Tổng Quan Về Công Nghệ Truyền Dẫn Quang Thế Hệ Sau

Terabit nhờ các thiết bị WDM. Sự thích ứng của các kênh bước sóng đối với mọi kiểu tín hiệu ở lớp trên WDM không làm mất đi tính trong suốt của tín hiệu đã tạo ra sự hấp dẫn riêng của công nghệ này. Khi số lượng bước sóng và tuyến truyền dẫn WDM tăng lên đáng kể thì việc liên kết chúng sẽ hình thành một lớp mạng mới, đó là lớp mạng quang hay gọi ngắn gọn là lớp WDM. Đây là lớp mạng có thể thích ứng được nhiều kiểu công nghệ khác nhau. Vì vậy, WDM được đánh giá là một trong những công nghệ mạng lõi cho mạng truyền tải.

Cho đến nay người ta đã tạo ra được nhiều giải pháp liên quan đến vấn đề làm thế nào để truyền tải các gói IP qua môi trường sợi quang. Và nội dung chúng đều tập trung vào việc giảm kích thước mào đầu trong khi vẫn còn đảm bảo cung cấp dịch vụ chất lượng khác biệt, độ khả dụng và bảo mật cao.

Có hai hướng giải quyết chính cho vấn đề trên đó là: giữ lại công nghệ cũ, phát triển những tính năng phù hợp cho lớp mạng trung gian như ATM và SDH để truyền tải gói IP trên mạng WDM, hoặc tao ra công nghệ và giao thức mới như MPLS, GMPLS.

Đối với kiến trúc mạng IP được xây dựng theo ngăn mạng sử dụng những công nghê ATM, SDH và WDM, do có nhiều lớp liên quan nên đặc trưng của kiến trúc này là dư thừa các tính năng và chi phí cho khai thác và bảo quản cao. Hơn nữa, kiến trúc này trước đây sử dụng để cung cấp chỉ tiêu đảm bảo cho dịch vụ thoại và kênh thuê. Bởi vậy, nó không còn phù hợp cho các dịch vụ chuyển mạch gói mà được thiết kế tối ưu cho số liệu và truyền tải lưu IP bùng nổ.

Một số nhà cung cấp và tổ chức tieu chuẩn đề xuất những giải pháp mới cho khai thác IP trên một kiến trúc mạng đơn giản, ở lớp dó WDM là nơi cung cấp băng tần truyền dẫn. Những giải pháp này cố gắng giảm mức tính năng dư thừa, giảm mào đầu giao thức, đơn giản hóa công việc quản lý và qua đó truyên tải IP trên lớp WDM càng hiệu quả càng tốt.

Tùy từng giải pháp tích hợp truyền tải IP trên quang các tín hiệu dịch vụ được đóng góp qua các tần truyền dẫn khác nhau. Đóng gói có thể hiểu một cách đơn giản chính là quá trình các dịch vụ lớp dưới khi chúng đã được thêm các tiêu đề và theo sau khuôn dạng tín hiệu đã được định nghĩa ở lớp dưới. Các phương thức tích hợp IP trên quang sẽ được trình bày dưới đây là:

- Kiến trúc IP/PDH/WDM

- Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 75 trang tài liệu này.

- Kiến trúc IP/ATM/WDM

- Kiến trúc IP/SDH/WDM

- Kiến trúc IP/NG-SDH/WDM

- Kiến trúc IP/MPLS/WDM

1.4.3 Xu hướng phát triển mạng truyền tải

Mạng NGN-quang là một mạng được tổ chức theo phương pháp phân tán điều khiển động. Các mạng người dùng được tổ chức truyền tải trên mạng NGN – quang dưới dạng các mạng riêng ảo quang.

Mô hình kiến trúc của mạng NGN – quang bao gồm 2 lớp:

- Lớp dịch vụ và ứng dụng quang để truyền tải các nhu cầu trao đổi thông tin cảu các mạng người dùng, ví dụ như các mạng cung cấp các dịch vụ, các mạng của các thế hệ, các mạng kênh quang,…đến lớp truyền tải quang.

