Đề tài Tổng quan về hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM

MỤC LỤC Trang PHỤ LỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM đơn hướng………….…..........9 Hình 1.2: Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM song hướng….………..….…10 Hình 1.4: Sự phát triển của các hệ thống WDM……………….….............................13 Hình 1.5: Mạng WDM định tuyến bước sóng………………………………..………14 Hình 1.6: Phân cấp các lớp ghép kênh trong hệ thống quang………………..………15 Hình 2.1: Cấu trúc của một phần tử chuyển mạch kênh phân chia bước sóng………18 Hình 2.2: Các loại chuyển đổi bước sóng quang điện………...…………………......19 Hình 2.3: Cấu trúc của bộ chuyển đổi bước sóng……………………………………20 Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động chuyển đổi của cách tử quang…...…………………21 Hình 2.5: Mô hình mạng sử dụng bộ OXC……………………………………… ….22 Hình 2.6: Cấu hình OXC có lõi chuyển mạch điện……………………………….…23 Hình 2.7: Cấu hình OXC lõi chuyển mạch quang có các bộ chuyển đổi O/E/O….....23 Hình 2.8: Cấu hình OXC có lõi chuyển mạch điện………………………………….23 Hình 2.9: Cấu hình OXC có lõi chuyển mạch quang………………………………..24 Hình 2.10: Mô hình nút mạng toàn quang sử dụng bộ OXC lõi quang/điện…….......25 Hình 2.11: OXC mặt phẳng bước sóng lõi quang…………………………………....26 Hình 2.12: Xen/rẽ trong mặt phẳng bước sóng……………………………………....26 Hình 2.13: Xu hướng chuyển đổi của mạng truyền tải……………………………....27 Hình 3.1: Cấu trúc phân lớp IP/ATM/SONET-SDH/WDM………………………....31 Hình 3.2: Kết nối giữa các phân lớp trong mô hình IP/ATM/SONET/SDH trên WDM……31 Hình 3.3: Ví dụ về mạng truyền tải IP/ATM/SDH (SONET) trên WDM………......32 Hình 3.4: Mào đầu của IP và ATM……………………………………………...…..33 Hinh 3.5: Đóng gói IP vào cell ATM theo phương pháp sử dụng PPP đầy đủ……...34 Hình 3.6: Vận hành IP trên WDM dùng PPP làm lớp trung gian…………………...35 Hình 3.7: Cấu trúc tổng quan về mạng truyền tải IP trên nền WDM…………….….36 Hình 3.8: Định tuyến IP qua mạng quang……………………………………….......36 Hình 3.9: Tách nhập và kết nối lưu lượng IP giữa các bộ định tuyến…….……..….37 Hình 4.1: Lớp chuyển tiếp tương đương…………………………………………...42 Hình 4.2: Các loại nút MPLS……………………………………………………....43 Hình 4.3: Các mặt phẳng điều khiển quang và MPLS……………………………..46 Hình 4.4: Mô hình MPlS………………………………………………………......46 Hinh 4.5: Quá trình sử lý lưu lượng của người sử dụng………………………...…48 Hình 4.6: Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển Internet…………………...49 Hình 4.7: Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển MPLS………………….…50 Hình 4.8: Mặt phẳng điều khiển quang và mặt phẳng dữ liệu quang……………...51 Hình 4.9: Kết hợp hoạt động của ba mặt phẳng…………………………………...52 Hình 4.10: Mô hình ngang cấp………………………………………………….…55 Hình 4.11: Mô hình chồng lớp………………………………………………….…55 Hình 4.12: Đường đi chính trong mạng MPLS……………………………………56 Hình 4.12: Nhãn dùng cho đường đi chính………………………………………..56 Hình 4.13: Nhãn dùng cho đường dự phòng………………………………………57 Hình 4.14: Tương quan nhãn MPLS và bước sóng quang: OXC O/E/O………….58 Hình 4.15: Nút OXC O/E/O…………………………………………………….…58 Hình 4.16: Nút OXC O/O/O…………………………………………………….…59 Hình 4.17: Các OSP và LSP……………………………………………………….60 Hình 4.18: Xếp chồng hai miền định tuyến…………………………………….….65 Hình 4.19: Kết hợp nhãn và bước sóng trong mạng……………………………….66 Hình 4.20: Tích hợp nhiều địa địa IP vào một nhãn……………………………….67 Hình 4.21: Kết hợp giữa mạng WDM và mạng Internet chuyển mạch nhãn……...68 Hình 4.22: Kết hợp hoạt động giữa nút Internet và các nút khác trong mạng….….69 Hình 4.23: Ánh xạ nhãn MPLS vào các kênh WDM……………………………..70 Hình 4.24: Các bảng trong mặt phẳng dữ liệu của nút E……………………….…71 Hình 4.25: Mặt phẳng dữ liệu tại nút F……………………………………………73 Hình 4.26: Cấu trúc và hoạt động của MENS…………………………………......73 Hình 4.27: Các mặt phẳng dữ liệu tại nút G……………………………………….74 THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Chú giải tiếng Anh Chú giải tiếng Việt ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không đồng bộ CR-LDP Constraint Routing Label Distribution Protocol Định tuyến ràng buộc với giao thức phân bổ nhãn CSPF Constraint Shortest Path First Định tuyến cưỡng bức đường đi ngắn nhất LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên chuyển mạch nhãn LIB Label Information Base Bảng cơ sở dữ liệu nhãn LDP Label Distribution Protolcol Giao thức phân bổ nhãn AS Autonomous System Vùng tự trị QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ. FEC Forwarding Information Class Lớp chuyển tiếp tương đương EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên CR Cell Router Bộ định tuyến tế bào DLCI Data Link Connection Identifier Trường nhận diện kết nối liên kết dữ liệu. RFC Request For Comments Tài liệu chuẩn cho Internet PHB Per Hop Behavior Ứng xử theo từng chặng BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry Mục chuyển tiếp nhãn tiếp theo RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên VC Virtual Circuit Kênh ảo VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo VPI Virtual Path Identifier Trường nhận dạng đường ảo IETF Internet Engineering Task Force Ủy ban tư vấn kỹ thuật Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến trong phạm vi miền LSP Label Switch Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm PVC Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối LIS Logic IP Subnet Mạng con Logic IP ILM Incoming Label Map Ánh xạ nhãn đầu vào TTL Time to Live Thời gian sống CoS Class of Service Lớp dịch vụ Diffserv Differentiated Services Dịch vụ phân biệt Intserv Integrated Service Dịch vụ tích hợp LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển nhanh chóng của IP và sự bùng nổ của Internet đã dẫn đến những thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ. Hiện tại, lưu lượng trên đường truyền chiếm phần lớn nhất là lưu lượng IP. Giao thức IP là giao thức thống trị toàn bộ các giao thức lớp mạng. Do đó một hệ quả tat yếu là các công nghệ có xu hướng được tích hợp với công nghệ IP. Trong những năm qua, cùng với sự phát triển không ngừng cơ sở hạ tầng mạng, sự ra đời và phát triển của mạng thế hệ kế tiếp NGN đã thúc đẩy sự phát triển của công nghệ tận dụng được cơ sở hạ tầng mạng trên. Việc sử dụng IP/MPLS trên nền WDM là một giải pháp. Do đó trong những năm qua, công nghệ IP/MPLS trên nền WDM đã được ứng dụng thực tiễn các tính năng vượt trội của nó. Trong chuyên đề này em xin trình bày 4 chương với bố cục như sau: Chương 1: tổng quan về hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM: Trình bày về tổng quan của hệ thống mạng quang và hệ thống WDM. Chương 2: các khái niệm cơ sở và nguyên lý hoạt động của hệ thống WDM: Nội dung của chương này trình bày về kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng. Chương 3: công nghệ IP trên nền WDM: Trình bày về cách các gói tin được đóng gói và truyền dẫn trên nên WDM. Chương 4: công nghệ MPLS trên nền WDM: Nội dung trong chương này là trọng tâm của đề tài. Chương này, trình bày kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và đóng gói gói tin để truyền dẫn trên hệ thống WDM. Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Hoàng Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này. Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2008 Sinh Viên thực hiện Nguyễn Huy Cường CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM Nguyên lý cơ bản của hệ thống WDM Định nghĩa Ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing) là công nghệ trong “trong một sợi quang truyền dẫn đồng thời nhiều tín hiệu quang với các bước sóng khác nhau”. Ở đầu phát tín hiệu quang có bước sóng khác nhau được tổ hợp lại (ghép lại) để truyền đi trên một sợi quang và ở phía đầu thu tín hiệu tổ hợp được phân giải ra và khôi phục lại tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác nhau. Qua nghiên cứu ITU-T đã đưa ra cụ thể các kênh bước sóng và khoảng cách ở các kênh này có thể lựa chọn ở các tần số 200GHz, 100GHz, 50GHz. Mục đích Sử dụng công nghệ WDM nhằm mục đích tận dụng băng tần truyền dẫn rất lớn của sợi quang bằng cách truyền đồng thời nhiều bước sóng trên cùng một sợi quang. Tuy nhiên, để tránh hiện tượng nhiễu xuyên kênh, giữa các kênh phải có khoảng cách nhất định. Qua nghiên cứu, ITU-T đã đưa bước sóng trên Hệ thống WDM Hệ thống WDM cơ bản chia làm hai loại: hệ thống đơn hướng và hệ thống song hướng. Hệ thống WDM đơn hướng chỉ truyền theo một hướng trên sợi quang. Hệ thống WDM song hướng thì mỗi chuyền truyền tín hiệu cần một sợi quang. Hình 1.1: Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM đơn hướng Hình 1.2: Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM song hướng Giả sử công nghệ hiện tại chỉ cho phép truyền N bước sóng trên một sợi quang. Do đó ta thấy ưu, nhược điểm của từng hệ thống như sau: Xét về mặt dung lượng hệ thống đơn hướng có thể cung cấp dung lượng gấp đôi so với hệ thống song hướng. Tuy nhiên, số sợi quang cần dùng gấp đôi so với hệ thống song hướng. Khi có sự cố đứt cáp xảy ra, hệ thống song hướng không cần đến cơ chế chuyển mạch bảo vệ tự động ASP (Automatic Protection Switching) vì cả hai đầu của liên kết đều phát hiện ra sự cố ngay lập tức. Về khía cạnh thiết kế mạng, hệ thống song hướng khó thiết kế hơn vì còn phải xét thêm các yếu tố như: vấn đề xuyên nhiễu do có nhiều bước sóng hơn trên một sợi quang, đảm bảo định tuyến và phân bố bước sóng sao cho hai chiều trên sợi quang không dùng chung một bước sóng. Các bộ khuếch đại trong hệ thống song hướng thường có cấu trúc phức tạp hơn so với hệ thống đơn hướng. Tuy nhiên, do số bước sóng khuếch đại trong hệ thống song hướng giảm ½ theo mỗi chiều nên ở hệ thống song hướng các bộ khuếch đại sẽ cho công suất quang ngõ ra lớn hơn so với ở hệ thống đơn hướng. Chức năng của hệ thống WDM Để đảm bảo việc truyền nhận nhiều bước sóng trên một sợi quang hệ thống WDM phải thực hiện các chức năng sau: Phát tín hiệu: hệ thống WDM sử dụng nguồn phát là tia laser. Hiện nay, đã có một số nguồn phát như: laser điều chỉnh được bước sóng (tunable laser), laser đa bước sóng (mulltiwavelength laser). Yêu cầu đối với hệ thống laser là phải có độ rộng phổ hẹp, bước sóng ổn định, công suất phát đỉnh… Ghép/tách tín hiệu: ghép tín hiệu WDM là sự kết hợp một số nguồn sáng khác nhau thành một luồng tín hiệu ánh sáng tổng hợp để truyền dẫn qua sợi quang. Tách tín hiệu WDM là sự phân chia luồng ánh sáng tổng hợp đó thành các tín hiệu ánh sáng lẻ tại mỗi cổng đầu ra của bộ tách. Hiện nay, đã có các bộ tách/ghép tín hiệu WDM như: bộ lọc màng mỏng điện môi, cách tử Bragg sợi, cách tử nhiễu xạ, linh kiện quang tổ hợp AWG…vv. Khi xét đến các bộ ghép/tách WDM cần phải quan tâm đến các tham số như: khoảng cách giữa các kênh bước sóng, độ rộng băng tần của mỗi kênh, bước sóng trung tâm của kênh, mức xuyên âm giữa các kênh, tính đồng đều của kênh, suy hao xen…vv. Truyền dẫn tín hiệu: quá trình truyền dẫn tín hiệu trong sợi quang chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: suy hao sợi quang, tán sắc, các hiệu ứng phi tuyến, các vấn đề liên quan đến khuếch đại tín hiệu…vv. Mỗi vấn đề kể trên đều phụ thuộc rất nhiều vào các đặc thù của sợi quang (loại sợi quang, chất lượng sợi quang…vv). Khuếch đại tín hiệu: hệ thống WDM hiện tại chủ yếu sử dụng bộ khuếch đại sợi quang EDFA. Có 3 chế độ khuếch đại: khuếch đại công suất, khuếch đại đường và tiền khuếch đại. Khi dùng bộ khuếch đại EDFA cho hệ thống WDM phải đảm bảo các yêu cầu sau: Độ lợi khuếch đại đồng đều đối với tất cả các kênh bước sóng (mức chênh lệch không quá 1dB). Sự thay đổi số lượng kênh bước sóng làm việc không làm ảnh hưởng đến mức công suất đầu ra của các kênh. Có khả năng phát hiện sự chênh lệch mức công suất đầu vào để điều chỉnh lại các hệ số khếch đại nhằm đảm bảo đặc tuyến khuếch đại bằng phẳng đối với tất cả các kênh. Thu tín hiệu: để thu tín hiệu, các hệ thống WDM cũng sử dụng các loại bộ tách sóng quang như trong hệ thống thông tin quang thông thường: PIN, APD. Hình 1.3: Sơ đồ chức năng của hệ thống WDM Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống WDM Ưu điểm của công nghệ WDM: Dung lượng đường truyền: hệ thống WDM có khả năng truyền dẫn với dung lượng