Dịch vụ trong mạng man e services in metro area networks ethernet

IN Intelligent Network Mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức định tuyến Internet ISC International Softswitch Consortium Tập đoàn chuyển mạch mềm thế giới ISDN Intergrated Servi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Đặng Thị Nga

DỊCH VỤ TRONG MẠNG MAN-E SERVICES IN METRO AREA NETWORKS ETHERNET

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS TRẦN NGỌC LAN

Hà Nội – 2013

LỜI CAM ĐOAN

Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tạo ra một môi trường tốt để tôi học tập và nghiên cứu Xin cảm ơn các thầy cô trong khoa đào tạo sau đại học đã quan tâm đến khóa học, tạo điều kiện cho các học viên có điều kiện thuận lợi nhất để học tốt Và đặc biệt tôi

xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô giáo TS Trần Thị Ngọc Lan đã tận tình chỉ bảo,

hướng dẫn và sửa chữa cho nội dung của luận văn này

Tôi xin cam đoan rằng nội dung của luận văn này là hoàn toàn do tôi tìm hiểu, nghiên cứu và viết ra Tất cả đều được tôi thực hiện cẩn thận và có sự định hướng và sửa chữa của giáo viên hướng dẫn

Tôi xin chịu trách nhiệm với những nội dung trong luận án này

Học viên

Đặng Thị Nga

Cảm ơn sự giúp đỡ, tạo điều kiện của các đồng nghiệp nôi tôi đang công tác.Công ty viễn thông liên tỉnh VTN đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn của mình

Tôi xin chân thành cám ơn

Học viên

Đặng Thị Nga

2.2.1.1 Những ưu điểm và nhược điểm của mô hình mạng theo kiểu Hub – and – spoke 37

2.2.2.1 Những ưu điểm và nhược điểm của mô hình mạng kết nối theo kiểu Ring 39

2.3.7 Chuyển tải lưu lượng theo phương thức quảng bá đến các node hay một số node 49

3.2.1 Một số thuật ngữ về dich vụ trong mạng MAN 54

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM

API Application Programming

Interface

Giao diện lập trình ứng dụng ARIS Aggregate Route-Based IP

Switching

Chuyển mạch IP theo phương pháp tổng hợp tuyến

ARP Addresss Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ BRAS BroadBand Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa băng rộng BCF Bearer Control Function Chức năng điều khiển tải tin

BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến trong miền

BISDN Broadband- ISDN Mạng số tích hợp dịch vụ băng rộng

CAS Common Access Signalling Báo hiệu kênh chung

CCS7 Common Chanell signalling No 7 Hệ thống báo hiệu số 7

CL Connectionless Operation Hoạt động phi kết nối

CO Connection Oriented Operation Hoạt động hướng kết nối

CPE Customer Premise Equipment Thiết bị phía khách hàng

CR-LDP

Constraint based Routing LDP Định tuyến ràng buộc LDP

CSF Call Serving Function Chức năng phục vụ cuộc gọi

CSPF Constrained Shortest Path First Giao thức định tuyến theo phương thức

chọn đường ngắn nhất

CSR Cell Switching Router Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế bào DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số

DSCP DiffServer Code Point Điểm mã dịch vụ phân biệt

ECR Egress Cell Router Thiết bị định tuyến tế bào lối ra

EGP Edge Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên

ETSI European Telecommunication

Standard Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu

FIB Forwarding Infomation Base Bảng gửi chuyển tiếp trong bộ định tuyến ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức bản tin điều khiển Internet ICR Ingress Cell Router Thiết bị định tuyến tế bào lối vào

IETF International Engineering Task Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế cho IP

IN Intelligent Network Mạng thông minh

IP Internet Protocol Giao thức định tuyến Internet

ISC International Softswitch

Consortium

Tập đoàn chuyển mạch mềm thế giới

ISDN Intergrated Service Digital

Network

Mạng tích hợp dịch vụ số

ISP Internet service providers Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ITU International Telecommunication

Union

Tổ chức viễn thông quốc tế

LANE Local Area Network Emulation Mô phỏng mạng cục bộ

LFIB Label Forwarding Information

Base

Bảng thông tin chuyển tiếp nhãn

LIB Label Information Base Bảng thông tin nhãn trong bộ định tuyến LSP Label Switched Path Tuyến chuyển mạch nhãn

LSR Label Switching Router Thiết bị định tuyến chuyển mạch nhãn LSSU Link-status Signal Unit Đơn vị tín hiệu trạng thái liên kết

MAC Media Access Controller Thiết bị điều khiển truy nhập mức phương

tiện truyền thông MCU Multi-point Control Unit Đơn vị điều khiển đa điểm

MIB Management Information Base Bảng định tuyến theo thông tin quản lý

trong thiết bị định tuyến

MOV Model Output Variables Biến mẫu đầu ra (mô hình đánh giá khách

quan chất lượng thoại) MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MPOA Multiprotocol over ATM Đa giao thức qua ATM

MSF MultiService Switching Forum Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ

MSSP MultiService Switching Platform Nền tảng chuyển mạch đa dịch vụ

MSU Message Signal Unit Đơn vị tín hiệu bản tin

MTP Message Transfer Part Phần chuyển giao bản tin

MTU Maximum Transfer Unit Đơn vị truyền giao lớn nhất

NAS Network Attached Storage Mạng lưu trữ dữ liệu liên kết

NECF Network Edge Control Function Khối chức năng điều khiển mạng biên NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp

NNI Network Network Interface Giao diện mạng – mạng

NSICF Network Service Instance Control

Function

Khối chức năng điều khiển thực thể dịch

vụ mạng

PMD Physical Media Dependent đường truyền vật lý độc lập

PDH Plesiochoronous Digital Hierachy Phân cấp đồng bộ số

PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức

POST Plain Old Telephone Service Mạng thoại truyền thống

PoP Point of Presence

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm

PSTN Public switch telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công cộng QoS Quality Of Service Chất lượng dịch vụ

RAS Registration, Admission, Status Đăng ký, chấp nhận, tình trạng

RAS Remote Access Server Server truy nhập từ xa

RFC Request for Comment Các tài liệu về tiêu chuẩn IP do IETF đưa

ra RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành tài nguyên

RTFM Realtime Flow Measurement Đo lưu lượng thời gian thực

RTP Realtime Transport Protocol Giao thức điều khiển truyền tải thời gian

thực SAN Storage Area Network Mạng lưu trữ dữ liệu vùng

SDH Synchronous Digital Hierrachy Hệ thống phân cấp số đồng bộ

SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên

SIF Signalling Information Field Trường thông tin báo hiệu

SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SSP Service Switching Point Điểm chuyển mạch dịch vụ

STCP Signalling Transfer Control Point Điểm điều khiển chuyển tiếp báo hiệu STP Signalling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu

SLA Service Level Agreement Những thoả thuận giữa nhà cung cấp và

khác hàng ở mức dịch vụ

SNAP Service Node Access Point Điểm truy nhập nút dịch vụ

SNI Signalling Network Interface Giao diện mạng báo hiệu

SNMP Simple Network Management

Protocol

Giao thức quản lý mạng đơn giản

SONET Synchronous Optical Network Mạng truyền dẫn quang đồng bộ

SPF Shortest Path First Giao thức định tính tuyến theo đường ngắn

nhất TCAP Transation Capabilities

Application Part

Phần ứng dụng khẳ năng thực hiện

TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

TDM Time Division Multiplexing Dồn kênh theo thời gian

TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối

TE Traffic Engineering Kỹ thuật điều khiển lưu lượng trong MPLS

TOS Type of Service Loại dịch vụ

UDP User Data Protocol Giao thức dữ liệu người sử dụng

UAC User Agent Client Thực thể người dùng khách

UNI User Network Interface Giao diện đối tượng sử dụng-mạng

VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo trong tế bào

VPI Virtual Path Identifier Trường nhận dạng đường ảo trong tế bào VPN Virtual Private Networks Mạng riêng ảo

WIS WAN Interface Sublayer Lớp con giao diện WAN

WDM Wave Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.4 Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MAN-E 21 Hình 2.1 Sơ đồ truyền dẫn lưu lượng Ethernet qua mạng SDH 27

Hình 2.8 Cấu trúc kết nối mạng Ethernet điểm - điểm 42

Hình 2.11 Khôi phục mạng khi có sự cố đứt cáp quang 46

Hình 3.19 Phương pháp truy nhập dịch vụ L3VPN doanh nghiệp 69 Hình 3.20 Phương pháp truy nhập dịch vụ L2VPN doanh nghiệp 70

Hình 3.21 Cơ chế làm việc của dịch vụ di đọng Backhaul 72 Hình 4.1 Mô hình kết nối mạng MAN-E với mạng đường trục 74 Hình 4.2 Topo mạng MAN-E trên phần mềm quản lý U2000 của

Hình 4.6 Quản lý bảo mật trên phần mềm quản lý U2000 của Huawei 79

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng, vượt bậc của các công nghệ truy nhập băng rộng mới (xDSL, FTTx…) và các dịch vụ mới (VoIP, IPTV, VoD…), đặc biệt là xu hướng tiến lên NGN của các nhà khai thác Viễn Thông

Yêu cầu về băng thông kết nối tới các thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN) ngày càng cao, yêu cầu về cơ sở hạ tầng truyền tải phải đáp ứng các công nghệ mới của IP để sẵn sàng cho các dịch vụ mới ngày càng tăng: multicast, end-to-end QoS, bandwitdh-on-demand…, yêu cầu đáp ứng băng thông cung cấp trực tiếp theo nhu cầu của khách hàng khách hàng (FE, GE), và các yêu cầu khác…

Tất cả các yêu cầu trên dẫn đến sự phát triển bùng nổ của mạng MAN trong các thành phố, đặc biệt là mạng Ethernet-based MAN để truyền tải lưu lượng IP

Hệ thống cáp quang cho phép cung cấp dịch vụ với tốc độ ngày càng cao và giá thành ngày càng giảm Tốc độ truyền dẫn từ 100Mbps dần được thay thế bằng tốc

độ Gbps 10Gbps thậm chí 40Gbps Việc này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có thể sử dụng cồng nghệ Ethernet đơn giản để truyền thông tin với khoảng cách xa hơn Với công nghệ Ethernet truyền thống trên mạng cáp đồng khoảng cách truyền dẫn chỉ tính bằng đơn vị hàng chục mét hoặc 100 mét thì với công nghệ cáp quang, khoảng cách truyền dần tăng hàng trăm nghìn lần lên đến hàng chục KM

Sử dụng công nghệ MAN-E để cung cấp dịch vụ chất lượng cao, dịch vụ đa dạng đến khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ đang là xu hướng chung trên toàn thế giới Công nghệ Ethernet được hầu hết các nhà cũng cấp thiết bị trên thế giới hỗ trợ

Tại Việt Nam công nghệ mạng MAN-E đã được một số nhà cung cấp dịch vụ

đã triển khai và đưa vào khai thác thành công.Tiêu biểu là mạng MAN-E của Công

ty viễn thông liên tỉnh VTN

Hiệu quả chi phí: Chi phí đầu tư và vận hành thấp

Đơn giản: Đã được tiêu chuẩn hóa và không ngừng được phát triển Được ứng

dụng rộng rãi trong tất cả các tổ chức, doanh nghiệp và thiết bị gia đình

Độ linh động cao: Quản lý băng thông và mở rộng băng thông kết nối rất dễ

dàng Hỗ trợ rất nhiều mô hình kết nối (topology) khác nhau Tối ưu cho việc truyền tải thông tin dạng gói, đặc biệt là các gói tin IP

Mạng MAN-E là phân khúc mạng nằm giữa lớp Core và lớp Access, có chức năng thu gom lưu lượng và đảm bảo yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho khách hàng Mạng MAN-E chính là yếu tố cốt lõi để các nhà cung cấp dịch vụ triển khai cung cấp các dịch vụ băng rộng chất lượng cao đối với khách hàng

Tại Việt Nam mạng MAN-E đã được đưa vào sử dụng rộng rãi tại khắp các tỉnh thành trong đề tài của mình tôi xin đề cấp tới mạng MAN-E được triển khai tại công ty viễn thông liên tỉnh VTN

Đề tài bao gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về mạng MAN-E

Chương 2: Các công nghệ trong mạng MAN-E

Chương 3: Dịch vụ trong mạng MAN-E

Chương 4: Phát triển mạng MAN-E tại VTN

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E

1.1 T ỔNG QUAN MẠNG QUANG ETHERNET

Trong vài thập kỷ gần đây, Ethernet là công nghệ chủ yếu trong các mạng nội

bộ LAN, là công nghệ chủ đạo trong hầu hết các văn phòng trên toàn thế giới và hiện nay đã được dùng ngay cả trong các hộ gia đình để chia sẽ các đường dây truy nhập băng rộng giữa các thiết bị với nhau Đặc biệt tất cả các máy tính cá nhân đều được kết nối bằng Ehernet và ngày càng nhiều thiết bị truy nhập dùng đến công nghệ này.Có nhiều lý do để giải thích tại sao Ethernet đã có sự thành công như vậy trong cả các doanh nghiệp lẫn các hộ gia đình bởi những tính năng vượt trội mà nó mang lại như: dễ sử dụng, tốc độ cao và giá thiết bị rẻ [1]

Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, tốc độ Ethernet đã được cải thiện từ Mbps lên Gbps và 40Gbps.Song song với nó là sự bùng nổ của Internet yêu cầu băng thông truyền tải lưu lượng rất lớn phương tiện truyền trong mạng Ethernet cũng chuyển dần từ cáp đồng sang cáp quang, và cấu hình cũng đã phát triển từ cấu trúc bus dùng chung lên cấu trúc mạng chuyển mạch Đây là những nhân tố quan trọng để xây dựng các mạng có dung lượng cao, chất lượng cao, và hiệu xuất cao, đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng khắt khe của yêu cầu về chất lượng dịch vụ (Qos) trong môi trường mạng mạng đô thị (MAN-E) hay WAN đảm bảo kết nối với khách hàng mọi lúc, mọi nơi mọi giao diện