- Lớp truyền tải quang thực hiện truyền tải các thông tin cảu các mạng người dùng từ nơi phát đến nơi thu, công nghệ cho lớp mạng này chủ yếu là DWDM, GMPLS và chuyển mạch quang

Trên cở sở mô hình kiến trúc mạng NGN – quang theo giải pháp phân tán phát triển mạng viễn thông trên cơ sở tính kinh tế - kỹ thuật trong quá trình phát triển người ta có các phương án tổ chức các mạng kênh quang cung cấp các dịch vụ, các mạng của các thế hệ, các mạng thuê kênh riêng…tĩnh hay động hay hỗn hợp.

- Phương pháp tĩnh là phương pháp tổ chức các mạng kênh quang cung cấp các dịch vụ các mạng của các thế hệ, các mạng thuê kênh riêng,… được gán cố định các bước sóng cho các mạng kênh quang. Thông thường việc gán bước sóng trong trường hợp này được thực hiện bằng nhân công. Nguyên lý tổ chức của mạng truyền tải quang trong trường hợp này tương tự như mạng truyền tải quang truyền thống.

- Phương pháp động là phương pháp tổ chức các mạng kênh quang cung cấp các dịch vụ, các mạng của các thế hệ, các mạng thuê kênh riêng,… được gán tự động các bước sóng trong ma trận bước sóng của mạng truyền tải quang cho các mạng kênh quang riêng cụ thể. Việc gán bước sóng trong trường hợp này được thực hiện bằng công nghệ chuyển mạch quang tự động. Mạng truyền tải quang trong trường hợp này được gọi là mạng chuyển mạch quang tự động (ASON).

- Để bảo đảm tính kinh tế - kỹ thuật trong quá trình đầu tư phát triển mạng viễn thông hoặc trong một số trường hợp đặc biệt người ta kết hợp cả 2 phương pháp trên gọi là mạng mang được tổ chức có một số mạng kênh quang thiết lập cố định và một số mạng kênh quang khác được thiết lập động.

Cơ chế điều khiển tĩnh được thực hiện chức năng quản lý mạng TMN hoặc hệ thống khai thác và điều hành mạng OS. Các hoạt động điều khiển trong quá trình khai thác và điều hành có thể có sự can thiệp của nhân viên kỹ thuật, thông qua hệ thống quản lý và điều hành mạng. Một trong những hoạt động chính ở đây là quá trình cung cấp dịch vụ. Một quá trình cung cấp gồm nhiều công đoạn, liên quan đến nhiều đơn vị chức năng từ bán hàng đến kỹ thuật.

Cơ chế điều khiển đổng được hiện bởi mạng chuyển mạch quang tự động. Kiến trúc của ASON phân tách thành hai mảng có chức năng riêng biệt, gồm mảng truyền tải và thực hiện chức năng truyền tải lưu lượng số liệu người sử dụng trong mạng quang và mảng điều khiển thực hiện chức năng điều khiển tự động các hoạt hoạt động cảu mạng truyền tải thông qua báo hiệu. Mục đích của mảng điều khiển mạng ASON là:

- Thực thi cấu hình kết nối nhanh và hiệu quả trong lớp mạng truyền tải để hỗ trợ các kết nối mang tính động.

- Cấu hình hoặc thay đổi các kết nối thông qua báo hiệu thiết lập trước.

- Thực hiện chức năng khôi phục.

CHƯƠNG II: CÁC CÔNG NGHỆ CƠ BẢN CỦA MẠNG THÔNG TIN QUANG THẾ HỆ SAU

2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN QUANG THẾ HỆ SAU

2.1.1 Xu hướng phát triển của dịch vụ viễn thông

Trong hiện tại và tương lai, nhu cầu sử dụng các dịch vụ Internet rất cao, các trang web rất nhiều và nhiều trang web đã rất phổ biến cho người dùng. Người dùng sẽ được cung cấp các sản phẩm truyền thông đa phương tiện như giáo dục từ xa, hội nghị truyền hình, các dịch vụ chăm sóc sức khỏe, các dịch vụ thương mại điện tử, dịch vụ tài chính, bảo hiểm, nhu cầu về giải trí trực tuyến, trò chơi trực tuyến cũng rất phát triển. Những điều này làm thay đổi cơ bản về bản chất lưu lượng thông tin.

