh một cách dễ dàng, do trễ được giảm thiểu giữa các bộ định tuyến trung gian Một lợi điểm khác của việc sử dụng giao thức ATM là khả năng thực hiện các hợp đồng lưu lượng khác nhau với nhiều mức chất lượng dịch vụ tùy theo ứng dụng yêu cầu Đối

với lưu lượng IP (thực chất là phi kết nối) mạng ATM sẽ chủ yếu sử dụng hợp đồng lưu lượng UBR (tốc độ bit không xác định) Tuy nhiên, nếu các ứng dụng IP nào đó yêu cầu mức QoS riêng, đặc biệt với các ứng dụng thời gian thực cần sử dụng năng lực chuyển giao (ATC) khác như tốc độ bit không đổi (CBR) hoặc VBR-rt Tuy nhiên khi sắp xếp các gói IP có độ dài biến thiên vào các tế bào ATM có độ dài cố định chúng ta phải cần đến phần mào đầu phụ (do một gói IP có thể cần đến nhiều

tế bào ATM), và đây được gọi là thuế tế bào Sự khác biệt về kích thước cũng tạo ra yêu cầu lắp đầy khoảng trống trong các tế bào mà có phần mào đầu phụ Một giải pháp để ngăn chặn yêu cầu trên là sắp xếp các gói trực tiếp liền kề nhau, nhưng điều này cũng đồng nghĩa với việc tăng rủi ro mất hai gói liền nhau khi tế bào bị mất IP/ATM cũng có thể được sử dụng trong MPLS [4] Trong trường hợp này, PVC không được thiết lập từ hệ thống quản lý ATM mà linh hoạt từ giao thức MPLS Đối với MPLS dựa trên ATM, nhãn có thể được lưu trong VCI ATM

IP Gói trong các gói có độ dài 250 đến 65535 byte

LLC/SNAP Điều khiển Logic (RFC 1483) Thêm 8 byte mào đầu cho gói IP để

tạo nên “PDU” (Khối số liệu giao thức) ATM dài tới 65535 byte AAL5 Thích ứng ATM lớp 5 (khuyến nghị ITU I-363) Thêm 8 byte mào

đầu trường độ dài và 4 byte CRC) cộng thêm 0 đến 47 byte trường nhồi để tạo nên một PDU AAL5 (vừa vặn với tải ATM 48 byte) ATM Phân tách PDU AAL5 thành các tải 48 byte sau đó thêm 5 byte mào

đầu cho mỗi tải đó để tạo nên tế bào ATM 53 byte

SDH Đưa các tế bào ATM vào một VC4 hoặc ghép chuỗi tải VC4 của

SDH (khuyến nghị ITU G.707) Thêm mào đầu đoạn SDH (81 byte gồm các con trỏ AU) và mào đầu luồng 9 byte VC4 vào 2340 byte tải VC4 SDH Đối với chuỗi ghép nối VC4, tải V4-Xc sẽ dài X*2340 Các tế bào ATM có thể vắt ngang qua ranh giới của các VC4 và tải được trộn theo đa thức 1+x43 để tạo ra mật độ chuyển tiếp phù hợp cho việc khôi phục đồng hồ SDH Tuy nhiên, trộn x7

thường được sử dụng cho tải SDH Mào đầu luồng và đoạn SDH chứa các phần nhận dạng và trường kiểm tra lỗi (BIP-n) để giám sát chỉ tiêu cũng như các kênh thông tin cho mục đích quản lý mạng truyền tải

Bảng 2.1: Ngăn giao thức cho tích hợp IP/ATM/SDH

2.1.3 IP/ATM trực tiếp trên WDM

Một giải pháp khác là truyền tải trực tiếp tế bào ATM bao gói IP trên kênh WDM Kịch bản này giống như kịch bản trên theo quan điểm kiến trúc Sự khác biệt ở đây là các tế bào ATM không được đóng trong các khung SDH mà chúng được gửi trực tiếp qua môi trường vật lý bằng sử dụng tế bào ATM tạo nên lớp vật

lý

Tế bào tạo nên lớp vật lý là một kỹ thuật tương đối mới đối với truyền tải ATM Tế bào dựa trên cơ chế vật lý đã được phát triển dành riêng cho giao thức ATM; kỹ thuật này không hỗ trợ cho bất kỳ giao thức nào ngoài những giao thức thiết kế cho ATM

Một số ưu diểm của việc sử dụng tế bào dựa trên giao diện SDH như trình bày ở trên:

 Kỹ thuật truyền dẫn đơn giản với tế bào ATM cũng như các tế bào được gửi trực tiếp trên môi trường vật lý sau khi trộn