Mở rộng từ mạng LAN ra mạng MAN-E tạo ra các cơ hội mới cho các nhà khai thác mạng Khi đầu tư vào mạng MAN-E, các nhà khai thác có khả năng để cung cấp các giải pháp truy nhập tốc độ cao với chi phí tương đối thấp cho các điểm cung cấp dịch vụ POP (Points Of Presence) của họ, do đó loại bỏ được các điểm nút

cổ chai tồn tại giữa các mạng LAN tại các cơ quan với mạng đường trục tốc độ cao Doanh thu giảm do cung cấp băng thông với giá thấp hơn cho khách hàng có thể bù lại bằng cách cung cấp thêm các dịch vụ mới Do vậy MAN-E sẽ tạo ra phương thức để chuyển từ cung cấp các đường truyền có giá cao đến việc cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng qua băng thông tương đối thấp

Xu hướng phát triển công nghệ mạng MAN-E:

Hiện tại, các công nghệ tiềm năng được nhận định là ứng cử để xây dựng mạng MAN-E thế hệ mới chủ yếu tập trung vào 5 loại công nghệ chính, đó là:

• Next Generation SDH/SONET: SDH/SONET thế hệ mới

• WDM (Wavelength Division Multiplexing): Ghép kênh theo bước sóng

• RPR ( Resilient Packet Ring): vòng Ring gói tự phục hồi

• Ethernet/Giagabit Ethernet (GE)

• Chuyển mạch kết nối MPLS

Các công nghệ nói trên này 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 lại triển khai cùng một công nghệ cho các ứng dụng khác nhau Ví

dụ, Gbps 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

Trong khuân khổ luận văn này xin trình bày về mạng MAN trên công nghệ Ethernet/Giagabit Ethernet (GE)

1.2 CÁC TÍNH N ĂNG CỦA MAN-E

Khách hàng được kết nối đến MAN-E sử dụng các giao diện thích hợp với Ethernet thay vì phải qua nhiều giai đoạn biến đổi từ lưu lượng ATM, SONET/SDH

và ngược lại Bằng cách này không chỉ loại bỏ được sự phức tạp mà còn làm cho quá trình cung cấp đơn giản đi rất nhiều Mô hình Metro hình thành từ qúa trình cung cấp các ống băng thông (tunel giữa các node và khách hàng đầu cuối để cung

cấp các mạng LAN ảo (VLAN) và các mạng riêng ảo (VPN) dựa trên mức thoả thuận dịch vụ SLA)

Trong trường hợp này, các vấn đề đã được đơn giản hoá đi rất nhiều cho cả khách hàng lẫn nhà khai thác Khách hàng không cần phải chia cắt lưu lượng và định tuyến chúng đến các đường phù hợp để đến đúng các node đích nữa Thay vì tạo ra rất nhiều chùm đường truyền giữa các node, ở đây chỉ cần tạo ra băng thông dựa theo SLA mà bao hàm được nhu cầu của khách hàng tại mỗi node

Nói cách khác, cung cấp các kết nối không còn là vấn đề thiết yếu đối với nhà cung cấp mạng nữa do đó họ có điều kiện để tập trung vào việc tạo ra các dịch vụ giá trị gia tăng Bằng việc mở rộng mạng LAN vào mạng MAN-E sử dụng kết nối

có băng thông lớn hơn, sẽ không còn sự khác biệt giữa các server của mạng với các router được đặt tại thiết bị của khách hàng và tại các điểm POP của nhà cung cấp mạng nữa

MAN-E có chức năng thu gom lưu lượng và đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng cho các thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN) Có khả năng cung cấp các kết nối Ethernet (FE/GE) tới khách hàng để truyền tải lưu lượng trong nội tỉnh, đồng thời kết nối lên mạng đường trục IP/MPLS NGN để chuyển lưu lượng đi liên tỉnh, quốc tế Trong mạng MAN-E người ta sử dụng các thiết bị CES (Carrier Ethernet Switch) tại các nơi có lưu lượng cao tạo thành mạng chuyển tải Ethernet/IP Kết nối giữa các thiết bị CES dạng hình sao, ring hoặc đấu nối tiếp, sử dụng các loại cổng kết nối: n x 1Gbps hoặc n x 10Gbps

1.3 C ẤU TRÚC MẠNG MAN-E

Kiến trúc mạng Metro dựa trên công nghệ Ethernet điển hình có thể mô tả như hình 1.1 Phần mạng truy nhập Metro tập hợp lưu lượng từ các khu vực (cơ quan, toà nhà, ) trong khu vực của mạng Metro Mô hình điển hình thường được xây dựng xung quanh các vòng Ring quang với mỗi vòng Ring truy nhập Metro gồm từ

5 đến 10 node Những vòng Ring này MAN-E lưu lượng từ các khách hàng khác nhau đến các điểm POP mà các các điểm này được kết nối với nhau bằng mạng lõi

Metro Một mạng lõi Metro điển hình sẽ bao phủ được nhiều thành phố hoặc một khu vực tập trung nhiều doanh nghiệp.[1]

Mạng đường trục

Mạng truy nhập

Mạng truy nhập

Khách hàng là các công ty

Khách hàng là các hộ dân

Các dịch vụ trên mạng WAN

Hình 1.1: Cấu trúc mạng MAN-E điển hình

Một khía cạnh quan trọng của những mạng lõi Metro này là các trung tâm dữ liệu, thường được đặt node quan trọng của mạng lõi Metro có thể truy nhập dễ dàng Những trung tâm dữ liệu này phục vụ chủ yếu cho nội dung các host gần người sử dụng Đây cũng chính là nơi mà các dịch vụ từ nhà cung cấp dịch vụ khác (Outsourced services) được cung cấp cho các khách hàng của mạng MAN-E Quá trình truy nhập đến đường trục Internet được cung cấp tại một hoặc một số điểm POP cấu thành nên mạng lõi Metro.Việc sắp xếp này có nhiều ưu điểm phụ liên quan đến quá trình thương mại điện tử Hiệntại cơ sở hạ tầng cho mục đích phối hợp thương mại điện tử cũng gần giống như lõi của mạng Internet, có nhiều phiên giao dịch hơn được xử lý và sau đó giảm dần, đây là hai ưu điểm nổi trội khi tổ chức một giao dịch thành công dựa trên sự thực hiện của Internet

1.4 MÔ HÌNH PHÂN L ỚP MẠNG MAN-E

Mô hình phân lớp mạng MAN-E được định nghĩa theo Metro Ethernet Forum

4 được chia làm 3 lớp bao gồm:

• Lớp truyền tải dịch vụ (TRAN layer): bao gồm một hoặc nhiều dịch vụ truyền tải

• Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer): hỗ trợ các dịch vụ thông tin dữ liệu Ethernet lớp

Mô hình phân lớp mạng MAN-E được mô tả tại hình 1.2 [6]

Hình 1.2: Mô hình mạng MAN-E theo các lớp

• Lớp truyền tải dịch vụ (Transport Services Layer):

Lớp truyền tải dịch vụ, cung cấp các kết nối giữa các phần tử của lớp dịch

vụ Ethernet Sử dụng nhiều công nghệ khác nhau để thực hiện việc hỗ trợ kết nối: IEEE 802.1, SONET/SDH, ATM VC, OTN ODUK, PDH DS1/E1, MPLS LSP… Các công nghệ truyền tải trên, đến lượt mình lại có thể do nhiều công

nghệ khác hỗ trợ, cứ tiếp tục như vậy cho đến lớp vật lý như cáp quang, cáp đồng, không dây