Khả năng di động và chuyển vùng

Một trong những xu thế được nhận diên sớm nhất chính là tính di động của khách hàng khi sử dụng dịch vụ. Các dịch vụ cung cấp cho khách hàng bị giới hạn trong phạm vi di chuyển hẹp sẽ được thay thế bằng các dịch vụ có khả năng cung cấp kết nối mạng ở bất kỳ nơi đâu,bất kỳ lúc nào và thậm chí khách hang đang di chuyển với tốc độ cao.

Yêu cầu QoS theo nhiều mức độ khác nhau

Tùy vào mục đích của người sử dụng mà có các ưu tiên về QoS khác nhau. Do đó, người sử dụng sẽ phải chi trả cước phí theo một mức hợp lý. Có thể phân chia thành 4 loại dịch vụ ứng dụng với các mức QoS khác nhau:

• Nhạy cảm với trễ và tổn thất (video tương tác, trò chơi…)

• Nhạy cảm với trễ nhưng tổn thất vừa phải (thoại)

• Nhạy cảm về tổn thất nhưng yêu cầu trễ vừa phải

• Yêu cầu đối với trễ và tổn hao đề không cao (truyền tệp)

Độ an toàn cao

Thương mại điện tử, giao dịch trực tuyến,.,..dùng chung mạng Internet công coộng có nguy cơ bị xâm phạm về thông tin cũng như quyền lợi của cvas nhân và tổ chức tham gia. Do vậy cần cố những biện pháp tạo ra những hàng rào giữa mạng công cộng và mạng riêng như router-based và proxy-server firewall.

Tính linh hoạt tiện dụng

Nhìn chung, khách hàng thường mong muốn truy nhập dịch vụ mà không quan tâm đến sự phức tạp của mạng. Tính linh hoạt của mạng nghĩa là khả năng phân phối

một số dịch vụ của mạng có tính trọng suốt theo hướng ẩn những thứ mang tính chi tiết về mạng đối với người sử dụng. có thể đạt được điều này bằng cách định nghĩa các giao diện truy nhập mức cao càng ẩn các tham số điều chỉnh và vân hành mạng càng nhiều càng tốt.

Ngoài ra những yếu tố khá quan trọng của nhà cung cấp dịch vụ hay ảnh hưởng của các yếu tố chính trị, kinh tế, xã hội cũng có tác động đến định hướng và tiến trình phát triển của mạng viễn thông nói chung và mạng NGN nói riêng. Yêu cầu của nhà cung cấp dịch vụ :

• Giá cả thương mại: Các nhà cung cấp dịch vụ cần tạo ra lợi nhuận, do đó giá thành sử dung mạng sẽ xác định điểm cân bằng.

• Khả năng mở rộng: Khả năng mở rộng các dịch vụ được cung cấp tới khách hàng.

• Độ tin cậy và độ khả dụng: Các dịch vụ cung cấp đến khách hàng phải khả dụng tại mọi thời điểm

• Cở hạ tầng hiện tại: Hoạt đông và đầu tư của nhà cung cấp dịch vụ phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng của nhà cung cấp mạng. Nếu cơ sở hạ tang hiện tại nghèo nàn, các nhà cung cấp sẽ khó có thể cung cấp được các dịch vụ mới.

• Topo mạng: Có thể ảnh hưởng đến phương thức cung cấp dịch vụ cho khách hàng.

• Tiêu chuẩn: Các mạng đa truy nhập và các thiết bị phải tương thích với nhau trên mạng để đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ tới tận nơi yêu cầu. Điều này chỉ có thể thực hiện khi các sản phẩm tuân theo tiêu chuẩn.

• Vấn đề pháp lý: Môi trường pháp lý sẽ giữ vai trò chính trong sự phát triển của dịch vụ.