lớn trên các sợi quang. Tính trong suốt: công nghệ WDM thuộc kiến trúc lớp mạng vật lý nên nó có thể hỗ trợ các định dạng số liệu và thoại như: chuyển mạch kênh, ATM, Gigabit Ethernet, ESCO, IP. Khả năng mở rộng: công nghệ WDM có khả năng tăng băng thông truyền dẫn trên sợi quang lên đến hàng Tbps, đáp ứng nhu cầu mở rộng mạng ở nhiều cấp độ khác nhau. Hiện nay, WDM là công nghệ cho phép xây dựng mô hình mạng truyền tải quang OTN (Optical Transport Network) giúp truyền tải trong suốt nhiều loại hình dịch vụ, quản lý mạng hiệu quả, định tuyến linh động. Nhược điểm: Hệ thống WDM vẫn chưa khai thác được hết băng tần hoạt động rất rộng của sợi quang (mới chỉ khai thác được băng tần C(1530nm-1565nm) và L(1565nm-1665nm)). Quá trình khai thác, bảo dưỡng phức tạp hơn gấp nhiều lần. Nếu hệ thống sợi quang đang sử dụng là sợi quang DSF theo tiêu chuẩn G.653 thì rất khó triển khai WDM vì khi đó sẽ xảy ra hiện tượng trộn bốn bước sóng trong sợi quang. Sự phát triển của WDM Hình 1.4: Sự phát triển của các hệ thống WDM Sự phát triển của các hệ thống WDM nhìn chung có thể chia làm ba giai đoạn: Hệ thống WDM thế hệ 1: là hệ thống WDM điểm nối điểm với các trạm xen rẽ trên tuyến quang phải là các thiết bị MUX/DEMUX để tách/ghép tất cả các bước sóng. Hệ thống WDM thế hệ 2: là hệ thống WDM điểm nối đa điểm với các trạm xen/rẽ trên tuyến quang là các OADM cho phép tách/ghép trực tiếp các bước sóng cần xen rẽ. Hệ thống WDM thế hệ 3: mạng WDM toàn quang với các thiết bị chuyển mạch và định tuyến bước sóng. Mạng cung cấp các đường quang tới người sử dụng là các đầu cuối SDH hay các bộ định tuyến IP. Hình 1.4 minh họa cho mạng này. Trên hình 1.5 có thể thấy các đường quang giữa B và C, D và E và F, A và F. Trong mạng định tuyến bước sóng này, tại các nút trung gian các đường quang được định tuyến và chuyển mạch từ một liên kết này đến một liên kết khác. Có thể xảy ra trường hợp biến đổi bước sóng. Các phần tử quan trọng cho kết nối mạng quang là bộ kết cuối đường dây quang (OLT), bộ ghép kênh Add/drop quang (OADM) và bộ kêt nối chéo (OXC). Hình 1.5: Mạng WDM định tuyến bước sóng Lớp quang Kiến trúc mạng được phân lớp là mạng gồm nhiều thực thể phức tạp có nhiều chức năng khác nhau được thực hiện bằng các thành phần khác nhau trong mạng, với nhiều thiết bị của các hãng sản xuất khác nhau và cùng được ghép nối vào hệ thống. Trong mạng mỗi lớp thực hiện một tập các chức năng và cung cấp một tập các dịch vụ cho lớp cao hơn kế cận đồng thời lớp dưới nó cũng sẽ phân phối một tập các dịch vụ cho nó. Giao diện dịch vụ giữa hai lớp kế tiếp nhau gọi là điểm truy nhập dịch vụ (SAP) và có thể có nhiều SAP giữa các lớp tương ứng với các loại dịch vụ khác nhau được cung cấp. Lớp quang là lớp phục vụ (Server Layer) cung cấp các lớp dịch vụ cho lớp khách hàng. Lớp quang cung cấp các đường quang cho các lớp khác nhau. Các lớp khách hàng nằm trên lớp mạng quang thế hệ thứ hai. IP, ATM và SONET/SDH, cũng như các giao thức khác như Gigabit Ethernet, ESCON (Enterprise Serial Connection – Giao thức kết nối máy tính với các thiết bị lưu trữ). Ngoài việc cung cấp các đường quang, mạng quang thế hệ thứ 2 còn cung cấp các dịch vụ khác như: chuyển mạch gói theo mạch ảo (virtual circuit) hay datagram. Các dịch vụ này có thể giao tiếp trực tiếp với các ứng dụng của người sử dụng. Hình 1.6 có thể kết hợp nhiều lớp khác nhau như IP trên SDH trên quang và ATM trên quang. Hình 1.6: Phân cấp các lớp ghép kênh trong hệ thống quang Lớp quang có nhiệm vụ cung cấp đường quang cho các thành phần mạng IP và SDH. Lớp SDH ghép các luồng chuyển mạch kênh tốc độ thấp thành các luồng tốc độ cao sau đó các luồng tốc độ cao sẽ được truyền tải trên các đường quang. Lớp IP thực hiện ghép thống kê các luồng chuyển mạch gói thành các luồng tốc độ cao hơn, các luồng tốc độ cao này cũng sẽ được truyền đi trên các đường quang. Bản thân bên trong lớp quang là một phân cấp ghéo kênh. Nhiều bước sóng hay đường quang được kết hợp thành các dải bước sóng. Các dải bước sóng được kết hợp với nhau để tạo thành tín hiệu WDM tổng hợp trên một sợi quang. Mỗi mạng có thể có nhiều sợi quang và nhiều bó sợi quang, mỗi bó bao gồm nhiều sợi quang. Cấu trúc phân tầng sẽ làm giảm chi phí của thiết bị mạng. Các tầng khác nhau thì hiệu quả hơn khi thực hiện các chức năng ở tốc độ bit khác nhau. Mặt khác lớp mạng quang đặc biệt hiệu quả khi xử lí lưu lượng trên cơ sở từng bước sóng nhưng lại không tối ưu khi xử lý các luồng tải ở tốc độ bit thấp hơn. Mạng quang trong suốt Mạng trong suốt là mạng mà trong một băng thông xác định (cho trước băng thông tối đa và băng thông tối thiểu) khi đó mạng có thể truyền các dịch vụ bất kỳ ở tốc độ nào và với bất kỳ giao thức nào. Do đó, có thể cung cấp nhiều dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng duy nhất. Điều này được hiểu như là sự trong suốt dịch vụ (service transparency). Đối với mạng quang thế hệ thứ hai còn cho phép cung cấp các dịch vụ trong suốt và phát triển các dịch vụ mới trong tương lai mà không cần thay đổi toàn mạng và các dịch vụ trước đó. Mạng hoàn toàn trong suốt là mạng quang mà ở đó dữ liệu được truyền từ điểm nguồn tới điểm đích dưới dạng quang mà không qua bất cứ sự biến đổi quang-điện nào. Thực tế thì không thể triển khai mạng quang hoàn toàn trong suốt do các mạng quang luôn luôn có một số linh kiện điện tử để phục vụ các chức năng quản lý, điều khiển mạng. Ngoài ra, trong nhiều trường hợp do giới hạn của lớp vật lý hoặc do phải chuyển đổi bước sóng nên cần tái tạo lại tín hiệu điện. Rõ ràng việc thiết kế và xây dựng một mạng hoàn toàn trong suốt là không thực tế. Hiện nay, phương án thực tiễn là thiết kế một mạng hỗ trợ nhiều loại tín hiệu số đạt đến một tốc độ bit tối đa đa được ấn định sẵn và tập giao thức đã được chỉ định như SDH/SONET hay Gigabit Ethernet. Tổng kết chương Chương 1 đã trình bày về các kỹ thuật được triển khai trên mạng quang, đồng thời cũng giới thiệu về hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM. Hiện nay, có ba thế hệ mạng quang đã và đang phát triển đó là: mạng quang thứ nhất, mạng quang thứ hai và mạng quang thứ ba. Trong những chương sau sẽ tập trung trình bày về mạng quang thứ ba – là mạng quang định tuyến theo bước sóng cung cấp các đường quang trong suốt tới người sử dụng là các bộ SONET/SDH hay bộ định tuyến IP. CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG WDM Giới thiệu chung Theo sự phát triển của kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng (WDM), trong một sợi quang đã có thể truyền dẫn thông tin số từ vài trăm Gbit/s tới Tbit/s. Sự tăng trưởng với hệ thống tốc độ rất nhanh này làm cho dung lượng của truyền dẫn trở thành sức ép và động lực cho sự phát triển của hệ thống chuyển mạch. Những mạng chuyển mạch điện tử và xử lý thông tin đã phát triển gần tới giới hạn tốc độ điện tử. Trong đó các tham số RC, méo, Jitter/wander, xuyên nhiễu, tốc độ đáp ứng chậm là những yếu tố làm hạn chế việc nâng cao tốc độ chuyển mạch. Để giải quyết vấn đề tắc nghẽn, các nhà nghiên cứu đã đưa kỹ thuật quang điện tử vào hệ thống chuyển mạch, thực hiện chuyển mạch quang. Ưu điểm của chuyển mạch quang là khi tín hiệu đi qua bộ chuyển mạch không cần chuyển đổi quang điện/điện quang do đó không bị các thiết bị quang điện tử như máy đo kiểm, bộ điều chế hạn chế tốc độ đáp ứng. Tuy nhiên, do tác dụng của linh kiện logic quang còn rất đơn giản không thể hoàn thành chức năng xử lý logic phức tạp của bộ phận điều khiển nên bộ chuyển mạch quang hiện nay vẫn phải điều khiển bằng tín hiệu điện (chuyển mạch quang điều khiển điện). Có ba loại tín hiệu ghép kênh đó là: ghép kênh chia theo không gian, ghép kênh chia theo thời gian và ghép kênh chia theo bước sóng. Trong đề tài này tập trung vào nghiên cứu ghép kênh chia trong bước sóng và sẽ được trình bày chi tiết ở các phần sau. Giới thiệu chuyển mạch kênh quang chia bước sóng Cấu trúc cơ bản của một phần tử chuyển mạch kênh quang phân chia theo bước sóng gồm: Bộ Demux để tách các kênh bước sóng từ một khe thời gian ở đầu vào, n bộ chuyển đổi bước sóng (n là số bước sóng được ghép trong cùng một khe thời gian) và bộ Mux để ghép kênh bước sóng ở đầu ra vào cùng một khe thời gian. Hình 2.1 trình bày hoạt động cơ bản của phần tử chuyển mạch điện quang phân chia theo bước sóng. Đầu tiên, luồng tín hiệu quang WDM được đưa đến bộ Demux, tại đây các kênh tín hiệu trong cùng một khe thời gian sẽ được tách ra và đưa đến các bộ chuyển đổi bước sóng cho ta các kênh tín hiệu quang này. Bước sóng hoạt động của các bộ chuyển đổi bước sóng sẽ chiếm hầu hết vùng bước sóng của WDM nhằm đảm bảo khả năng chuyển mạch tùy ý giữa các kênh WDM. Tín hiệu sau khi qua các bộ chuyển đổi bước sóng sẽ được bộ Mux thực hiện ghép các kênh ở đầu ra vào cùng một khe thời gian và đưa ra ngoài. Như vậy, giữa các kênh tín hiệu quang đã có thực hiện chuyển mạch bước sóng. Các bộ chuyển đổi bước sóng trong cấu trúc ở hình 2.1 có thể sử dụng nhiều loại chuyển đổi khác nhau như chuyển đổi bước sóng quang điện, chuyển đổi bước sóng bằng cách trộn sóng, chuyển đổi bước sóng bằng cách tử quang. Hình 2.1: Cấu trúc của một phần tử chuyển mạch kênh phân chia bước sóng Bộ chuyển đổi bước sóng trong chuyển mạch kênh quang chia bước sóng Bộ chuyển đổi bước sóng quang điện Nguyên lý hoạt động của loại chuyển đổi bước sóng này rất đơn giản. Tín hiệu quang được đưa vào chuyển đổi sang tín hiệu điện sau đó được tái tạo lại và truyền đi trên bước sóng mong muốn. Hình 2.2.a là loại chuyển đổi bước sóng quang điện đơn giản nhất dạng 1R (Regeneration). Tín hiệu quang được bộ thu quang thu hồi lại rồi chuyển sang dạng điện. Sau đó, tín hiệu điện này sẽ được khuếch đại và đưa ra bộ phát lazer để phát đi với bước sóng mong muốn. Hình 2.2.b là loại chuyển đổi bước sóng quang điện dạng 2R (Regeneration, Reshaping ) với loại này tín hiệu điện do bộ thu quang chuyển đổi từ tín hiệu quang ở đầu vào vừa được khuếch đại vừa tạo dạng lại . Hình 2.2.c là loại chuyển đổi bước sóng quang điện dạng 3R (Regeneration, Reshaping and Retiming ) với loại này tín hiệu quang được bộ thu quang thu lại rồi chuyển đổi sang tín hiệu điện. Sau đó, tín hiệu điện này được khuếch đại, tạo dạng và định thời lại và đưa ra bộ phát lazer để phát đi với bước sóng mong muốn. Hình 2.2: Các loại chuyển đổi bước sóng quang điện Bộ chuyển đổi bước sóng bằng cách trộn sóng Nguyên lý cơ bản của phương pháp chuyển đổi bước sóng này là dựa trên hiện tượng “trộn 4 bước sóng”. Phương pháp này được thể hiện như sau: khi trộn sóng có tần số lần lượt là f1, f2, f3…vv sẽ phát sinh ra những sản phẩm điều chế tương hỗ là những bước sóng mới có tần số được tổng hợp từ những tần số của các bước sóng đưa vào. Hình 2.3: Cấu trúc của bộ chuyển đổi bước sóng Hình 2.3 trình bày cấu trúc và nguyên lý họat động của một bộ chuyển đổi bước sóng bằng cách trộn sóng. Ví dụ: ta chọn ba bước sóng vào để trộn lần lượt là f1, f2, f3, thì sản phẩm điều chế tương hỗ là những bước sóng có tần số f4 = f1 ± f2 ± f3. Trong trường hợp này nếu ở đầu vào có 2 bước sóng có cùng tần số thì sản phẩm tương hỗ sinh ra sẽ có tần số f4 = 2f1 – f3 hoặc 2f3 – f1. Bộ chuyển đổi bước sóng bằng cách trộn sóng cũng thực hiện thay đổi tần số giống như ví dụ trên. Tín hiệu đầu vào là fs sẽ được đưa vào trộn cùng sóng trộn có tần số fp. Khi đó hiện tượng trộn bốn bước sóng sẽ sinh ra 2 sóng mới có tần số là 2fs-fp và 2fp-fs. Các sản phẩm của quá trình trộn sóng sẽ được đưa qua một bộ lọc để lọc lấy bước sóng 2fp-fs. Như vậy với cấu trúc chuyển đổi bước sóng đơn giản như vậy người ta có thể hoàn toàn chuyển đổi và kiểm soát được quá trình chuyển đổi bước sóng cho tín hiệu vào bằng cách đưa vào các sóng trộn có tần số khác nhau đó điều khiển các bộ lọc. Bộ chuyển đổi bước sóng dùng cách tử quang Cách tử quang là thiết bị quang có đặc tính thay đổi phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào. Sự thay đổi này được truyền đi bằng một sóng thăm dò có bước sóng khác ở đầu ra của thiết bị. Cách tử quang hoạt động trên nguyên lý điều chế độ lợi chéo, ứng dụng hiệu ứng phi tuyến trong kỹ thuật khuếch đại quang bán dẫn (SOA-Semiconductor Optical Amplifier). Tín