• Lớp dịch vụ Ethernet (Ethernet Services Layer):

Lớp dịch vụ Ethernet có chức năng truyền tải các dịch vụ hướng kết nối chuyển mạch dựa trên địa chỉ MAC và các bản tin Ethernet sẽ được truyền trên hệ

thống thông qua các giao diện hướng nội bộ, hướng bên ngoài được quy định rõ ràng, gắn với các điểm tham chiếu

Lớp ETH cũng phải cung cấp được các khả năng về OAM, khả năng phát triển dịch vụ trong việc quản lý các dịch vụ Ethernet hướng kết nối Tại các giao diện hướng bên ngoài của lớp ETH, các bản tin bao gồm: Ethernet unicast,multicast hoặc broadcast, tuân theo chuẩn IEEE 802.3 – 2002

• Lớp dịch vụ ứng dụng (Application Services Layer):

Lớp dịch vụ ứng dụng hỗ trợ các dịch vụ sử dụng truyền tải trên nền mạng Ethernet của mạng MAN-E Có nhiều dịch vụ trong đó bao gồm cả các việc sử dụng lớp ETH như một lớp TRAN cho các lớp khác như: IP, MPLS, PDH DS1/E1 …

1.5 CÁC ĐIỂM THAM CHIẾU TRONG MẠNG MAN-E

Điểm tham chiếu trong mạng MAN-E là tập các điểm tham chiếu lớp mạng được sử dụng để phân các vùng liên kết đi qua các giao diện hình vẽ 1.3 chỉ ra các quan hệ giữa các thành phần kiến trúc bên ngoài và mạng MAN-E Các thành phần bên ngoài bao gồm:

• Từ các thuê bao đến các dịch vụ MAN-E

• Từ các mạng MAN-E khác

• Các mạng truyền tải dịch vụ (không phải Ethernet) khác

Hình 1.3: Mô hình các điểm tham chiếu

Các thuê bao kết nối đến mạng MAN-E thông qua điểm tham chiếu giao diện Người dùng - Mạng (UNI: Uset - Network interface) Các thành phần trong cùng mạng (NE: Internal Network Elements) hoặc I-INNIs ( Internal - NNIs) Hai mạng MAN-E độc lập có thể kết nối với nhau tại điểm tham chiếu External NNI (E-NNI) Một mạng MANE có thể kết nối với các mạng dịch vụ và truyển tải khác tại điểm tham chiếu liên mạng Network Interworkinh NNI (NI-NNI) hoặc điểm tham chiếu liên dịch vụ Service Interworking NNI (SI-NNI)

Hình 1.4: Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MAN-E

Giao diện UNI sử dụng để kết nối các thuê bao đến nhà cung cấp dịch vụ MAN-E UNI cũng cung cấp điểm tham chiếu giữa các thiết bị mạng MAN-E thuộc nhà cung cấp dịch vụ và các thiết bị truy nhập của khách hàng Vì vậy UNI bắt đầu

từ điểm cuối của nhà cung cấp dịch vụ và điểm đầu của khách hàng, Giao diện UNI

phía nhà cung cấp dịch vụ là điểm tham chiếu UNI-N Giao diện phí khách hàng là điểm tham chiếu UNI-C Phân biệt giữa UNI-N và UNI-C là điểm tham chiếu T Trong phần các thiết bị khách hàng thường được chia thành thiết bị truy nhập và thiết bị người sử dụng đầu cuối giữa hai thiết bị này có điểm tham chiếu S [6]

Các thiết bị vật lý trong mạng là các thành phần mạng (NE: Network Element) trong mạng MAN-E Một thiết bị có thể có nhiều chức năng khác nhau và thuộc nhiều lớp khác nhau trong mô hình mạng MAN-E

- Các thiết bị biên khách hàng (CE: customes Edge):

Thiết bị CE là thành phần vật lý thuộc kiến trúc mạng MAN-E thực hiện các thành phần chức năng thuộc mạng khách hàng để yêu cầu các dịch vụ từ nhà cung cấp mạng MAN-E Các thành phần chức năng riêng lẻ của một CE có thể hoàn toàn thuộc phía khách hàng hoặc hoàn toàn thuộc phía nhà cung cấp dịch vụ Một thiết bị

CE tối thiểu phải đáp ứng được khả năng làm việc với giao diện UNI-C Thiết bị CE

có thể là Swtich (Ethernet, Router(IP/MPLS) hoặc một thiết bị đầu cuối thông thường các thành phần chức năng của CE có thể thuộc lớp ETH layer, TRAN layer hoặc APP layer

- Thiết bị biên nhà cung cấp dịch vụ (PE: Provider Edge):

Thiết bị PE là các router có chức năng cung cấp chức năng kết nối đến khách hàng hoặc kết nối đến mạng ngoài khác thuộc lớp ETH Khi cung cấp kết nối đến khách hàng, thiết bị PE cung cấp tập các chức năng liên quan đến giao diện UNI-

N

- Thiết bị lõi của nhà cung cấp dịch vụ (P: Provider Core):

Thiết bị P hay còn gọi là Core Router, là các router khác của nhà cung cấp dịch vụ thuộc lớp ETH leyer, thiết bị P không tham gia vào các chức năng thuộc giao diện UNI-N/E-NNI

- Thiết bị kết cuối mạng (NT: Network Termination):

Thiết bị NT thực hiện chức năng thuộc lớp TRAN layer giữa điểm cuối của nhà cung cấp dịch vụ mà điểm đầu của khách hàng Các thiết bị NT đảm nhiệm

chức năng giám sát hiệu năng đường truyền vật lý, định thời, chuyển đổi mã hóa

giữa các thành phần

- Thiết bị biên truyền tải (TE: Transport Edge):

Thiết bị TE cho phép ghép kênh các luồng dữ liệu của nhiều khách hàng vào cùng một đường truyền vật lý

Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã cung cấp dịch vụ Metro Ethernet Một số nhà cung cấp đã mở rộng dịch vụ Ethernet vuợt xa phạm vi mạng nội thị (MAN-E) và vươn đến phạm vi mạng diện rộng (WAN) Hàng triệu thuê bao đã được sử dụng dịch vụ Ethernet và số lượng thuê bao đang tăng lên một cách nhanh chóng Những thuê bao này bị thu hút bởi những lợi ích của dịch vụ Ethernet đem lại, bao gồm: + Tính dễ sử dụng

+ Hiệu quả về chi phí (cost effectiveness)

+ Linh hoạt

Tính dễ sử dụng:

Dịch vụ Ethernet dựa trên một giao diện Ethernet (Ethernet interface) chuẩn, phổ biến dùng rộng rãi trong các hệ thống mạng cục bộ (LAN) Hầu như tất cả các thiết bị và máy chủ trong LAN đều kết nối dùng Ethernet, vì vậy việc sử dụng Ethernet để kết nốivới nhau sẽ đơn giản hóa quá trình hoạt động và các chức năng quản trị, quản lí và cungcấp (OAM & P)

Hiệu quả về chi phí:

Dịch vụ Ethernet làm giảm chi phí đầu tư (CAPEX-capital expense) và chi phí vận hành (OPEX-operation expense):