 Mào đầu lớp vật lý ít hơn (khoảng 16 lần so với SDH)

 ATM là không đồng bộ nên không đòi hỏi cơ chế định thời nghiêm ngặt với mạng

Tuy nhiên, nhược điểm của giải pháp này là phần mào đầu (thuế tế bào) cũng lớn tương tự như đối với truyền tải SDH; công nghệ này không được các nhà công nghiệp phát triển rộng rãi, và kỹ thuật truyền dẫn này chỉ có thể mang riêng các tế bào ATM

Tế bào ATM dựa trên các lớp vật lý được định nghĩa trong một số tổ chức tiêu chuẩn, 155Mbps và 622Mbps của ITU, và hiện tại thì diễn đàn ATM đã hoàn thành chỉ tiêu cho tốc độ 622Mbps và 2488Mbps

2.1.4 Đặc tính kỹ thuật của IP/ATM

Diễn đàn ATM đã định nghĩa một tập hợp đầy đủ các nội dung liên quan đến lưu lượng ATM trong khi ITU-T cũng đã định nghĩa năng lực lưu lượng và phân lớp QoS của ATM Do có những đặc tính như vậy nên công nghệ ATM trở thành lý tưởng cho mạng đa dịch vụ Tuy nhiên, hiện có một trở ngại là ứng dụng ATM cho

PC rất hiếm cũng giống như những ứng dụng hỗ trợ trực tiếp từ ATM Ngày nay, phần lớn PC và các ứng dụng đều hỗ trợ IP nên cần sắp xếp giữa IP và các địa chỉ ATM, giữa IP và CoS hoặc QoS ATM Điều này dẫn tới sự hình thành nhiều giao thức ví dụ như CLIP, LANE và MPOA [5] Trong phần này, chúng ta sẽ đánh giá một cách ngắn gọn những giao thức này theo khía cạnh như khả năng mở rộng, VPN và hỗ trợ QoS và tính duy trì của nó

2.1.4.1 Khả năng mở rộng

Thuận ngữ này có thể hiểu theo nhiều chiều “Mở rộng” ở đây có thể hiểu là giao thức hoạt động chính xác khi lưu lượng và mạng phát triển về số lượng nút, host, luồng lưu lượng, thiết lập và giải phóng kết nối

CLIP: Không có khả năng mở rộng Điều này là bởi giao thức phân dải địa chỉ

dùng để sắp xếp các địa chỉ IP vào địa chỉ ATM (ATMARP) bị giới hạn ở một subnet Công việc hiện thời là tập trung định nghĩa giao thức server-to-server cho cơ chế ATM ARP phân bố

LANE: Không có khả năng mở rộng Điều này là bởi phạm vi của nó bị giới hạn

bởi dải IP subnet Nhìn chung, nó có thể được xem như một giải pháp thay thế có giới hạn việc hướng đến mạng dung lượng cao trong tương lai gần, đặc biệt đối với mạng giải trí

MPOA: Không có khả năng mở rộng Những vần đề liên quan có thể xuất hiện

khi mở rộng mạng do yêu cầu về số lượng VCC và dung lượng báo hiệu SVC

MPOA phù hợp với mạng quy mô nhỏ (vớ dụ mạng campus) hoặc VPN, ở đó điều khiển tinh vi luồng lưu lượng có thể được thực hiện để sử dụng một cách tối ưu tài nguyên mạng MPOA giảm trễ, quản lí dễ dàng, cho phép thực hiện dự phòng server, và cùng tồn tại với các dịch vụ khác trên ATM [MPOA]

2.1.4.2 Hỗ trợ VPN và QoS [5]

CLIP không khai thác sự hỗ trợ QoS có trong lớp ATM

MPOA được thiết kế để hỗ trợ các giao thức khác nhau hoạt động trên nền ATM Phiên bản đầu tiên chỉ tập trung hỗ trợ theo kiểu dịch vụ IP “best affort”, và được xem như giao thức cơ sở Thậm chí nếu các lớp dịch vụ ATM khác (hỗ trợ QoS) tính năng hơn cả UBR sử dụng cho VCC thì nguyên tắc và hoạt động điều khiển cần thiết để sử dụng chúng lại không được định nghĩa Diễn đàn ATM vẫn tiếp tục thực hiện các công việc nhằm mở rộng MPOA để cung cấp chức năng điều khiển cần thiết hỗ trợ cho cơ chế QoS, tập trung chủ yếu vào Int-serv và Diff-serv [MPOA]

