Các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang

Lời mở đầu Giao thức Internet (IP) đã trở thành giao thức chuẩn phổ biến cho các dịch vụ mạng mới, do đó lưu lượng IP không ngừng tăng nhanh và dần thay thế các loại giao thức khác. Hằng năm, lưu lượng số tăng hơn lưu lượng thoại gấp 2 ÷ 4 lần. Đến năm 2010, lưu lượng số đã đạt đến gấp hàng chục lần lưu lượng thoại. Kiến trúc mạng IP ngày nay được xây dựng theo ngăn mạng xếp chồng những công nghệ như ATM, SDH và WDM. Do có nhiều lớp liên quan nên đặc trưng của kiến trúc này là dư thừa tính năng; và chi phí liên quan đến vận hành khai thác cao. Hơn nữa, kiến trúc này trước đây sử dụng để cung cấp chỉ tiêu đảm bảo cho dịch vụ thoại và thuê kênh, không được thiết kế phù hợp cho mạng số liệu. Do đó nó không thật sự thích hợp đối với các ứng dụng hoạt động dựa trên công nghệ chuyển mạch gói và đặc biệt là những ứng dụng có nguồn gốc IP. Một số nhà cung cấp và tổ chức tiêu chuẩn đang đề xuất những giải pháp mới khai thác IP trên kiến trúc mạng đơn giản, ở đó lớp WDM là nơi cung cấp băng tần truyền dẫn vô cùng lớn. Những giải pháp này cố gắng giảm tối đa tính năng dư thừa, giảm mào đầu giao thức, đơn giản hoá công việc quản lý và qua đó truyền tải IP trên lớp WDM (lớp mạng quang) càng hiệu quả càng tốt. Hiện nay có nhiều kiến trúc mạng đã được nhận diện và triển khai trong thực tế. Tất cả chúng đều liên quan đến việc đơn giản hoá các ngăn giao thức nhưng trong số chúng chỉ có một số kiến trúc có nhiều đặc tính hứa hẹn như DoS (Data over SONET/SDH), Gigabit Ethernet (GbE) và Resilient Packet Ring (RPR) ngoài kiến trúc IP trên ATM/SDH/WDM. Một trong những thách thức lớn nhất ngày nay đối mặt với các nhà sản xuất chuyển mạch quang đó là phát triển các giao thức báo hiệu cho điều khiển hoạt động và hoạt động liên mạng của lớp quang mà có lẽ đây cũng là vấn đề cần chuẩn hoá cấp bách nhất hiện nay. Các tổ chức và diễn đàn quốc tế OIF (Optical Internetworking Forum), IETF và ITU đều đang nỗ lực gấp rút để thiệt lập nên các phương pháp xác định việc điều khiển và kết nối giữa mạng WDM và IP. Trong quá trình thực hiện đề tài, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô tại Khoa Điện Tử Viễn Thông- Trường Đại Học Công Nghệ, nhất là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Kim Giao- người đã trực tiếp hướng dẫn em Nội dung khoá luận tốt nghiệp Từ yêu cầu của đề tài “Các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang” thì luận văn đã nêu lên được các vấn đề liên quan. Đó là giới thiệu một cách khái quát về yêu cầu của đề tài, nói lên được tổng quan về công nghê IP. Công nghệ mà đang trở thành chuẩn phổ biến của nhiều dịch vụ mạng mới. Đã nêu lên công nghệ IP đang sử dụng hiện nay và xu hướng phát triển công nghệ IP trong tương lai. Luận văn cũng đã nêu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang hiện nay. Các cách thức truyền tải dựa trên các phương pháp đã làm chủ, các giải pháp mới có tính khả thi cho tương lai. Đưa ra vấn đề không thể thiếu và rất quang trọng là vấn đề vê cách thức điều khiển, báo hiệu trong truyền tải IP trên mạng quang cũng đã được đề cập. MỤC LỤC Lời mở đầu 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IP 2 1.1 Giới thiệu chung 2 1.2 IPv4 2 1.3 Ưu điểm của IPv6 so với IPv4 4 1.4 Sử dụng IPv4 hay IPv6. 