Chính xu hướng phát triển dich vụ đã thúc đẩy sự phát triển của các mạng viễn thông theo hướng công nghệ hiện đại,dung lượng lớn, chất lượng cao, khai thác đơn giản, thuận tiện và mang lại hiệu quả kịnh tế cao.

2.1.2 Xu hướng phát triển của công nghệ truyền tải quang

2.1.2.1 Sự phát triển của cấu trúc mạng

Về mặt công nghệ, tính đa dạng sẽ là đối tượng được quan tâm. Công nghệ được phát triển cho mạng truy nhập và mạng lõi chuyển đổi dần từ phần truy nhập của mạng và ngược lại. Một ví dụ là mạng chuyển mạch đa giao thức MPLS được dung để hỗ trợ

cho tiết kế lưu lượng và QoS cho mạng lõi, tuy nhiên lại xuất hiên ngày càng nhiều trong các mô hình thiết kế mạng truy nhập tương lai của các chuyên gia.

Một ví dụ khác là sợi quang và ghép bước song quang (WDM), công nghệ khởi đầu bằng việc hỗ trợ tăng dung lượng cho mạng lõi, tuy nhiên tới nay, chúng lại dần tiếp cận gần hơn với phía khách hàng .

Sợi quang đang thâm nhập vào vào phần mạng truy nhập. Kết hợp các công nghệ truy nhập khác nhau cho phép xây dựng một hệ thống linh hoạt và ít tốn kém nhất.

2.1.2.2 Xu hướng phát triển công nghệ truyền tải quang

Xu hướng phát triển của mạng 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.

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

• NG-SONET/SDH

• ASON

• Ethernet/Gigabit Ethernet (GE)

• WDM

• IP

• Chuyển mạch kết nối và điều khiển MPLS/GMPLS,…

Các công nghệ này bổ sung cho nhau và cùng hỗ trợ dịch vụ số liệu như GbE (Gigabit Ethernet), FC (Fibre Channel: Kênh quang), FICON (Fiber Connection: Kết nối sợi), ESCON (Enterprise System Connection: Hệ thống kết nối doanhh nghiệp), IP (Internet Protocol: Giao thức Internet), và PPP (Point – Point Protocol: Giao thức điểm-điểm)… với mức độ phức tạp giảm và chi phsi khai thác thấp so với các phương thức truyền tải các dịch vụ này qua SONET/SDH.

Các công nghệ nói trên này được xây dựng khác nhau cả phạm vi và các phương thức mà chúng ta 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, 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 các 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 tang lưu lượng dạng gói

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

• Nâng cao hiệu suất khai thác mạng

+ NG-SONET/SDH

NG-SONET/SDH là công nghệ phát triển trên nền SONET/SDH truyền thống. NG-SONET/SDH giữ lại một số đặc tính của SONET/SDH truyền thống và loại bỏ những đặc tính không cần thiết. Mục đích cơ bản của NG-SONET/SDH là cải tiến công nghệ SONET/SDH với mục đích vẫn cung cấp các dịch vụ TDM nhưu đối với SONET/SDH truyền thống trong khi vẫn xử lý truyền tải một cách hiệu quả đối với các dịch vụ truyền dữ liệu trên cùng một hệ thống truyền tải.

Về cơ bản, NG-SONET/SDH cung cấp các năng lực chính như chuyển mạch bảo vệ và mạng vòng ring phục hồi, quản lý luồng, giám sát chất lượng, bảo dưỡng từ xa và các chức năng giám sát khác. Đồng thời chức năng quản lý gói cũng được cải thiện đáng kể với độ mịn lớn hơn của SONET truyền thống rất nhiều.

NG-SONET/SDH sử dụng các cơ chế ghép kênh mới để kết hợp các dịch vụ khách hàng đa giao thức thành các con-te-nơ SONET/SDH ghép ảo hoặc chuẩn. Công nghệ này có thể được sử dụng để thiết lập các MSPP TSM/gói lai hoặc cung cấp định khung luồng bit cho một cấu trúc mạng gói. Điểm hấp dẫn nhất của NG-SONET/SDH là nó được xây dựng dựa trên một công nghệ có sẵn và phát huy những ưu điểm của SONET/SDH.