Đối với mục đích trên, MPOA phải hỗ trợ việc mô tả dịch vụ, phân luồng thông tin (riêng rẽ và tổng hợp) và điều hoà lưu lượng (đo, đánh đấu, định hình và kiểm soát) Không có chỉ tiêu cụ thể nên thực thi VPN dựa trên MPOA với sự hỗ trợ QoS phân biệt sẽ rất phù hợp (ví dụ CSI) nhưng cần sử dụng thiết bị từ một nhà cung cấp trong khu vực MPOA

2.1.4.3 Bảo vệ và khôi phục

Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM được xem như kiến trúc tham chiếu vì hiện tại

nó được sử dụng phổ biến trong mạng ngày nay Tuy nhiên, kiến trúc này tỏ ra không phù hợp với những yêu cầu mới của mạng do sự phức tạp của bản thân nó, thuế tế bào, khả năng mở rộng hạn chế và dư thừa tính năng

2.1.4.4 Các cơ chế duy trì mạng sẵn có

Trong kiến trúc mạng này, tất cả 4 lớp đều có cơ chế duy trì mạng riêng của mình Chuẩn SDH đã cung cấp một loạt các cơ chế bảo vệ và khôi phục mạng cho

cả lớp luồng và đoạn ghép kênh và chúng hoàn toàn phù hợp với kiểu mạng ring hoặc mesh Cũng tương tự như vậy, lớp mạng ATM cũng đã chuẩn hoá kỹ thuật duy trì mạng hoạt động ở lớp luồng ảo

Như đã biết, các cơ chế duy trì hiện có trong các lớp mạng khác nhau chủ yếu ở: thời gian bảo vệ, tính hạt băng tần, chi phí và mức độ khôi phục lỗi

Mạng SDH và mạng WDM có sự tương đồng với nhau và do đó đặc tính trong các

cơ chế duy trì mạng cũng gần giống nhau Sự khác biệt chính của chúng là ở chỗ đặc tính hạt băng tần của SDH rất nhỏ còn dung lượng truyền tải của WDM rất lớn Một đặc điểm nữa cũng được tính đến đó là trao đổi khe thời gian trong các bộ ghép kênh xen/rẽ và nối chéo SDH để tránh trường hợp nghẽn khe thời gian cũng giống như biến đổi bước sóng trong mạng WDM nhưng chi phí thực thi hoàn toàn khác nhau Tuy nhiên, biến đổi bước sóng là không cần thiết trong các mạng ring WDM [2] và một số kết quả nghiên cứu cho thấy rằng nghẽn bước sóng ảnh hưởng đến định tuyến lưu lượng chỉ một phần nào đó trong mạng có phần tử nối chéo quang Thời gian chuyển mạch của các cơ chế duy trì mạng giữa WDM và SDH là tương tự nhau Trong trường hợp bảo vệ tự động, thời gian này thường nhỏ hơn 50 ms đối vởi trường hợp khôi phục, thời gian này phụ thuộc vào cơ chế khôi phục lựa chọn

và topo mạng (số lượng nút, kết nối, dung lượng dự phòng, ) Qua mô phỏng cho thấy khi khôi phục được thực hiện trong lớp SDH và quá trình xử lý phân bố được thống nhất thì thời gian khôi phục trong mạng mesh có 5 và nút thời gian khôi phục biết thiên giữa 150ms và 320ms Nhìn chung, thời gian khôi phục sẽ cao hơn đối với mạng lớn hơn và khôi phục tập trung cần nhiều thời gian xử lý hơn so với phấn

bố Trong trường hợp đặc biệt, thời gian khôi phục có thể thay đổi từ vài giây cho đến vài phút cả trong mạng SDH và WDM

Những đặc tính của cơ chế duy trì của ATM là hoàn toàn khác nhưng cũng cần chú

ý rằng thời gian khôi phục có thể dài hơn cả lớp SDH và WDM, phát hiện lỗi ở lớp ATM là rất nhanh Do đó, bảo vệ ATM sẽ nhảy cùng thời gian với bảo vệ lớp chủ (SDH hoặc WDM) và có thể sinh ra lỗi liên kết

Duy trì đa lớp

Một trong những vần đề chính của kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM là sự phức tạp Nó liên quan tới mức độ nhân đôi các chức năng trong các lớp khác nhau Đặc tính này cũng hoàn toàn đúng nếu xét dưới góc độ bảo vệ và rất khó định nghĩa chiến lược duy trì cho mạng đa lớp truyền thống