- Một là, do sự phổ biến của Ethernet trong hầu hết tất cả các sản phẩm mạng nên giao diện Ethernet có chi phí không đắt

- Hai là, ít tốn kém hơn những dịch vụ cạnh tranh khác do giá thành thiết bị

thấp, chi phí quản trị và vận hành thấp hơn

- Ba là, nhiều nhà cung cấp dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao tăng thêm băng thông một cách khá mềm dẻo Điều này cho phép thuê bao thêm băng thông khi cần thiết và họ chỉ trả cho những gì họ cần

Tính linh hoạt:

Dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao thiết lập mạng của họ theo những cách hoặc là phức tạp hơn hoặc là không thể thực hiện với các dịch vụ truyền thống khác Ví dụ: một công ty thuê một giao tiếp Ethernet đơn có thể kết nối nhiều mạng

ở vị trí khác nhau để thành lập một Intranet VPN của họ, kết nối những đối tác kinh doanh thành Extranet VPN hoặc kết nối Internet tốc độ cao đến ISP Với dịch vụ Ethenet, các thuê bao cũng có thể thêm vào hoặc thay đổi băng thông trong vài phút thay vì trong vài ngày ngày hoặc thậm chí vài tuần khi sử dụng những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame relay, ATM,…) Ngoài ra, những thay đổi này không đòi hỏi thuê bao phải mua thiết bị mới hay ISP cử cán bộ kỹ thuật đến kiểm tra, hỗ trợ tại chỗ

CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG CHO MẠNG MAN-E

2.1.1 Hạn chế của công nghệ truyền dẫn SDH truyền thống

SDH truyền thống là công nghệ TDM đã được tối ưu hóa để truyền tải các lưu lượng dịch vụ thoại Khi truyền tải các lưu lượng trên dịch vụ IP, các mạng SDH truyền thống gặp phải một số hạn chế sau

- Liên kết cứng: Do các tuyến kết nối giữa hai điểm kết nối được xác lập cố định, có băng tần không đổi, thậm chí không có lưu lượng đi qua hai điểm này thì băng thông này cũng không thể được tái sử dụng để truyền tải lưu lượng của kết nối khác dẫn tới không sử dụng hiệu quả băng thông của mạng Trong trường hợp kết nối điểm - điểm, mỗi kết nối giữa hai điểm chỉ sử dụng ¼ băng thông của cả vòng ring Cách xác lập kết nối cứng như vậy làm giới hạn băng thông tối đa khi truyền

dữ liệu đi qua hai điểm kết nối, đây là một hạn chế cơ bản của mạng SDH truyền thống khi truyền tải dịch vụ IP, do các dịch vụ này có đặc điểm thường có sự bùng

nổ về nhu cầu lưu lượng một cách ngẫu nhiên

- Không phù hợp với tổ chức mạng theo cấu trúc Mesh: Lãng phí băng thông khi sử dụng cấu hình Mesh bởi vì khi mạng SDH thiết lập các liên kết logic để tạo

ra cấu trúc Mesh như việc băng thông của vòng ring buộc phải chia thành 10 phần cho các liên kết logic Việc định tuyến phân chia lưu lượng như vậy không những rất phức tạp mà còn lãng phí rất lớn băng thông của mạng Khi nhu cầu lưu lượng truyền trong nội bộ mạng MAN tăng lên, việc thiết lập thêm các node, duy trì và

nâng cấp trở lên hết sức phức tạp

- Các lưu lượng truyền dữ liệu quảng bá: Trong các ring SDH, việc truyền tải các dữ liệu quảng bá chỉ có thể thực hiện được khi phía phát và tất cả các điểm thu đều đã được xác lập kết nối logic Các gói tin quảng bá được sao chép lại thành nhiều bản và gửi đến từng điểm đích dẫn tới việc phải truyền nhiều lần cùng một

gói tin trên vòng ring Điều này gây ra lãng phí lớn đối với băng thông của mạng

- Dung lượng băng thông dành cho bảo vệ và phục hồi lớn : Thông thường đối với các mạng SDH 50%, băng thông của mạng được dành cho việc dự phòng cho

mạng Mặc dù việc dự phòng này là hết sức cần thiết nhưng các công nghệ SDH truyền thông không cung cấp khả năng cho phép nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn

băng thông sử dụng cho việc dự phòng sự cố

- Ngoài ra, khi sử dụng mạng SDH truyền thống để truyền các lưu lượng Ethernet, ngoài các hạn chế trên còn một yếu tố nữa là tốc độ Ethernet không tương đương với SDH Điều này dẫn đến phải thiết lập các tuyến kết nối của mạng SDH với tốc độ cao hơn so với dịch vụ Ethernet, điều này là nguyên nhân làm giảm hiệu

quả sử dụng băng thông của mạng lưới Bảng 2.1 mô tả hiệu suất sử dụng băng

thông khi truyền dịch vụ Ethernet qua mạng

Bảng 2.1: Hiệu suất sử dụng băng thông khi truyền dịch vụ Ethernet qua mạng

2.1.2 Ưu điểm của SDH thế hệ mới

SDH thế hệ mới là thuật ngữ mô tả tính kế thừa và phát triển dựa trên những tiêu chuẩn hình thành từ mạng SDH sẵn có, được các nhà cung cấp dich vụ đường dài sử dụng đầu tiên như một cách để hỗ trợ các dịch vụ mới như Ethernet, fiber channel, ESCON và DVB (bảng 2.2), SDH thế hệ mới cho phép truyền dữ liệu băng thông rộng với tốc độ dữ liệu cao hơn trong điều kiện tài chính giới hạn

Bảng 2.2: Bảng so sánh giữa GE và FC

Gigabit Ethernet Fiber Channel

Ứng dụng Mạng số liệu SAN, audio/video, số liệu Tốc độ truyền 1,25 Gbit/s 1.06Gbit/s, 2.12Gbit/s,

10Gbit/s Kích thước khung Thay đổi, 0 – 1.5 kB Thay đổi, 1 – 2 kB

Sự bùng nổ của Ethernet trong các mạng LAN do tính đơn giản và hiệu quả

của nó Các tốc độ truyền Ethernet chuẩn như 10/ 100/1000 Mbit/s và 10Gbit/s đã

hiện diện trong mạng MAN Do Ethernet hoạt động dựa trên nguyên tắc tối ưu, dễ gây ra việc truyền tải số liệu không được đảm bảo, nên đã tạo ra lo lắng rằng Ethernet không đáp ứng đủ các yêu cầu về chất lượng dịch vụ, tính bảo mật, tính dư thừa và khả năng khôi phục cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu Chuẩn Ethernet mới 10Gbit/s không chỉ nhanh gấp 10 lần so với các chuẩn trước đây mà còn thiết kế để

thúc đẩy sự hội tụ các công nghệ mạng

Để gửi các tín hiệu Ethernet 10Gbit/s trực tiếp với các thiết bị ghép kênh xen

rẽ ADM SDH truyền thống, các thiết bị đầu cuối đường truyền Ethernet phải lưu trữ tạm thời tín hiệu tại bộ nhớ đệm và chuyển đổi thành tín hiệu được mạng SDH hỗ trợ