hiệu đầu vào có bước sóng ls và tín hiệu thăm dò có bước sóng lp được đưa cùng lúc vào bộ SOA. Sự thay đổi cường độ tín hiệu đầu vào tăng thì độ lợi trong bộ SOA cũng thay đổi. Cụ thể, khi cường độ tín hiệu đầu vào tăng thì độ lợi trong bộ SOA sẽ giảm và ngược lại. Chính sự thay đổi của độ lợi bộ SOA sẽ làm cho cường độ tín hiệu thăm dò sẽ thay đổi. Như vậy, chỉ với tín hiệu thăm dò công suất bé với bước sóng khác được gửi đến SOA sẽ được khuếch đại thấp trong trường hợp tín hiệu đầu vào là bit 1 và ngược lại nó sẽ được khuếch đại lớn hơn nếu tín hiệu ở đầu vào khi ấy là bit 0. Do đó, thông tin từ tín hiệu đầu vào sẽ được chuyển đổi hoàn toàn sang tín hiệu thăm dò. Tốc độ thay đổi của sóng mang trong SOA diễn ra rất nhanh do đó đáp ứng của độ lợi sẽ thay đổi tương ứng với năng lượng tín hiệu đầu vào gần như cùng một lúc. Hình 2.4: nguyên lý hoạt động chuyển đổi của cách tử quang Về bản chất, bộ chuyển đổi bước sóng này có hai nhược điểm là: thứ nhất, khi có nhiều bước sóng khác nhau được khuếch đại thì sẽ xảy ra hiện tượng xuyên nhiễu lẫn nhau. Thứ hai, tạp âm xuất hiện do bức xạ tự phát của SOA. Với hai nhược điểm này thì bộ chuyển đổi bước sóng dùng cách tử quang ít được dùng trong hệ thống WDM mà được dùng trong hệ thống IM-DD (Intensitive Modulation - Direct Detection). Phần tử nối chéo quang OXC (Optical Cross-connection) Giới thiệu phần tử nối chéo quang OXC Đối với các mô hình mạng đơn giản như mô hình tuyến tính và mô hình vòng thì bộ xen re kênh quang (OADM-Optical Add/Drop Multiplexer) là sự lựa chọn tối ưu về mặt kinh tế, công nghệ chế tạo và khả năng đáp ứng các yêu cầu của mạng. Tuy nhiên, trong tương lai khi yêu cầu về khả năng linh hoạt trong việc cung cấp các dịch vụ đồng thời các dịch vụ đa phương tiện đòi hỏi phải đáp ứng được sự tăng băng thông đột biến thì các mô hình mạng hiện tại không đáp ứng được. Khi đó cần phải triển khai mạng lưới (mesh) với phần tử trung tâm làm các bộ kết nối chéo quang OXC (Optical Crossconect). Mặc dù OXC thực hiện kết nối chéo các tín hiệu quang từ đầu vào nhưng phần lõi của OXC có thể là điện hay quang tùy thuộc vào cấu hình do nhà sản xuất quy định. Hình 2.5 trình bày mô hình mạng có sử dụng OXC. Tín hiệu quang trong hình phải được hiểu là tất cả các định dạng tín hiệu khác nhau có thể là các loại tín hiệu của lớp khách hàng không thuần túy là các tín hiệu bước sóng chuẩn của WDM do ITU-T quy định. Hình 2.5 : Mô hình mạng sử dụng bộ OXC Các yêu cầu của bộ OXC Cung cấp dịch vụ: OXC phải có khả năng cung cấp các đường quang trong mạng một cách tự động mà không cần sự can thiệp của nhà quản lý hệ thống. Chẳng hạn như khả năng đáp ứng thêm kênh bước sóng nếu nhu cầu băng thông tăng lên. Bảo vệ: bảo vệ đường quang không bị ảnh hưởng khi trong mạng xảy ra sự cố đứt cáp hoặc nút mạng hư hỏng là một trong những chức năng quan trọng của OXC vì OXC là một phần tử mạng thông minh có thể dò tìm hư hỏng trong mạng và nhanh chóng định tuyến lại đường quang xung quanh lỗi này. Trong suốt đối với tốc độ truyền dẫn bit: khả năng chuyển mạch tín hiệu với tốc độ bit và khuôn dạng giao thức tùy ý là đặc tính mong muốn của OXC. Giám sát chất lượng truyền dẫn: cho phép khả năng trích tín hiệu đi đến qua một cổng khác để thực hiện chức năng đo đạc, xác định và giám sát chất lượng truyền dẫn. Chuyển đổi bước sóng: OXC có thể thực hiện quá trình chuyển đổi bước sóng đầu vào thành một bước sóng khác ở đầu ra. Ghép kênh và hợp nhóm tín hiệu (grooming): OXC về cơ bản xử lý tín hiệu đầu vào và đầu ra theo tốc độ trên đường quang. Tuy nhiên, chúng có thể kết hợp khả năng ghép kênh và grooming để chuyển mạch lưu lượng bên trong tại các mức tốc độ nhỏ hơn như STS-1 (51 Mbps), để cho phép mạng hoạt động với các tín hiệu khách hàng có tốc độ bit tương xứng với tốc độ bít của tín hiệu truyền trong lớp kênh quang. Các cấu hình khác nhau cho OXC Hình 2.6: Cấu hình OXC có lõi chuyển mạch điện Hình 2.7: Cấu hình OXC lõi chuyển mạch quang dùng bộ chuyển đổi O/E/O Hình 2.8: Cấu hình OXC có lõi chuyển mạch điện Hình 2.9: Cấu hình OXC có lõi chuyển mạch quang Một phần tử OXC có thể chia làm hai phần: lõi chuyển mạch và phần cổng giao diện. Phần lõi thực hiện chức năng kết nối chéo quang trong khi phần cổng giao diện giao tiếp với tín hiệu khách hàng. Thông thường thì cổng giao diện là các card có các bộ chuyển đổi quang/điện/quang hoặc các bộ chuyển đổi quang/điện. Tuy nhiên, đối với cấu hình có phần lõi chuyển mạch toàn quang thì phần lõi sẽ được nối trục tiếp với các bộ MUX/DEMUX của các OLT hoặc OADM mà không cần qua bộ chuyển đổi quang/điện/quang ở phần giao diện. Các cấu hình cho OXC được cho như trên hình 2.6 đến hình 2.9. Các cấu hình trên khác nhau ở lõi chuyển mạch điện hay quang có sử dụng các bộ chuyển đổi quang/điện/quang hay không và cách kết nối với các thiết bị xung quanh. Cấu hình toàn quang OXC Đối với cấu hình toàn quang OXC trên hình 2.9 ta thấy các nhược điểm của cấu hình toàn quang là không có khả năng nhóm tín hiệu tốc độ thấp, không có khả năng chuyển đổi bước sóng và không có khả năng tái tạo tín hiệu do hoạt động hoàn toàn độc lập với lớp điện. Để khắc phục các vấn đề này ta thêm vào cấu hình OXC lõi chuyển mạch điện. Lõi chuyển mạch điện này thực hiện chức năng hoàn toàn giống như trong cấu hình OXC trên hình mà ta đã xét. Như vậy vừa đảm bảo tính kinh tế khi phân lớn các tín hiệu bước sóng lõi chuyển mạch quang thực hiện chuyển mạch, vừa đảm bảo giải quyết các nhược điểm của cấu hình toàn mạng quang xét ở trên với một phần nhỏ kênh bước sóng yêu cầu cần thực hiện thêm một số tác vụ khác. Hình 2.10: Mô hình nút mạng toàn quang sử dụng OXC lõi quang/điện Việc chế tạo phần lõi chuyển mạch quang dung lượng lớn hiện nay còn gặp nhiều khó khăn. Nên cấu hình toàn quang như trên hình tuy đơn giản về mặt mô hình nhưng lại rất phức tạp trong công nghệ chế tạo lõi chuyển mạch quang. Giả sử trên thực tế OXC đối với 8 OLT mỗi OLT truyền trên sợi quang 32 kênh bước sóng. Như vậy với mô hình đưa ra cần phải chế tạo lõi chuyển mạch quang dung lượng 256x256 mới đáp ứng đủ yêu cầu phục vụ mạng. Trong điều kiện công nghệ hiện tại, điều này là hết sức khó khăn. Để khắc phục vấn đề này, người ta đưa ra khái niệm mặt phẳng bước sóng. Mặt phẳng bước sóng gồm các phần tử cơ bản là các bộ chuyển mạch với dung lượng trung bình, mỗi bộ chuyển mạch chỉ chịu trách nhiệm chuyển mạch một bước sóng. Nguyên lý hoạt động của mặt phẳng bước sóng được trình bày trong hình 2.11. Mặt phẳng bước sóng được cấu tạo sao cho các tín hiệu WDM trên sợi quang đi qua chặng đầu tiên là các bộ DEMUX, tách thành các bước sóng riêng biệt nhau. Sau đó, các kênh tín hiệu cùng bước sóng đưa đến cổng vào của một bộ chuyển mạch nào đó. Bộ chuyển mạch này sẽ chuyển tín hiệu từ cổng này đến cổng kia mà không quan tâm đến chuyển đổi bước sóng. Chức năng chuyển đổi bước sóng không thuộc mặt phẳng này. Tiếp theo, đầu ra của bộ chuyển mạch được đưa đến các bộ MUX để ghép tín hiệu vào sợi quang truyền đi. Hình 2.11 : OXC mặt phẳng bước sóng lõi quang Tóm lại, phương pháp mặt phẳng bước sóng cần tính đến số sợi quang. Phần lưu lượng xen/rớt, số lượng bộ kết cuối và khả năng điều chỉnh của chúng ví dụ các tham số riêng biệt trong thiết kế. Với bộ chuyển mạch kích thước lớn chúng ta có thể chia các cổng một cách linh hoạt để tính sự thay đổi của tất cả các thông số này. Hình 2.12: Xen/rẽ trong mặt phẳng bước sóng Giới thiệu lớp khách hàng của WDM Hình 2.13: Xu hướng chuyển đổi của mạng truyền tải Đối với các nhà cung cấp mạng cổ điển thì cấu trúc mạng thường bao gồm nhiều lớp. Lớp WDM hình thành môi trường truyền tải vật lý cung cấp băng thông trong suốt và các kỹ thuật định tuyến tiên tiến. Để cấp phát băng thông vừa đủ lớp SDH/SONET thường được sử dụng trong các mạng cổ điển. Hiện nay, tín hiệu thuê bao lớp khách hàng của hệ thống WDM ứng dụng thực tế đều dựa trên SDH. Một đặc điểm quan trọng đối với mạng WDM là tính trong suốt đối với các dịch vụ, nghĩa là WDM có thể truyền tải bất kỳ khuôn dạng tín hiệu như: PDH, SDH đến ATM, IP hay MPLS. Do đó với với sự phát triển rất nhanh của lưu lượng trên mạng đòi hỏi phải triển khai WDM để đáp ứng được sự phát triển này. Mô hình IP trên ATM trên SONET/SDH trên WDM Các nhà cung cấp dịch vụ cổ điển đưa ra mô hình phân cấp mạng gồm có 4 lớp: IP, ATM, SDH/SONET và WDM. Lớp ATM nằm trên lớp quang WDM sẽ thêm vào các khả năng ghép thống kê mà vẫn cho phép tích hợp nhiều dịch vụ hiện tại cùng một thời điểm. Điều này giúp nâng cao hiệu năng sử dụng của các lớp bên dưới là SONET/SDH và WDM. ATM cũng sử dụng các kỹ thuật định tuyến để tối ưu hóa việc phân phối lưu lượng trong mạng cho từng dịch vụ ATM khác nhau. Tuy nhiên, lớp ATM có hiệu quả truyền dẫn thấp vì phần mào đầu của lớp ATM lớn. Lớp SONET/SDH ở bên dưới cung cấp khả năng khôi phục lại mạng sau khi xảy ra sự cố trên sợi quang nhanh, tuy nhiên chi phí thiết bị và việc quản lý phức tạp. Lớp WDM dùng để tăng dung lượng của sợi quang nhờ khả năng truyền dẫn nhiều bước sóng trên một sợi quang. Mô hình IP trên ATM trên WDM Mô hình này triển khai khi số lượng dịch vụ lớp 2 nhiều ví dụ như các đường leazer line và dịch vụ thoại thì nhà cung cấp dịch vụ thường dùng mô hình này để xây dựng mạng có 3 lớp là IP, ATM và WDM. Nhược điểm của mô hình này là hiệu quả thấp vì vẫn còn tồn tại lớp ATM nhưng lại có ưu điểm là khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ cao (QoS) Mô hình IP trên SONET/SDH trên WDM Ngày nay, các nhà cung cấp dịch vụ dữ liệu thường xây dựng mạng theo cấu trúc 3 lớp: IP, SONET/SDH và WDM. Trong cấu trúc này gói dữ liệu IP được truyền tải trực tiếp trên cấu trúc SONET/SDH bằng công nghệ POS (packet over SONET/SDH) bỏ qua lớp truyền dẫn ATM không hiệu quả. Lớp SONET/SDH cung cấp các chức năng bảo vệ và truyền tải lưu lượng lớn. Mô hình IP trên WDM Cấu trúc mạng trong tương lai sẽ loại bỏ cả hai lớp SONET/SDH và ATM tạo thành mạng hai cấu trúc là IP và WDM. Các nhà cung cấp dịch vụ mạng này dùng để phân phối các dịch vụ dữ liệu và VoIP. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả truyền tải của mạng cao hơn vì đã loại bỏ được hai lớp SONET/SDH và ATM, đồng thời tăng dung lượng truyền dẫn của sợi quang. Trong phần tiếp theo ta sẽ tập trung vào tìm hiểu chi tiết và công nghệ IP trên nền WDM và công nghệ IP/MPLS trên nền WDM. Tổng kết chương Trong chương 2 tập trung nhiên cứu về công nghệ ghép kênh theo bước sóng. Đồng thời cũng mô tả được cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của các bộ OXC. Trong tương lai các bộ OXC đóng góp một vai trò rất lớn đối với sự phát triển mạng quang. Qua đó đưa ra các mô hình triển khai kết hợp nhằm đặt hiệu quả truyền dẫn cao. CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ IP TRÊN NỀN WDM Giới thiệu về công nghệ IP Lịch sử ra đời của IP Các giao thức Internet là các giao thức hệ thống mở phổ biến nhất thể giới vì các giao thức này có thể được dùng để thông tin liên lạc qua bất kỳ các mạng truyền dẫn nào (thường thích hợp cho các mạng LAN và mạng MAN). Hai giao thức phổ biến nhất trong nhóm giao thức Internet là giao thức TCP (Transmission control Protocol ) và IP (Internet Protocol). Các giao thức Internet được phát triển đầu tiên vào những năm 1970. Khi DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) quan tâm đến việc thiết lập một mạng chuyển mạch gói dùng để truyền dẫn thông tin giữa các hệ thống máy tính khác nhau tại viện nghiên cứu. Kết quả thực hiện được hoàn tất vào cuối năm 1970. Hiện tại, lưu lượng thông tin Internet/Intranet tăng lên rất nhanh nên yêu cầu mặt bằng truyền dẫn phải được phát triển cao theo hướng có băng tần thông tin ngày càng cao. Do đó, cần phải xây dựng một mạng đường trục tốc độ lớn. Giao thức IP là giao thức quan trọng nhất cho các máy tính. IP cung cấp các dịch vụ truyền dẫn phi kết nối độc lập với môi trường truyền dẫn bên dưới và thích hợp trong các mạng LAN, MAN. Dữ liệu IP có thể được truyền trên sợi quang qua mạng SONET/SDH hoặc kết hợp với ATM với SONET/SDH. Dữ liệu IP cũng có thể được truyền dẫn dựa trên giao thức dữ liệu phân bố trên sợi quang. Tuy nhiên, chỉ có thể áp dụng trong các