Việc thực thi chức năng bảo vệ và khôi phục cần quan tâm đến một vài khía cạnh ở góc độ nào đó, phân bổ chức năng bảo vệ và khôi phục ở lớp thấp có nghĩa là đã thực hiện bảo vệ đồng thời tất cả lưu lượng và cũng đồng nghĩa với một chi phí thực thi thấp (ví dụ trong ring OMS, chuyển mạch quang bảo vệ tất cả các kênh quang) Ngược lại, khi phân bổ chức năng bảo vệ và khôi phục cho lớp cao hơn thì chúng ta

có khả năng bảo vệ có lựa chọn bằng cách chỉ bảo vệ cho lưu lượng ưu tiên cao Hơn nữa, nó cung cấp khả năng bảo vệ cao hơn do sai hỏng trong các lớp dưới cũng được bảo vệ

Từ những vần đề trên cho thấy cần có một giải pháp thống nhất, và cơ chế bảo vệ nhanh trong lớp mạng thấp kết hợp với quá trình khôi phục mạng chậm trong lớp mạng cao được lựa chọn Kiên trúc IP/ATM/SDH/WDM thường là phát triển trong mạng trục ở đó IP trở thành giao thức lớp client chính và WDM xuất hiện với vai trò tăng băng tần khả dụng trong mạng truyền dẫn và giảm chi phí Trong kịch bản này, do lớp SDH đã phát triển hoàn thiện nên người ta thường có thiên hướng sử dụng nó để cung cấp chức năng bảo vệ cho mạng thay vì tiếp tục hoàn thiện tính năng này trong lớp WDM mặc dù cả hai đều có phẩm chất như nhau Trong các lớp cao hơn, bảo vệ và khôi phục ATM có thể làm nảy sinh những vấn đề liên quan đến bảo vệ SDH do sự phát triển sai hỏng rất nhanh của nó, trong khi khôi phục IP lại là một giải pháp rất mạnh

Đối với mạng WDM thế hệ mới rất dễ dàng tiến đến kiến trúc khác (như IP/POS/WDM chẳng hạn) thay vì thay đổi chiến lược bảo vệ kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM

Có nhiều tính năng P&R sẵn có trong ngăn giao thức này Để sử dụng bảo vệ trong nhiều lớp cân xem xét sự liên kết các cơ chế bảo vệ Khi không có các giao thức

liên quan mạng P&R cho IP/ATM, ATM/SDH hoặc SDH/WDM thì chỉ sử dụng một tuỳ lựa đó là thời gian giữ Và bởi vậy, bảo vệ MSP SDH và WDM là chung Khi ATM sử dụng cùng với khung SDH thì trong lớp SDH chỉ có bảo vệ MS và nếu dựa trên tế bào ATM thì lớp SDH không xuất hiện

2.1.4.5 Khả năng cung cấp dịch vụ

Có thể nói các mạng MAN triển khai với giải pháp công nghệ có thể cung cấp hầu hết toàn bộ các loại hình dịch vụ, từ những dịch vụ không cần đảm bảo chất lượng dịch vụ cho tới các dịch vụ đòi hỏi chất lượng dịch vụ rất cao Mô hình cung cấp dịch vụ trong mạng dựa trên cơ sở giải pháp công nghệ IP/ATM thể hiện trong hình 2.2

IP Router

Dịch vụ mạng:

- Dịch vụ Internet tốc độ cao

- Dịch vụ truyền hình TV: CATV, SDTV, HDTV

- Dịch vụ điện thoại truyền hình

- Các dịch vụ khác như mua hàng tại nhà, dạy học tại nhà,

các dịch vụ thông tin quảng cáo v.v.

- Các dịch vụ thuê kênh viễn thông

- Các dịch vụ truyền số liệu (có hoặc không liên kết)

- Các dịch vụ khác

ATM Switch

- Giá thành thiết bị ATM hiện tại là tương đối đắt

2.2 Nghiên cứu công nghệ, cấu trúc mạng và khả năng cung cấp dịch vụ của giải pháp mạng RPR

Tín hiệu điều khiển Ring trong

Dữ liệu Ring trong

Tín hiệu điều khiển Ring ngoài

Dữ liệu Ring ngoài Ring trong

Hình 2.3 Cấu trúc vòng Ring RPR Khác với các công nghệ truyền dẫn truyền thống như SONET/SDH, vòng Ring RPR có cấu trúc gồm hai vòng cáp quang, trong đó, một vòng phía trong (Inner Ring) và một vòng phía ngoài (Outer Ring), các gói được truyền trên hai vòng Ring này theo hai hướng ngược chiều nhau Mỗi vòng có thể sử dụng để mang đồng thời

cả các gói dữ liệu và các gói điều khiển Các vòng Ring này (Outer Ring và Innner Ring), có tính chất hỗ trợ lẫn nhau, vừa đảm bảo việc nâng cao lưu lượng truyền dẫn vừa đảm nhận chức năng bảo vệ khi có sự cố trên hệ thống