Ethernet/Gigabit Ethernet

Ethernet là một công nghệ đã được áp dụng phổ biến cho mạng cục bộ LAN (Local Area Network) hơn hai thập kỷ qua, hầu hết các vấn đề kỹ thuật cũng như vấn đề xây dựng mạng Ethernet đều đã được chuẩn hóa bởi tiêu chuẩn IEEE.802 của Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử Hoa Kỳ (IEEE). Trong tất cả các công nghệ được sử dụng trong các mạng MAN hiện nay thì Ethernet là một chủ đề được chú ý nhiều nhất do có những lợi thế như đơn giản về chức năng thực hiện và chi phí xây dựng thấp. Hơn nữa, việc sủ dụng Ethernet sẽ mở ra những cơ hội cho các dịch vụ đa phương tiện, do đó tạo nên những luồng lợi nhuận mới cho các nhà khai thác mạng.

Công nghệ Ethernet được ứng dụng xây dựng mạng với 2 mục đích:

• Cung cấp các giao diện cho các loại hình dịch vụ phổ thông, các khả năng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ thoại và số liệu, ví dụ các kết mối Ethernet riêng, các kết nối Ethernet riêng ảo, kết nối truy cập Ethernet, Frame Relay hoặc các dịch vụ “đường hầm” thông qua các cơ sở hạ tầng mạng truyền tải khác, chẳng hạn như ATM và IP.

• Ethernet được xem như một cơ chế truyền tải lưu lượng trên nhiều tiện ích truyền dẫn khác nhau.

Gigabit Ethernet là bước phát triển tiếp theo của công nghệ Ethernet. Ngoài đặc điểm công nghệ Ethernet truyền thống, Gigabit Ethernet phát triển và bổ sung nhiều chức năng và các tiện ích mới nhằm đáp ứng yêu cầu đa dạng về loại hình dịch vụ, tốc độ truyền tải, phương thức truyền dẫn. Hiện tại các giao thức Gigabit Ethernet đã được chuẩn hóa trong các tiêu chuẩn IEEE 802.3z, 802.3ae, 802.1w. Gigabit Ethernet cung cấp các kết nối có tốc độ 100Mbit/s hoặc vài chục Gbit/s và hỗ trợ nhiều tiện ích truyền dẫn vật lý khác nhau như cáp đồng, cáp quang với phương thức truyền tải bán song công (half-duplex) hoặc song công (full-duplex). Công nghệ Gigabit Ethernet hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cho nhu cầu kết nối kết nối điểm-điểm, điểm-đa điểm, kết nối đa điểm-đa điểm… điển hình là các dịch vụ đường kết nối kết nối Ethernet (ELS: Ethernet Line Service), dịch vụ chuyển tiếp Ethernet (ERS: Ethernet Relay Service), dịch vụ kết nối đa điểm Ethernet (EMS: Ethernet Multipoint Service). Một trong những ứng dụng quan trọng tập hợp chức năng của nhiều loại hình dịch vụ kết nối là dịch vụ mạng LAN ảo VLAN (virtual LAN), dịch vụ này cho phép các cơ quan, doanh nghiệp, các tổ chức kết nối mạng từ ở các phạm vi địa lý tách rời thành một mạng thống nhất.

Công nghệ Gigabit Ethernet được áp dụng hỗ trợ với lớp vật lý thuộc hai phạm vi mạng là:

• LAN PHY, với các cơ chế mã hóa đơn giản cho truyền số liệu trên sợi quang (dark fiber) hoặc trên bước song (dark wavelength) với khoảng cách tới 40 km trên sợi đơn mode.

• WAN PHY, với một lớp con định khung SONET/SDH (gọi là hệ thống giao diện diện rộng WIS) hoạt động tại một tốc độ dữ liệu tương thích với tốc độ tải của SONET OC 192c và SDH VC4-64c. WAN PHY có thể hoạt động qua bất kỳ khoảng cách nào khả thi trên một mạng WAN.