Mặc dù Ethernet Gigabit cung cấp một khung chuẩn chung từ người dùng tới đường trục, nhưng cũng cần có thêm một số công nghệ thực hiện chức năng như một dịch vụ truyền dẫn để lưu trữ, truyền tải dịch vụ dữ liệu thô, âm thanh, hình ảnh độc lập về giao thức Fiber channel được thiết kế để loại bỏ nhiều trở ngại về hoạt động trước đây đã tồn tại trong các mạng LAN truyền thống Các kênh đang cung cấp phù hợp với công nghệ Gigabit cho điều khiển, tự quản lý và tin cậy tại khoảng cách lên tới 10km

Tuy nhiên, khi Fiber channel rời bỏ mạng SAN và tương tự với SDH, việc

mất gói và các lỗi sẽ xảy ra Mặc dù cơ chế TCP hỗ trợ sửa có lỗi này, nhưng sự trễ

và giảm băng thông lại gây ra các vấn đề về hiệu năng

Mạng SDH thế hệ mới nâng cao tính hữu dụng trong mạng SDH hiện có bởi việc tận dụng cơ chế mạng lớp 1 hiện có cùng với việc bổ sung các công nghệ như: kết chuỗi ảo VC (Virtual Concatenation), thủ tục tạo khung chung GFP (Generic Framing Procedure) và giao thức truy nhập liên kết LCAS (Link Access Protocol)

Mô hình cấu trúc SDH thế hệ mới như mô tả trên hình 2.2

2.1.3 Các thành phần của mạng Ethernet over SDH

2.1.3.1 Th ủ tục tạo khung GFP

Thủ tục tạo khung (GFP) là một cơ chế tạo khung của tín hiệu client và sắp xếp các tín hiệu ở dạng khung này vào trong một luống số của mạng truyền dẫn SDH GFP là một giao thức chính thức thích ứng cung cấp một cơ chế sắp xếp các kiểu luồng bít khác nhau một cách linh hoạt vào trong kênh SDH Cơ chế thích ứng dựa trên việc tạo khung và cho việc đưa phân đoạn của kênh vật lý vào trong các khung có kích thước cố định hoặc thay đổi được Các tín hiệu client có thể là theo

gói (như là IP/PPP hoặc Ethernet) hoặc theo kiểu các khối đó mã hoá (như FC)

Hình 2.3: Th ủ tục tạo khung chung GFP

Kỹ thuật đóng gói như GFP phải được sử dụng để tương thích với dữ liệu không đồng bộ, thay đổi nhanh và kích thước các khung thay đổi trước khi lưu lượng dữ liệu như IP/PPP, Ethernet MAC, FC, ESCON và FICON được truyền đi

qua các mạng SDH GFP làm thích ứng một luồng dữ liệu trên nền một khung đến luồng dữ liệu định hướng byte bằng cách sắp xếp các dịch vụ khác nhau vào một khung mục đích chung sau đó khung này được sắp xếp vào trong các khung SDH

đó biết Cấu trúc khung này có ưu điểm hơn ở việc phát hiện và sửa lỗi và cung cấp hiệu quả sử dụng băng thông lớn hơn so với các thủ tục đóng gói truyền thống

- Tự chọn lỗi FCS

Hiện nay có hai kiểu tương thích client được định nghĩa đối với GFP

- GFP được đóng khung (framed) GFP-F- 1 khung dữ liệu được thu và sắp xếp vào một khung GFP mà khụng có over head kết nối

- GFP trong suốt (transparent) GFP-T- các mã khối tín hiệu đữ liệu được sắp xếp

vào trong các khung tuần hoàn có chiều dài được xác định trước và được phát tức

thời mà khung đợi toàn bộ khung dữ liệu

Tuỳ vào dịch vụ được truyền đi thì sẽ sử dụng theo kiểu GFP nào, tuy nhiên ngày nay Ehernet là tín hiệu được định nghĩa trong GFP-F GFP-T xắp xếp bất kỳ

dữ liệu nào bao gồm Ethernet, FC và ESCON Các dịch vụ được sắp xếp qua GFP-F dùng số lượng overhead ít nhất để đảm bảo hiệu quả sử dụng băng thông tốt nhất, trong khi đó độ ưu tiên của các dịch vụ này được xắp xếp qua GFP-T là nhanh, truyền tải hiệu quả dữ liệu

Hơn nữa GFP là một cơ chế thích ứng, còn có các phương pháp khác: Giao thức truy cập liên kết LAPS (Link Access Protocol) và điều khiển liên kết dữ liệu mức cao HDLC (High-level Data Link Control) là hai cơ chế tạo khung có ưu thế hơn Tuy nhiên GFP hỗ trợ đa dịch vụ và có tính mềm dẻo vì vậy nó có thể dùng trong việc tổ hợp với đầu cuối mạng truyền dẫn quang

2.1.3.2 K ết chuỗi ảo VCAT

Phương pháp ghép nối truyền thống được định nghĩa trong G.707 là thuật ngữ “kề nhau” (contiguous) Nghĩa là các container kế cận được kết hợp lại và

truyền qua mạng SDH như là một container tổng Hạn chế của ghép nối kề nhau là tất cả các node mạng là thành phần của đường truyền phải có khả năng nhận ra và

xử lý container được ghép nối và thiếu tính mềm dẻo của việc sử dụng băng thông làm cho truyền dữ liệu không có hiệu quả

VCAT sắp xếp (mapping) các container độc lập vào trong một liên kết ghép nối ảo Bất kỳ các số container có thể nhóm lại được với nhau để cung cấp độ linh hoạt của băng thông tốt hơn so với cách ghép nối truyền thống Hơn nữa VCAT còn cho phép các nhà khai thác mạng điều chỉnh được dung lượng truyền theo dịch vụ của khách hàng yêu cầu để đạt được hiệu quả sử dụng tốt hơn Bởi vì các node mạng trung gian xử lý mỗi container trong tuyến bằng một chuẩn - container ở dạng ghép nối, do vậy chỉ cần các thiết bị tại điểm gốc và kết cuối của đường dẫn nhận ra

và xử lý các các cấu trúc tín hiệu VCAT Điều này có nghĩa là mỗi tuyến có thể thực hiện đường dẫn riêng của nó qua mạng do đó sẽ dẫn đến sự khác nhau về pha giữa các container đến tại thiết bị kết cuối của đường dẫn nên yêu cầu thiết bị có bộ đệm cho trễ

Ngày nay các tải trọng truyền dẫn đối với SDH là STM-0/1/4/16 và STM-64

Ví dụ dịch vụ 1 Gbit/s hiện thời được truyền dẫn qua kênh STM-16 Trong trường hợp này, hiệu quả của dung lượng đường truyền là 42% Bảng 2.3 đưa ra so sánh

hiệu quả sử dụng các dịch vụ khi có và không dùng VCAT Nhóm VC-4-7v là một

nhóm ghép nối ảo VCATG (VCAT Group), trong đó VC-4 là đã được định nghĩa trong SDH và 7v là số phần tử trong nhóm, sẽ tăng lên hiệu quả sử dụng băng thông

là 85%

Bảng 2.4: So sánh hiệu quả sử dụng các dịch vụ khi có và không dùng VCAT

Dịch vụ không dùng VCAT Hiệu quả sử dụng Hiệu quả sử dụng

dùng VCAT

Ethernet (10 Mbit) VC-3 > 20% VC-12-5v > 92% Fast Ethernet (100 Mbit) VC-4 > 67% VC-12-47v > 100% ESCON (200 MByte) VC-4-4c > 33% VC-3-4v > 100% Fibre Channel (1 Gbit) VC-4-16c > 33% VC-4-6v > 89%