Công nghệ RPR sử dụng giao thức điều khiển truy nhập MAC mới – Spatial Reuse Protocol do IETF chuẩn hoá trong RFC số 2892 để đóng gói dữ liệu trong mạng có cấu hình Ring kép Thiết bị IP với với giao diện RPR có thể kết nối với thiết bị SDH hay sử dụng hệ thống cáp quang hiện có mà không cần thiết bị SDH nữa Điều này cho phép giảm mức chi phí đầu tư và tăng hiệu quả quản lý mạng lên rất nhiều Công nghệ này còn cho phép các thiết bị trên mạng tự động phát hiện ra topology mạng, phát hiện và khôi phục vòng ring khi cáp quang bi đứt với thời gian hồi phục

là 30 đến 50 ms Việc phát triển và hồi phục topo mạng hoàn toàn được thực hiện ở lớp MAC do đó không ảnh hưởng đến lưu lượng đang truyền tải trên lớp IP cũng như không cần sự tham gia của lớp 3 trong việc này RPR cho phép kiểm soát mức

độ sử dụng băng thông trên mạng nhằm sử dụng hiệu quả nhất thông lượng đường truyền Dữ liệu có thể truyền song song theo cả hai hướng, trên cả vòng Ring chính

và vòng Ring “backup” như trong khái niệm của SONET/SDH, như vậy khai thác tối đa hiệu quả của cáp quang Đặc biệt là khác so với các giao thức trên mạng Ring khác, dữ liệu chỉ được truyền giữa thiết bị truyền và nhận trên Ring chứ không phải qua các node trung gian Như vậy đồng thời có thể có nhiều lưu lượng khác nhau trên Ring và các thiết bị trung gian không hề phải chịu tải lưu lượng của các node khác

Cuối cùng, RPR có hỗ trợ riêng cho lưu lượng dạng multicast trong các ứng dụng như thoại và video nhằm tiết kiệm băng thông trên mạng Chính vì vậy ngay cả khi

có phần overhead cao hơn so với POS, hiệu suất chung của RPR lại cao hơn và thiết

bị rẻ tiền hơn

2.2.2 Công nghệ truyền dẫn RPR [7]

Công nghệ truyền dẫn RPR là công nghệ truyền dẫn cho phép tối ưu hoá băng thông của mạng có cấu hình Ring, sử dụng cáp quang và công nghệ này cho phép tối ưu hoá băng thông của vòng ring quang Công nghệ RPR sử dụng giao thức SRP (giao thức tái sử dụng không gian) và các thuật toán ở lớp MAC cho lớp Data Link

và các lớp con trong lớp Physical được phát triển thêm theo hướng mềm dẻo hơn Hình 2.4 mô tả các thành phần của lớp Data Link và lớp Physical được định nghĩa theo các chỉ tiêu trong 802.17

Chúng ta có thể thấy rằng, ở lớp Data Link, lớp RPR MAC được chia thành 3 lớp con là các lớp MAC Client Interface, MAC Control và lớp MAC Ring Interface, lớp MAC Control là lớp kết hợp nhiều chức năng nâng cao, như phân bổ đều băng thông và các chức năng bảo vệ Phía trên là lớp MAC Client Interface chịu trách nhiệm chuyển đổi các điều khiển nguyên thủy đưa về các giao thức mạng của các giao tiếp phía Client Phía dưới là lớp MAC Ring Interface có nhiệm vụ đánh địa chỉ và chuyển tiếp các gói dữ liệu Giao thức MAC ở lớp 2 được chuẩn hóa để cung cấp các chức năng chia sẻ băng thông hiệu quả bằng cách dùng cơ chế tái sử dụng không gian trên vòng Ring Cấu trúc khung đặc biệt của RPR cho phép ghép rất dễ dàng khung 802.3 vào khung của RPR RPR có cơ chế bảo vệ rất hiệu quả, điều khiển được tới 128 hoặc 256 node trên vòng Ring Điều này có nghĩa là khả năng

mở rộng của vòng Ring có thể lên đến 256 node Trong lớp vật lý, các giao tiếp đã được chuẩn hóa và có thể cung cấp tốc độ lên đến 10 Gbps Các chỉ tiêu ở lớp vật lý được xây dựng trên cơ sở kết hợp với các tiêu chuẩn trong 802.3 WG, tổ chức ITU

và ANSI vì RPR cung cấp những giao tiếp thông thường như Gigabit Ethernet hoặc

10 Gigabit Ethernet, các giao tiếp trong SONET/SDH [5]: 12c/STM-4c, 192c/STM-64c

OC-RPR 802.17

Data Link Layer

MAC Client Interface MAC Control MAC Ring Interface

Physical Layer

Packed Queueing QoS Fairness Algorithm Protection Mechanism Topology Discovery Packed Queueing QoS Fairness Algorithm Protection Mechanism Topology Discovery