6 1.5 IPv6 cho IP/WDM 7 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IP TRÊN MẠNG QUANG 8 2.1 Các thế hệ mạng WDM. 8 2.2 Nghiên cứu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang 9 2.2.1 Xu hướng tích hợp WDM 9 2.2.2 Giới thiệu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang 11 2.2.3 Thích ứng IP trên WDM 13 2.2.3.1 IP/ATM/SDH cho truyền dẫn WDM 13 2.2.3.2 IP/ATM trực tiếp trên WDM 15 2.2.3.3 IP/PDH/SDH cho truyền dẫn WDM 16 2.2.3.4 Các giao thức hỗ trợ truyền dẫn SONET/SDH trên WDM 16 2.2.3.4.1Phương thức đóng khung HDLC (POS) 17 2.2.3.4.2 MAPOS (Multiple-access protocol overl SONET) 19 2.2.3.4.3 Phương thức đóng khung LAP (Link Accsess Procedure-SDH) 20 2.2.3.4.4 Phương thức đóng khung GFP (Generic Framing Procedure-GFP) 21 2.2.3.4.5 Kết chuỗi ảo (Virtual Concatenation-VCAT) 23 2.2.3.4.6 LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) 24 2.2.3.5 IP/Gigabit Ethernet cho WDM 25 2.2.3.6 IP/SDL trực tiếp trên WDM 27 2.2.4 Nghiên cứu các giao thức mới 28 2.2.4.1 RPR/SRP (Resilient Packet Ring/Spacial Reuse Protocol) 28 2.2.4.2 DTM (Dynamic Transfer Mode) 30 2.2.4.3 Sử dụng MPLS hỗ trợ chức năng định tuyến IP (IP-MPLS) 32 2.2.5 Chuyển mạch kênh quang WDM 36 2.2.5.1 Kỹ thuật WDM 36 2.2.5.2 Chuyển mạch kênh quang: Định tuyến bước sóng 36 2.2.6 Chuyển mạch gói quang. 38 2.2.6.1Các kỹ thuật chuyển mạch gói quang. 39 2.2.4.2 Định tuyến lệch 45 2.2.7 Kết luận 45 2.3 Phương thức điều khiển trong mạng truyền tải tích hợp IP over WDM 47 2.3.1 Quá trình phát triển mặt điều khiển 47 2.3.2 G-MPLS 49 2.3.2.1 Giới thiệu 49 2.3.2.2 Hoạt động và nền tảng của MPLS 50 2.3.2.3 Quá trình phát triển MPLS đến GMPLS 51 2.3.2.4 Bộ giao thức G-MPLS 52 2.3.2.5 Mục tiêu và các chức năng mặt điều khiển GMPLS 53 2.3.2.6 Kiến trúc các thành phần của mặt điều khiển GMPLS 54 2.3.2.6.1 Yêu cầu của mặt điều khiển 54 2.3.2.6.2 Mạng thông tin số liệu hỗ trợ mặt điều khiển GMPLS 55 2.3.2.7 Báo hiệu trong GMPLS 57 2.3.2.7.1 Các chức năng cơ bản 57 2.3.2.7.2 Hỗ trợ phục hồi 59 2.3.2.7.3 Hỗ trợ xử lý loại trừ 59 2.3.2.7.4 Phối hợp báo hiệu 60 2.3.2.8 Các lợi ích của G-MPLS 61 2.3.2.9 Các vấn đề còn tồn tại của GMPLS 61 2.3.3 Mạng chuyển mạch quang tự động (ASON) 63 2.3.3.1 Khái niệm 63 2.3.3.2 Mô hình ASON 63 2.3.3.3 Các chức năng của ASON 66 2.3.3.3.1 Chức năng mạng lõi ASON 66 2.3.3.3.2 Chức năng biên của ASON 67 2.3.3.4 Các mô hình dịch vụ cho kiến trúc ASON 71 2.3.3.4.1 Mô hình dịch vụ xếp chồng 72 2.3.3.4.2 Mô hình dịch vụ đồng cấp 73 Kết luận 75