Gigabit Ethernet (1000 Mbit) VC-4-16c > 42% VC-4-7v > 85%

Bảng 2.5: Thông tin yêu cầu cho VCAT được truyền đi trong POH của các

container độc lập

SDH

Tuyến cấp cao (High) Oder Path) H4

Tuyến cấp thấp (Low) Oder Path) K4

Các tham số yêu cầu đối với VCAT là bộ chỉ thị đa khung MFI (Multi-Frame Indicator) và số thứ tự SQ (Sequence Number) Bởi vì các phần tử của VCATG có thể đi qua mạng với nhiều đường dẫn khác nhau, chúng không đến cổng đích cùng một lúc nên gây ra độ trễ giữa các container Để loại bỏ trễ khác nhau này và đảm bảo việc tích hợp các container trong nhóm, số thứ tự SQ được gán với mỗi phần tử MFI có thể phát hiện các độ trễ khác nhau giữa các phần tử của VCATG

Sử dụng VCAT cung cấp nhiều ưu điểm: hiệu quả, có khả năng mở rộng, tương thích và duy trì dịch vụ

Hiệu quả - Các kênh VCAT được định tuyến độc lập thông qua mạng SDH và sau đó được nhóm lại tại node đích, do vậy loại trừ được việc tắc nghẽn và sử dụng hiệu quả băng thông

Có khả năng mở rộng - Phương pháp ghép nối liền kề truyền thống theo các bước cố định, trong khi VCAT cho phép băng thông thay đổi phù hợp với sự tăng giảm nhỏ của nhu cầu Dựa trên tốc độ dữ liệu mong muốn, các kênh VCAT có thể thay đổi để phù hợp với băng thông sử dụng và tránh được sự lãng phí băng thông Tính tương tích - Chỉ có các node nguồn và đích cần nhận ra VCAT, các node còn lại của mạng SDH trong mạng không cần biết về các nhóm ghép nối ảo này Do

đó VCAT được truyền thẳng trong mạng SDH và làm việc trên các mạng có sẵn Duy trì dịch vụ - Trong các nhóm VCAT, mỗi kênh có thể được định tuyến khác nhau trên mạng, nếu một kênh có sự cố, các kênh khác vẫn làm việc bình thường Do đó nếu một liên kết bị sự cố thì chỉ có một kênh nhánh trong nhóm VCAT bị mất nhưng liên kết dữ liệu vẫn tiếp tục cung cấp dịch vụ với băng thông

bị giảm xuống

2.1.3.3 Sơ đồ điều chỉnh dung lượng liên kết LCAS

Gần đây người ta đưa ra sơ đồ điều chỉnh dung lượng liên kết LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) dùng giữa hai phần tử mạng được kết nối đến giao diện khách hàng đến mạng SDH truyền thống LCAS là một phần mở rộng của VCAT như được định nghĩa trong chuẩn G.704/Y.1305 của ITU, LCAS cho phép thay đổi động các kênh trong số các kênh của SDH trong một nhóm VCAT Mỗi byte H4/K4 truyền đi một gói điều khiển bao gồm thông tin liên quan đến VCAT và các tham số của giao thức LCAS

Bằng việc xác định thành phần nào của một VCATG được kích hoạt và chúng được sử dụng như thế nào, LCAS cho phép thiết bị phía xuất phát thay đổi linh hoạt

số các container trong một nhóm được ghép nối để đáp ứng với sự thay đổi thời gian thực trong yêu cầu sử dụng băng thông Sự tăng giảm băng thông truyền có thể đạt được mà không ảnh hưởng đến dịch vụ Các bản tin báo hiệu của LCAS được trao đổi giữa các node đầu cuối thông qua overhead của SDH để thay đổi số các luồng nhánh hoặc các các phần tử của một nhóm VCAT Số các phần tử của một nhóm VCAT có thể được tăng lên và giảm xuống mà không bị mất khung Khi một

sự cố được phát hiện ở một kênh thành phần, thông lượng sẽ thấp hơn mà không xảy ra việc mất hoàn toàn lưu lượng Điều này đạt được bằng cách đảm bảo rằng các kênh bị sự cố của một nhóm VCAT bị loại bỏ trong khi các kênh của nhóm VCAT còn lại tiếp tục mang lưu lượng Do vậy các kênh được phát hiện và loại bỏ

tự động từ nhóm VCAT

Các tham số sau trong gói điều khiển có liên quan đối với giao thức LCAS:

- Lệnh điều khiển CTRL (Control) đồng bộ nguồn và đích và các thông tin truyền tải lưu ý đến trạng thái của các thành phần độc lập trong một VCATG

- Nhận dạng nguồn GID (Source Identifier) báo cho đầu thu VCATG nào có phần

tử thực tế nào thuộc về nó

- Nhận biết sự sắp xếp lại RS-Ack (Resequence Acknowledgement) thông báo cho phía nguồn biết đầu thu đã nhận sự thay đổi đã bắt đầu

- Trạng thái thành viên MST (Member Status) chuyển đi trạng thái của liên kết từ thiết bị nhận đến nguồn đối với mỗi thành phần độc lập của VCATG (OK=0, FAIL=1)

- Bảo vệ lỗi CRC phát hiện lỗi và bỏ các gói điều khiển bị lỗi đối với mỗi thành phần của VCATG

2.1.4 Một số hạn chế của công nghệ EOS

2.1.4.1 H ạn chế của VCAT

Về mặt lý thuyết, có hai hạn chế: thứ nhất là có sự giới hạn số tối đa của các kênh thành phần trong một nhóm VCAT được xác định bởi SQ nằm trong byte H4 của POH của SDH Đối với đường dẫn bậc cao (VC-3, VC-4) SQ có 8 bit xác định được tối đa là 256 phần tử của một nhóm VCAT, đối với đường dẫn bậc thấp (VC-12) SQ có 6 bit xác định được tối đa 64 phần tử trong một nhóm VCAT Vấn đề thứ hai là giới hạn của độ trễ do đường dẫn khác nhau cực đại do MFI xác định cũng nằm trong byte đa khung H4 của POH cho cả hai đường dẫn bậc cao và đường dẫn bậc thấp cho phép trễ khác nhau tối đa của các phần tử của một nhóm VCAT là 256ms

Hạn chế về mặt thực tế: Do khó khăn kỹ thuật của việc tích hợp nhiều bộ đệm trên một vi mạch VCAT, trễ đường dẫn khác nhau cung cấp bởi vi mạch này là rất nhỏ, điển hình khoảng ±25ms hoặc nhỏ hơn Do đó các nhà cung cấp thiết bị phải dùng bộ nhớ ngoài và để tốc độ truyền của bộ nhớ ngoài đủ nhanh chỉ có thể sử dụng SRAM So sánh với với DRAM và SDRAM, SRAM có dung lượng ít hơn và đắt hơn, do đó giá thành thiết bị do đó sẽ cao