Hình 2.4: Mô hình các thành phần chức năng trên cơ sở công nghệ RPR

(IEEE 802.17) Hiện nay, các nhà sản xuất thiết bị như Cisco, Nortel, Dynarc, đã phát triển các dòng sản phẩm riêng của họ dựa trên nền công nghệ RPR, các giải pháp này chủ yếu được xây dựng và phát triển phù hợp với IEEE 802.17 WG, các thông số được nêu ra trong RFC 2892

2.2.3 Đặc điểm công nghệ RPR

2.2.3.1 Cấu trúc gói tin của SRP

Có hai loại gói trong giao thức SRP: gói dữ liệu và gói điều khiển Mỗi gói có chiều dài tối đa là 9216 octet và tối thiểu là 55 octet SRP là giao thức lớp MAC độc lập với môi trường truyền dẫn và nó sử dụng cấu trúc khung của SONET/SDH Các gói của SRP được chèn vào trong các frame của SONET/SDH được minh hoạ như hình 2.5

Transport Overhead

Path

SONET/SDH Frame

F L A G

MAC

F L A G

F C S

Hình 2.5: Cấu trúc khung RPR

2.2.3.2 Điều khiển gói trong giao thức SRP

Quá trình xử lý gói tại một node:

Có hai địa chỉ SRP MAC ở mỗi giao tiếp SRP Mỗi địa chỉ SRP MAC được kết nối đến một đôi cáp quang Các node trên Ring SRP được kết nối giống như hệ thống vòng Ring FDDI (Fiber Distributed Data Interface), mặt A trên một Router sẽ kết nối với mặt B của một Router khác

Khi một gói được chuyển đến một node, gói này sẽ được kiểm tra địa chỉ đích cần đến, nếu gói cần truyền đến node này thì nó truyền lên lớp trên để xử lý, nếu gói không phải truyền đến node này thì nó sẽ được đưa vào bộ đệm chuyển tiếp (Transit Buffer) để tiếp tục truyền đi đến node khác

Quá trình tái sử dụng không gian:

Một đặc diểm nổi bật của công nghệ RPR là việc sử dụng băng thông một cách

có hiệu quả Với khả năng tái sử dụng không gian của giao thức SRP, băng thông của vòng Ring RPR sẽ tăng lên đáng kể Trong các kỹ thuật vòng Ring trước đây như FDDI hoặc Token Ring, nơi phát sẽ huỷ bỏ các gói dữ liệu khi các gói này đi toàn bộ vòng Ring Ngược lại trong giao thức SRP, đích đến sẽ thực hiện việc huỷ

bỏ các gói ra khỏi vòng Ring, và vì vậy, toàn bộ băng thông trên phần còn lại của vòng Ring được dành cho các gói khác Hơn nữa, các node có thể truyền các gói lên vòng Ring đồng thời, điều này làm cho băng thông của vòng Ring được tận dụng tối

đa

Quá trình điều khiển gói ở phía thu

Tại mỗi node, phía thu có thể thực hiện các công việc sau:

 Huỷ bỏ các gói: node sẽ huỷ các gói ra khỏi vòng ring, việc này được thực hiện khi các giá trị TTL (Time to Live) không hợp lệ

 Nhận và huỷ bỏ: gói được đưa lên lớp trên để xử lý và huỷ bỏ khỏi vòng ring

 Nhận và gửi đi: nếu gói là multicast, node sẽ đưa lên lớp trên và đưa vào bộ đệm chuyển tiếp để truyền sang node khác

 Truyền qua: gói được đưa đến bộ đệm chuyển tiếp để truyền sang node kế tiếp nếu nó không phải đến node đó

 Chuyển vòng: các gói được truyền theo hướng ngược lại trên vòng ring kia Điều khiển gói phía phát: phía phát thực hiện các công việc sau

 Kiểm tra độ ưu tiên của gói và đặt vào hàng thích hợp

 Chọn gói kế tiếp được truyền đi từ bộ đệm chuyển tiếp hay từ bộ đệm phát

 Điều khiển dòng lưu lượng sử dụng thuật toán SRP-fa

Quá trình nhận dạng cấu hình

 Nhận dạng cấu hình đóng một vai trò quan trong trong việc chọn lọc vòng ring

và nâng cao khả năng quản lý mạng Mỗi node trên vòng ring gửi đi theo chu kỳ các gói nhận dạng cấu hình ở vòng ring ngoài, các node nhận được gói này sẽ ghi nhận thông tin về trạng thái của vòng ring, sau đó gói này được chuyển đến node kế tiếp Khi gói này trở về nơi xuất phát, nó sẽ được nhận lại và huỷ bỏ khỏi vòng ring