mạng có cấu hình vòng FDDI. Mô hình phân lớp của IP IP là giao thức của lớp mạng (lớp 3) (TCP là giao thức lớp 4) mang thông tin địa chỉ và một số thông tin điều khiển để định tuyến gói tin. IP phân phối các gói tin datagram với chất lượng dịch vụ loại best-effort qua mạng, phân đoạn và tổ hợp lại các datagram để hỗ trợ cho các liên kết dữ liệu với chiều dài đơn vị truyền dẫn cực đại. IP/ATM/SONET/SDH trên nền WDM Hình 3.1 : Cấu trúc phân lớp IP/ATM/SONET-SDH/WDM Hình 3.1 trình bày cấu trúc phân lớp của IP/ATM/SONET trên mạng WDM. Trong cấu trúc này, mạng SONET/SDH xem mạng quang như là một môi trường truyền dẫn vật lý. Cũng như vậy SONET/SDH cung cấp các kết nối điểm nối điểm cho các chuyển mạch ATM. Do đó, SONET/SDH phục vụ tương ứng với lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu trong môt hình tham chiếu OSI. Tương tự, ATM cung cấp các kết nối điểm nối điểm giữa các bộ định tuyến IP, nên mạng IP xem ATM như là lớp vật lý của nó và là một phần của lớp liệu kết dữ liệu đối với mô hình tham chiếu OSI. Để hoàn chỉnh việc truyền dữ liệu của người dùng từ đầu cuối này đến đầu cuối thì tương ứng với mô hình tham chiếu OSI. IP đóng vai trò của hai lớp là lớp liên kết dữ liệu và lớp mạng. Cấu trúc này có nhược điểm là càng có nhiều giao diện lớp tham gia vào quá trình truyền dẫn mạng càng phức tạp. Điều này làm giảm độ tin cậy của mạng trong khi làm tăng chi phí thực hiện mạng Hình 3.2: Kết nối giữa các phân lớp trong mô hình IP/ATM/SONET/SDH trên WDM Hình 3.3 trình bày ví dụ về mạng có triển khai IP/ATM/SDH trên WDM. Trong hình 3.3 gói IP được phân đoạn vào các cell ATM và ấn định các kết nối ảo khác nhau bằng card đường STM/ATM trong bộ định tuyến IP. Sau đó, cell ATM được đưa vào khung SDH từ đây luồng dữ liệu có thể được truyền tải qua một mạng chuyển mạch ATM hoặc trực tiếp qua bộ chuyển tiếp WDM để truyền dẫn trên lớp quang. Hình 3.3: Mạng truyền tải IP/ATM/SDH (SONET) trên WDM IP/SONET/SDH trên nền WDM Để giảm chi phí vận hành và tính phức tạp của mạng có thể bỏ đi lớp ATM để truyền tải IP trực tiếp qua SONET/SDH trên WDM. Trong SONET/SDH đã có thông tin quản lý mạng như giám sát truyền dẫn, sửa sai, bảo vệ và khôi phục mạng nên chất lượng dịch vụ vẫn được đảm bảo khi IP qua SONET/SDH. Mặt khác, trong hệ thống WDM thiết bị tái tạo dạng tín hiệu điện được lắp đặt có chu kỳ trên khoảng cách dài nên rất dễ tương thích và tần dụng hiệu qủa tài nguyên với các thiết bị SDH sẵn có. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là do phụ thuộc vào thiết kế lấy mẫu đồng bộ âm thoại 8KHz nên xử lý SAR (Segmentation Assembly and Reassembly) mất nhiều thời gian làm ảnh hưởng đến độ lưu thông do đó thường không thích hợp cho mặt phẳng có nhiều dịch vụ. IP/ATM trên nền WDM Mào đầu của IP và ATM Có nhiều cách đóng gói dữ liệu IP vào ATM để truyền trên mạng WDM. Sử dụng PPP là giao thức trung gian giữa IP và ATM là một giải pháp thông dụng (hình 3.4) Hình 3.4: Mào đầu của IP và ATM Giả sử vùng tải có 40 byte. ATM dùng 3 byte LLC và 5 byte SNAP (gồm 3 byte OUI và 2 byte PID). IP không dùng các byte này trong phần mào đầu. ATM cần đầy đủ phần tiêu đề và phần trailer của PPP qua mạng. Tuy nhiên, nó có thể lấy ra trường PID của PPP và sắp xếp vào các trường PID của SNAP, sau đó xây dựng lại phần tiêu đề và phần trailer của PPP tại đầu ra đến mạng nếu được yêu cầu. Chức năng này thực hiện dễ dàng vì các cờ, các trường địa chỉ và trường điều khiển không thay đổi khi truyền dẫn trên mạng. Tổng số byte được chuyển đến cho ATM lớn hơn 48 byte trong vùng tải nên cần phải có nhiều cell ATM cho một gói IP. Các phương pháp đóng gói IP vào cell ATM Có hai phương pháp đóng gói IP vào cell ATM đó là : Đưa đầy đủ gói tin IP và khung PPP vào cell ATM hoặc chỉ đưa gói tin IP và trường PID của PPP vào cell ATM. Trong phương pháp đầu cần phải có 3 cell ATM để chứa vùng tải 40 byte. Đầu tiên, vùng AAL5 có 96 byte (40byte cho UDP, 20 byte cho TCP, 20 byte cho IP, 8 byte cho PPP, 8 buye cho LLC và SNAP ( gồm OUI và PID)). 96 byte này sẽ gắn thêm phần trailer AAL5(8 byte) thành một đơn vị có 104 byte và được phân thành từng đoạn 48 byte. Vì thế, trường đệm có 40 byte (104 +40= 144 byte / 48 byte/celll = 3 SDU ATM). SAR-PDU thứ 3 chí có 8 byte trailer AAL5 và 40 byte đệm. Tiếp theo ba phần tiêu đề của cell dài 5 byte được gắn vào SDU nên tổng số byte là 144+3*5=159 byte. Trong phương pháp thứ 2: các cờ, trường địa chỉ, trường điều khiển và trường CRC của PPP (tổng cộng 6 byte) bị loại bỏ trước khi vùng tải đưa vào co CP-AAL5. Giá trị của trường PID trong ATM là 0x88-0B dùng để nhận dạng các gói PPP. Lúc này CO-AAL5 có 90 byte cộng thêm phần trailer của AAL5 dài 8 byte nữa sẽ tạo ra một đơn vị có 98 byte. Vẫn phải dùng 3 cell ATM (98/48=2 dư 2 byte). Như vậy cell ATM thứ 3 chỉ gồm 2 byte dữ liệu, 38 byte đệm và 8 byte trailer AAL5. Ta thấy rằng trong phương pháp này khi bỏ thông tin điều khiển của giao thức PPP cũng không làm giảm số lượng cell dùng cho gói IP. Hình 3.5: Đóng gói IP vào cell ATM theo phương pháp sử dụng PPP đầy đủ Truyền dẫn IP trên nền WDM thông qua lớp trung gian ppp Giao thức PPP là giao thức kết nối điểm nối điểm linh hoạt dùng để liên kết dữ liệu. PPP có các chức năng quản lý dùng để đăng ký trước một hoặc nhiều liên kết vật lý, kiểm tra chất lượng của các liên kết dành riêng này và giải phóng các liên kết đã được sử dụng. Có thể ứng dụng PPP làm chiếc cầu nối giữa IP và WDM ( hình 3.6 ). Hình 3.6: Vận hành IP trên WDM dùng PPP làm lớp trung gian Khi sử dụng PPP để kết nối IP và WDM khó khăn lớn nhất là không có chức năng nào sẵn có dùng để nhận biết các gói tin chứa thông tin quản lý các thiết bị WDM. Do đó, cần thêm vào một số tính năng khác để đưa thông tin quản lý vào kênh bước sóng đã dành riêng cho báo hiệu. Việc cấu hình các bộ chuyển mạch quang có thể được thực hiện theo nguyên tắc định tuyến dựa trên mạch hoặc dựa trên đường dây riêng mà được yêu cầu để áp dụng PPP. Truyền dẫn IP trực tiếp trên nền WDM. Giới thiệu Các bộ định tuyến IP tại đường biên của mạng phải thiết lập đường quang trước khi thông tin liên lạc trên lớp IP. Vì thế, mặt phẳng dữ liệu IP qua các mạng quang phải được nhận biết qua một mạng đường quang bao phủ ở bên ngoài. Mặt khác, các bộ định tuyến IP và các OXC phải có quan hệ ngang cấp trên mặt phẳng điều khiển. Đặc biệt khi thực hiện giao thức định tuyến để có thể phát hiện động các đầu cuối IP có kết nối vào mạng quang. Hình 3.7 : Cấu trúc tổng quan về mạng truyền tải IP trên nền WDM Hoạt động của các bộ định tuyến IP và các bộ OXC dùng thuật toán OSPF (Open Shorted Path First) cho phép bộ định tuyến tính toán một đường dẫn end-to-end đến một bộ định tuyến khác qua mạng quang. Trong trường hợp này, bộ định tuyến IP phải duy trì một cơ sở dữ liệu về cấu hình vật lý của mạng kết hợp gồm các node IP và node quang. Trong hình 3.8, bộ định tuyến R1 có thể được báo hiệu theo kiểu từng chặng (hop-by-hop) từ R1 đến R5 sử dụng giao thức báo hiệu MPLS thích hợp qua UNI và NNI. Khi đường dẫn được thiết lập, đoạn R3-O3-O2-R4 phải được xem như là một tuyến ảo duy nhất giữa R3 và R4 với dung lượng cố định. Tất cả các node trong mạng phải nhìn thấy sự tồn tại của đường quang trong mạng quang. Hình 3.8 : Định tuyến IP qua mạng quang Ánh xạ địa chỉ IP vào kênh bước sóng WDM Hình 3.9 : Tách nhập và kết nối lưu lượng IP giữa các bộ định tuyến Giả sử trong mạng đường trục WDM, các node trong mạng giao tiếp trực tiếp với các bộ định tuyến IP qua sợi quang. Trong đó các kênh bước sóng có thể được tách/ghép hoặc chuyển tiếp. Hình 3.9 trình bày về việc truyền tải các gói tin IP qua mạng WDM. Giả sử về mối quan hệ giữa các kênh bước sóng như sau: Node A: bộ định tuyến A thêm vào một kênh bước sóng ở giao tiếp WADM đến thành phố Hồ Chí Minh, đồng thời sẽ được tách ra ở node B. Node B: thêm một kênh bước sóng WDM ở giao tiếp WADM đến TP Hồ Chí Minh và được tách ra ở node A. Vì các kênh giữa node A và Node B đều sẵn có trong cả hai node nên chúng ta giả sử có nhiều lưu lượng trao đổi với nhau. Node B cũng có quan hệ xen rẽ với node D. Node C: Node C không có quan hệ kênh WDM với các node định tuyến khác chỉ được chuyển tới TP Hồ Chí Minh. Node D: Node D có một kênh WDM được tách ra ở B và giao tiếp TP Hồ Chí Minh. Có thể tóm tắt quan hệ kênh WDM giữa 4 node IP/l như sau: A Þ B B Þ A B Þ D D Þ B Mạng con IP IP và các giao thức có liên quan như OSPF, TCP… đều dùng địa chỉ IP để thực hiện các hoạt động về phía phát hiện tuyến và chuyển tiếp gói dữ liệu. Mạng quang IP/WDM phải có khả năng tương thích với địa chỉ điểm đích trong các gói IP để xác định một tuyến truyền dẫn trong mạng WDM. Giả sử ta cần chuyển gói tin dữ liệu IP từ Đà Nẵng (Node E) tới TP Hồ Chí Minh (Node F). các bước thực hiện như sau: Bước 1: để định tuyến dữ liệu IP đến đúng địa chỉ đích thì node E phải cấu hình một ánh ánh xạ địa chỉ. Bảng này là sự tương quan giữa một số tiếp đầu ngữ trong địa chỉ IP với bước sóng. Bước 2: Node E nhận gói tin IP, node E xác định phần ưu tiêu đề của gói tin trong địa chỉ IP, sau đó ánh xạ gói IP vào một kênh bước sóng dựa vào bảng ánh xạ. Quá trình này được thực hiện tại một node trong mạng WDM hoặc tại một node đỉnh của mạng (giả sử E là node đỉnh nghĩa là node ở đường biên của mạng WDM). Việc ánh xạ tại một node đỉnh của mạng cần phải có nhiều thông tin phụ trợ hơn các node lõi trong mạng WDM. Bước 3: các gói IP ở luồng vào giao tiếp liên kết với node E. Sử dụng bảng ánh xạ IP/l node E ánh xạ các gói dữ liệu IP vào ngăn xếp với một bước sóng tương ứng với giao tiếp đầu ra cụ thể nào đó. Việc thực hiện này đòi hỏi phải chuyển đổi từ điện sang quang trong đó các bit điện trong bộ đệm phải được chuyển đối sang bit quang tương ứng trên sợi quang. Tổng kết chương Trong chương này tập trung vào kỹ thuật triển khai công nghệ IP trên nền WDM. Phần lớn lưu lượng dữ liệu đi vào mạng là lưu lượng IP. Tuy nhiên với tốc độ phát triển như hiện nay đòi hỏi sự kết hợp linh hoạt giữa các công nghệ. Công nghệ SONET/SDH cung cấp khả năng ghép kênh phân chia theo thời gian hiệu quả cho các luồng tín hiệu thấp và cho phép các luồng này truyền đi một cách hiệu quả và đáng tin cậy. Trong chương tiếp theo sẽ trình bày về công nghệ MPLS trên nền WDM. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ MPLS TRÊN NỀN WDM. Giới thiệu về công nghệ MPLS Tổng quan về công nghệ MPLS MPLS (Multiprotocol Label Switching) là một phương pháp chuyển tiếp các gói tin (khung) qua mạng với hiệu suất cao. MPLS là một công nghệ lai (hybrid) nó kết hợp những đặc điểm tốt nhất của định tuyến lớp 3 và chuyển mạch ở lớp 2 cho phép truyền các gói tin rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt tại mạng biên dựa vào nhãn. Như các mạng lớp 2 (ATM, Frame Relay,…) MPLS gắn nhãn vào các gói tin để truyền trên mạng dựa trên gói hay trên cell. Cơ chế chuyển tiếp qua mạng là trao đổi nhãn (label swaping) trong đó các đơn vị dữ liệu (gói hay cell) có thể gắn một nhãn, chiều dài cố định để các nút chuyển mạch biết cách xử lý và chuyển tiếp dữ liệu. MPLS thường được dùng để tích hợp định tuyến IP với chuyển mạch ATM để IP có thể vận hành trên mạng ATM. Ưu điểm của chuyển mạch nhãn đa giao thức Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức có các ưu điểm sau: Về tốc độ, độ trễ và jitter: Chuyển mạch nhãn nhanh hơn và giảm thiểu được các vần đề về trễ so với chuyển tiếp IP thông thường. Do đó, MPLS rất thích hợp cho truyền dữ liệu thoại và video. Khả năng mở rộng: MPLS cho phép rất nhiều địa chỉ IP liên kết với một hoặc một số nhãn nên làm giảm kích thước của bảng địa chỉ và cho phép bộ định tuyến hỗ trợ cho nhiều người sử dụng hơn giúp mở rộng phạm vi của mạng. Tiêu thụ tài nguyên: Các mạng chuyển mạch nhãn không cần nhiều tài nguyên để thực hiện các cơ chế điều khiển thiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn cho lưu lượng của người sử dụng. Định tuyến đường đi: Hầu hết các mạng dựa trên IP đều sử dụng khái niệm định tuyến dựa trên điểm đích đến, trong đó địa chỉ IP của điểm đích trong gói tin IP datagram sẽ xác định đường đi qua mạng. Định tuyến dựa trên điểm đích không phải luôn mạng lại hiệu quả. Nên MPLS đã đưa ra phương pháp để sử dụng các kỹ thuật tìm đường hiệu quả hơn có thể cung cấp cho người sử dụng mức dịch vụ cao hơn. Nhãn và bước sóng l: nếu chuyển mạch nhãn được sử dụng trong các mạng quang thì có thể sắp xếp nhãn vào các bước sóng sau đó dùng bộ chuyển mạch PXC O/O/O để chuyển tiếp lưu lượng. Nhờ vậy, có thể làm giảm độ trễ và giảm jitter trong quá trình xử lý tải của người sử dụng Một số khái niệm và hoạt động cơ bản của MPLS Các khái niệm cơ sở trong MPLS Nhãn: là một thực thể có độ dài ngắn nhất định, không đổi. Nhãn không trực tiếp mã hóa thông tin của phần mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng. Nhãn thường mang thông tin cần thiết về định tuyến gói như sau: Điểm đích đến. Quyền ưu tiên Số lượng thành phần mạng riêng ảo VPN Đường đi của gói được chọn bằng kỹ thuật lưu lượng. Lớp chuyển tiếp tương đương FEC ( Forwarding Equivalence Class): là một tập hợp các gói tin được xử lí như nhau bởi một LSR. Do đó, EFC là một tập hợp các gói tin IP được chuyển tiếp trên cùng một đường truyền chuyển mạch nhãn LSP. Được đối xử theo cùng một cách thức và có thể ánh xạ vào một nhãn bởi một LSR cho dù các gói tin này có thể khác nhau về thông tin header trên lớp mạng. Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn (Label Switching Forwarding Table): là bảng chuyển tiếp các nhãn mang thông tin về nhãn đầu vào, nhãn đầu ra, giao diện đầu vào và địa chỉ điểm node tiếp theo. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ( LSR-Label Switching Router): bộ định tuyến chuyển mạch nhãn có chức năng phân phối nhãn và chuyển tiếp gói tin dựa trên nhãn. Có nhiều loại LSR khác nhau được phân theo các chức năng khác nhau đó là: Edge-LSR (LSR biên), ATM-LSR và ATM Edge-LSR. Phân biệt các loại LSR dựa vào đặc điểm kỹ thuật. Hình 4.1: Lớp chuyển tiếp tương đương Egde-LSR: là bộ định tuyến có hoạt động gắn nhãn (push) hay tách bỏ nhãn (POP) tại biên mạng MPLS. Gắn nhãn là liên kết một nhãn hoặc một chồng nhãn vào một gói tại điểm nút ở đầu ra trước khi chuyển tiếp gói tin đến bộ định tuyến tiếp theo ngoài vùng MPLS. Cơ sở thông tin nhãn (LIB-Label Information Base): là bảng kết nối trong LSR trong có chứa giá trị nhãn FEC được gán vào cổng đầu ra có chứa thông tin về đóng gói phương tiện truyền. Các nút MPLS: Thành phần quan trọng cơ bản của mạng MPLS là LSR, Có các nút MPLS như: LSR đầu vào (ingress-LSR), LSR chuyển tiếp hay lõi ( trasit-Core hoặc Core LSR), LSR đầu ra (egress LSR). LSR đầu vào (ingress LSR): nhận lưu lượng của người sử dụng dạng nguyên thủy (gói tin datagram) và phân loại thành một FEC. Sau đó tạo phần tiêu đề MPLS và cấp phát nó cho nhãn đầu tiên. IP datagram được đóng gói vào MPLS trong đó phần mào đầu MPLS sẽ được gắn với datagram LSR chuyển tiếp hay LSR lõi (trasit-Core hoặc Core LSR): nhận gói tin và dùng phần tiêu đề MPLS để đưa ra các quyết định chuyển tiếp gói. Nó cũng thực hiện việc trao đổi nhãn (trao đổi các giá trị nhãn). LSR chỉ liên quan đến tiêu đề của nhãn mà không xử lý tiêu đề của địa chỉ IP. LSR đầu ra (egress LSR): thực hiện các giao thức phân tích gói tin (loại bỏ phần tiêu đề MPLS). Hình 4.2: Các loại nút MPLS Phân phối (distribution) và liên kết (binding) nhãn Để sử dụng nhãn giữa các LSR, MPLS phải tạo ra một mặt phẳng điều khiển nhằm mục đích: Thông báo một dãy các giá trị của nhãn mà LSP muốn sử dụng. Thông báo các địa chỉ IP có thể liên kết với nhãn. Thông báo các tham số QoS và đường đi qua mạng được yêu cầu cho đường dẫn chuyển mạch nhãn của người sử dụng. Quá trình chấp nhận các tham số này, sau đó xây dựng bẳng chuyển mạch nhãn trong LSR được gọi là quá trình liên kết nhãn (binding). MPLS không có giao thức phân phối nhãn dành riêng. Vì có nhiều giao thức hỗ trợ phân phối nhãn nên MPLS sẽ sử dụng một trong số các giao thức sẵn có này. Tuy nhiên, IETF đã đưa ra một giao thức phân phối nhãn dùng riêng cho MPLS có tên là LDP (Label Distribution Protocol). Giao thức LDP dựa trên ràng buộc (CR-LDP – Constraint –Base LDP): là giao thức mở rộng của LDP cho phép thiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) đã được định tuyến sẵn. CR-LDP hoạt động độc lập với IGP (Internal Gateway Protocol) dùng cho lưu lượng có tính đến độ trễ. CR-LDP cũng hỗ trợ các hoạt động điều khiển lưu lượng bằng cách cho phép nhà quản trị mạng chỉ định cách thức và vị trí LSP truyền dữ liệu qua mạng. Giao thức RSVP: giao thức RSVP cũng được dùng để phân phối nhãn, giao thức RSVP-TE là giao thức mở rộng của RSVP. Nhờ sử dụng các bản tin RESV và RSVP PATH, SRVP có thể hỗ trợ các thao tác phân phối và liên kết nhãn. RSVP là giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng trong MPLS. RSVP cho phép các ứng dụng thông báo các yêu cầu về chất lượng dịch vụ QoS với mạng. Sau đó mạng sẽ gửi thông báo chấp nhận hoặc từ chối yêu cầu. Giao thức GMPLS: Là giao thức mở rộng của MPLS dùng để cung cấp thông tin về việc sử dụng MPLS (RSVP mở rộng hoặc LDP) cho các mạng quang. Trao đổi nhãn và chuyển tiếp lưu lượng Quá trình chuyển tiếp gói tin IP qua mạng MPLS được thực hiện qua 3 bước chính sau đây: Bước 1: Egde-LSR đầu vào (Ingress Egde-LSR) nhận gói tin IP sau đó phân loại gói tin theo các giá trị FEC và gán nhãn cho gói thuộc ngăn xếp nhãn tương ứng với giá trị FEC đã xác định. Bước 2: LSR chuyển tiếp (Transit-LSR) nhận gói tin đã có nhãn và sử dụng bảng chuyển tiếp nhãn để thay đổi nhãn ở đầu vào bằng bảng nhãn ở ngõ ra tương ứng có cùng một giá trị FEC. Bước 3: Egde-LSR đầu ra (egress Egde-LSR) nhận được gói tin có nhãn nó loại bỏ nhãn và thực hiện việc chuyển tiếp gói IP theo bảng định tuyến trong lớp 3. Kỹ thuật lưu lượng MPLS Kỹ thuật lưu lượng thực hiện các chức năng sau: Tính toán lưu lượng. Điều khiển lưu lượng Đảm bảo tài nguyên mạng cung cấp các yêu cầu QoS cho người sử dụng mạng. Có 2 mục tiêu đối với việc kỹ thuật lưu lượng trong môi trường MPLS là: định hướng lưu lượng và định hướng tài nguyên. Thực hiện định hướng lưu lượng và định hướng tài nguyên: tính năng này hỗ trợ các hoạt động QoS cho lưu lượng của người sử dụng. Các mục tiêu chính của việc thực hiện định hướng lưu lượng là: Tối thiểu hóa độ suy hao lưu lượng Tối thiểu hóa độ trễ. Tối ưu hóa băng thông. Các mục tiêu chung của việc thực hiện định hướng tài nguyên để giải quyết các vấn đề có liên quan đến tài nguyên mạng như liên kết thông tin liên lạc, bộ định tuyến và các server. Các thực thể này góp phần thực hiện các mục tiêu định hướng lưu lượng. Bản chất của kỹ thuật lưu lượng chính là quản lý băng thông dành sẵn. Trung kế lưu lượng là tập hợp các luồng lưu lượng được tải trong cùng một đường dẫn qua mạng và có cùng một phân lớp dịch vụ (CoS-Class of Service) được đặt bên trong một LSP. Trung kế lưu lượng có các đặc tính liên quan đến nó như địa chỉ, số cổng. Trung kế lưu lượng có thể định tuyến được vì nó thuộc một phần của LSP. Chuyển mạch l đa giao thức Giới thiệu về chuyển mạch l đa giao thức Cơ chế tổ chức kết nối giữa mạng quang và mạng MPLS gọi tắt là MPlS. Vì cả hai công nghệ WDM và công nghệ MPLS đều sử dụng các cơ chế điều khiển (mặt phẳng điều khiển) để quản lý lưu lượng của người sử dụng hình 4.3. Mặt phẳng điều khiển quang liên quan đến việc thiết lập các bước sóng, hệ thống mã hóa quang, tốc độ truyền dẫn các phương pháp bảo vệ trên một đường dẫn chuyển mạch quang giữa hai nút kế cận. Hoạt động của liên kết mặt phẳng điều khiển của mạng WDM và MPLS rất quan trọng vì nó thiết lập một mạng Internet quang dựa trên MPLS. Hình 4: Các mặt phẳng điều khiển quang và MPLS Mối liên hệ giữa OXC và MPLS Hình 4.4 mô tả mối quan hệ giữa mạng quang WDM và MPLS. Quá trình hoạt động của mạng quang xảy ra ở lớp 1 còn MPLS ở lớp 2 và lớp 3. Hình 4.4: Mô hình MPlS Mặt phẳng dữ liệu của một LSR dùng quá trình trao đổi nhãn để truyền gói tin có gắn nhãn từ cổng vào đến cổng ra. Mặt phẳng dữ liệu của một OXC dùng ma trận chuyển mạch để kết nối một đường kênh quang (kết nối giữa 2 nút kế cận) từ đầu vào đến đầu ra. Phía bên phát, lưu lượng từ mặt phẳng điều khiển của lớp cao hơn được gửi đến mặt phẳng dữ liệu hoặc mặt phẳng điều khiển của lớp thấp hơn liền kề. bên phía thu, thao tác theo trình tự ngược lại. Ví dụ: LSR gửi bản tin điều khiển đến LSR kế cận thiết lập định thời các thao tác quản lý nhãn. Bản tin điều khiển có thể đi trên kênh dữ liệu quang hoặc kênh điều khiển quang. LSR thực hiện chuyển mạch nhãn bằng cách thiết lập mối liên hệ giữa một cổng đầu vào và một cổng đầu ra và một cổng đầu ra với một nhãn đầu ra. Tương tự như vậy, OXC cung cấp một kênh quang bằng cách thiết lập liên hệ giữa cổng đầu vào với một kênh quang ở đầu vào. Trong LSR, chỉ mục chuyển tiếp chặng tiếp theo vẫn duy trì quan hệ đầu vào-ra. Trong XOC, bộ điều khiển chuyển mạch lại cấu hình lại cơ cấu kết nối bên trong (gọi là bảng kết nối chéo đường dẫn chuyển mạch quang hoặc một cơ sở thông tin chuyển tiếp bước sóng (WFIB)) để thiết lập các mối quan hệ. Chức năng của mặt phẳng điều khiển là: Phát hiện tài nguyên. Điều khiển định tuyến tài nguyên. Quản lý kết nối. Mặt phẳng điều khiển của LSR dùng để phát hiện, phân phối và duy trì thông tin trạng thái thích hợp liên quan đến mạng MPLS và quản lý các đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP). Mặt phẳng điều khiển của OXC dùng để phát hiện, phân phối và duy trì thông tin trạng thái thích hợp có liên quan đến mạng truyền tải quang (OTN), thiết lập và bảo vệ các đường kênh quang (Optical channel trail) theo những quy tắc khác nhau của kỹ thuật lưu lượng giữa các liên kết mạng quang. Điểm khác biệt lớn nhất giữa OXC và LSR là: Trong LSR thông tin chuyển tiếp được tải đi như là một thành phần của nhãn được gắn với gói dữ liệu, nhãn được sử dụng bởi bảng kết nối chéo LSP. Trong OXC thông tin chuyển mạch được chứa trong các bước sóng hoặc kênh quang, bước sóng được sử dụng bởi bảng kết nối chéo OSP. Tương quan giữa bước sóng quang và MPLS Đặc điểm chính của liên kết giữa mạng quang và mạng MPLS là tương quan một giá trị nhãn của MPLS với một bước sóng quang. hình 4.5 trình bày quá trình xử lý lưu lượng của người sử dụng trong mạng. Tại nút đầu vào (LSR/OXC), nhãn MPLS được ánh xạ vào một bước sóng, cung cấp một kênh thích hợp vào mạng và ra khỏi mạng tới người sử dụng ở nút đích. Các nút chuyển tiếp được xem như các PXC chuyển tiếp, xử lý bước sóng để thực hiện định tuyến. Nhãn MPLS không được phân tích tại các PXC chuyển tiếp. Ví dụ giả sử vùng tải của người sử dụng được gửi qua mạng từ LSR/OXC đầu vào đến LSR/OXC đầu ra. Thế nên không cần thiết phải nhận biết giá trị nhãn MPLS miễn là tất cả các nút đều biết quan hệ của bước sóng liên kết với nhãn và điểm đích cuối cùng của nó. Một LSR hiện (explicit LSP) là một LSP có đường đi của nó được xác định tại nút bắt đầu của nó hoặc được xác định bởi một giao thức điều khiển như OSPF (OSPF là giao thức phát hiện và thiết lập đường dẫn qua mạng). Tuy nhiên, đường dẫn chỉ được xác định khi nó được thiết lập và giữ nguyên cho đến khi xảy ra sự cố tại nút hoặc một đường quang. Các LSP hiện và các kênh quang có một số điểm chung như: Là kết nối đơn hướng điểm nối điểm. LSP hiện cung cấp một đường dẫn chuyển tiếp gói giữa LSR đầu vào và LSR đầu ra. Đường kênh quang cung cấp một kênh quang giữa 2 điểm đầu cuối để truyền tải lưu lượng của người sử dụng. Hình 4.5: Quá trình sử lý lưu lượng của người sử dụng Lỗi kết nối quang Trong trường hợp xảy ra sự cố trên sợi quang hoặc trên một nút nào đó. Thì phải tìm ra một đường đi bảo vệ bằng cách sử dụng các sợi quang bảo vệ hoặc chuyển mạch bảo vệ để khắc phục sự cố. Trong mạng MPlS phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa mặt phẳng điều khiển nhãn và mặt phẳng điều khiển quang. Nếu chúng có các quá trình xử lý bằng phần mềm trong các nút. Ví dụ: nếu một kết nối quang bị hỏng thì mặt phẳng điều khiển phải thông báo với mặt phẳng điều khiển MPlS để các LSR kế cận được thông báo về sự cố đang xảy ra trong mạng. Các mặt phẳng điều khiển quang, IP và MPLS Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển Internet Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển lần lượt được xem như lớp chuyển tiếp và lớp định tuyến. Mặt phẳng điều khiển gồm các giao thức định tuyến theo ISO và Internet như OSPF, IS-IS, BGP như trong hình 4.6. Mặt phẳng dữ liệu gồm giao thức chuyển tiếp và IP. Với mục đích kết nối các mạng với nhau để trao đổi thông tin và để chuyển lưu lượng qua mạng hiệu quả cần phải tìm ra một phương pháp nào đó để tìm ra đường dẫn riêng giữa nhiều nút và các đường đi này sẽ kết nối hai hoặc nhiều người sử dụng mạng với nhau. Quá trình xác định đường đi được gọi là quá trình định tuyến. Hình 4.6: Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển Internet Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển MPLS. MPLS cũng hoạt động với mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu. Nhiệm vụ của mặt phẳng điều khiển là thông báo nhãn, địa chỉ và kết hợp nhãn với địa chỉ. Có nhiều giao thức hoạt động ở mặt phẳng điều khiển MPLS là : Giao thức RSVP-TE là mở rộng của giao thức RSVP dùng để thông báo, phân phối và liên kết nhãn với địa chỉ IP. LDP là tùy chọn khác để thực hiện mặt phẳng điều khiển MPLS. Sau khi các nút MPLS trao đổi nhãn và địa chỉ IP chúng liên kết nhãn với địa chỉ IP. Sau đó mặt phẳng dữ liệu MPLS chuyển tiếp tất cả lưu lượng bằng cách phân tích cho đến khi lưu lượng được phân phối qua mạng đến nút của người sử dụng ở phía thu. Tiếp theo nhãn bị loại bỏ và mặt phẳng dữ liệu IP dùng địa chỉ IP để phân phối lưu lượng đến người sử dụng ở đầu cuối. Hình 4.7: Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển MPLS Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển quang Hình 4.8 trình bày các mặt phẳng điều khiển quang và mặt phẳng dữ liệu quang cho mạng truyền tải quang thế hệ thứ 3. Mặt phẳng điều khiển (hay còn gọi là lớp ánh xạ l) có thể được thực hiện với LMP (Link management Protocol) hoặc GMPLS (Generalized MPLS) hoặc kết hợp cả hai. Mặt phẳng quang được dùng để sử dụng phối hợp các bước sóng giữa các nút quang kế cận đồng thời cấu hình các nút quang để chúng có thể nhận nhiều loại lưu lượng khác nhau. Ngoài ra mặt phẳng điều khiển cũng được sử dụng để điều khiển tốc độ truyền dẫn bit giữa các nút mạng. Lưu lượng người sử dụng được xử lý trong mặt phẳng dữ liệu (lớp chuyển tiếp l). Mặt phẳng điều khiển quang phải có các khả năng hỗ trợ các loại kết nối sau đây: Một kênh quang cố định được thiết lập bằng hệ thống quản lý mạng thông qua các giao thức quản lý mạng. Một kênh quang bán cố định (soft permanent) được thiết lập bằng hệ thống quản lý mạng, sử dụng báo hiệu và các giao thức định tuyến để thiết lập kết nối. Một kênh quang được chuyển mạch, được thiết lập theo nhu cầu của khách hàng dùng các giao thức định tuyến và báo hiệu. Hình 4.8: Mặt phẳng điều khiển quang và mặt phẳng dữ liệu quang Phối hợp hoạt động ba mặt phẳng điều khiển quang, IP và MPLS. Hình 4.9 trình bày kết nối giữa ba mặt phẳng điều khiển. Các hoạt động riêng biệt giữa ba mặt mặt phẳng điều khiển IP, MPLS và quang cần được phối hợp với nhau để có được những ưu điểm sau: Khả năng phát hiện định tuyến của mặt phẳng điều khiển IP. Kỹ thuật lưu lượng (TE) của mặt phẳng điều khiển MPLS. Tốc độ chuyển mạch của mặt phẳng điều khiển quang. Do đó cần phải phát hiện những điều kiện sau để khai thác nhiều ưu điểm của ba mặt phẳng điều khiển quang, IP và MPLS. Các giao thức định tuyến IP thông báo và phân phối địa chỉ và đường đi cho các nút được xác định bởi các địa chỉ này. Các giao thức phân phối nhãn MPLS phân phối các nhãn có liên kết với địa chỉ IP để không cần sử dụng các địa chỉ IP có cấu trúc phức tạp trong mạng. Nhãn MPLS được ánh xạ vào bước sóng dành riêng giữa các quang kế cận để các nút này có thể sử dụng đến các hoạt động O/O/O dựa trên PXC và không liên quan đến việc trao đổi nhãn MPLS và thao tác O/E/O phức tạp. Trường hợp lý tưởng mỗi đoạn OSP của một LSP end-to-end sử dụng cùng một bước sóng. Hình 4.9: Kết hợp hoạt động của ba mặt phẳng Cơ cấu tổ chức cho IP trên mạng quang Giới thiệu cơ cấu tổ chức cho IP trên mạng quang Mặt phẳng điều khiển quang nên tận dụng các giao thức dựa trên IP để cung cấp và phục hồi động các đường quang bên trong và qua mạng quang con (Optical Sub-network). Điều này thực hiện được khi các cơ chế báo hiệu và định tuyến dùng cho kỹ thuật lưu lượng IP có thể sử dụng lại trong mạng quang. Có hai giải pháp cho vấn đề này là: Thứ nhất: thích nghi và sử dụng lại các giao thức của mặt phẳng điều khiển IP trong mặt phẳng điều khiển của mạng quang cho bất kỳ khách hàng nào sử dụng mạng quang. Thứ hai: truyền tải lưu lượng IP qua một mạng quang có kết hợp với các hoạt động điều khiển. Cơ cấu tổ chức cho IP trên mạng quang Dưới mô hình dịch vụ miền mạng quang chủ yếu cung cấp kết nối có băng tần cao trong các đường quang. Phương pháp báo hiệu được chuẩn hóa qua UNI được sử dụng để thực hiện 4 dịch vụ sau: Tạo đường quang: dịch vụ này cung cấp một đường quang có các thuộc tính riêng được tạo ra giữa hai điểm đầu cuối trọng mạng quang dựa trên các quyết định về quản trị mạng ( nhu việc bảo mật) Xóa bỏ đường quang: dịch vụ này cho phép bỏ một đường quang đang tồn tại. Sửa đổi đường quang: dịch vụ này cho phép sửa đổi các tham số nào đó của đường quang. Kiểm tra tình trạng của đường quang: dịch vụ này cho phép bộ định tuyến kiểm tra tình trạng của đường quang dựa trên giá trị của một số tham số. Thủ tục phát hiện dịch vụ có thể được thực hiện để đạt được các dịch vụ UNI. Việc phát hiện dịch vụ cho phép khách hàng xác định các tham số tĩnh của một liên kết nối với mạng quang, gồm các giao thức báo hiệu UNI có sẵn. Vì thông qua giao diện UNI một tập các dịch vụ đã xác định nên sẽ tối thiểu hóa các yêu cầu về giao thức báo hiệu. Đặc biệt, giao thức báo hiệu được yêu cầu để truyền theo dạng điểm nối điểm một số bản tin có các tham số xác định giữa bộ định tuyến và mạng quang. Vì thế giao thức có thể dựa trên SRVP-TE hoặc LDP. Mô hình của các dịch vụ miền quang (ODS-Optical Domain Service) không liên quan đến loại và bản chất của các giao thức định tuyến bên trong và qua mạng quang. Mô hình ODS dẫn tới việc thiết lập cấu hình đường quang giữa các bộ định tuyến ở mạng biên. Mô hình dịch vụ hợp nhất Với mô hình hợp nhất các mạng quang và mạng IP được xem như một mạng tích hợp duy nhất. Nghĩa là không có sự phân biệt giữa mạng quang và IP khi nhìn từ phía mặt điều khiển. Các dịch vụ mạng quang có thể được áp dụng trong suốt quá trình báo hiệu MPLS từ đầu cuối đến đầu cuối. Một bộ định tuyến biên (Egde route) có thể tạo ra một đường quang với với các thuộc tính riêng hoặc xóa bỏ và sửa đổi các đường quang khi nó tạo ra các LSP MPLS. Theo quan điểm này, các dịch vụ này có thể được thực hiện liên tục so với mô hình dịch vụ miền. Ví dụ khi các bộ định tuyến kết nối với mạng mạng quang một bộ tuyến ở xa có thể tính toán một đường dẫn end-to-end qua các mạng quang kết hợp. Sau đó nó thiết lập một LSP qua mạng quang kết hợp. Nhưng các bộ định tuyến biên vẫn phải nhận biết rằng một LSP đi qua mạng quang kết hợp chính là một đường quang hoặc một đường dẫn cho nhiều LSP. Khái niệm chuyển tiếp kế cận (forwarding adjacent) dùng để ấn định các liên kết ảo đi qua mạng quang kết hợp trong các giao thức định tuyến như OSPF. Khi một đường quang được thiết lập giữa hai bộ định tuyến biên qua một mạng quang kết hợp nó có thể được thông báo như một chuyển tiếp kế cận giữa hai bộ định tuyến này. Vì thế khi nhìn từ mặt phẳng dữ liệu các đường quang tạo ra một lớp bao phủ giữa các bộ định tuyến biên Các liên kết nối cho IP trên quang IP/MPLS trên mạng quang có thể dùng các mô hình đã nêu ở trên. Việc truyền tải các datagram IP trên mạng quang có thể thông qua 3 loại liên kết nối sau đây: ngang cấp, chồng lớp và mở rộng. Liên kết nối loại ngang cấp (peer): Trong mô hình ngang cấp các lớp IP/MPLS hoạt động ngang cấp với mạng truyền tải quang để một mặt phẳng điều khiển duy nhất chạy trên cả hai miền IP/MPLS và quang. Khi tồn tại mạng quang một giao thức định tuyến chung như OSPF hoặc IS-IS được dùng để phân phối thông tin về cấu hình mạng trên mạng tích hợp quang và IP. Nếu là OSPF thì các LSA không trong suốt dùng để thông báo thông tin về tình trạng của cấu hình mạng. Nếu là IS-IS thì các TLV mở rộng được xác định để truyền thông tin về tình trạng của cấu hình mạng. Hình 4.10: Mô hình ngang cấp Liên kết nối loại chồng lớp (Overlay): theo mô hình chồng lớp các giao thức báo hiệu, phân phối cấu hình, định tuyến trong IP/MPLS độc lập với các giao thức tương ứng trong lớp quang. Các giao thức báo hiệu tính toán đường dẫn, phân phối cấu hình được định nghĩa cho miền quang. Tính tương tác giữa báo hiệu và định tuyến được thể hiện qua hình 4.11 dưới đây: Liên kết nối loại mở rộng: theo mô hình mở rộng có sự khác biệt rõ ràng giữa định tuyến trong IP và trong miền quang, nhưng thông tin từ việc định tuyến trong miền này sẽ được truyền qua cho miền kia. Ví dụ các địa chỉ IP bên ngoài có thể được tải trong các giao thức định tuyến để chuyển thông tin đến khách hàng của IP. Hình 4.11: Mô hình chồng lớp Bảo vệ đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) và đường dẫn chuyển mạch quang (OSP). Bảo vệ đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) MPLS đưa ra khái niệm về chuyển mạch bảo vệ và đường dự phòng. Mạng MPLS được thiết lập để đảm bảo rằng khi có một nút bị hư hỏng thì lưu lượng của người sử dụng không được phân phối qua nút này. Trong hình 4.12 lưu lượng được chuyển tiếp qua các LSP làm việc từ LSR A đến LSR F qua LSR B và LSR D. Các nhãn khác trong hình dành cho đường dự phòng. Hình 4.12: Đường đi chính trong mạng MPLS Trong hình 4.13 nhãn 44 và 67 dùng cho LSP này và LSR D, đường hầm MPLS sẽ kết thúc khi lấy nhãn ra. Hình 4.12: Nhãn dùng cho đường đi chính Trong hình 4.13 giả sử liên kết giữa LSR B và LSR D bị hư hỏng hoặc nút D sẽ bị sự cố. LSR B sẽ phát hiện sự cố này (do không nhận được bản tin trả lời của bản tin hello từ LSR D). Bằng sự sắp xếp ưu tiên (dùng OSPF), LSR B biết đường dẫn dự phòng cho LSP này sẽ đi qua LSR C và giá trị nhãn cho đoạn kênh này là 27. LSR B được cấu hình để nhãn 67 (được dùng tại nút LSR D) vào ngăn xếp bên dưới nhãn 27. Hình 4.13: Nhãn dùng cho đường dự phòng Tại C xảy ra sự trao đổi nhãn (13 thay cho 27). Nhãn 67 không được phân tích vì không nằm trên đỉnh ngăn xếp. Tại LSR E nhãn 13 được lấy ra chỉ còn nhãn 67 liên kết với LSP giống như LSP có liên kết với một nhãn giống như bắt nguồn từ LSR B. Do đó LSP được bảo vệ bằng cách cấu hình các đường dẫn thay thểqua mạng MPLS Bảo vệ đường dẫn chuyển mạch quang (OSP) Để tận dụng tốc độ và hiệu quả của chuyển mạch quang, cũng như các đặc điểm của điều khiển lưu lượng trong MPLS ta có thể tương quan nhãn MPLS với kênh quang, đặc biệt với một bước sóng trên sợi quang. Ta xét lại ví dụ trên, trình bày cách nút B thực hiện sự tương quan này. Một chỉ mục cho bảng kết nối chéo LSP của nút B cung cấp nhãn 44 cho giao tiếp C. Đường dẫn làm việc ra khỏi nút qua giao tiếp a. Giá trị nhãn 44 được ánh xạ sang nhãn 67 cho giao tiếp a. Sau đó lưu lượng có liên kết với nhãn 44 (cũng như phần tiêu đề của nhãn là 67) được đặt vào l1 tại giao tiếp a để truyền sang nút tiếp theo. Đường dẫn dự phòng cũng được thiết lập bằng cách ánh xạ nhãn 44 sang nhãn 27 và kết nối chéo đến l2 qua giao tiếp b. Các bảng kết nối chéo tương tự được cấu hình cho tất cả các nút quang nằm trên LSP. Ví dụ trong hình 4.14 trình bày bày một OXC O/E/O có thể được xem là một bộ định tuyến biên cho một miền định tuyến (nút dầu vào tới mạng quang đường trục). Các tín hiệu quang được chuyển thành các tín hiệu điện để thực thi phần cứng và phần mền trong nút để thực hiện kết nối chéo và ánh xạ. Hình 4.14: Tương quan nhãn MPLS và bước sóng quang: OXC O/E/O Ví dụ tiếp theo trong hình 4.15 trình bày hoạt động xử lý một thao tác chuyển tiếp của một bộ kết nối chéo OXC O/E/O trong mạng lõi đường trục quang. Trong hoạt động này, nút B đóng vai trò như một XC O/E/O nhưng không phân tách các bit trên bước sóng. Thay vào đó các bước sóng phải tự cung cấp thông tin để thực hiện quyết định chuyển mạch kết nối chéo. Chuyển mạch quang được cấu hình để phản xạ và chuyển đổi bước sóng đầu vào l3 trên giao tiếp c thành l1 trên giao tiếp a hoặc l2 trên giao tiếp b. Quá trình chuyển tiếp yêu cầu thực hiện trên miền điện. Do đó, bảng kết nối chéo quang được cấu hình để hỗ trợ cho đường dẫn chuyển mạch quang (OSP) giữa hai nút kế cận nhau. Hình 4.15 : Nút OXC O/E/O Hình 4.16 : Nút OXC O/O/O Hình 4.16 trình bày hoạt động chuyển mạch tại nút O/O/O. Đặc điểm của nút này là: Các nhãn MPLS được truyền trong suốt qua nút và ba giao tiếp sử dụng cùng một bước sóng. Nhờ đó tín hiệu vật lý được khuếch đại và phản xạ qua các phần tử khuếch đại và chuyển mạch theo cấu trúc MENS (Micro-Electro Mechanical Systems). Các thao tác trong nút OXC O/O/O nhanh hơn trong nút OXC O/E/O. Sự tương quan giữa OSP trong quang và LSP trong MPLS Để ánh xạ nhãn vào bước sóng tại một nút quang ta có thể khai thác các khả năng của kỹ thuật lưu lượng trong MPLS cũng như khả năng chuyển mạch nhanh của chuyển mạch quang. Hình 4.17 trình bày một mô hình gồm có 4 XC có thể hoạt động trong các mô hình O/E/O hoặc O/O/O. Ý tưởng chính là dùng một mặt phẳng điều khiển O/E/O để thiết lập các OSP trong quang và các LSP trong MPLS. Sau đó dùng mặt phẳng điều khiển dữ liệu O/O/O để chuyển tiếp lưu lượng qua các XC cục bộ trong phần lõi của mạng cho các nút sử dụng cùng một bước sóng l trên đường quang end-to-end va một mặt phẳng dữ liệu O/E/O cho các nút sử dụng các bước sóng khác. Ba kênh phụ (bước sóng) được thiết lập giữa 4 nút G, H, I và J. Các bước sóng lần lượt là l1, l2, l4. Ba bước sóng giữa các nút tượng trung cho bốn OSP trong đó có 2 OSP dùng chung bước sóng l1 . Hai LSP của MPLS cũng được thiết lập giữa nút H và J. Vì MPLS cho phép gắn nhãn giữa các nút không kế cận nhau nên không cần thiết cho nút G và I tham gia vào các thao tác gắn nhãn nút H và J. Tuy nhiên G và I phải chuyển các bản tin đã được liên kết về phía trước và phía sau giữa nút H và J nhưng ở đây G và I chỉ là các nút chuyển tiếp đối với liên kết và phân phối nhãn. Nút H và J được thiết kế như các bộ định tuyến biên cho miền chuyển mạch này nên chúng phải có khả năng hoạt động trong cả hai mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển quang và MPLS cũng như ánh xạ được địa chỉ IP vào các nhãn MPLS. Nút G và I là các bộ định tuyến lõi. Trong ví dụ này nút G và I không có liên quan đến mặt phẳng dữ liệu MPLS. Chức năng chính của các nút này là chuyển mạch quang dùng bảng kết nối chéo OSP. Trước khi OSP và LSP hoạt động. Hình 4.17: Các OSP và LSP Thiết lập LSP và OSP giữa nút H, I và J Các sự kiện sau có thể xảy ra giữa các nút H, I và J để thiết lập đường dẫn chuyển mạch quang giữa nút H, I và J và đường dẫn chuyển mạch nhãn giữa nút H và J. Sự kiện 1: Nút H nhận lưu lượng của nó có thể tới nút J thông qua nút I bằng các giao thức IS-IS, OSPF, BGP. Sự kiện 2: Nút I thiết lập bảng kết nối chéo OSP của nó để lần lượt tương quan (ánh xạ) l2 trên giao tiếp e và l2 trên giao tiếp f tương ứng đến nút H và J. Sự kiện 3: Nút I dùng GMPLS, LMP hoặc một số giao thức khác của mặt phẳng điều khiển quang để lần lượt cấu hình l2 và l4 giữa nút H và J. Nhờ đó, nút H biết được lưu lượng của nó đến được nút I thông qua l2 trên giao tiếp a. Nút H không quan tâm đến quan hệ OSP trên l4 của giao tiếp f giữa nút I và J. Sự kiện 4: Nút H và J gắn nhãn 80 cho tất cả lưu lượng có địa chỉ 192.168.3.0 nằm giữa chúng tương ứng trên giao tiếp a và b. Thao tác này có thể bắt đầu tại nút J vì nút J nằm trên luồng xuống (chặng tiếp theo) đến địa chỉ 192.168.3.0. Nút I chỉ là nút thông qua đối với quá trình gắn và phân phối nhãn; nút I không tạo ra một chỉ mục (entry) nào trong bảng kết nối chéo LSP của nó. Vì thế , nhãn 80 không được nút I xử lý. Giả sử , nhãn 80 liên kết với một lớp dịch vụ nào đó (ví dụ độ trễ) cũng như với địa chỉ 192.168.3.0. Vì thế, nút H sẽ nhận biết bất kỳ lưu lượng nào đi tới địa chỉ 192.168.3.0 đều có thể được gửi đến nút I trên l2 tại giao tiếp a. Nút J biết rằng những gói nằm trên l4 qua giao tiếp b đều có địa chỉ đích là 192.168.3.0. Khi đó nút J phải có khả năng chuyển đổi tín hiệu quang l4 sang tín hiệu điện để phân tích và xử lý nhãn (chuyển đổi O/E/O). Tương tự nút I cũng thực hiện các thao tác O/E/O khi nó chuyển đổi từ l2 sang l4. Sự kiện 5: sau đó nút H nhận gói tin IP có địa chỉ đích là 192.168.3.0 nhờ giao thức OSPF, H biết rằng có thể đến địa chỉ này thông qua nút I và đến I qua giao tiếp a trên l2. Tại sự kiện 4, H gắn nhãn có giá trị 80 vào lưu lượng IP và gửi gói tin này tới nút I. Sự kiện 6: Nút I không quan tâm đến nhãn MPLS. Bất kỳ lưu lượng nào đến từ giao tiếp e (hay l2) đều được chuyển mạch ra ngoài qua giao tiếp f trên l4. Vì thế, bộ định tuyến lõi này chỉ thực hiện các thao tác trên mặt phẳng dữ liệu quang bằng các thao tác O/E/O. Sự kiện 7: là bộ định tuyến biên của miền này nên nút J sẽ nhận gói qua giao tiếp b trên l4. Nút J chuyển đổi tín hiệu quang sang tín hiệu điện, phân tích nhãn 80 và phát hiện rằng nó là nút cuối cùng của đường dẫn chuyển mạch nhãn MPLS. Vì thế, nút J sẽ lấy nhãn 80 ra khỏi gói và chuyển gói tin IP đến quá trình xử lý chuyển tiếp ở lớp 3 để tìm kiểm địa chỉ IP và cuối cùng chuyển tiếp đến địa chỉ 192.168.3.0. Thiết lập đường dẫn bảo vệ giữa nút H,G và J. Để thiết lập đường dẫn bảo vệ (đường dự phòng) giữa 2 bộ định tuyến biên là nút H và J và từ một bộ định tuyến đặt ở trung tâm mạng là nút G phải thực hiện như sau: Bước 1: Nút H có sơ đồ tô pô đầy đủ của các nút khác và biết lưu lượng của nó có thể tới được nút J (địa chỉ 192.168.3.0) thông qua nút G. Bước 2: Nút G thiết lập bảng kết nối chéo OSP để lần lượt ánh xạ l1 trên giao tiếp g vào l1 trên giao tiếp h tương ứng đến nút H và J, nên LSP này có thể dùng chuyển mach l O/O/O từ đầu cuối đến đầu cuối. Bước 3: Nút G dùng giao thúc GMPLS, LMP hoặc một số giao thức khac trong mặt phẳng điều khiển quang để cấu hình l1 giữa nút H và J. sau đó, nút H biết rằng lưu lượng của nó có thể đến nút G trên l1 qua giao tiếp c. Nút H không quan tâm đến quan hệ OSP của l1 giữa nút G và J. Bước 4: Nút H và J gắn nhãn 90 cho tất cả lưu lượng có địa chỉ 192.168.3.0 giữa chúng tương ứng trên các giao tiếp c và d. Nút G không tạo ra một chỉ mục nào trong bảng kết nối chéo LSP của nó. Giả sử nhãn 90 có lớp tương đương chuyển tiếp FEC rất giống với nhãn 80. Do đó nút h biết rằng bất ký lưu lượng nào có địa chỉ đích là 192.168.3.0 cũng có thể đến nút G trên l1 qua giao tiếp c. Tuy nhiên, LSP này được sử dụng như đường dẫn bảo vệ. LSP có gắn nhãn 80 là LSP làm việc. Như trong phần trước nút J được cấu hình để xử lý nhãn, kết cuối đường hầm LSP và chuyển lưu lượng IP đến người dùng. Bước 5: khi nút H nhận một gói tin IP có địa chỉ đích là 192.168.3.0 nhờ giao thức OSPF nút H biết được địa chỉ này có thể tới được thông qua nút G nhưng nút I là nút chính. Đường dẫn bảo vệ chỉ được sử dụng khi đường dẫn chính bị hư hỏng hoặc khi nhà cung cấp mạng chọn đường bảo vệ cho việc cấu hình hệ thống để cân bằng tải lưu lượng hoặc các chức năng đặc trưng khác của mạng. Trong ví dụ này, giả sử nút G đóng vai trò như một PXC O/O/O và không thực hiện chuyển đổi bước sóng cho LSP. Khôi phục và sử dụng đường dẫn bảo vệ Trong ví dụ này, nút I đóng vai trò như một bộ kết nối chéo bước sóng. Chỉ mục trong bảng OSP của nút I tương quang l2 trên giao tiếp 3 với l4 trên giao tiếp f. Quá trình thực hiện khôi phục và bảo vệ được thực hiện thông qua các bước sau đây: Bước 1: Nút H phát hiện OSP giữa nút H và nút I bị hư hỏng do không nhận được bản tin điều khiển (bản tin Hello LMP) gửi từ nút I trong khoảng thời gian quy định.Tiếp theo, nút H có thể bị hư hỏng nên không nhận được bản tin hello cho mặt phẳng điều khiển MPLS. Nếu có sẵn một bước sóng hoặc sợi quang thay thế trong liên kết được thiết lập giữa nút H và nút I thì có thể khôi phục mạng lại mà không cần sử dụng đến chuyển mạch bảo vệ cho nút G. Bước 2: Nút H tra cứu bảng chuyển tiếp IP của nó (hoặc bảng chuyển tiếp nhãn MPLS) và biết chắc là địa chỉ 192.168.3.0 đến được bằng đường dự phòng qua nút G. Nhờ các thao tác liên kết nhãn vừa rồi giữa nút H và nút J nên nút H biết phải gắn nhãn 90 vào goi IP. Hiển nhiên, nút H cũng biết l1 trên giao tiếp c phải được dùng cho LSP và OSP dự phòng. Bước 3: Nút G nhận lưu lượng giống như nút I cho đường dẫn làm việc. nút G không quan tâm đến nhãn MPLS. Bất kỳ lưu lượng nào trên giao tiếp g trên l1 cũng được chuyển mạch đến l1 trên giao tiếp h ở đầu ra. Không giống như nút I trong ví dụ trên, bộ định tuyến lõi mạng chỉ thực hiện các thao tác O/O/O. Bước 4: Bộ định tuyến đầu ra của miền này nên nút J sẽ nhận gói giao tiếp d trên l1. Nút J chuyển đổi tín hiệu quang sang tín hiệu điện và phân tích nhãn 90. Sau đó nút J phát hiện nó là nút cuối cùng của đường dẫn chuyển mạch nhãn MPLS. Vì thế nó sẽ lấy nhãn 90 ra và chuyển gói tin IP đến quá trình xử lý chuyển tiếp ở lớp 3 để tìm kiếm địa chỉ IP và cuối cùng chuyển tiếp gói đến địa chỉ 192.168.3.0 Kỹ thuật xếp chồng LSP và OSP. Hình 4.17 xếp chồng hai miền định tuyến. Trong hình này ta thấy có hai miền định tuyến tồn tại, nút H và J là các bộ định tuyến biên, nút I, G và K là các bộ định tuyến lõi. Miền định tuyến quang được xếp chồng trong miền định tuyến nhãn. Xu hướng này có ý nghĩa là các nút G, I và K không liên quan đến các thao tác trên nhãn đối với vùng tải liên tục, bảng kết nối chéo quang được trình bày bên dưới hình 4.18 Nút H và J có nhiệm vụ ánh xạ nhãn vào bước sóng có liên kết với miền quang. theo cách này, các thao tác xử lý giống với ví dụ trên chỉ khác là việc khắc phục lỗi được chuyển tới miền quang, nút H và J không còn liên quan tới việc phát hiện lỗi nữa. Các mối quan hệ như sau: LSP có nhãn 80 sử dụng O/E/O cho các OSP tại nút I và K. LSP có nhãn 90 sử dụng O/O/O cho các OSP tại nút G. Hình 4.18 : Xếp chồng hai miền định tuyến Có một vấn đề cần phải xem xét. Ví dụ trong hình 4.18 chỉ trình bày một đường dẫn làm việc đến /từ đường trục quang cho các nút H và J. Do đó nếu các liên kết từ các nút này đến mạng bị hư hỏng thì các khách hàng tại nút H và J sẽ bị từ chối dịch vụ “nếu cần thiết thì nút H và J phải được trang bị trước các liên kết thay thế đi đến cá nút lõi khác trong trường hợp này là nút G”. Giả sử trong hình 4.18 liên kết giữa nút I và K bị hư hỏng nên l5 không sẵn có để truyền tải lưu lượng của người sử dụng giữa 2 nút này. Khi khắc phục sự cố xảy ra các sự kiện sau đây: Sự kiện 1: Nút I không nhận được bản tin trả lời cho bản tin Hello LMP mà nó đã gửi đến nút K trên kênh điều khiển quang qua giao tiếp f. Sự kiện 2: Nút I bỏ qua thời gian thực hiện bản tin Hello LMP với nút k và quan tâm đến bảng kết nối chéo quang của nó cho đường dẫn bảo vệ. Sự kiện 3: Nút I xác định đường dẫn dự phòng là l1 trên giao tiếp c. Lưu lượng được chuyển hướng sang nút G nhờ chuyển đổi O/E/O từ l2 sang l1 Sự kiện 4: Nút G thực hiện quá trình kết nối chéo quang O/O/O. Sự kiện 5: Nút K cũng thực hiện các thao tác OEO để lưu lượng đến nút J với các hoạt động giốn như ở phần trên. Ví dụ về kết hợp hoạt động giữa nhãn và bước sóng Hình 4.19 trình bày cách kết hợp hoạt động giữa nhãn và bước sóng. Nút H kết hợp với nút I bằng một tập các sợi quang và nút I kết nối với nút G và K bằng một tập các sợi quang khác. Nút H cần gửi các gói có gắn nhãn cho cả hai nút G và K. Nếu nút I phải thực hiện chuyển mạch quang, thì nút H không thể gửi các gói MPLS dành cho nút G và H đến nút I trên cùng một bước sóng. Nếu trường hợp này xảy ra thì nút I phải thực hiện chuyển đổi O/E/O để chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện, phân tích giá trị nhãn, quyết định chuyển mạch và chuyển tín hiệu điện về lại tín hiệu quang để truyền gói đến nút G hoặc K. Hình 4.19: Kết hợp nhãn và bước sóng trong mạng Do đó, đối với một mạng quang Internet hoạt động kết hợp 3 mặt phẳng điều khiển là IP, MPLS và quang thì để đạt hiệu quả cao cần phải thực hiện như sau: Có khả năng tập hợp nhiều prefix của địa chỉ IP đầu vào để truyền tải O/O/O đến nút đầu ra . LSP và các bước sóng có liên kết sẽ không thay đổi qua mạng đường trục. Các nút lõi trong mạng đường trục có thể sử dụng các mặt phẳng điều khiển O/E/O để thiết lập và tương quan LSP của MPLS-TE với các bảng kết nối chéo sau đó dùng mặt phẳng dữ liệu O/O/O để truyền lưu lượng. Các nút bên trong có thể dùng chuyển mạch bảo vệ l hướng O/O/O như đã mô tả ở phần trên hoặc khi có sự cố, nút có thể sử dụng các hoạt động trong mặt phẳng điều khiển O/E/O để xây dựng lại các LSP và phân phối các OSP. Nếu các nút và các liên kết quang có chất lượng cao thì tần số thực hiện mặt phẳng điều khiển hướng O/E/O không đặt tải quá lớn lên tài nguyên mạng để các nút lõi khắc phục sự cố. Các ưu điểm khi sử dụng MPLS kết hợp với quang. Khi truyền tải IP trên mạng quang WDM có hai xu hướng để thực hiện đó là: truyền tải trực tiếp IP trên WDM hoặc sử dụng MPLS làm lớp trung gian giữa IP và WDM bằng cách ánh xạ địa chỉ IP vào các nhãn sau đó ánh xạ nhãn vào bước sóng. Lý do đưa MPLS vào mạng kết hợp IP và WDM nhằm khai thác kỹ thuật lưu lượng đồng thời tăng khả năng mở rộng của MPLS và một số ưu điểm khác… Hình 4.20 thể hiện tập hợp nhiều địa chỉ IP có thể tích hợp vào trong một nhãn MPLS. Các giao thức đặc trưng cho MPLS cung cấp nhiều quy tắc tích hợp và nhiều phương pháp thiết lập nhãn giữa các LSR. Hình 4.20: Tích hợp nhiều địa địa IP vào một nhãn Hình 4.21: Kết hợp giữa mạng WDM và mạng Internet chuyển mạch nhãn. Tại nút E các gói IP nguyên thủy nhận được từ các bộ định tuyến có liên kết với nó. Để truyền lưu lượng cho nút F sau đó phân phối đến các nút G, H và J các sự kiện sau đây sẽ xảy ra: Sự kiện 1: Ban đầu dùng giao thức OSPF, IS-IS hoặc BGP phát hiện các địa chỉ liên kết với các máy chủ có kết nối với các nút G, H, I và J. Sự kiện 2: Nút E nhận gói tin IP, nó truy cập vào bảng định tuyến để xác định nút tiếp theo sẽ nhận gói này. Nút tiếp theo trong ví dụ này là nút F. Sự kiện 3: bằng các giao thức liên kết nhãn như LDP hoặc RSVP-TE thì nút E biết được: Giao tiếp đầu ra của gói này. Nhãn nào có liên kết với gói. Khi đó nút E sẽ gắn phần tiêu đề của nhãn MPLS vào gói tin. Sự kiện 4: bằng các giao thức liên kết bước sóng như GMPLS hoặc LMP, nút E cũng biết được bước sóng nào dành riêng cho gói này. Sự kiện 5: Nút E ánh xạ nhãn vào bước sóng thích hợp trên giao tiếp thích hợp. Sau đó gửi gói tin đến nút F. Sự kiện 6: trong ví dụ này thì nút F đóng vai trò như một PXC O/O/O cho các thao tác trong mặt phẳng dữ liệu. Do mặt phẳng điều khiển quang được ưu tiên thực hiện trước nên nút F biết rằng bước sóng có liên kết với giao tiếp sợi dành riêng phải được kết nối chéo quang đến một trong các nút kế cận nằm trên luồng xuống (là nút G, H, I hoặc J). Sự kiện 7: sử dụng cấu trúc MENS nút F chuyển tiếp gói đến giao tiếp đầu ra thích hợp đó là nút G. Mỗi OSP sẽ sử dụng cùng một bước sóng là l1. Sự kiện 8: Nút G là nút đầu ra đến miền định tuyến quang và MPLS. Nút G nhận gói trong bước sóng dành riêng cho nó trên giao tiếp đầu vào của nó với nút F. Các bảng kết nối chéo quang và MPLS của nó sẽ phát hiện ra gói đã đi đến đoạn cuối cùng của đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) và đường dẫn chuyển mạch quang (OSP). Sự kiện 9: Nút G sử dụng các thao tác O/E/O kết uối LSP và OSP và chuyển mạch gói IP nguyên thủy đến mạng con phù hợp. Hình 4.23 trình bày các hoạt động ánh xạ nhãn MPLS trong phần tiêu đề của gói tin vào kênh WDM. Các khái niệm này như phần ánh xạ phần prefix của địa chỉ IP. Không ánh xạ trực tiếp địa chỉ IP vào kênh WDM mà phải dùng nhãn MPLS làm trung gian vì trong một số trường hợp các bộ định tuyến biên không có đủ ánh xạ trực tiếp phần prefix của địa chỉ IP vào kênh WDM. Hơn nữa tận dụng được các ưu điểm của chuyển mạch nhãn. Khi các nút WDM bắt đầu được tích hợp vào các mạng dựa trên IP thì sẽ có sự hội tụ giữa chuyển mạch nhãn và WDM. Vì thể việc ánh xạ IP vào bước sóng sẽ khả thi hơn, nhưng xu hướng ánh xạ địa chỉ IP vào nhãn, sau đó ánh xạ nhãn vào bước sóng sẽ hiệu quả hơn. Hình 4.22 : Kết hợp hoạt động giữa nút Internet và các nút khác trong mạng Hình 4.23 : ánh xạ nhãn MPLS vào các kênh WDM Hình 4.23 cho ta thấy ưu điểm khi sử dụng nhãn MPLS. Khi đó 4 bước sóng có liên kết với nhãn. Nếu mạng quang có khả năng dàn xếp việc đăng ký bước sóng từ đầu đến cuối thì các nút quang ở lõi mạng không cần xử lý nhãn MPLS trong quá trình truyền dữ liệu. Ví dụ l1 được ánh xạ từ nút E qua F đến G. Do đó ở F không yêu cầu chuyển đổi bước sóng. Mỗi bước sóng được liên kết với một trong các nút đầu cuối của LSP, là nút G, H, I hoặc J. Nút E sẽ sử dụng thông tin này khi nó nhận một yêu cầu GMPLS từ nút F để cấp phát bước sóng tương ứng với một vị trí xác định. Xếp chồng IP/MPLS/WDM Hình 4.23 thể hiện trong bảng chuyển mạch cung cấp đầy đủ thông tin để truyền một gói tin IP từ nút E đến nút tiếp theo trong đường dẫn là nút F. Ba bảng này là các thành phần của mặt phẳng dữ liệu IP, MPLS và l được tạo ra từ các mặt phẳng điều khiển IP, MPLS, và l. Mỗi nút E, F và G đều được cấp phát địa chỉ IP riêng. Hình 4.24: Các bảng trong mặt phẳng dữ liệu của nút E Bảng định tuyến IP Địa chỉ đích (Destination): bằng giao thức OSPF, IS-IS hoặc BGP. Nút E biết được địa chỉ 172.16.4.30. Nút tiếp theo (Next Node): nhờ giao thức định tuyến IP, nút E biết được nút kế tiếp nhận IP này là nút F có địa chỉ IP là 172.16.90.41. Giao tiếp : Nút E biết giao tiếp đầu ra với nút F là giao tiếp a. Đường dẫn: giá trị “MPLS” có ý nghĩa là thông báo cho nút E biết giao tiếp được cầu hình cho các hoạt động MPLS. Nếu chỉ mục này là IP thì nút E phải dùng chuyển tiếp IP theo quy định. Tuy nhiên trong ví dụ này phải dùng LSP trong MPLS. Giá trị của “Đường dẫn” quy định đường dẫn đến nút F là đường dẫn của MPLS và giá trị này đóng vai trò như một chỉ số vào bảng kết nối chéo MPLS cho giao tiếp a. Đường dẫn cũng được mã hóa là “Lambda”, giá trị này cho nút E biết rằng phải ánh xạ địa chỉ IP vào bước sóng l. Bảng kết nối cheo MPLS: giao tiếp a Địa chỉ: địa chỉ 172.16.90.42 là địa chỉ nút G. Đây là địa chỉ của nút MPLS logic, kế cận tiếp theo. MPLS không yêu cầu thiết lập LSP tại mỗi nút trong đường dẫn. Nhãn: nhãn 20 liên kết với LSP giữa nút E và G. Căn cứ vào bảng này có thể xác định được LSP vì trong bảng có chứa phần sau cùng trong địa chỉ của đường hầm LSP. Bảng này được tạo ra và được lưu giữ tại nút E nên nó sẽ biết địa chỉ dành riêng cho nút là 172.16.90.40. Đường dẫn: giá trị “lambda” trong chỉ mục này có ý nghĩa là thông báo cho nút e biết giao tiếp được cấu hình cho các hoạt động trong miền quang. Vì thế chỉ mục đóng vai trò như một chỉ số vào bảng kết nối chéo quang cho giao tiếp a. Bảng kết nối chéo quang: giao tiếp a. Nhãn: giá trị của nhãn là 20 có nghĩa là một chỉ số khác trỏ tới bước sóng được cấp phát cho các gói MPLS có giá trị nhãn là 20 trong phần tiêu đề của chúng. Lambda: lưu lượng có thể đi đến nút F trên bước sóng l1 từ giao tiếp a. Hình 4.25 trình bày bảng kết nối chéo quang tại nút F cho giao tiếp b của nó. Không cần thiết phải trình bày các bảng khác vì các thủ tục trong mặt phẳng điều khiển trước đó đã ánh xạ l1 trên giao tiếp a của nút E vào l1 trên giao tiếp e của nút F. Trong ví dụ này nút F không tham gia vào LSP giữa E và G. Bảng kết nối chéo quang tại nút F trong hình 4.25 có thể không phải là một bảng thực sự mà có thể là trạng thái của các gương MEMS trong cơ cấu chuyển mạch như trong hình 4.26. Trong hình, bảng kết nối chéo quang cho thấy mối quan hệ giữa các cổng đầu vào và bước sóng với các cổng đầu ra và bước sóng. Gương MENS cho thấy cách thức chúng phản xạ các OSP đã được chuyển mạch từ cổng b ở đầu vào đến 4 cổng e, p, y, z ở đầu ra. Hình 4.27 trình bày các mặt phẳng dữ liệu tại nút G. Hầu như các hoạt động xảy ra tại nút G đều ngược với các hoạt động tại nút E. vì G là nút bắt đầu của LSP MPLS còn nút E là nút kết thúc LSP MPLS. Hình 4.25: Mặt phẳng dữ liệu tại nút F Hình 4.26: Cấu trúc và hoạt động của MENS Bảng kết nối chéo quang: giao tiếp b Đầu vào l: chỉ mục out của bước sóng l1 xác định đây là đoạn cuối của đường quang. Out: chỉ mục “MPLS” trỏ tới bảng MPLS cho giao tiếp b. Bảng kết nối chéo MPLS: giao tiếp b Nhãn: nhãn 20 đến giao tiếp b chỉ định nhãn kế tiếp được dùng đoạn LSP tiếp theo hoặc trong vị dụ là các thủ tục IP. Đường dẫn: giá trị “IP” của này chỉ định đay là đoạn cuối của LSP MPLS. Nên út G sẽ lấy nhãn 20 ra khỏi gói để nhận biết phần tiêu đề của gói IP. Tiếp theo ta sẽ tra cưu bảng định tuyến IP. Hình 4.27: Các mặt phẳng dữ liệu tại nút G Bảng định tuyến IP. Đích: xem xét địa chỉ đích đến 172.16.4.30. Nút kế tiếp (Next Node): chỉ mục nút kết tiếp sẽ cho biết không có nút kế tiếp. địa chỉ này gắn với mạng con trên nút G. Giao tiếp: giao tiếp k của nút G là giao tiếp kết nối với nút có địa chỉ 172.16.4.30. Đường dẫn: giao tiếp k thực chất là một địa chỉ IP nguyên thủy nên không cần xây dựng một LSP cho nút có địa chỉ 172.16.4.30. MAC: một địa chỉ MAC của mạng LAN là 36-47-93-23-89 liên kết với địa chỉ IP 172.16.4.30. Chỉ mục này có ý nghĩa là liên kết trên giao tiếp k là liên kết Ethernet. Nên nút G có thể đóng gói tin IP vào khung Ethernet và phân phát lưu lượng đến nút 172.16.4.30. Tổng kết chương Trong chương này trình bày về mô hình, nguyên lý hoạt động của công nghệ MPLS trên nền WDM. Giao thức lớp mạng đang chiếm ưu thế hiện nay là IP. Phần lớn lưu lượng dữ liệu đi vào mạng là lưu lượng IP. Nhờ sự phát triển tốc độ của các mạng internet và intranet. IP chủ yếu cung cấp khả năng định tuyến gói tin đi đến đích một cách hiệu quả và giao thức này là giao thức phi kết nối . MPLS là một lớp liên kết nằm dưới lớp IP và mở rộng phạm vi của gói IP để cho phép định tuyến gói dọc các đường dẫn đã được xác định qua mạng. Trong chương này cũng đề cập các phương pháp ánh xạ các nhãn vào từng bước sóng và đưa ra các cơ chế bảo vệ mạng quang. KẾT LUẬN Bước vào kỷ nguyên mới chúng ta đã chứng kiến nhiều thay đổi quan trọng trong nền công nghiệp viễn thông có ảnh hưởng đến sự thay đổi cuộc sống. Sự thay đổi này do các nguyên nhân: Thứ nhất là sự gia tăng liên tục của dung lượng trên mạng, thứ hai là tính độc quyền trong lĩnh vực viễn thông bị bãi bỏ và thứ ba là sự thay đổi quan trọng của các loại lưu lượng chiếm ưu thế trong mạng. Công nghệ IP/MPLS trên nền WDM là một sự lựa chọn về mặt giải pháp của các nhà sản xuất thiết bị viễn thông và các nhà cung cấp dịch vụ nhằm đáp ứng các nhu cầu hiện tại. Công nghệ IP/MPLS kết hợp được ưu điểm của công nghệ WDM là vấn đề về băng thông trong mạng đường trục. Đồng thời công nghệ WDM đòi hỏi phải có một hạ tầng mạng quang cho phép truyền nhiều bước sóng trên một sợi quang. Hơn nữa, công nghệ IP/MPLS trên nền WDM cũng tận dụng được các ưu điểm của công nghệ MPLS với kỹ thuật điều khiển lưu lượng linh hoạt cho phép khả năng hỗ trợ chất lượng dịch vụ . Chuyên đề này đã tập trung vào các kỹ thuật phân phối một nhãn vào một bước sóng bằng cách thông qua các mặt phẳng điều khiển. Các mặt phẳng điều khiển này thực hiện các chức năng khác nhau với mục đích truyền tải gói tin từ điểm đầu đến điểm đích sao cho có hiệu quả nhất. Trong khuôn khổ của một chuyên đề tốt nghiệp, em đã trình bầy kiến thức thu nhận được trong 4 chương của chuyên đề. Thông qua tìm hiểu lý thuyết và phân tích một số ví dụ cụ thể như vậy, em hy vọng sẽ được nghiên cứu Công nghệ IP/MPLS trên nền mạng lõi của của Việt Nam. Trong quá trình thực hiện chuyên đề này, em được hướng dẫn, giúp đỡ và hỗ trợ của thầy giáo Hoàng Trọng Minh. Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ths.Hoàng Trọng Minh - Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông - Hà Nội – người thầy đã trực tiếp, tận tình hướng dẫn, định hướng nội dung và luôn giải đáp những thắc mắc của em. Tuy nhiên do còn nhiều hạn chế về mặt thời gian, kiến thức và không có kinh nghiệm thực tế nên chuyên đề của em không tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được sự góp ý của thầy cô giáo và các bạn để ngày càng hoàn thiện thêm kiến thức của mình. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ths.Hoàng Trọng Minh – Công nghệ chuyển mạch IP và MPLS. [2] Ths.Hoàng Trọng Minh – Bài giảng về NGN. [3] TS.Nguyễn Tiến Ban – Kĩ thuật viễn thông. [4] Đinh Thị Thái Mai – Bài giảng Hệ thống viễn thông. [5] Ths Đỗ Văn Việt Em – Bài giảng thông tin quang. [6] Nadim Maluf Firt Wiliams – An Introlduction to Microelectromechanical Systems Engineering [7] [8] [9] [10] [11] [12]