2.1.4.2 H ạn chế của GFP

Trong khung GFP, có tuỳ chọn header mở rộng là trường 1byte gọi là nhận dạng kênh CID (Channel Indentifier), node mạng phía thu có thể dùng CID để nhận dạng giao diện Ethernet đích, do vậy có thể nhiều giao diện Ethernet tại node phía nguồn chia sẻ cùng một kênh VCAT

Ghép kênh GFP có hạn chế: Lưu lượng từ các giao diện tại node nguồn mà chia sẻ cùng một kênh VCAT phải đến chung một node phía thu Nghĩa là chỉ khi nhiều khách hàng cùng một nơi và lưu lượng của họ đến cùng một đích thì việc sử dụng GFP mới có hiệu quả

Tổng quan: Công nghệ Ethernet đã được xây dựng và chuẩn hoá để thực hiện các chức năng của lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu Công nghệ Ethernet hỗ trợ hiệu quả việc cung cấp kết nối điểm - điểm Với cấu hình topo phổ biến là kiểu Hub – and – spoke và kiểu Ring

2.2.1 Mô hình kết nối Hub - and - spoke

Mô hình kết nối mạng Hub - and - spoke là dạng cải tiến của mô hình Hub nhằm nâng cao khả năng duy trì mạng khi có sự cố tại các node thiết bị tại các phân lớp chức năng cũng như thực hiện việc phân tải lưu lượng đối với những mạng có cường độ trao đổi lưu lượng lớn Tuy nhiên so với mô hình Hub, mô hình Hub - and

- spoke đòi hỏi số lượng thiết bị mạng tại node tập trung, kết nối Backbone cũng như thiết bị truyền dẫn quang, tuyến cáp sợi quang là nhiều hơn, do vậy chi phí đầu

tư xây dựng mạng cao hơn

Hình 2.6: Mô hình k ết nối Hub - and – smoke

2.2.1.1 Nh ững ưu điểm và nhược điểm của mô hình mạng theo kiểu Hub – and – spoke

- Mô hình kết nối này có ưu điểm là cấu trúc mạng truyền dẫn đơn giản (do tổ chức theo dạng Hub) thích hợp cới việc tổ chức kết nối điểm - điểm Với cấu hình truyền dẫn này, lớp truyền dẫn không cần phải đảm bảo chức năng duy trì của mạng (chức năng phục hồi và bảo vệ) Việc thực hiện chức năng duy trì mạng được thực hiện bởi các thiết bị chuyển mạch, định tuyến tại các node mạng

- Mô hình có tính mở tương đối cao (dễ dàng trong việc mở rộng dung lượng và nâng cấp thiết bị) Điều này không giống như với cấu trúc Ring, việc mở rộng và nâng cấp thiết bị còn phụ thuộc vào khả năng đáp ứng dung lượng của vòng Ring theo thiết kế ban đầu

- Phù hợp cho việc áp dụng thuật toán định tuyến hình cây gắn với công nghệ Ethernet mà không cần bât cứ giao thức hỗ trợ nào khác

- Mô hình tổ chức mạng theo kiểu này phù hợp áp dụng các công nghệ truy nhập quang (PON, FTTO, …) và đối với những phạm vi mạng ngoại vi không tổ chức được mạng truyền dẫn theo mô hình Ring

Mô hình này phù hợp với cấu trúc mạng viễn thông các tỉnh cỡ nhỏ (nhất là những tỉnh miền núi) có từ 1 đến 2 tổng dài host, nơi chưa triển khai hoàn chỉnh các mạng truyền dẫn quang (các vòng ring truy nhập nội tỉnh) hoặc đã triển khai các tuyến truyền dẫn quang kết nối điểm - điểm theo mô hình tập trung lưu lượng về các trung tâm (chẳng hạn như tập trung về các tổng đài Host)

2.2.2 Mô hình kết nối Ring

Mô hình kết nối mạng theo kiểu Ring cho phép kết nối các node thiết bị mạng thông qua một hệ thống truyền dẫn quang (thông thường là hệ thống Ring SDH/WDM, các vòng Ring RPR) hoặc cũng có thể truyền trực tiếp trên sợi quang; các node mạng nối với nhau bằng một hay một cặp sợi quang Về mặt trực giác, phương thức kết nối này không phân cấp đường kết nối vật lý giứa các node mạng

có các chức năng khác nhau trong vòng Ring (đối với node mạng cung cấp kết nối với khách hàng và node tập trung lưu lượng) Các kết nối giữa các node thiết bị được thực hiện trên cơ sở cung cấp các kênh kết nối theo kiểu TDM hoặc các kết nối logic ảo ghép kênh thống kê các kết nối ảo theo cách thực hiện trong các vòng Ring trên cơ sở công nghệ NG-SDH hoặc RPR

Hình 2.7: Mô hình k ết nối Ring

2.2.2.1 Nh ững ưu điểm và nhược điểm của mô hình mạng kết nối theo kiểu Ring

- Giảm số lượng lớn các kết nối vật lý giữa các node mạng, tiết kiệm tài nguyên cáp

và sợi So với mô hình kết nối Hub - and - smoke hoặc các kết nối Mesh, phương thức kết nối ring cho phép giảm rất nhiều số lượng cáp quang cần dùng để kết nối các node mạng, nhất là trong trường hợp khoảng cách kết nối giữa các thiết bị lớn Đây là ưu điểm nổi bật của phương thức kết nối Ring

- Với một số giải pháp mạng cụ thể (như giải pháp Ethernet trên SDH) thì mô hình mạng theo kiểu Ring làm hạn chế khả năng thực hiện chức năng định tuyến mà công nghệ áp dụng (thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây RSTP của công nghệ Ethernet) Tuy nhiên hạn chế này có thể được khắc phục đối với một số giải pháp công nghệ khác (như giải pháp RPR)

- Mô hình tổ chức mạng theo kiểu này phù hợp áp dụng các công truyền dẫn như SDH, RPR, WDM vì các công nghệ này được triển khai phù hợp với cấu trúc mạng theo kiểu Ring

Mô hình Ring đơn và Ring kép phù hợp với việc tổ chức mạng MAN cho những tỉnh và thành phố cỡ nhỏ có từ 1 đến 2 tổng đài host và đã triển khai xây dựng mạng cáp quang nội tỉnh, hình thành các vòng ring truy nhập nội tỉnh, cụ thể là:

- Đối với các tỉnh mới có một trung tâm tập trung lưu lượng (1 tổng đài Host) thì việc áp dụng mô hình Ring kết nối đơn là phù hợp

- Mô hình Ring kép phù hợp áp dụng đối với tỉnh có tới 2 trung tâm tập trung lưu lượng nhưng chưa tổ chức lớp mạng truyền dẫn quang lõi nội tỉnh (các vòng Ring liên kết các trung tâm tập trung lưu lượng, nghĩa là liên kết các Host với nhau)

RPR có nhiều đặc tính đặc biệt tạo nên một nền tảng lý tưởng để phân phát các dịch vụ dữ liệu trong các mạng thành phố

RPR theo chuẩn IEEE 802.17 là một công nghệ truyền tải mới, được phát triển

để tối ưu về hiệu quả và năng lực mạng gói trên cơ sở mạch vòng sợi quang RPR

có các đặc điểm sau: