Tổng quan về công nghệ ng-Sdh

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NG-SDH NHỮNG HẠN CHẾ CỦA CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN SONET/SDH TRUYỀN THỐNG SONET/SDH truyền thống là công nghệ TDM đã được tối ưu hóa để truyền tải các lưu lượng dịch vụ thoại. Khi truyền tải các lưu lượng dựa trên dịch vụ IP, các mạng sử dụng công nghệ SONET/SDH truyền thống gặp phải một số hạn chế sau: Liên kết cứng. Do các tuyến kết nối giữa hai điểm kết nối được xác lập cố định, có băng tần không đổi, thậm chí khi không có lưu lượng đi qua hai điểm này thì băng thông này cũng không thể được tái sử dụng để truyền tải lưu lượng của kết nối khác dẫn tới không sử dụng hiệu quả băng thông của mạng. Trong trường hợp kết nối điểm điểm (Hình 1.1a), mỗi kết nối giữa hai điểm chỉ sử dụng 1/4 băng thông của cả vòng ring. Cách xác lập kết nối cứng như vậy làm giới hạn băng thông tối đa khi truyền dữ liệu đi qua hai điểm kết nối, đây là một hạn chế cơ bản của mạng SONET/SDH truyền thống khi truyền tải các dịch vụ IP, do các dịch vụ này có đặc điểm thường có sự bùng nổ về nhu cầu lưu lượng một cách ngẫu nhiên. Lãng phí băng thông khi sử dụng cấu hình mesh. khi mạng SONET/SDH thiết lập các liên kết logic để tạo ra cấu trúc mesh như hình 1.1b, băng thông của vòng ring buộc phải chia thành 10 phần cho các liên kết logic. Việc định tuyến phân chia lưu lượng như vậy không những rất phức tạp mà còn làm lãng phí rất lớn băng thông của mạng. Khi nhu cầu lưu lượng truyền trong nội bộ mạng MAN tăng lên, việc thiết lập thêm các node, duy trì và nâng cấp mạng trở nên hết sức phức tạp. Các lưu lượng truyền dữ liệu quảng bá. Trong các Ring SONET/SDH, việc truyền các dữ liệu quảng bá chỉ có thể thực hiện được khi phía phát và tất cả các điểm thu đều đã được xác lập kết nối logic. Các gói tin quảng bá được sao chép lại thành nhiều bản và gửi đến từng điểm đích dẫn tới việc phải truyền nhiều lần cùng một gói tin trên vòng ring. Điều này gây lãng phí lớn đối với băng thông của mạng. Lãng phí băng thông cho việc bảo vệ mạng. Thông thường đối với các mạng SONET/SDH 50% băng thông của mạng được dành cho việc dự phòng cho mạng. Mặc dù việc dự phòng này là hết sức cần thiết nhưng các công nghệ SONET/SDH truyền thống không cung cấp khả năng cho phép nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn lượng băng thông sử dụng cho việc dự phòng các sự cố. Bảng 1.1: Hiệu suất sử dụng băng thông khi truyền dịch vụ Ethernet qua mạng SONET/SDH. Ethenet SONET SDH Tốc độ truyền Hiệu suất sử dụng băng thông 10Mbps STS-1 VC-3 48,4Mbps 21% 100Mbps STS-3c VC-4 150Mbps 67% 1Gbps STS-28c VC-4-16c 2,4Gbps 42% a. Điểm nối điểm b.Cấu hình mesh Hình 1.1: Kết nối trong mạng SONET/SDH Ngoài ra, khi sử dụng mạng SONET/SDH truyền thống để truyền các lưu lượng Ethernet, ngoài các hạn chế trên thì còn có một yếu tố nữa là tốc độ của Ethenet không tương đương với SONET/SDH. Điều này dẫn đến phải thiết lập các tuyến kết nối của mạng SONET/SDH có tốc độ cao hơn so với của dịch vụ Ethenet, điều này lại là nguyên nhân làm giảm hiệu quả sử dụng băng thông của mạng lưới. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NG-SDH. Cùng với nhu cầu sử dụng và sự phát triển công nghệ như vũ bão của ngành công nghiệp viễn thông buộc các nhà sản xuất, các nhà vận hành, các nhà khai thác và các tổ chức chuẩn hóa hướng đến một mạng mới cắt giảm chi phí trong khi vẫn mở rộng được dịch vụ. Công nghệ SDH được thiết kế tối ưu cho mục đích truyền tải các tín hiệu ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM). Với khuynh hướng truyền tải dữ liệu ngày càng tăng, hệ thống SDH truyền thống không thể đáp ứng được nhu cầu gia tăng của các dịch vụ số liệu nữa. Xu hướng phát triển của dịch vụ viễn thông là: Sự bùng nổ của các dịch vụ trên Internet. Sự tích hợp dịch vụ. Khả năng di động và chuyển vùng. Yêu cầu QoS theo nhiều mức độ khác nhau. Có thể phân chia thành bốn loại dịch vụ ứng dụng với các mức QoS khác nhau: - Nhạy cảm với trễ và tổn thất (video tương tác, game…). - Nhạy cảm với trễ nhưng tổn thất vừa phải (thoại). - Nhạy cảm về tổn thất nhưng yêu cầu trễ vừa phải (dữ liệu tương tác). - Yêu cầu đối với trễ và tổn hao đều không cao (truyền tệp). Độ an toàn cao. Tính linh hoạt, tiện dụng. Giá thành mang tính cạnh tranh cao. Từ sự dẫn nhập ở trên có thể thấy xu hướng sử dụng dịch vụ theo hướng tăng tính giải trí, tăng tính di động, tăng khả năng thích nghi giữa các mạng, tăng tính bảo mật, tăng tính tương tác nhóm, giảm chi phí… Chính xu hướng phát triển dịch vụ đó đã thúc đẩy sự phát triển các mạng viễn thông theo hướng: công nghệ hiện đại, dung lượng lớn, chất lượng cao, khai thác đơn giản, thuận tiện và mang lại hiệu quả kinh tế cao. SDH thế hệ sau (NG-SDH) được phát triển dựa trên nền mạng SDH hiện tại, là một cơ chế truyền tải cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ cao, băng thông rộng và tồn tại đồng thời các dịch vụ truyền thống và các dịch vụ mới trên cùng một mạng mà không làm ảnh hưởng lẫn nhau. Điều quan trọng nhất là NG-SDH có thể thực hiện việc phân bố băng thông mà không làm ảnh hưởng tới lưu lượng hiện tại. Ngoài ra, NG-SDH còn có khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) thích hợp cho các dịch vụ mới và khả năng truyền tải đồng thời nhiều loại dịch vụ khác nhau trong cùng một môi trường. Hình 1.2: Mô hình giao thức trong NG-SDH. Mô hình giao thức trong NG-SDH cho phép các nhà khai thác cung cấp nhiều dịch vụ chuyển tải dữ liệu để tăng hiệu quả của các trạm SDH đã lắp đặt bằng cách thêm vào các nút biên MSSP. Nghĩa là không cần lắp đặt một mạng chồng lấp hoặc thay đổi tất cả các nút hay sợi quang. Cắt giảm được chi phí trên 1 bit lưu chuyển, thu hút nhiều khách hàng mới và giữ được những dịch vụ kế thừa. Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sẵn sàng chuyển các dịch vụ Ethernet/IP trong kinh doanh sang các mạng đô thị. Mặt khác, sự kết hợp Ethernet/IP có thể làm tăng lợi thế truyền tải đường dài của SDH bao gồm sự mềm dẻo, tin cậy, khả năng chuyển đổi, bảo vệ tích hợp, quản lý và định tuyến lại. NG-SDH cho nhiều hơn thế. Các node mới của nó được gọi là "Nền tảng cung cấp đa dịch vụ” MSSP cho phép kết hợp các giao tiếp dữ liệu như Ethernet, 8B/10B, MPLS hoặc RPR mà không cần bỏ các giao tiếp SDH/PDH. Ngoài ra, để dữ liệu chuyển tải hiệu quả hơn, SDH đã chấp nhận một tập các giao thức mới đã được cài đặt trong các nút MSSP. Các nút này được kết nối với các thiết bị cũ đang chạy trên mạng. Dịch vụ Giao thức NG-SDH Truyền thông Hình 1.3: Khả năng linh hoạt, mềm dẻo và hiệu quả của SDH thế hệ sau. Phần lớn các nhà vận hành, khai thác đã sử dụng SDH trong vài thập niên trở lại đây, chủ yếu để chuyển tải thoại và các giao thức dữ liệu định hướng kết nối. Do đó, truyền tải dữ liệu không hướng kết nối là một thách thức. Mặc dù nhiều kiến trúc được phát triển theo hướng này (POS, ATM, ...) nhưng chúng không được chấp nhận rộng rãi trong thương mại vì chi phí, sự phức tạp hoặc hiệu quả thấp. Hướng đến sự phát triển của SDH thế hệ sau, trước hết là mong muốn tìm ra một phương thức đơn giản có khả năng thích ứng với bất kỳ giao thức dữ liệu gói nào và thứ hai là cách sử dụng băng thông hiệu quả. Nghĩa là cần một lớp giao thức thích ứng và một cơ chế sắp xếp mới để điều khiển việc sử dụng băng thông. Cơ chế phải thực hiện được tất cả nhưng điều này và giữ được việc truyền tải SDH tin cậy và sự quản lý tập trung. Các hệ thống truyền dẫn đang ngắm vào SDH trong việc định tuyến các khối lưu lượng SDH tốc độ cao cho mục đích truyền tải đường dài. Để làm được việc này, SDH cần một số giao thức sau: Giao thức đóng khung chung (GFP). Được định nghĩa trong khuyến nghị G.7041 ITU-T. Đây là một giao thức ghép bất kỳ dịch vụ liên kết dữ liệu nào gồm Ethernet, quảng bá video số (DVB) và các mạng vùng lưu trữ (SAN). GFP được so sánh với các thủ tục đóng khung khác như gói qua SDH hay X.86 có mào đầu nhỏ đáp ứng yêu cầu phân tích, xử lý ít hơn. Ghép chuỗi ảo (VCAT). Được định nghĩa trong khuyến nghị G.707 ITU-T, tạo ra các ống lưu lượng có kích thước biết trước, đáp ứng sự linh hoạt và khả năng lớn với sự kế thừa các công nghệ trong SDH. Cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến (LCAS). Được định nghĩa trong khuyến nghị G.7042 ITU-T, phân phối hoặc tập hợp các đơn vị băng thông phù hợp các yêu cầu truyền tải dữ liệu hoặc để bổ sung sự co giãn giữa hai điểm truyền tải. Những chức năng này được thực hiện trên các nút MSSP mới được đặt ở các biên của mạng. Chúng trao đổi các gói dữ liệu khách hàng được tổng hợp qua nền SDH mà tiếp tục không được thay đổi. Nghĩa là các nút MSSP đại diện cho NG-SDH và được hiểu là sự kế thừa mạng SDH. NHỮNG ĐẶC TRƯNG CỦA NG-SONET/SDH. Nhu cầu truyền tải các loại dịch vụ như IP, Ethernet, Fiber Channel, ESCON/FICON… qua mạng SONET/SDH đã xuất hiện từ rất lâu. Tuy nhiên chỉ đến khi lưu lượng số liệu bùng nổ trong những năm đầu thập kỷ 90 người ta mới thực hiện nghiên cứu các giao thức nhằm sắp xếp lưu lượng số liệu vào trong tải đồng bộ SONET/SDH. Từ đó cho đến nay đã có nhiều giao thức thực thi được công bố và chuẩn hóa trong các tổ chức tiêu chuẩn như ANSI, ETSI, ITU-T và tổ chức công nghiệp như EITF, IOF,... POS ( Packet Over SONET/SDH). Mạng truyền tải gói IP được đóng trong khung SONET/SDH được biểu diễn trong hình 1.4. Hình 1.4: Mô hình mạng truyền dữ liệu IP trên SONET/SDH. Có hai kiểu giao diện IP/SDH: VC4 hoặc “ống” kết chuỗi VC4 cung cấp băng tần tổng hợp, không có bất cứ sự phân chia nào giữa các dịch vụ IP hiện diện trong luồng sợi. Giao diện kênh hóa, ở đây đầu ra quang STM-16 có thể chứa 16 VC4 riêng rẽ với dịch vụ phân biệt cho từng VC4. VC4 khác nhau cũng có thể