2.2.3.3 Giao thức tái sử dụng không gian SRP (Spatial Reuse Protocol)

Trên vòng ring RPR, mỗi node thực thi một thuật toán SRP-fa ở lớp MAC Hoạt động của giao thức SRP và thuật toán SRP-fa được mô tả ở hình 2.6

Hình 2.6: Mô hình nguyên lý hoạt động tại một node RPR Chức năng chính của giao thức SRP được mô tả như sau:

Các hoạt động ở phía thu: các gói đi vào một node được sao chép vào bộ đệm thu nếu địa chỉ đích của gói này phù hợp với node Nếu địa chỉ đích phù hợp và gói là unicast, gói đó sẽ được loại khỏi vòng ring và được chuyển lên xử lý ở lớp cao hơn Gói sẽ được đưa vào Trasit Buffer để gửi đi đến node kế tiếp nếu:

 Địa chỉ đích của gói không phù hợp với địa chỉ của node

 Gói là multicast và địa chỉ nguồn của gói không phù hợp với địa chỉ của node

 Gói qua quá trình kiểm tra TTL (Time To Live) và CRC (Cyclic Redundancy Check)

Hoạt động ở phía phát: một gói truyền đi từ một node thì được lấy từ bộ đệm chuyển tiếp hoặc là dữ liệu từ node đó thông qua bộ đệm phát Để xác định gói kế tiếp nào được truyền đi, chương trình phải thực hiện việc lựa chọn giữa các gói phát

có độ ưu tiên thấp và độ ưu tiên cao theo nguyên lý như sau:

 Truyền các gói tin có độ ưu tiên cao trước các gói có độ ưu tiên thấp

 Tránh việc huỷ các gói tin đang lưu thông trên vòng ring

Việc xác định các gói được truyền đi được thực hiện theo thứ tự phân cấp độ ưu tiên sau:

 Các gói tin chuyển tiếp có độ ưu tiên cao

 Các gói tin phát có độ ưu tiên cao từ host

 Các gói tin phát có độ ưu tiên thấp từ host

 Các gói tin chuyển tiếp có độ ưu tiên thấp

Tuy nhiên, quá trình phân cấp độ ưu tiên trên sẽ bị thay đổi khi xảy ra hiện tượng quá ngưỡng trên hàng có độ ưu tiên thấp để đảm bảo hai yếu tố:

 Bộ đệm chuyển tiếp không bị tràn trong lúc đang truyền các gói được phát từ node đó

 Dòng lưu lượng chuyển tiếp có độ ưu tiên thấp không phải chờ quá lâu trong khi truyền các gói có độ ưu tiên thấp từ node đó

2.2.3.4 Thuật toán SRP-fa

Khác với các kỹ thuật vòng Ring trước đây như Token Ring hay FDDI, giao thức SRP không sử dụng Token để điều khiển truy cập Thay vào đó, mỗi node trên vòng ring thực hiện thuật toán truyền SRP-fa Với thuật toán này, vòng ring đạt được các tính chất:

Tính công bằng: mỗi node trên vòng ring được chia đều băng thông bằng cách điều khiển tốc độ mà các gói được gửi vào vòng ring, sao cho không node nào được chiếm nhiều băng thông, các node khác ít băng thông hoặc làm tăng độ trễ quá mức

Sự tối ưu: đảm bảo cho tất cả các node trên vòng ring vận dụng tối đa đặc tính tái sử dụng không gian và có thể chia đều băng thông cho các node trên vòng ring

Khả năng mở rộng: SRP-fa có thể được sử dụng trên vòng ring với số lượng lớn các router (số node lên đến 128), ở tốc độ cao (OC-48c/STM16c và OC192c/STM-64c),

và phân bố trên một vùng rộng

2.2.3.5 Khả năng biến dạng vòng ring và quá trình phục hồi

Vòng ring RPR sử dụng cơ chế chuyển mạch bảo vệ thông minh IPS (Intelligent Protection Switching) để thực hiện giám sát quá trình vận hành, tự hồi phục nhanh, khôi phục lại các dịch vụ IP sau khi xảy ra hư hỏng ở cáp quang hay ở các node trên vòng ring IPS thực hiện các chức năng:

 Giám sát quá trình vận hành, phát hiện và cô lập lỗi IPS cũng có thể hoạt động trên SONET/SDH, dark fiber và WDM

 Xử lý tín hiệu và truyền đi các thông tin phát hiện lỗi và sửa lỗi Thực hiện các hành động thích hợp như chuyển vòng hay không chuyển vòng

 Chuyển vòng bỏ qua các đoạn cáp quang hay các node bị hỏng nhưng vẫn truyền các gói đến đích mong muốn Chuyển mạch bảo vệ được thực hiện nhanh chóng để giảm tối thiểu sự mất gói sau khi cáp hoặc node bị hỏng

 Có khả năng tự phục hồi với thời gian nhỏ hơn 50 ms bằng cách thay đổi vòng sau khi phát hiện lỗi xảy ra ở lớp 1, việc phục hồi này không cần phải sử dụng đến các giao thức định tuyến lớp 3

 Giám sát nhiều lớp: IPS giám sát và điều khiển các sự kiện ở lớp 1, 2 và 3 thêm vào các chức năng tối ưu hoá các gói như ở chế độ pass through để tránh tình trạng phải chuyển vòng trong trường hợp lớp 3 không thể hoạt động

 Hoạt động Plug and Play: IPS không yêu cầu cung cấp rộng rãi hoạt động định dạng tên/ địa chỉ của các node trên vòng ring và không phải xây dựng bản đồ cấu hình

2.2.3.6 Chế độ Pass Through

Trong một số trường hợp chẳng hạn như khi hư hỏng xảy ra ở lớp 3, nhưng lớp MAC vẫn có khả năng truyền các gói trên vòng ring Khi đó, các cổng SRP sẽ chuyển sang chế độ pass through Trong chế độ pass through, node này không được nhìn thấy trên vòng ring, không có gói nào được gửi lên lớp 3 ở bên nhận và cũng không có gói nào được đưa xuống từ lớp 3 ở bên phát Các gói đi vào node này sẽ được truyền qua thông lớp MAC và tiếp tục truyền đi đến node khác trên vòng ring

2.2.4 Cấu trúc mạng và khả năng cung cấp dịch vụ của giải pháp mạng dựa trên công nghệ RPR [7]

2.2.4.1 Mô hình chung

Việc lắp đặt các mạng đô thị thông thường được tổ chức thành ba khu vực chính: Điểm cung cấp dịch vụ - POP, mạng vùng đô thị và mạng truy nhập Thiết bị trong khu vực POP thường có thể tập trung trong cùng nơi do cùng cơ sở hạ tầng còn các khu vực mạng vùng và mạng truy nhập thiết bị phải phân bố theo vùng địa

lý khác nhau Các vòng ring mạng truy nhập của mạng đô thị được lắp đặt gần phía người sử dụng trong khi các vòng ring của mạng vùng đô thị tập hợp lưu lượng từ các ring truy nhập được thiết lập ở các vị trí khác nhau trong thành phố (hình 2.7) Các POP có thể phục vụ tại các điểm kết nối giữa mạng vùng đô thị và mạng truy nhập như một cổng chính cho mạng đô thị kết nối với mạng Internet

Công nghệ RPR được phát triển chủ yếu nhằm phục vụ việc truyền tải lưu lượng IP một cách hiệu quả Rất nhiều hệ thống mạng đô thị và kể cả mạng WAN trên thế giới đã ứng dụng thành công công nghệ này để truyền tải các ứng dụng đa dịch vụ,

đa phương tiện trên nền IP và đây chính là các dịch vụ cơ bản trong mạng RPR

IP là một giao thức phi kết nối, sử dụng các giao thức tầng trên nó là UDP và TCP

để thiết lập các phiên làm việc trên mạng, được hỗ trợ giao thức RTP nên IP có thể triển khai các dịch vụ ứng dụng thời gian thực như thoại và video IP có tính năng mạnh về báo hiệu, địa chỉ hóa và định tuyến do đó có thể triển khai các dịch vụ SAN, VPN trên nền IP

Ngoài ra, do vẫn sử dụng gúi SDH để truyền tải, RPR cú thể dễ dàng kết nối với cỏc mạng khỏc như SONET/SDH, WDM để mở rộng khả năng truyền tải cũng như cung cấp cỏc dịch vụ mới

Mạng truy nhập

Dịch vụ mạng:

- Truy nhập Internet tốc độ cao

- Đường truyền dẫn Ethernet riờng

GE GE

GE

GE Switch

NG-SDH

RPR

GE hoặc PoE

NG-SDH

PSTN ATM hoặc IP Fiber/HFC

GE

GE

Thiết bị định tuyến mạng lõi (RPR)

Analog Modem CPE Cable Modem

(b) Hỡnh 2.7: Mụ hỡnh ứng dụng cụng nghệ RPR vào mạng: (a) mụ hỡnh chung, (b) mụ