được định tuyến qua mạng SDH tới các bộ định tuyến đích khác nhau. Bảng 1.2: Các giao thức sử dụng cho IP/SDH. IP Gói số liệu có độ dài cực đại 65535 byte PPP Đóng khung gói theo PPP (RFC 1661). Thêm “trường giao thức” 1 hoặc 2 byte và thực hiện nhồi theo tuỳ lựa. PPP cũng cung cấp giao thức thiết lập tuyến nhưng không phải là quyết định trong IP/SDH. HDLC Tạo khung (RFC 1662). Thêm 1 byte cờ để chỉ thị điểm bắt đầu của khung, hơn 2 byte cho mào đầu và 2 byte kiểm tra khung (FCS) tạo ra khung có độ dài tới 1500 byte. Cùng với PPP, HDLC tạo thành 7 hoặc 8 byte mào đầu thêm vào gói IP. SDH Đặt các khung HDLC trong tải VC4 hoặc VC4 kết chuỗi (RFC 1619). Thêm mào đầu đoạn SDH (81 byte gồm cả con trỏ AU) và 9 VC4 byte Mào đầu luồng vào 2340 byte tải VC4 SDH. Đối với VC4 kết chuỗi, tải V4-Xc có độ dài X*2340. Các khung được phép vắt ngang qua ranh giới của các VC4. Giống như ATM, đa thức 1+x43 được sử dụng cho trộn tín hiệu để giảm thiểu rủi ro người sử dụng truy nhập với mục đích xấu mà có thể gây mất đồng bộ mạng. Phiên bản IP/SDH được xem xét ở đây sử dụng giao thức PPP và khung HDLC. Phiên bản này cũng được biết đến với tên gọi khác là POS. PPP là một phương pháp chuẩn để đóng gói các gói IP và các kiểu gói khác cho truyền dẫn qua nhiều môi trường từ đường điện thoại tương tự tới SDH, và cũng bao gồm chức năng thiết lập và giải phóng các tuyến (LCP). HDLC là phiên bản chuẩn hóa của SDLC theo ISO, giao thức này được IBM phát triển trong những năm 1970. Khung HDLC chứa dãy cờ phân định ranh giới ở điểm đầu và điểm cuối của khung cùng một trường kiểm tra CRC để kiểm soát lỗi. MAPOS (Giao thức đa truy nhập qua SONET/SDH). Giao thức MAPOS là giao thức lớp tuyến số liệu hỗ trợ IP trên SDH. Giao thức MAPOS cũng được gọi dưới một tên khác là POL. Đây là một giao thức chuyển mạch gói phi kết nối dựa trên việc mở rộng khung POS (PPP-HDLC) được NTT phát triển (xem bảng 1.3). Trước đây MAPOS được phát triển với mục đích mở rộng dung lượng tốc độ cao SONET cho LAN nhưng hiện nay sự hiện diện của Gigabit Ethernet dường như đã làm cho người ta lãng quên nó. Trong bảng 1.3 biểu diễn khung MAPOS thế hệ 1 và 2. Giao thức MAPOS/POL được xem như sự mở rộng thành phần khung HDLC. Các trường được truyền trong MAPOS là: Dãy cờ, sử dụng cho đồng bộ khung. Địa chỉ, chứa địa chỉ đích HDLC (8 bit trong phiên bản 1 và 16 bit trong phiên bản 2). Điều khiển, là trường điều khiển có giá trị 0x03, thuật ngữ chuyên môn trong HDLC nghĩa là khung thông tin không đánh số với bit Poll/Final được thiết lập bằng 0. Giao thức, xác định giao thức cho việc bao gói số liệu trong trường thông tin của nó. Thông tin, chứa gói số liệu tối đa 64Kbyte. Dãy kiểm tra khung, được tính trên khắp các bit mào đầu, giao thức và trường tin. Bảng 1.3: Khung MAPOS phiên bản 1 và phiên bản 2. Cờ Địa chỉ đích Điều khiển Giao thức Trường thông tin FCS 0x7E 8 bit 0x03 (16bit) (0-65280 bytes) (16/32 bit) Cờ Địa chỉ đích Giao thức Trường thông tin FCS 0x7E 16 bit (16bit) (0-65280 bytes) (16/32 bit) Việc thực hiện giao thức MAPOS trong bộ định tuyến IP chuẩn với các giao diện POS đã được thực hiện trong khoảng thời gian ngắn. chỉ có hai chức năng mới (Giao thức chuyển mạch nút-NSP và giao thức phân chia địa chỉ-ARP) được thêm vào giao thức MAPOS. LAPS ( LAN Adapter protocol Support Program). Giao thức truy nhập tuyến SDH (LAPS) là một giao thức tuyến số liệu được thiết kế cho mục đích IP/SDH và Ethernet/SDH được ITU-T chuẩn hóa lần lượt trong khuyến nghị X.85 và X.86. LAPS hoạt động như khung HDLC bao gồm dịch vụ liên kết số liệu và chỉ tiêu giao thức để thực hiện việc sắp xếp gói IP vào tải SDH. TCP/UDP IP Giao thức Internet LAPS Đoạn điện/quang VC bậc cao Đoạn ghép kênh Đoạn lặp VC bậc thấp G.707/Y.1322 G.703/Y.957 Hình 1.5: Ngăn giao thức/lớp cho IP trên STM-n sử dụng LAPS X.85 (Ngăn TCP/UDP/IP được thay bằng Ethernet đối với X.86). IP/SDH sử dụng LAPS như một sự kết hợp kiến trúc thông tin số liệu giao thức IP (hoặc các giao thức khác) với mạng SDH. Lớp vật lý, lớp tuyến số liệu và lớp mạng hoặc các giao thức khác được hiện diện tuần tự gồm SDH, LAPS, và IP hoặc PPP. Mối liên hệ này được biểu diễn như ngăn giao thức/lớp cho IP trên STM-n. Hình 1.5 mô tả IP/SDH như ngăn giao thức/lớp. Định dạng khung của LAPS bao gồm (Bảng 1.4): Trường cờ: chỉ điểm bắt đầu và kết thúc khung (từ mã cố định 01111110). Trường địa chỉ: liền ngay sau trường cờ được gán giá trị cố định để biểu thị trường cờ. Trường điều khiển và SAPI: Trường điều khiển có giá trị hexa 0x03 và lệnh thông tin không đánh số với giá trị Poll/Final là 0. SAPI chỉ ra điểm đó dịch vụ tuyến số liệu cung cấp cho giao thức lớp 3. Trường thông tin: chứa thông tin số liệu có độ dài tối đa 1600 byte. Dãy kiểm tra khung (FCS-32): đảm bảo tính nguyên dạng của thông tin truyền tải. Bảng 1.4: Định dạng khung LAPS theo X.85. Cờ Địa chỉ Điều khiển Giao thức Thông tin Nhồi Cờ 0x7e 0x04 0x03 SAPI Thông tin LAPS, gói IP 32bit 0x7e ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA NG-SDH. Gói trên SONET/SDH (POS). Gói trên SONET/SDH (POS) sử dụng sắp xếp IP trong SDH hoặc SONET chuẩn hoá nhờ giao thức điểm-điểm (PPP) hoặc điều khiển tuyến số liệu tốc độ cao (HDLC) như định nghĩa trong IETF [RFC1619]. Gói trên SONET/SDH hoặc IP trên SONET/SDH nhất thiết liên quan đến việc thêm các giao diện SONET/SDH cho bộ định tuyến mà kết cuối PPP. PPP cung cấp bao gói đa giao thức, kiểm soát lỗi và các đặc tính điều khiển khởi tạo tuyến. Các gói số liệu IP tạo bởi PPP được lập thành khung nhờ giao thức HDLC [RFC 1662] và sắp xếp trong tải SDH (SPE). Chức năng chính của HDLC là chỉ ra các gói số liệu IP được bao bởi PPP qua tuyến truyền dẫn đồng bộ. FCS (Dãy kiểm tra khung) khung HDLC tính toán để xác định lỗi và gói tạo ra là các byte nhồi. Sau đó khung HDLC được trộn để đảm bảo có số lượng chuyển tiếp thích hợp trước khi tạo thành khung SDH cuối cùng. Khung SDH thêm 36 byte mào đầu ngoài tổng kích thước 810 byte. Ngoài ra, giao thức PPP dùng nhồi byte làm tăng đáng kể kích thước tải tin. Điều này có thể gây nguy hại đến việc phân bổ băng tần kết nối với sự quản lý QoS. IP PPP/ HDLC SONET/ SDH Flag 01111110 Address 11111111 Control 00000011 Protocol ID 1 or 2 bytes Information Variable PPP Padding Variable FCS 2 or 4 bytes Flag 01111110 Hình 1.6: Ngăn giao thức và khung POS. POS không sử dụng chức năng ghép kênh của SDH. Kết nối nhiều container với nhau tạo ra một container đơn và tốc độ giao diện cao. Sự sắp xếp này cũng được biết dưới một tên gọi khác, đó là “ghép chuỗi” tải SDH. LAPS. LAPS là một phiên bản PPP đã được thay đổi một chút. Về cơ bản, LAPS vẫn giữ những đặc tính sau của PPP: Sử dụng khung như HDLC. Sử dụng nhồi byte/cơ chế phân định khung bằng mẫu cờ. Chỉ hỗ trợ topo Lớp 2 điểm - điểm (nghĩa là không sử dụng trường nhãn/địa chỉ). Điểm khác biệt: Sử dụng phiên bản giao thức tuyến số liệu rất đơn giản (không có trường giao thức, cho nên không có khung LCP. Sử dụng trường địa chỉ để nhận dạng IPv4 và IPv6. Giao thức này hiện vẫn được sử dụng để truy nhập vào tài nguyên mạng truyền tải vốn không được thiết kế tối ưu cho việc mang lưu lượng số liệu. Các hệ thống thiết bị SONET/SDH thế hệ cũ thường vẫn sử dụng giao thức này. Những thảo luận về LAPS là hoàn toàn tương tự như POS. Điểm khác biệt nằm ở chỗ POS có khả năng kết chuỗi tải của SONET/SDH để tạo nên tuyến có dung lượng thích ứng với dung lượng giữa hai bộ định tuyến, trong khi đó LAPS chỉ thuần tuý cung cấp tải SONET/SDH cố định như thiết lập cấu hình ban đầu. MAPOS. Trong mạng MAPOS, các gói IP được bao trong những khung MAPOS. Khung MAPOS là một khung HDLC được thay đổi một chút bằng cách thêm địa chỉ MAPOS trước HDLC. Mạng này thực hiện chuyển mạch gói tới tốc độ 10 Gbit/s. Mạng MAPOS dựa trên truyền dẫn SDH sử dụng thủ tục POS PPP/HDLC. Mạng này được hỗ trợ bởi mạng truyền tải quang (WDM). Hỗ trợ VPN và QoS. MAPOS phiên bản 1 (V1) có địa chỉ 8 bit và MAPOS phiên bản 2 có địa chỉ 16 bit được thiết kế tương thích với định dạng PPP/HDLC trên khung POS SDH. MAPOS phiên bản 3 hội tụ nhiều chức năng mới rất hữu ích như QoS, MPLS và tối ưu việc phát chuyển quảng bá (broadcast và multicast). VPN được cung cấp trực tiếp bởi năng lực của MAPOS để truyền tải nhãn MPLS. Bảo vệ và khôi phục. Không có chức năng bảo vệ và khôi phục giống như trong giao thức MPOA. Chỉ một số chức năng chuẩn đoán hạn chế được xây dựng trong thực thi hiện thời, đó là: Trạng thái giao diện ( = tăng/giảm/diag). Trạng thái đường truyền (= sóng mang/không sóng mang). Trạng thái cổng. Cảnh bảo thay đổi (chủ yếu cho nhà khai thác). Do đó, MAPOS chỉ có thể khởi tạo cảnh báo khi có chức năng hoạt động sai và thông tin trạng thái từ các lớp giao thức khác cho mục đích bảo vệ và khôi phục mạng. GFP/SDH trên WDM. Một cơ chế bao gói IP trong khung SONET/SDH (DoS) hoặc khung G.709 (Digital Wrapper) được ưa chuộng đó là Giao thức lập khung tổng quát (GFP). Giao thức này giải phóng dòng lưu lượng khỏi yêu cầu bắt buộc của tốc độ số liệu đồng bộ cố định và sự lãng phí băng tần quang khi lưu lượng số liệu bùng nổ không lấp đầy phần dung lượng truyền tải cố định được cấp cho nó. Hình 1.7: Giao thức lập khung tổng quát và quá trình bao gói IP trong khung SONET/SDH. GFP có thể phục vụ bất cứ kiểu lưu lượng khách hàng nào như khung Ethernet và các gói IP có độ dài biến thiên, và bao chúng trong khung để truyền tải qua mạng. Nó đặc biệt phù hợp với kiểu lưu lượng IP không thể dự báo trước (không theo qui luật nào). GFP cũng cho phép thực hiện ghép kênh nhiều dòng số liệu để truyền dẫn qua một tuyến và có thể sử dụng để mở rộng mạng LAN hướng đến mạng WAN hoàn toàn trong suốt. Trong hình 1.7, bộ định tuyến gói tập hợp lưu lượng và định tuyến nó tới phần sắp xếp SONET/SDH có kích thước phù hợp. Phần sắp xếp SONET/SDH bao gói trong khung GFP sử dụng giao thức PPP [RFC 1548] (PPP trên GFP và sắp xếp các khung GFP trong tải SONET/SDH). Quá trình sắp xếp bao gồm biến đổi 8B/10B giữa 8 bit ký hiệu sử dụng trong Ethernet và 10 bit ký hiệu sử dụng trong SONET/SDH, và cũng nhân thể làm mất thông tin điều khiển được truyền như ký hiệu trong kênh. Các khung SONET/SDH (mà trong đó có gắn các khung GFP) được gửi qua mạng quang tới bộ định tuyến kế tiếp. Do đó mạng quang đóng vai trò như nơi cung cấp tuyến kết nối dạng ống giữa các bộ định tuyến gói IP tốc độ cao. Khả năng mở rộng. GFP là một giao thức Lớp 2 thực hiện sắp xếp tín hiệu khách hàng vào khung GFP dưới sự hỗ trợ của VCAT và LCAS trước khi đưa vào tải SPE của SONET/SDH để truyền tải qua mạng. Sử dụng mào đầu nhỏ gồm 4 byte trong đó 2 byte CRC-16 vừa đóng vai trò kiểm tra lỗi vừa phân tách khung. Để đồng bộ cấu trúc khung này, phía thu tìm kiếm mẫu 32 bit được thiết lập ở giá trị 0 của CRC còn lại. Chính nhờ vậy, GFP tránh được hiện tượng “bắt trước” mẫu bit đồng bộ khung như ở HDLC hay POS (một yêu cầu bắt buộc không cho phép tải bắt trước mẫu này để tránh nhầm lẫn giữa các khung) do đó tăng được băng tần hiệu dụng. GFP có khả năng xử lý tín hiệu ở cả Lớp 1 (Fiber Channel, FICON, ESCON) và Lớp 2 (PPP, MPLS, MAPOS , RPR). Tốc độ có thể mở rộng từ 1 Gbit/s cho đến 40 Gbit/s dựa trên giao diện của SONET/SDH đã được chuẩn hoá. Hỗ trợ VPN và QoS. Với một cấu trúc khung đơn giản dựa trên việc cân chỉnh byte, giảm thiểu byte mào đầu nên GFP không có chức năng hỗ trợ cho VPN cũng như QoS. GFP kết hợp với VCAT không thay làm đổi bản chất điểm-điểm của SONET/SDH truyền thống. Đối với kết nối mesh của tín hiệu khách hàng yêu cầu SONET/SDH phải cung cấp kênh SONET/SDH dạng mesh kể cả với ghép chuỗi ảo. Hiện việc cung cấp kênh SONET/SDH dạng mesh vẫn là thách thức đối với nhà khai thác vì sẽ tạo nên chi phí cung cấp dịch vụ quá lớn (do chi phí khai thác cho mạng này rất lớn). Hiện tại GFP chỉ được sử dụng để cung cấp đường kết nối cho lưu lượng Lớp 2 điểm-điểm. Chính vì vậy chức năng VPN và QoS sẽ được hỗ trợ bởi giao thức Lớp 2 khác được sắp xếp trong khung GFP. Cơ chế thích ứng động kích cỡ của kênh SONET/SDH của LCAS là một giao thức đảm bảo đồng bộ giữa phía phát và thu khi tăng/giảm kích thước các kênh kết chuỗi ảo theo cách không can thiệp vào tín hiệu số liệu. Do đó nó không thể thích ứng linh hoạt kênh SONET/SDH theo tính sử dụng bùng nổ tức thời của người sử dụng. Hơn nữa, nó thiếu một giao thức để xác định độ khả dụng của các Container vừa giải phóng và không thể phân bổ các kênh cung cấp cho các nút trung gian. Vì vậy khả năng hỗ trợ CoS là tương đối hạn chế. Bảo vệ và khôi phục. Mạng hoạt động trên GFP kết hợp với các công nghệ VCAT và LCAS được truyền tải bởi các khung SONET/SDH. Do đó nó không có chức năng bảo vệ và khôi phục, chức năng này được tận dụng từ giao thức ASP sẵn có trong SONET/SDH. Tính đa dạng trong định tuyến của LCAS cho phép bảo vệ một nhóm ghép chuỗi ảo với băng tần tối thiểu trước một sự kiện sai hỏng mạng. Theo nguyên lý, nhóm ghép chuỗi này có thể được thực hiện bằng cơ chế bảo vệ SONET/SDH tuy nhiên đặc tính động của định tuyến trong LCAS dường như làm cho cơ chế bảo vệ này mất hiệu lực. CHƯƠNG II THỦ TỤC TẠO KHUNG TỔNG QUÁT GFP. GIỚI THIỆU VỀ GFP. Thủ tục tạo khung chung (GFP) được ANSI thảo luận đầu tiên trong T1X1.5 và hiện nay đã được ITU-T chuẩn hóa trong khuyến nghị G.704.1. GFP là một thủ tục lập khung tạo nên tải có độ dài thay đổi theo byte từ các tín hiệu khách hàng mức cao hơn cho việc sắp xếp tín hiệu trong luồng đồng bộ. GFP là một thuật ngữ chung cho hai hướng xếp chồng: ở lớp phía dưới liên quan đến dịch vụ truyền tải sử dụng GFP, và ở lớp phía trên liên quan đến sắp xếp các dịch vụ cung cấp bởi GFP. Đối với lớp phía dưới GFP cho phép sử dụng bất cứ kiểu công nghệ truyền tải nào, mặc dù hiện chỉ chuẩn hóa cho SONET/SDH và OTN. Tại lớp phía trên, GFP hỗ trợ nhiều kiểu gói khác nhau như IP, khung Ethernet và khung HDLC như PPP. Luồng đồng bộ byte khác Ethernet IP/PPP Các dạng tín hiệu khác GFP-Kiểu lớp khách hàng xác định (Tải phụ thuộc) GFP-Kiểu chung (Tải độc lập) Luồng SDH VC-n Luồng ODUk OTN Hình 2.1: Mối quan hệ GFP với tín hiệu khách hàng và luồng truyền tải. Thủ tục tạo khung chung (GFP) là một cơ chế tạo khung các tín hiệu khách hàng và sắp xếp các tín hiệu ở dạng khung này vào trong một luồng số của mạng truyền dẫn SDH. GFP là một giao thức thích ứng cung cấp một cơ chế sắp xếp các kiểu luồng bit khác nhau một cách linh hoạt vào trong kênh SDH. Cơ chế thích ứng dựa trên việc tạo khung và cho phép đưa phân đoạn của kênh vật lý vào trong các khung cờ kích thước cố định hoặc thay đổi được. Các tín hiệu của khách hàng có thể là theo kiểu gói (như là IP/PPP hoặc Ethernet) hoặc theo kiểu các khối đã mã hóa (như là FC). Kỹ thuật đóng gói như GFP phải được sử dụng để tương thích với dữ liệu không đồng bộ, thay đổi nhanh và kích thước các khung thay đổi trước khi lưu lượng dữ liệu như IP/PPP, Ethernet MAC, FC, ESCON, FICON được truyền đi qua các mạng SDH. GFP làm thích ứng một luồng dữ liệu trên nền moat khung đến luồng dữ liệu định hướng byte bằng cách sắp xếp các dịch vụ khác nhau vào một khung mục đích chung sau đó khung này được sắp xếp vào trong các khung SDH đã biết. Cấu trúc khung này có ưu điểm hơn ở việc phát hiện và sữa lỗi và cung cấp hiệu quả sử dụng băng thông lớn hơn so với các thủ tục đóng gói truyền thống. Hình 2.2: Sự tập hợp dữ liệu gói sử dụng GFP. Gói ở hàng đợi chờ được sắp xếp vào kênh TDM. Ở đầu kia, các gói được sắp xếp ngược trở lại hàng đợi và được phân phối đến từng port. Hình 2.2 là sơ đồ đóng gói và truyền dẫn của khung GFP vào các container VC và được gắn vào khung STM. GFP có hai phương pháp sắp xếp để thích ứng các tín hiệu khách hàng vào trong tải SDH: sắp xếp theo khung (GFP-F) và GFP trong suốt (GFP-T). GFP sắp xếp theo khung (GFP-F). Trong khung GFP-F có sự đóng gói lớp 2 PDU định hướng kiểu thích ứng. Dữ liệu được đóng gói vào các khung có kích thước thay đổi. Sử dụng cơ chế tìm hiệu chỉnh lỗi tiêu đề để phân tách khung GFP nối tiếp giống như cơ chế sẻ dụng trong ATM trong dòng tín hiệu ghép kênh cho truyền dẫn. Do độ dài tải GFP thay đổi nên cơ chế này đòi hỏi khung tín hiệu khách hàng được đệm toàn bộ lại để xác định độ dài trước khi sắp xếp vào khung GFP. Nếu một gói khách hàng hoàn tất thì nó được sắp xếp hoàn toàn vào khung GFP. Các gói rỗi thì không được truyền, kết quả là tăng hiệu quả truyền dẫn. Tuy nhiên, các kỹ thuật riêng được quy định để truyền tải từng loại giao thức. Hình 2.3: Tổng quát về quá trình sắp xếp của GFP-F. GFP trong suốt (GFP-T). GFP trong suốt (GFP-T) là một giao thức độc lập, phương thức đóng gói mà tất cả các từ mã được giải mã và sắp xếp vào các khung GFP có chiều dài cố định. Các khung được truyền ngay lập tức mà không phải chờ gói dữ liệu khách hàng được nhận hoàn tất. Vì vậy, nó cũng là cơ chế truyền tải lớp 1 bởi vì tất cả các ký tự khách hàng được chuyển đến đầu cuối một cách độc lập không có vấn đề gì nếu đó là thông tin, header, điều khiển, hoặc bất kỳ loại mào đầu nào. Trong GFP-T một số lượng đặc tính tín hiệu khách hàng cố định được sắp xếp trực tiếp vào khung GFP có độ dài xác định trước. Sự đóng gói lớp 1 hoặc mã khối được định hướng kiểu thích ứng. Các giao thức sử dụng lớp vật lí 8B/10B (như Kênh quang, ESCON, 1000BASE-T) được đóng gói vào khung có kích thước không đổi. GFP-T thì rất tốt cho các giao thức nhạy độ trễ, SAN. Bởi vì, không cần xử lý khung khách hàng hoặc đợi khung đến khi hoàn tất. Lợi thế này được khắc chế bởi sự hiệu quả do nút MSPP nguồn vẫn phát lưu lượng khi không có dữ liệu nhận từ khách hàng. Hình 2.4: Tổng quát về quá trình sắp xếp của GFP-T. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA GFP. Cấu trúc khung GFP. Hình 2.5: Các giao thức và định dạng khung GFP. Mào đầu chính (Core Header). Có chiều dài 4 byte, gồm một trường chỉ thị chiều dài PDU (PLI) và một trường kiểm tra lỗi đầu đề chính cHEC. PLI chỉ thị số byte trong vùng tải trọng GFP, kích thước tối đa của vùng tải trọng là 65535 byte (216-1). Giá trị tối thiểu của PLI trong một khung khách hàng là 4, PLI có giá trị 0-3 được dành riêng cho việc sử dụng các khung điều khiển. Trường cHEC chứa CRC-16 bảo vệ tính toàn vẹn nội dung của phần đầu đề chính thông qua khả năng sửa lỗi đơn bit và phát hiện lỗi đa bit. cHEC được tính toán trên 4 byte đầu đề chính. Mào đầu tải tin (Payload Header). Là một vùng có chiều dài thay đổi từ 4 đến 64 byte, để hỗ trợ các thủ tục quản lý liên kết dữ liệu đặc trưng cho tín hiệu khách hàng. Vùng này gồm 2 trường bắt buộc là trường kiểu (Type) và trường tHEC, và một số lượng biến đổi các trường mào đầu mở rộng (Extension Header). Sự có mặt của phần mào đầu mở rộng, định dạng của nó và sự có mặt của pFCS tuỳ chọn được chỉ thị bởi trường kiểu. Trường kiểu bao gồm các trường sau: PTI (3 bit) PFI(1 bit), EXI (4 bit) và UPI (1 byte). Trường tHEC bảo vệ tính toàn vẹn nội dung của trường kiểu. Mào đầu mở rộng (Extension Header). Là một trường dài từ 0 đến 60 byte (gồm eHEC) hỗ trợ các đầu đề liên kết dữ liệu đặc trưng công nghệ, ví dụ như nhận dạng liên kết ảo, các địa chỉ nguồn và đích, số port, loại dịch vụ, ..vv. Trường kiểm tra lỗi đầu đề mở rộng (eHEC): CRC-16 bảo vệ tính toàn vẹn nội dung của phần đầu đề mở rộng. Trường tải tin (Payload). Tất cả các byte trong khung GFP sau phần đầu đề chính được xem như là trường tải trọng GFP, được dùng để truyền thông tin giao thức đặc trưng của khách hàng. Trường tải trọng GFP có chiều dài thay đổi từ 4 đến 65535 byte, gồm 2 thành phần chung: trường mào đầu tải trọng và trường thông tin tải trọng, và một trường kiểm tra tuần tự khung tải tin (pFCS) là tuỳ chọn. Mào đầu mở rộng hỗ trợ đầu đề tuyến số liệu đặc trưng cho từng công nghệ như nhận dạng tuyến ảo, địa chỉ nguồn đích, số cổng, lớp dịch vụ và kiểm tra lỗi mào đầu mở rộng. Trường tải trọng GFP chứa khung PDU, có kích thước thay đổi trong khoảng từ 0 đến (65536-X) trong đó X là kích thước đầu đề tải trọng. Khối số liệu giao thức người sử dụng/điều khiển luôn luôn được đặt vào trong trường tải trọng. Trường kiểm tra tổng hợp (Check sum). pFCS (Payload Frame Check Sequence) có 4 byte, tuỳ chọn, chứa mã sửa lỗi CRC-32 bảo vệ nội dung của trường thông tin tải tin GFP. Hình 2.6: GFP định dạng sắp xếp các gói khách hàng. GFP-F có thể được sử dụng cho Ethernet, PPP/IP và HDLC như là các giao thức mà tính hiệu quả và tính mềm dẻo là quan trọng. Để thực thi quá trình đóng gói thì cần phải nhận hoàn tất gói khách hàng nhưng thủ tục này làm tăng độ trễ, GFP thì không thích hợp cho các giao thức nhạy thời gian. Các khung điều khiển GFP. Các khung điều khiển GFP được sử dụng trong việc quản lý kết nối GFP. Các giá trị từ 0 đến 3 được sử dụng trong các khung điểu khiển trong đó giá trị PLI=0 tương ứng với khung GFP rỗi. Còn các giá trị khác là các khung khác. Các khung GFP rỗi: Khung Idle GFP là một khung điều khiển GFP gồm 4 octet chỉ chứa phần mào đầu lõi GFP với các trường PLI và cHEC được đặt là 0, và không có phần tải. Khung Idle được dành sử dụng như một khung chèn dành cho quá trình thích ứng nguồn GFP nhằm thực hiện thích ứng luồng octet GFP với bất kỳ một môi trường truyền tải nào mà trên đó kênh môi trường truyền tải có dung lượng cao hơn so với dung lượng được yêu cầu bởi tín hiệu khách hàng. Dạng khung Idle GFP được mô tả trong hình 2.7. 00 (B6) hex 00 (AB) hex 00 (31) hex 00 (E0) hex Thứ tự truyền octet 1 2 3 4 5 6 7 8 Thứ tự truyền bit Thứ tự truyền bit Hình 2.8: Khung GFP rỗi Octet bit Hình 2.7: Khung GFP rỗi. Các khung điều khiển khác: Các khung điều khiển với PLI=1,2 và 3 hiện đang được nghiên cứu. Hình 2.8: Cấu trúc khung điều khiển. Các chức năng mức khung GFP. Thuật toán mô tả khung GFP. GFP sử dụng một phiên bản của thuật toán kiểm tra HEC để mô tả khung GFP. Mô tả khung GFP được thực hiện dựa trên mối tương quan giữa hai octet đầu tiên của khung GFP và trường cHEC gồm hai octet. Ghép khung. Các khung GFP từ các cổng và các loại tín hiệu khách hàng khác nhau sẽ được ghép lại theo từng khung. Khi không còn khung GFP nào để truyền thì các khung GFP rỗi sẽ được chèn vào và do đó đảm bảo có được một chuỗi các khung liên tục để sắp xếp vào một lớp vật lý liên kết theo octet. Chỉ thị sự cố tín hiệu khách hàng. GFP cung cấp một cơ chế chung để truyền chỉ thị sự cố tín hiệu khách hàng (CSF) khi phát hiện ra sự cố ở tín hiệu khách hàng lối vào. Khi phát hiện ra sự cố thì một thủ tục thích ứng nguồn GFP sẽ phát một khung quản lý khách hàng (PTI=100). Trường PFI được đặt là 0 và trường EXI được đặt theo loại mào đầu mở rộng thích hợp. Cả hai loại CSF đều sử dụng các giá trị trường UPI sau: - Mất tín hiệu khách hàng (UPI=0000 0001) - Mất đồng bộ đặc tính khách hàng (UPI=0000 0010) Xử lý sự cố trong GFP. Hình 2.9 mô tả mối quan hệ nhân quả giữa các sự cố khác nhau được phát hiện hoặc được chỉ thị bởi thủ tục GFP. Các sự kiện TSF là các sự kiện sự cố được phát hiện trong mạng truyền tải SDH hoặc OTN như được định nghĩa trong G.783 và G.798. Các sự kiện sự cố tín hiệu server (SSF) GFP là các sự kiện mất mô tả khung GFP hoặc là sự lan truyền của các sự kiện TSF đến các tín hiệu khách hàng GFP. Các sự kiện CSF là các sự kiện sự cố được phát hiện trong tín hiệu khách hàng trên lối vào (thông tin với đầu xa nhờ khung quản lý khách hàng CSF) hoặc lối ra (các sự cố sắp xếp tín hiệu như lỗi ở tải tin). CSF SSF TSF Mạng chuyển tải Thủ tục GFP chung (Thích ứng nguồn khách hàng) Thủ tục thích ứng đích khách hàng đặc trưng GFP Quá trình khách hàng ra Mạng chuyển tải Thủ tục GFP chung (Thích ứng nguồn khách hàng) Thủ tục thích ứng nguồn khách hàng đặc trưng GFP Quá trình khách hàng vào Hình 2.9: Sự lan truyền tín hiệu lỗi trong GFP. Khi phát hiện ra một sự kiện TSF hoặc một sự kiện mất mô tả khung GFP, thủ tục thích ứng đích GFP sẽ phát một chỉ thị SSF đến các thủ tục thích ứng đích. Các sự kiện sự cố này sẽ bị loại bỏ ngay khi thủ tục GFP khôi phục được đồng bộ tuyến. Khi phát hiện ra các sự kiện CSF thì thủ tục thích ứng đích của GFP sẽ thực hiện giải quyết các sự cố này. CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN GFP-F. Tải trọng MAC Ethernet. Định dạng của các khung MAC Ethernet được xác định theo IEEE 802.3. Có một sự sắp xếp một-một giữa PDU lớp cao hơn và PDU GFP. Đặc biệt, ranh giới của PDU GFP được liên kết với các ranh giới của các PDU lớp cao hơn sắp xếp khung. Toàn bộ các byte MAC Ethernet từ phần địa chỉ đích đến FCS được đặt vào vùng tải trọng GFP. Đồng bộ byte và nhận biết các bit trong byte được duy trì. Mối quan hệ giữa các khung MAC Ethernet và các khung GFP này được minh hoạ trong hình 2.10. Hình 2.10: Mối quan hệ giữa Ethernet và khung GFP. Tải tin HDLC/PPP. Việc sắp xếp trực tiếp các tải tin HDLC/PPP vào trong GFP được áp dụng để chuyển tải các khung HDLC/PPP theo phương thức ban đầu của chúng. Các tải tin HDLC/PPP phải được đóng gói trong một khung như HDLC. Định dạng của khung PPP được mô tả trong IETF RFC 1661, mục 2. Định dạng của khung như HDLC được mô tả trong IEFC RFC 1662, mục 3. Có một sự xắp xếp một-một giữa PDU PPP/HDLC lớp cao hơn và PDU GFP. Đặc biệt, ranh giới của PDU GFP được liên kết với các ranh giới của các PDU HDLC/PPP lớp cao hơn sắp xếp khung. Mối quan hệ giữa các khung MAC Ethernet và các khung GFP này được minh hoạ trong hình 2.11. Tất cả các byte từ khung PPP/HDLC được đặt vào trong vùng tải trọng của khung GFP. Việc đồng bộ byte và nhận dạng bit trong các byte cũng được duy trì. Hình 2.11: Mối quan hệ giữa HDLC/PPP và khung GFP. Tải tin kênh quang qua FC-BBW SONET. Định dạng của một PDU kênh quang băng rộng 2 (FC-BBW_SONET) được đưa ra trong ANSI INSITS 342-2001 (FC-BB), mục 6. Đối với các mục đích tương thích trên cơ sở GFP-F, giả thiết một sắp xếp điểm - điểm giữa các PDU kênh quang và các PDU FC-BBW_SONET (như trên chỉ tiêu kỹ thuật FC-BB), và giữa các PDU FC-BBW_SONET và PDU GFP (như trong tiêu chuẩn này). Chỉ mối quan hệ sắp xếp giữa PDU FC-BBW_SONET và PDU GFP được trình bày trong tiêu chuẩn này. Đóng gói PDU FC-BBW_SONET: Tất cả các octet trong PDU FC-BBW_SONET bắt đầu từ Mào đầu LLC/SNAP tới Tải tin bản tin BBW được đưa vào trong trường thông tin tải tin của khung GFP. Cả hai liên kết octet và nhận dạng bit trong các otet được duy trì trong PDU GFP. Cấu trúc của Mào đầu BBW và Tải tin bản tin BBW (nếu có) cho các PDU FC-BBW_SONET được mô tả trong ANSI INSITS 342-2001. Mối quan hệ giữa các khung FC-BBW_SONET và các khung GFP được minh hoạ trong hình 2.12. Hình 2.12: Mối quan hệ giữa SONET băng rộng-2 kênh quang (FC-BBW-SONET) và khung GFP. Xử lý lỗi trong GFP-F. Trên lối vào, các PDU phát hiện có lỗi phải được loại bỏ trước khi truyền dẫn bởi bộ xử lý sắp xếp tại nguồn phát khách hàng. Các PDU phát hiện có lỗi trong khi truyền dẫn bởi bộ xử lý sắp xếp tại nguồn phát khách hàng phải thêm vào một chuỗi gồm tất cả các bit một, và truyền đi với một FCS tải tin có bổ sung tất cả 32-bit. Những hoạt động này đảm bảo rằng quá trình xử lý GFP kết cuối, hoặc đầu cuối khách hàng, sẽ xoá bỏ các PDU bị lỗi. Tải tin RPR IEEE 802.1. Định dạng của các khung RPR được đưa ra trong IEEE 802.17, mục 8. Có một sự sắp xếp một-một giữa một khung RPR và PDU GFP. Để cho rõ ràng, mối quan hệ giữa các khung RPR và các khung GFP được minh hoạ trong hình 2.13. Đóng gói RPR: Tất cả các octet của khung RPR được đưa vào trong trường Thông tin tải tin GFP. Mặc định là không có mở rộng mào đầu và không sử dụng trường pFCS. Liên kết-octet được duy trì và xác định bit trong các octet cung được duy trì. Hình 2.13: Mối quan hệ giữa RPR và GFP. Sắp xếp trực tiếp MPLS vào các khung GFP-F. Việc sắp xếp trực tiếp MPLS vào GFP được dự định áp dụng cho chuyển tải các PDU MPLS-chèn trực tiếp qua tải SDH. PDU MPLS unicast hoặc multicast chứa một hoặc nhiều lối vào kiểu ngăn xếp nhãn đặc trưng MPLS và một trường thông tin tải tin MPLS. Tất cả các octet trong PDU MPLS được đưa vào trong trường thông tin tải tin của một khung GFP-F. Liên kết - octet và nhận dạng bit trong octet được duy trì trong PDU GFP-F. Việc sắp xếp trực tiếp MPLS vào trong GFP này được dự định là sắp xếp mặc định khi các tín hiệu khách hàng MPLS được tải trực tiếp qua mạng chuyển tải. FCS tải tin GFP được yêu cầu và tính toán và được chèn vào trong trường pFCS. Trường PFI được thiết lập là 1. Mối quan hệ giữa PDU MPLS và khung GFP-F được minh hoạ trong hình 2.14. Hình 2.14: Mối quan hệ khung GFP và MPLS Unicast. Sắp xếp trực tiếp các PDU IP và IS-IS vào trong các khung GFP-F. Việc sắp xếp trực tiếp các PDU IPv4, IPv6 và các OSI vào trong GFP được dự định áp dụng để chuyển tải trực tiếp các PDU IP/OSI qua các tải SDH. PDU IPv4 (IETF RFC 791/STD0005), PDU IPv6 (IETF RFC 2460) và PDU IS-IS (ISO/IEC 10589) chứa một hoặc nhiều lối vào mào đầu đặc trưng khách hàng và một trường thông tin tải tin khách hàng. Tất cả các octet trong PDU khách hàng được đưa vào trong trường thông tin tải tin của một khung GFP-F. Liên kết-octet và nhận dạng bit trong octet được duy trì trong PDU GFP-F. FCS tải tin GFP được yêu cầu và tính toán và được chèn vào trong trường pFCS. Trường PFI được thiết lập là 1. Mối quan hệ giữa các PDU IPv4, IPv6 hoặc IS-IS và khung GFP-F được minh hoạ trong hình 2.15. Hình 2.15: Mối quan hệ giữa các PDU IPv4/ IPv6/IS-IS và khung GFP-F. CHƯƠNG 3 GHÉP CHUỖI ẢO (VCAT). GIỚI THIỆU VỀ GHÉP CHUỖI (Concatenation). Ghép chuỗi là một quá trình tập hợp băng thông của X container (C-i) vào một container lớn hơn. Băng thông lớn hơn nên sẽ tốt cho việc truyền các tải trọng lớn, yêu cầu một container lớn hơn VC-4, nhưng nó cũng có khả năng ghép chuỗi các container dung lượng thấp như VC-11, VC-12 hay VC-2. Có hai phương thức ghép chuỗi: Ghép chuỗi liền kề (CCAT): tạo ra container lớn, không thể chia nhỏ ra trong suốt quá trình truyền. Mỗi NE phải có một cotainer chức năng. Phương pháp ghép chuỗi liền kề không đem lại độ mịn băng tần phù hợp cho các công nghệ phi kết nối và hướng gói như IP hoặc Ethernet. Ghép chuỗi ảo (VCAT): truyền các VC riêng biệt và kết hợp chúng lại ở điểm cuối đường truyền. Chức năng ghép chỉ được cần đến ở cuối đường truyền. Ghép chuỗi liền kề (CCAT) đòi hỏi được cung cấp bởi tất cả các node. Ghép chuỗi ảo (VCAT) phân phối băng thông hiệu quả hơn và có thể được cung cấp bởi sự thiết lập kế thừa. Cấu trúc một VC-4-Xc (X=1, 4, 16, 64, 256), với X là mức. Đơn vị tăng giảm (đồng chỉnh) là 3 X, phụ thuộc vào mức AU-4 = 3 byte, AU-4-256c = 768 byte. GHÉP CHUỖI LIỀN KỀ CỦA VC-4. Một VC-4-Xc cung cấp một vùng tải của X cotainer loại C-4. Nó sử dụng giống HO-POH được sử dụng trong VC-4 và với chức năng nhận dạng. Cấu trúc này có thể được truyền trong khung STM-n (với n=X). Tuy nhiên, các sự kết hợp khác cũng có thể thực hiện, ví dụ như: VC-4-4c có thể được truyền trong khung STM-16 và STM-64. Ghép đảm bảo tính toàn vẹn của dãy bit, bởi vì cả container được truyền như là một đơn vị xuyên qua mạng. Ghép chuỗi liền kề các VC-4 được định nghĩa bởi ITU-T tiêu chuẩn G.707. Cấu trúc khung của VC-4-Xc được thể hiện ở hình 3.3 với 9 hàng và X*261 cột, tốc độ khung là 125µs. VC-4-Xc được tạo thành bởi phương pháp ghép xen byte của X VC-4 riêng biệt kề nhau. Trong X cột chứa, các byte POH từ các VC-4 gốc chỉ là một, được đặt tại cột đầu tiên, được sử dụng như là POH chung cho toàn bộ VC-4-Xc. Cột thứ hai tới cột X chứa các byte chèn cố định. X*260 cột còn lại là vùng tải trọng của VC-4-Xc và có kích thước bằng với C-4-Xc. Hình 3.1: Ghép chuỗi liền kề (CCAT): các con trỏ và container. Hình 3.2 : Ghép chuỗi liền kề VC-4-4c trong khung STM-16. VC-4-Xc sẽ được truyền trong X AU-4 kề nhau trong tín hiệu STM-N. Cột đầu tiên của VC-4-Xc sẽ luôn luôn được đặt trong AU-4 thứ nhất. Con trỏ của AU-4 thứ nhất này chỉ ra vị trí của byte J1 trong POH của VC-4-Xc. Các con trỏ của AU-4 còn lại, nghĩa là từ AU-4 #2 tới AU-4 #X, được thiết lập để chỉ thị tải trọng được ghép chuỗi liền kề, nghĩa là hai byte H1 và H2 của các AU-4 này chứa giá trị “1001xx11 11111111”. Việc hiệu chỉnh con trỏ được thực hiện chung cho cả X AU-4 ghép chuỗi và khi chèn sử dụng X×3 byte. Hình 3.3: Cấu trúc khung VC-4-Xc. Bảng 3.1: Ghép chuỗi liền kề của VC-4-Xc, với X là số VC-n. SDH X Dung lượng Đồng chỉnh Truyền tải VC-4 1 149.760 Kbit/s 3 byte STM-1 VC-4-4c 4 599.040 Kbit/s 12 byte STM-4 VC-4-16c 16 2.396.160 Kbit/s 48 byte STM-16 VC-4-64c 64 9.583.640 Kbit/s 192 byte STM-64 VC-4-256c 256 38.338.560Kbit/s 768 byte STM-256 GHÉP CHUỖI ẢO. Ghép chuỗi ảo là một cơ chế cung cấp khả năng khai thác tải SONET/SDH hiệu quả và mềm dẻo. Cơ chế này phá vỡ giới hạn do sự phân cấp tín hiệu truyền dẫn đồng bộ SDH được thiết kế cho tải PDH (tốc độ kênh được phân thành từng cấp thô STM-1, STM-4,…). Từ ảo ngụ ý nói xâu chuỗi các tải trong SONET/SDH để cung cấp băng tần mềm dẻo phù hợp với kích thước số liệu. Ghép chuỗi ảo VCAT là một giải pháp cho phép gia tăng độ mịn băng tần trên từng khối VC-n. Tại node nguồn MSSP, VCAT tạo một tải liên tục bằng X lần VC-n (xem bảng 3.2). Tập gồm X tải được gọi là một nhóm tải ảo (VCG) và mỗi VC riêng lẻ là một thành viên của VCG. Tất cả các VC thành viên đều được gửi đến node nguồn MSSP một cách độc lập, trên bất kỳ luồng rỗi nào nếu cần thiết. Tại đích, tất cả các VC-n được nhóm lại, theo các chỉ thị cung cấp bởi byte H4 hoặc K4, và cuối cùng được phân phát đến địa chỉ (hình 3.4). Do các VC thành viên được phát đi một cách độc lập và có thể trên các luồng khác nhau với độ ì khác nhau nên sẽ tồn tại trễ khác nhau giữa các VC. Do vậy, MSSP đích phải bù trễ chênh lệch này trước khi nhóm tải và phân phát dịch vụ. Chức năng ghép chuỗi ảo chỉ được yêu cầu tại các nút biên. Để tận dụng được hết những lợi thế của quá trình này thì các tải riêng lẻ phải được truyền trên các tuyến khác nhau qua mạng, do đó nếu một tuyến hoặc một nút mạng bị sự cố thì kết nối chỉ bị ảnh hưởng từng phần. Đây chính là một cách cung cấp dịch vụ bảo vệ sử dụng VCAT và dịch vụ có khả năng phục hồi. Bảng 3.2: Dung lượng VC-n-Xv SONET hoặc STS-3Xv SPE ghép chuỗi ảo. SDH SONET Dung lượng riêng lẻ Số tải ghép Dung lượng ảo VC-11 VT.15 SPE 1.600Kbps 1 đến 64 1.600 đến 102.400 Kbps VC-12 VT2 SPE 2.176Kbps 1 đến 64 2.176 đến 139.264 Kbps VC-2 VT6 SPE 6.784 Kbps 1 đến 64 6.784 đến 434.176 Kbps VC-3 STS-1 SPE 48.384 Kbps 1 đến 256 48.384 đến 12.386 Kbps VC-4 STS-3c SPE 149.760 1 đến 256 149.760 đến 38.338.560 Kbps Hình 3.4: Quá trình ghép chuỗi ảo. VCAT hỗ trợ cả ghép tải bậc cao và ghép tải bậc thấp. * Phân phối và phục hồi tải trọng Việc phân phối nội dung của container tải trọng liền kề C-n-Xc, một số thứ tự duy nhất SQ (Sequence Number) được gán vào mỗi VC-n thành viên của VCG bởi NMS (Network Management System). SQ xác định thứ tự mà các byte được phân phối, Giá trị được gán cho SQ trong một VCG kích thước X sẽ từ 0 tới (X-1). Hình 3.5: Phân phối của C-4-4c. Mỗi VC-n trong VCG sẽ được truyền riêng biệt qua mạng, đường đi của các VC-n khác nhau dẫn đến độ trễ đường truyền khác nhau giữa các VC-n. Do đó, thứ tự của các VC-n đến sẽ thay đổi. Tại trạm đích, các VC-n này phải được bù trễ trước khi khôi phục lại VC-n-Xv. Để phát hiện được độ trễ, chỉ thị đa khung MFI (Multi-Frame Indicator) được định nghĩa. Tại phía phát, MFI của tất cả thành viên thuộc một VCG đều bằng nhau và tăng sau mỗi khung. Tại phía thu, MFI được sử dụng để tập hợp lại tải trọng cho tất cả các thành viên trong nhóm. Độ trễ có thể được xác định bằng cách so sánh các giá trị MFI tại phía thu. Quá trình xử lý tại trạm đích phải bù được khoảng trễ tối thiểu 125 μs. MFI được xem là một bộ đếm và bắt đầu lại bằng “0” nếu nó bị tràn. Tại trạm đích, các VC-n phải được bù trễ, sắp xếp và tập hợp lại để khôi phục lại khối tải trọng ban đầu. Hình 3.6: Minh họa việc khôi phục lại VC-4-4v. (a) Các thành viên của VCG khi đến phía đích có độ trễ khác nhau. (b) Các thành viên sau khi qua các bộ đệm bù trễ sử dụng thông tin MFI. (c) C-n-4c sau khi xếp thứ tự, sử dụng thông tin SQ. Ghép chuỗi ảo bậc cao (VCAT của VC-n). Ghép chuỗi ảo bậc cao (HO-VCAT) ghép X lần các tải VC-3 hoặc VC-4 (VC-3/4-Xc, X=1..256) thành một tải có dung lượng gấp X lần 48384 hoặc 149760 kbit/s. Tải được sắp xếp trong X VC-3/4 độc lập để tạo nên một tải VC-3/4-Xv. Mỗi VC-3/4 đều có một POH riêng. Byte POH H4 được sử dụng cho chỉ thị đa khung và dãy ghép ảo. Mỗi VC-3/4 của tải VC-3/4-Xv được phát độc lập qua mạng. Do trễ lan truyền của các VC-3/4 khác nhau nên sẽ xảy ra trễ chênh lệch giữa các VC-3/4 riêng lẻ. Trễ chênh lệch này sẽ được bù và các VC-3/4 riêng lẻ này sẽ được sắp xếp lại theo thứ tự để tạo thành một tải thống nhất. Quá trình sắp xếp lại phải bù được trễ chênh lệch tối thiểu 125μs. Mỗi VC-3/4 có mào đầu tuyến riêng. Hình 3.7 trình bày cấu trúc đa khung VC-3/4-Xv. Byte H4 của VC-3/4 được dùng để chỉ thị thứ tự SQ và chỉ thị đa khung MFI. 125µs 125µs 125µs Hình 3.7: Cấu trúc khung VC-3/4-Xv. Bảng 3.3: Trình bày dung lượng tải trọng của các VC-3/4-Xv. VC-n-Xv (X = 1…256) VC-n p Dung lượng tải trọng VC-4-Xv VC-3-Xv VC-4 VC-3 260 84 X*149.760 Kbit/s X*48.384 Kbit/s Để phục vụ cho việc bù trễ ở trạm đích, phía nguồn sắp xếp các VC-3/4 lại thành đa khung. Một đa khung tổng VCAT tốc độ 512 ms được sử dụng để bù trễ trong khoảng từ 125 µs đến 256 ms. Đa khung tổng gồm 256 đa khung và mỗi đa khung gồm 16 khung. Chỉ thị đa khung gồm hai phần. Phần thứ nhất sử dụng bit [5…8] của byte H4 để chỉ thị đa khung (MFI-1). MFI-1 này tăng một đơn vị sau mỗi khung và có giá trị từ 0 tới 15. Phần thứ hai là chỉ thị đa khung 8 bit (MFI-2) sử dụng các bit [1…4] của byte H4 thuộc khung 0 (MFI-1=0) sẽ là các bit [1…4] của MFI-2 và thuộc khung 1 (MFI-1=1) sẽ là các bit [5…8] của MFI-2. MFI-2 tăng lên 1 đơn vị sau mỗi 16 khung (1 đa khung) và có giá trị từ 0 tới 255. Kết quả là đa khung tổng gồm 4096 khung và dài 512 ms (hình 3.8). Hình 3.8: Cấu trúc đa khung tổng VC-3/4-Xv. Chỉ thị số thứ tự SQ nhận biết thứ tự các VC-3/4 riêng lẻ của VC-3/4-Xv. Mỗi VC-3/4 riêng lẻ của VC-3/4-Xv có một số thứ tự cố định duy nhất trong khoảng từ 0 tới (X-1) (hình 3.9). VC-3/4 truyền trong trong các khe thời gian 1, (X+1), (2X+1)… của VC-3/4-Xc sẽ có số thứ tự là 0, VC-3/4 truyền trong các khe thời gian 2, (X+2), (2X+2)….của VC-3/4-Xc sẽ có số thứ tự là 1, vv….. VC-3/4 truyền trong các khe thời gian X, 2X, 3X….của VC-3/4-Xc sẽ có số thứ tự là (X-1). Giá trị của SQ phải do NMS thiết lập. Số thứ tự SQ 8-bit (cho giá trị của X lên tới 256) sử dụng các bit [1…4] của byte H4 thuộc khung 14 (MFI-1 = 14) sẽ là các bit [1…4] của SQ và thuộc khung 15 (MFI-1 = 15) sẽ là các bit [5…8] của SQ (bảng 3.4). Hình 3.9: Đa khung 32 bit (bit thứ hai byte K4). Bảng 3.4: Chỉ thị thứ tự và đa khung trong byte. Byte H4 Số thứ tự khung Số thứ tự đa khung Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7 Bit 8 Chỉ thị đa khung thứ nhất MFI1 (bit 1-4) Chỉ thị thứ tự MSB (bit 1-4) 1 1 1 0 14 n-1 Chỉ thị thứ tự LSB (bit 5-8) 1 1 1 1 15 Chỉ thị đa khung thứ 2 MSB (bit 1-4) 0 0 0 0 0 n Chỉ thị đa khung thứ 2 LSB (bit 5-8) 0 0 0 1 1 Dự trữ ( "0000" ) 0 0 1 0 2 Dự trữ ( "0000" ) 0 0 1 1 3 Dự trữ ( "0000" ) 0 1 0 0 4 Dự trữ ( "0000" ) 0 1 0 1 5 Dự trữ ( "0000" ) 0 1 1 0 6 Dự trữ ( "0000" ) 0 1 1 1 7 Dự trữ ( "0000" ) 1 0 0 0 8 Dự trữ ( "0000" ) 1 0 0 1 9 Dự trữ ( "0000" ) 1 0 1 0 10 Dự trữ ( "0000" ) 1 0 1 1 11 Dự trữ ( "0000" ) 1 1 0 0 12 Dự trữ ( "0000" ) 1 1 0 1 13 Chỉ thị thứ tự MSB (bit 1-4) 1 1 1 0 14 Chỉ thị thứ tự LSB (bit 5-8) 1 1 1 1 15 Chỉ thị đa khung thứ 2 MSB (bit 1-4) 0 0 0 0 0 n+1 Chỉ thị đa khung thứ 2 LSB (bit 5-8) 0 0 0 1 1 Ghép chuỗi ảo bậc thấp (VCAT của VC-m). Ghép ảo bậc thấp LO-VCAT ghép X lần các tải VC-11, VC-12 hoặc VC2 (VC-11/12/2-Xv, X=1..64). Một VCG được xây dựng từ các VC11, VC12 hoặc VC2 sẽ cho tải gấp X lần VC11, VC12 hoặc VC2, do đó dung lượng sẽ gấp X lần 1600, 2176 hoặc 6784kbit/s. Các thành viên của VCG sẽ được phát một cách độc lập qua mạng, do đó trễ chênh lệch có thể xảy ra giữa các thành viên độc lập của một VCG và chúng sẽ được bù tại node đích trước khi được nhóm lại. Một cơ chế đa khung sẽ được thực thi trong bit 2 của K4. Bit này gồm số dãy SQ và chỉ thị đa khung MFI, cả hai phần này đều hỗ trợ việc sắp xếp lại các thành viên của VCG. Node đích MSSP sẽ đợi đến khi thành viên cuối cùng đến đích và sau đó sẽ bù trễ (tới 256ms). Cần lưu ý rằng bản thân K4 đã là một chỉ thị đa khung, nó được nhận sau mỗi 500μs, sau đó cứ 512 ms thì toàn bộ dãy đa khung sẽ được phát lại. Mỗi VC-1/2 có một mào đầu riêng. Cấu trúc khung cũng tương tự như VC-3/4Xv được trình bày trong hình 3.10. Bit thứ 2 của byte K4 của VC-1/2 POH được sử dụng để mang thông tin về thứ tự VC-1/2 và thứ tự khung. Một chuỗi gồm 32 bit nối tiếp (hình thành từ 32 đa khung, mỗi đa khung có 4 khung) được sắp xếp như hình 3.10. Chuỗi bit này được lặp lại sau mỗi 16 ms (32 bit x 500μs/bit) hay sau mỗi 128 khung. Các bit [1…5] là trường chỉ thị đa khung MFI. Với 5 bit MFI nó cho phép độ trễ lên tới 512ms , bằng 32 lần độ dài đa khung (32 x 16ms). Các bit [6…11] là trường chỉ thị thứ tự SQ. 21 bit còn lại được dùng để dự trữ cho tương lai được thiết lập bằng ‘0’. Hình 3.10: Cấu trúc đa khung tổng VC-1/2-Xv. MFI là một bộ đếm khung, tăng lên một sau mỗi khung. Chỉ thị số thứ tự SQ nhận biết thứ tự các VC-1/2 riêng lẻ của VC-1/2-Xv. Mỗi VC-1/2 riêng lẻ của VC-1/2-Xv có một số thứ tự cố định duy nhất trong khoảng từ 0 tới (X-1) (Hình 3.9). R : bit dự trữ được thiết lập bằng ‘0’. 500µs 500µs 500µs Hình 3.11: Cấu trúc đa khung VC-1/2-Xv. Bảng 3.5: Trình bày dung lượng tải trọng của VC-1/2Xv. VC-m-Xv (X = 1…64) VC-m p Dung lượng tải trọng VC-12-Xv VC-11-Xv VC-12 VC-11 34 25 X*2.176 Kbit/s X*1.600 Kbit/s Giá trị của X bị giới hạn từ 1 tới 64 bởi vì không thể sắp xếp nhiều hơn 63 VC-11 hoặc VC-12 vào một VC-4 và do đó trường SQ bị giới hạn và có 6 bit. SO SÁNH GHÉP CHUỖI ẢO VÀ GHÉP CHUỖI LIỀN KỀ. Hình 3.12: Ghép chuỗi liền kề và ghép chuỗi ảo. Sự khác nhau giữa hai phương thức ghép chuỗi là cách thức truyền tải các VC giữa các đầu cuối (hình 3.12). Ngoài ra, phương thức ghép chuỗi ảo cũng cho hiệu suất truyền dẫn cao hơn so với phương thức kết chuỗi liền kề như minh hoạ trong bảng 3.6. Với ghép chuỗi liền kề khối tải trọng cần truyền được sắp xếp vào các container phù hợp rồi truyền, do đó yêu cầu chức năng ghép chuỗi tại mọi phần tử mạng. Đối với ghép chuỗi ảo, khối tải trọng được chia nhỏ và sắp xếp vào các VC-n riêng lẻ rồi được truyền đi và được tái kết hợp tại đầu cuối của tuyến truyền. Do đó chỉ yêu cầu chức năng ghép chuỗi tại đầu cuối của tuyến. Phương pháp ghép chuỗi liền kề chỉ có ý nghĩa về lý thuyết hơn là thực tế do không hiệu quả về mặt băng tần. Bảng 3.6: So sánh hiệu suất của ghép liên tục và ghép ảo. .Dịch vụ Tốc độ bit Ghép liên tục Ghép ảo Ethernet 10Mbit/s VC-3 (20%) VC-11-7v (89%) Fast ethernet 100 Mbit/s VC-4 (67%) VC-3-2v (99%) Gigabit ethernet 1000 Mbit/s VC-4-16c (42%) VC-4-7v (95%) Fiber Channel 1700 Mbit/s VC-4-16c (42%) VC-4-12v (90%) ESCON 160 Mbit/s VC-4-4c (26%) VC-3-4v (83%) ATM 25 Mbit/s VC-3 (50%) VC-11-16v (98%) DVB 270 Mbit/s VC-4-4c (37%) VC-3-6v (93%) GHÉP CHUỖI ẢO CỦA PDH. Sự phát triển gần đây (tháng 4/2004) trong ứng dụng VCAT và LCAS chính là việc sử dụng tín hiệu PDH như một thành phần của VCG. Bản giới thiệu ITU-T mới G.7043 mô tả ứng dụng này cho các tín hiệu PDH với các chỉ tiêu sau: các chỉ tiêu sơ cấp 2048 kbit/s E1 và 1544 kbit/s DS1 và chỉ tiêu bộ ba 34 368 kbit/s E3 và 44736 kbit/s DS3. Kích thước tải trọng cho các tín hiệu trên sẽ được xác định như sau: Ghép chuỗi ảo 2048 kbit/s. Đối với E1, 16 khung đa khung CRC- 4 được sử dụng với tỷ lệ tần suất 2 ms (16 x 0,125 ms) cung cấp băng tần khả dụng 1984 kbit/s. Octet tải trọng đầu tiên của đa khung được dùng cho PDH VCAT phía trên đạt kết quả băng tần tải trọng 1980 kbit/s. (nhìn minh họa 3.13) Ghép chuỗi ảo 1544 kbit/s. Đối với DS1- ESF, siêu khung mở rộng khung 24 được dùng với tỷ lệ tần suất 3ms (24 x 0,125ms) cung cấp băng tần khả dụng 1536 kbit/s. Octet tải trọng đầu tiên của siêu khung được dùng cho PDH VCAT phía trên đạt kết quả băng tần tải trọng 1533 kbit/s. (nhìn minh họa 3.14) Ghép chuỗi ảo 34368 kbit/s. Đối với E3, khung đơn được dùng với tỷ lệ tần suất 125μs cung cấp băng tần khả dụng 33920 kbit/s. Octet tải trọng đầu tiên của khung được dùng cho PDH VCAT phía trên đạt kết quả băng tần tải trọng 33856 kbit/s. (nhìn minh họa 3.15) Ghép chuỗi ảo 44736 kbit/s. Đối với DS3, khung chính gắn khung 7 phụ được dùng với tỷ lệ tần suất 106μs cung cấp băng tần khả dụng 44209 kbit/s. Octet tải trọng đầu tiên của khung chính được dùng cho PDH VCAT phía trên đạt kết quả băng tần tải trọng 44134 kbit/s. (nhìn minh họa 3.16) Băng tần tải trọng của PDH VCG dùng cho việc truy nhập GFP. Bản giới thiệu ITU-T mới G.8040 mô tả việc truy nhập này. Hình 3.13: Cấu trúc E12-Xv. Hình 3.14: Cấu trúc E11-Xv. Hình 3.15: Cấu trúc E31-Xv. Hình 3.16: Cấu trúc E32-Xv. ỨNG DỤNG CỦA CHUỖI GHÉP. Tiếp giáp với ảo giác/ hiệu dụng đối với sự chuyển đổi mật tiếp. Như đã dề cập, chuỗi ghép ảo cho phép chuyển tải các tín hiệu chuỗi ghép kiền kề trong một mạng lưới SDH/SONET còn lại. VCAT cũng cho phép chuyển tải các tín hiệu CCAT trên tất cả các miền mà nó không tương thích với các tín hiệu CCAT. Hơn nữa, VCAT cho phép chuyển tải các tín hiệu CCAT trong mạng lưới mà ở đó 1 miền đơn lẻ không thể chuyển tải toàn bộ tín hiệu CCAT bằng cách sử dụng bộ điều khiển định tuyến. Đây là chức năng rất quan trọng của VCAT và do đó ITU-T đã tiêu chuẩn hóa chức năng chuyển hóa, điều này làm cho sụ phân bố các tải trọng C-4-Xc đối với các tải trọng C-4-thành viên X cũng xác định việc phân bố đường dẫn VC-4-Xc OA&M phía trên đối với các VC-4s thành viên X và kết hợp các VC-4s thành viên riêng biệt X vào các VC-4-Xc phía trên. Cần cẩn thận để tránh bị mất thông tin liên quan đến lỗi bit bởi các tín hiệu CCAT và VCAT. Ghép chuỗi ảo và truyền dữ liệu. Ứng dụng gần đây nhất của chuỗi ghép ảo là sự truyển tải các gói dữ liệu một cách hiệu quả. Khi sử dụng tải trọng bổ sung SDH/SONET, tức là không cần chuỗi ghép ảo, hiệu quả của băng tần được truyền tải với băng tần được cung cấp có thể thấp hơn 20%. Tải trọng của ghép chuỗi ảo cung cấp hiệu quả đến 90% hoặc hơn. Ví dụ như bảng 3.7 sẽ thể hiện một số gói tín hiệu, tải trọng truyền thống kín (không có VCAT), tải trọng ghép chuỗi ảo kín và hiệu quả của các phương tiện truyền tải SDH/SONET. Bảng 3.7: Hiệu quả của truyền tải VCAT. Packet signal No VCAT Eff. VCAT Eff. Ethernet 10 Mbit/s VC–3 STS–1 SPE 48.38 Mbit/s 20% VC–12–5v 10.88 Mbit/s VT1.5–7v 11.20 Mbit/s 92% 89% Fast Ethernet 100 Mbit/s VC-4 STS-3c SPE 149.76 Mbit/s 67% VC–3–2v 96.77 Mbit/s VC–12–46v 100.09 Mbit/s 100% GbEthernet 1 Gbit/s VC–4–16c STS–48c SPE 2.39 Gbit/s 42% VC–4–7v STS–3c–7v SPE 1.05 Gbit/s VC–3–21v STS–1–21v SPE 95% 98% 10 GbEthernet 10 Gbit/s VC–4–64c STS–192c SPE 9.58 Gbit/s 100% VC–4–64v STS–1–192v 9.58 Gbit/s 100% ATM 25 Mbit/s VC–3 STS–1 SPE 48.38 Mbit/s 24% VC–12–12v 26.11 Mbit/s VT1.5–16v 25.6 Mbit/s 95% 97% FICON 850 Mbit/s VC–4–16c STS–48 SPE 2.39 Gbit/s 35% VC–4–6v STS–3c–6v 898.56 Mbit/s 94% ESCON 160 Mbit/s VC–4–4c STS–12c SPE 599 Mbit/s 27% VC–3–4v STS–1–4v 193.54 Mbit/s 82% Fibre Channel 425 Mbit/s 850 Mbit/s 1700 Mbit/s VC–4–4c STS–12c SPE 599 Mbit/s VC–4–16c STS–48c SPE 2.39 Gbit/s 70% 35% 71% VC4–3v STS–3c–3v SPE 449.28 Mbit/s VC–4–6v STS–3c–6v SPE 898.56 Mbit/s VC–4–12v 94% 94% 94% Infiniband 2 Gbit/s VC–4–16c STS–48c 2.39 Gbit/s 83% VC–4–14v STS–3C 14v 2.09 Gbit.s 95% DVB–ASI (digital video) 216 Mbit/s VC–4–4c STS–12c SPE 599 Mbit/s 36% VC–3–5v STS–1–5v 241.92 Mbit/s 89% Ghép chuỗi ảo và truyền tín hiệu OTN. Trước khi triển khai các thiết bị OTN, người ta đã mường tượng việc giới thiệu OTN sẽ được thực hiện từng bước và trước tiên sẽ có “hòn đảo” OTN giữ biển cả mạng lưới SDH và SONET. Để có thể kết nối với hòn đảo OTN, cần thiết phải có một đường ống dẫn các tín hiệu OTN thông qua mạng SDH/SONET. Việc lựa chọn một tải trọng ghép chuỗi ảo có kích thước thích hợp có thể cung cấp được đường ống này. Việc truy nhập của tín hiệu OTN vào các tải trọng VCAT đã được xác định trong bản giới thiệu ITU-T G.707 mục 10.7 (xem bảng 3.8) Bảng 3.8: Truy nhập của tín hiệu OTN vào ghép chuỗi ảo SDH/SONET. OTN Định mức chế độ bit của ODUk VCAT Định mức chế độ bit của VCAT ODU1 ~2449 Mbit/s VC-4-17v STS-3c-17v 2546 Mbit/s ODU2 ~10037 Mbit/s VC-4-68v STS-3c-68v 10184 Mbit/s CHƯƠNG 4 CƠ CHẾ ĐIỀU CHỈNH DUNG LƯỢNG TUYẾN (LCAS) VÀ CÁC CHUẨN CÔNG NGHỆ NG-SDH TRÊN THẾ GIỚI. GIỚI THIỆU VỀ LCAS. Như đã trình bày ở trên, ghép chuỗi ảo mở rộng dung lượng tải trọng truyền qua mạng SDH, được thực hiện để tạo nên những tải có dung lượng khác nhau. Mặt khác, ghép chuỗi ảo cung cấp tính mềm dẻo trong việc làm cho kích thước container được ghép chuỗi phù hợp với phần lớn băng thông của tín hiệu khách hàng. Mặc dù một số lượng tải ghép chuỗi đã được xác định trước cho phần lớn ứng dụng nhưng thực tế vẫn cần phân phát động một số tải cho một vài ứng dụng cụ thể. Hơn nữa, nếu một VC-n thuộc VCG bị lỗi, toàn bộ VCG sẽ bị lỗi. LCAS, đã được chuẩn hoá trong ITU-T G.7042, được thiết kế để thực hiện chức năng trên. LCAS có thể đưa thêm hoặc loại bỏ một số tải thành viên trong một VCG, do đó sử dụng lượng băng tần hiệu quả hơn mà không làm ảnh hưởng đến dữ liệu được truyền tải. LCAS là một giao thức báo hiệu thực hiện trao đổi bản tin giữa hai điểm kết cuối VC để xác định số lượng tải ghép chuỗi. Với yêu cầu của người sử dung, số lượng tải ghép chuỗi có thể tăng/giảm phù hợp với kích thước lưu lượng trao đổi. Đặc tính này rất hữu dụng với nhà khai thác để thích ứng băng tần thay đổi theo thời gian, theo mùa… giữa các bộ định tuyến. Ngoài ra, LCAS còn cung cấp khả năng tạm thời loại bỏ thành viên khi bị lỗi. Cơ chế hoạt động của LCAS dựa trên việc trao đổi gói điều khiển giữa bộ phát (So) và bộ thu (Sk). Những gói điều khiển được gởi liên tục, ngay cả khi không có thay đổi trong thông tin mà nó chứa. Mỗi gói điều khiển sẽ mô tả trạng thái của tuyến trong gói điều khiển kế tiếp. Những thay đổi này được truyền đi tới phía thu để bộ thu có thể chuyển tới cấu hình mới ngay khi nhận được nó. Gói điều khiển gồm một loạt các trường dành cho những chức năng định trước và chứa thông tin từ bộ phát đến bộ thu cũng như thông tin từ bộ thu đến bộ phát. MST: Trường trạng thái thành viên. 0 = ok 1 = fail RS-Ack: Bit xác nhận thay đổi thứ tự. MFI: Trường chỉ thị đa khung. SQ: Trường chỉ thị số thứ tự. CTRL : Trường điều khiển. 0000 fixed: Băng thông cố định và không sử dụng LCAS. 0001 add: Thành viên chuẩn bị được thêm vào VCG. 0010 norm: Truyền tải bình thường. 0011 eos: Thành viên có số thứ tự cao nhất và truyền bình thường. 0101 idle: Thành viên này không thuộc nhóm hoặc sắp bị loại bỏ. 1111 dnu: Không sử dụng (tải trọng), phía thu nhận biết lỗi. GID: Bit nhận dạng nhóm. Cả hai - CRC-3: phát sinh trên H4/K4 thông qua các khung trước đó. Nguồn đến đích Đích đến nguồn Giao thức LCAS Hình 4.1: Phân bố thông tin trong một gói tin điều khiển. Hình 4.2: Quá trình LCAS trong kênh VCAT. GIAO THỨC LCAS. Các bản tin LCAS. LCAS được thực hiện giữa node nguồn và node đích nhằm giám sát trạng thái các thành viên, chỉ thị về những thay đổi trong việc sử dụng băng tần, và thông báo về những thay đổi này. Giao thức LCAS được chứa trong byte H4 (đối với HO-VCAT), hoặc trong byte K4 (đối với LO-VCAT). LCAS nằm trong các byte H4 và K4 của phần mào đầu luồng, đó cũng là các byte được ghép chuỗi ảo sử dụng cho các số MFI và SQ. LCAS sử dụng một số trong số các byte chưa được dùng cho MFI và SEQ. Giữa node nguồn và node đích LCAS thiết lập một giao thức điều khiển các thành viên của VCG. Thông tin bao gồm trạng thái của mỗi thành viên, CRC để bảo vệ bản tin, các thông báo từ nguồn đến đích để đưa ra những thay đổi. Hình 4.3: Các bản tin LCAS ghi vào trong H4 hoặc K4. Dưới đây là các tham số trong bản tin điều khiển VCAT và LCAS (theo G.7042): Trường chỉ thị đa khung (MFI). Tại phía nguồn giá trị MFI của tất cả các thành viên trong nhóm ghép chuỗi ảo VCG là bằng nhau và tăng sau mỗi khung. MFI sử dụng cơ chế được triển khai giữa bộ phát VCG và bộ thu VCG nhằm xác định trễ chênh lệch và sử dụng cho việc tổ chức lại các thành viên trong cùng một VCG, qua đó giúp đồng bộ lại tất cả các khung container thành viên của một VCG trước khi quá trình khôi phục lại khung container tải trọng gốc C-n-Xc được thực hiện. Giá trị của trường này có thể như nhau đối với tất cả các thành viên của VCG, nằm trong khoảng 0-4095 đối với HO-VCAT và 0-31 đối với LO-VCAT. MFI được sử dụng để xác định sự khác nhau về độ trễ lan truyền của các thành viên riêng lẻ thuộc một VCG gây ra bởi quá trình định tuyến khác nhau thông qua mạng. Trường chỉ thị dãy (SQ). Là chỉ số xác định duy nhất cho từng thành viên trong VCG. Chú ý rằng điều này khác với VCAT với SQ được cung cấp bởi NMS. Đối với HO-VCAT thì SQ nằm trong khoảng 0-255 (256 là số thành viên lớn nhất trong một VCG), và trong khoảng 0-63 đối với LO-VCAT (64 là số thành viên lớn nhất trong một VCG). Trường điều khiển (CTRL). Sử dụng để truyền trạng thái của mỗi thành viên từ phía nguồn đến phía đích. Thông tin trạng thái được sử dụng để đồng bộ hóa phía đích với phía nguồn và cung cấp trạng thái của mỗi thành viên riêng lẻ trong một nhóm (bảng 4.1). Vào thời điểm ban đầu của một VCG, tất cả thành viên sẽ gởi mã CTRL = IDLE. Bảng 4.1: Các từ mã điều khiển. Giá trị Mã Ý nghĩa 0000 FIXED Băng thông cố định và không sử dụng LCAS. 0001 ADD Thành viên chuẩn bị được thêm vào VCG. 0010 NORM Truyền tải bình thường 0011 EOS Thành viên có số thứ tự cao nhất và truyền bình thường. 1111 IDLE Thành viên này không thuộc nhóm hoặc sắp bị loại bỏ. 0101 DNU Không sử dụng (tải trọng), phía thu nhận biết lỗi. Bit nhận dạng nhóm (GID). Nhận dạng nhóm đối với VCG. Tất cả các thành viên của cùng một VCG đều có cùng một giá trị GID trong những khung với cùng giá trị MFI. GID đảm bảo rằng tất cả các tín hiệu thành viên đều xuất phát từ cùng một bộ phát xác định. Nội dung của bit GID là ngẫu nhiên sử dụng mẫu 215-1. Trường trạng thái thành viên (MST). Đây là một báo cáo trạng thái ngắn gọn của tất cả các thành viên của một VCG (OK hoặc FAIL) gửi từ bộ thu trở lại bộ phát. Phương thức đa khung được sử dụng để gửi toàn bộ báo cáo này của tất cả các thành viên trong VCG. Khi bắt đầu một VCG, tất cả thành viên gửi MST=FAIL. Các thành viên tại phía đích mà không phải là một thành viên của một VCG (IDLE) được được thiết lập trạng thái FAIL. Trường kiểm tra (CRC). Kiểm tra phê chuẩn để bảo vệ sự toàn vẹn của mỗi bản tin điều khiển VCAT. Nếu kiểm tra CRC thất bại thì các nội dung mào đầu VCAT sẽ không được sử dụng. Kiểm tra CRC được thực hiện trên từng gói tin điều khiển sau khi đã nhận được, và nội dung bị loại ra nếu kiểm tra thấy lỗi. Nếu gói tin điều khiển qua được kiểm tra CRC, thì nội dung của nó được sử dụng ngay lập tức. Để đơn giản hoá đa khung MFI cho phép bỏ qua kết quả kiểm tra CRC cho gói tin điều khiển đối với phần tử MFI được kiểm tra bởi CRC sao cho xử lý đa khung có thể sử dụng phần tử MFI tương đương với trường hợp xử lý liên kết ảo không dùng LCAS. Bit xác nhận thay đổi thứ tự (RS-Ack). Bất kỳ thay đổi nào liên quan số thứ tự, phía đích nhận được và gửi về phía phát thông qua đảo bit RS-Ack nhằm thông báo chấp nhận thay đổi. Bit RS-Ack chỉ có thể bị đảo sau khi đã đánh giá trạng thái của tất cả thành viên. Việc đảo bit RS-Ack sẽ công nhận giá trị MST của đa khung trước. Nếu như việc đảo RS-Ack không được phát hiện tại phía nguồn, việc đồng bộ hóa giữa phía nguồn và đích được thực hiện bằng cách sử dụng bộ đếm thời gian chờ RS-Ack. Bộ đếm này bắt đầu khi có sự thay đổi số thứ tự của các thành viên trong một VCG. Phối hợp hoạt động giữa LCAS và không dùng LCAS. Phối hợp hoạt động giữa liên kết ảo dùng LCAS và không dùng LCAS được trình bày trong mục sau. Các thay đổi về số lượng thành phần trong VCG chỉ có thể thực hiện theo điều mục này. Bộ phát dùng LCAS và bộ thu không dùng LCAS. Một bộ phát dùng LCAS có thể phối hợp với một bộ thu không dùng LCAS mà không cần bất kỳ một điều kiện đặc biệt nào. Bộ phát dùng LCAS sẽ đặt MFI và SQ theo như ITU-T G.707 và G.709. Bộ thu sẽ bỏ qua tất cả các bit khác nghĩa là thông tin mào đầu của LCAS. Trạng thái thành phần hồi đáp từ phía thu về nguồn phát sẽ luôn là MST=OK. Bộ phát không dùng LCAS và bộ thu dùng LCAS. Một bộ thu LCAS muốn thu được một mã CTRL không phải là “0000” và một CRC chính xác. Một bộ phát không dùng LCAS sẽ truyền ”0000” trong trường CTRL của LCAS cũng như trong trường CRC. Do đó khi một bộ thu LCAS đang phối hợp được với bộ phát không dùng LCAS và nhận cả mã CTRL và CRC đều là “”0000”, nó sẽ: Bỏ qua tất cả mọi thông tin (trừ MFI và SQ). Sử dụng phát hiện lỗi MFI và SQ như xác định cho liên kết ảo. VẬN HÀNH LCAS. Giả thuyết sự vận hành Gigabit Ethernet kết nối với 2 điểm, CP1 và CP2 có sử dụng kênh VC-3-4v. Nhóm VC với 4 bộ phận VC-3 đã được thiết lập từ A đến Z theo các đường dẫn khác nhau trong ví dụ sau (minh họa 4.4): Một VC3 theo A-H-B-Z. Một VC3 theo A-H-F-Z. Hai VC3 theo A-E-F-Z. Một khi bắt đầu, nguồn LCAS sẽ gửi thông điệp add đến tất cả các bộ phận để thể hiện sự góp phần trong đường ống VCAT. Hình 4.4: Vận hành LCAS trong NG-SDH. Phần đích có 2 thông báo chính là MST và Rs-Ack. MST có thể là fail hay ok để quản lý lỗi, sự giảm hoặc thay đổi kích thước đường ống. ví dụ: có lỗi trong đường truyền A-H-B-Z là do lỗi trong đường dẫn 1. Nguồn sẽ được cho biết lỗi bằng “MST=fail(1)”. Ngay lập tức VCAT sẽ loại bỏ đưỡng dẫn bị hỏng ra khỏi VCG và ngưng sủ dụng. Mặc dù vậy, sự vận hành này vẫn được hoàn tất và sau một khoảng gián đoạn (tối đa 128ms), tất cả các dữ liệu khách hàng sẽ được định tuyến lại sang 3 đưỡng dẫn khác đang sử dụng. CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA LCAS. Thêm thành viên (tăng dung lượng). Bước 1: Điều kiện đầu là trong một VCG n thành viên, phần đích đang truyền đi SQ = (n-1) và CTRL = EOS. Thành viên thêm vào chưa phải là 1 phần của VCG đang truyền đi SQ = (max) và CTRL = IDLE tại phía nguồn và MST = FAIL tại phía đích. Bước 2: NMS phát đi lệnh MI_ADD đến LCAS ở phía nguồn và LCAS ở phía đích. Do trong ví dụ này có 2 bộ phận được thêm vào nên LCAS sẽ gán SQ = (n) cho thành viên (a) và gán SQ = (n + 1) cho thành (b). Bước 3: Tại phía nguồn, các thành viên thêm vào thay đổi trường CTRL = IDLE thành CTRL = ADD và truyền lệnh này đi cùng với các chỉ số SQ được gán. Vì mạng phát hiện và khắc phục độ trễ là khác nhau và độ trễ do kiểm tra kết nối tại phía đích mà trường CTRL = ADD của thành viên (b) được phát hiện trước tiên bởi LCAS. Do đó việc thay đổi lệnh MST = FAIL thành MST = OK từ thành viên (b) đến phía nguồn trước tiên. Các số thứ tự được gán cho các thành viên bổ sung phải được thay đổi nên thành viên (b) sẽ được gán lại số SQ = (n). Do đó, thành viên bổ sung (a) sẽ được gán lại số SQ = (n+1). Lưu ý, trong ví dụ thành viên mới (b) phản hồi lệnh MST = OK trước thành viên mới (a). Nhìn chung thành viên đầu tiên phản hồi bằng MST = OK sẽ được gán SQ = n, sau đó đến thành viên mới tiếp theo phản hồi bằng MST = OK sẽ được gán SQ = (n+1), vvv... Nếu vì bất cứ lý do nào mà một thành viên thêm vào không phản hồi bằng MST = OK trong khoảng thời gian xác định thì LCAS ở phía nguồn có thể báo thất bại của phần đó cho NMS. Bước 4: Thành viên (b) sẽ bắt đầu truyền đi trường CTRL = EOS và thành viên trước đó đã truyền đi trường CTRL = EOS sẽ thay đổi trường CTRL của mình thành NORM. LCAS tại phía nguồn sẽ dừng việc định giá trị MST cho đến khi nhận được sự dịch chuyển RS-Ack hay hết thời gian chờ. Bước 5: Tại phía đích, việc thay đổi kích thước VCG sẽ bị phát hiện bằng việc theo dõi số SQ. Đó chính là sự phản hồi đến phía nguồn bằng cách di chuyển bit RS-Ack. Khi LCAS ở phía nguồn phát hiện sự di chuyển, nó sẽ định lại giá trị MST. LCAS ở phía đích sẽ thêm tải trọng của thành viên bổ sung (b) vào trong tổng tải trọng VCG. Bước 6: Cuối cùng, lệnh MST = OK cho phép thành viên (a) đến phía nguồn. Trong ví dụ này không yêu cầu thêm sự điều chỉnh tuần tự . Bước 7: Thành viên (a) sẽ bắt đầu truyền đi CTRL = EOS và thành viên được thêm vào trước đó là (b) sẽ thay đổi mã CTRL thành NORM. LCAS sẽ kết thúc lệnh MST cho đến khi nhận thấy sự dịch chuyển của RS-Ack hoặc hết thời gian chờ. Bước 8: Sự thay đổi kích thước VCG được phát hiện tại phía đích do sự thay đổi số SQ và kết quả là bit RS-Ack bị dịch chuyển. LCAS ở phía đích sẽ bổ sung tải trọng của thành viên thêm vào (a) vào tổng tải trọng VCG. Hình 4.5: Quá trình thêm hai thành viên. Tăng kích thước VCG khi hết thời gian chờ RS-Ack. Bước 1: Điều kiện đầu là trong một VCG với n thành viên, thành viên cuối trong dãy thứ tự đang truyền đi SQ = (n-1) và CTRL = EOS. Thành viên thêm vào (chưa phải là 1 phần của VCG) truyền đi SQ = (max) và CTRL = IDLE từ phía nguồn và MST = FAIL từ phía đích. Bước 2: NMS phát đi lệnh MI_ADD đến LCAS ở phía nguồn và LCAS ở phía đích. Do trong ví dụ này có 1 thành viên được thêm vào nên LCAS sẽ gán số thứ tự SQ = (n) cho thành viên (a) này. Bước 3: Tại phía nguồn, các thành viên thêm vào thay đổi trường CTRL của mình từ CTRL = IDLE thành CTRL = ADD và truyền mã này đi cùng với số SQ được gán. Sau khi thực hiện việc kiểm tra kết nối với đường dẫn mạng tại phía đích, lệnh MST = OK từ thành viên (a) được gửi đến phía nguồn. Bởi vì thành viên (a) chỉ là thành viên thêm vào nên nó sẽ duy trì giá trị SQ = (n). Bước 4: Thành viên (a) sẽ thay đổi trường CTRL của mình từ CTRL = ADD thành CTRL = EOS và cùng lúc phần truyền trường CTRL = EOS trước đó sẽ thay đổi thành CTRL = NORM. LCAS tại phía nguồn sẽ dừng việc định giá trị MST cho đến khi nhận được sự dịch chuyển RS-Ack hay hết hết thời gian chờ. Bước 5: Trước khi gói điều khiển cùng với trường CTRL = EOS mới đến phía đích, thì sự cố mạng xuất hiện sẽ tạo nên tín hiệu MSU-L để được gửi từ chức năng kết nối xa của thành viên (a) đến LCAS ở phía đích. Do đó, lệnh MST = FAIL từ thành viên (a) được gửi đến phía nguồn. Bởi vì LCAS tại phía đích không phát hiện sự thay đổi kích thước VCG nên nó không dịch chuyển bit RS-Ack. Bước 6: Khi MST = FAIL từ thành viên (a) được nhận tại phía nguồn, nó sẽ không được định giá trị vì LCAS ở phía nguồn vẫn đang chờ một bit RS-Ack (xem bước 4). Chỉ khi bộ định thời RS-Ack nhận thấy một bit RS-Ack được dịch chuyển thì giá trị MST sẽ được định lại giá trị. Bước 7: Nhờ vào việc phát hiện ra MST = FAIL từ thành viên (a) mà LCAS sẽ thay đổi trạng thái thành DNU. Thành viên (a) bắt đầu truyền đi trường CTRL = DNU và thành viên có giá trị SQ = (n-1) sẽ thay đổi cùng lúc trường CTRL từ NORM thành EOS. Bước 8: Khi sự cố mạng được khắc phục, tín hiệu MSU-L trở nên rõ ràng, và sau khi thành viên chờ phục hồi (WTR) hết thời gian, thời gian tiếp xúc với chuẩn LCAS của thành viên (a) có thể được khôi phục lại. Trường CTRL = DNU sẽ được phát hiện và do đó lệnh MST = OK từ thành viên (a) sẽ được gửi đến phía Nguồn. Hình 4.6: Quá trình tăng kích thước của VCG khi hết thời gian chờ RS-Ack. Bước 9: Tại phía nguồn, MST = OK được nhận từ thành viên (a) sẽ thay đổi trạng thái thành NORM. Thành viên (a) sẽ thay đổi trường CTRL được truyền từ DNU thành EOS và cùng lúc đó thì thành viên đã gửi trường CTRL = EOS sẽ thay đổi trường CTRL của nó thành NORM. LCAS ở phía đích sẽ thêm tải trọng của thành viên bổ sung (a) vào tổng tải trọng VCG vào lúc trường CTRL = EOS được phát hiện. Xóa thành viên không phải là thành viên cuối (giảm dung lượng). Bước 1: Điều kiện đầu là trong một VCG với n thành viên, thành viên cuối trong dãy thứ tự đang truyền đi SQ = (n -1) và trường CTRL = EOS. Thành viên (b) đang truyền đi SQ = (n-2) và phát hiện một sự cố mạng được báo cáo bởi MST = FAIL. Kết quả là thành viên này đang truyền đi trường CTRL = DNU. Các thành viên vận hành khác bao gồm thành viên (a) đang truyền đi trường CTRL = NORM. Bước 2: Tổng tải trọng được truyền đi bởi VCG phải được giảm bớt. Trong ví dụ này là loại bỏ thành viên (a) và (b). NMS phát ra lệnh MI_REM đến LCAS ở phía nguồn để sẵn sàng cho việc loại bỏ 2 thành viên trên. Bước 3: Tại phía Nguồn, thành viên (a) và (b) bắt đầu truyền đi trường CTRL = IDLE và SQ = (max). Cùng lúc đó kích thước tải trọng VCG bị giảm đi và được phân phối trên các thành viên dự phòng có ích còn lại. Tất cả các thành viên có số SQ lớn hơn số SQ gốc của các thành viên bị loại bỏ sẽ được gán số thứ tự mới để giữ cho thứ tự VCG được liên tiếp. Trong ví dụ này, thành viên cuối của VCG sẽ bắt đầu truyền đi SQ = (n-3). LCAS tại phía nguồn sẽ kết thúc việc định giá trị MST cho đến khi nhận được sự dịch chuyển RS-Ack hoặc hết thời gian chờ. Bước 4: Tại phía đích, việc thay đổi kích thước VCG, tức là giảm số thứ tự được phát hiện. Nó được phản hồi lại đến phía nguồn bởi sự dịch chuyển của bit RS-Ack. Sau khi phát hiện ra, LCAS ở phía nguồn sẽ bắt đầu định lại giá trị MST. LCAS ở phía đích cũng phát hiện ra trường CTRL = IDLE của thành viên bị loại bỏ (a) và sẽ gửi MST = FAIL cho thành viên này. Giá trị MST cũng được cập nhật cuối cùng trong cùng một gói điều khiển để gửi đi sự dịch chuyển bit RS-Ack. Do sự cố mạng, lệnh ở thành viên đích không thể phát hiện ra trường CTRL = IDLE của thành viên (b) và sẽ duy trì sự chuyển tiếp MST = FAIL cho thành viên (b). Ngay lập tức, LCAS sẽ kết thúc việc sử dụng tải trọng của thành viên (a) trong việc ghép lại tổng tải trọng. Tải trọng của thành viên (b) không được dùng để ghép lại ngay khi phát hiện sự cố mạng. Bước 5: Các thành viên bị loại bỏ có thể không được dự phòng bởi NMS, bằng cách phát ra lệnh MI_REM đến LCAS ở phía đích. NMS hiện tại có thể phá vỡ đưỡng dẫn các thành viên bị loại bỏ thông qua mạng lưới. Cả 2 thành viên bị chuyển đến trạng thái IDLE và sẽ không bị ảnh hưởng bởi các tín hiệu từ máy chủ hoặc trường CTRL. Hình 4.7: Quá trình xóa thành viên không phải là thành viên cuối. Xóa thành viên cuối (giảm dung lượng). Bước 1: Điều kiện đầu là trong một VCG với n thành viên, thành viên cuối trong dãy thứ tự đang truyền đi SQ = (n-1) và CTRL = EOS. Các thành viên vận hành có ích khác đang truyền đi trường CTRL = NORM. Bước 2: Tổng tải trọng chuyển bởi VCG này phải được giảm bớt. Để thực hiện ở thành viên (a) - thành viên cuối trong dãy thứ tự bị loại bỏ. NMS phát ra lệnh MI_REM đến LCAS ở phía nguồn. Hình 4.8: Quá trình xóa thành viên cuối. Bước 3: Tại phía nguồn, thành viên (a) bắt đầu truyền đi trường CTRL = IDLE và SQ = (max). Cùng lúc đó tải trọng VCG bị giảm đi và được phân phối trên các thành viên dự phòng có ích còn lại. Bởi vì thành viên cuối trong dãy thứ tự bị loại bỏ nên không yêu cầu gán lại số SQ. Trong trường hợp này thành viên cuối mới vẫn còn truyền đi SQ = (n-2). LCAS tại phía nguồn sẽ kết thúc việc định giá trị MST cho đến khi nhận được sự dịch chuyển RS-Ack hay hết thời gian chờ. Bước 4: Tại phía đích, việc thay đổi kích thước VCG, tức là giảm số thứ tự được phát hiện. Nó được phản hồi lại đến phía nguồn bởi sự dịch chuyển của bit RS-Ack. Sau khi phát hiện ra, phía nguồn sẽ bắt đầu định lại gía trị MST. LCAS ở phía đích cũng phát hiện ra trường CTRL = IDLE của thành viên bị loại bỏ (a) và sẽ gửi MST = FAIL cho thành viên này. Giá trị MST cũng được cập nhật cuối cùng trong cùng một gói điều khiển và gửi đi bit dịch chuyển RS-Ack. Ngay lập tức, LCAS sẽ kết thúc việc sử dụng tải trọng của thành viên (a) trong việc ghép lại tổng tải trọng. Bước 5: Các thành viên bị loại bỏ có thể không được dự phòng bởi NMS, nếu muốn, bằng cách phát ra lệnh MI_REM đến LCAS ở phía đích. NMS hiện tại có thể phá vỡ đưỡng dẫn các thành viên bị loại bỏ thông qua mạng lưới. Tạm thời loại bỏ một thành viên (không phải là thành viên cuối). Bước 1: Điều kiện đầu là trong một VCG với n thành viên, thành viên cuối trong dãy thứ tự đang truyền đi SQ = (n-1) và CTRL = EOS. Tất cả các thành viên vận hành có ích khác đang truyền đi CTRL = NORM. Bước 2: Lỗi mạng xuất hiện và tác động lên đường dẫn thành viên (a) trong VCG. Nó bị phát hiện vì chức năng kết nối trail của thành viên (a) và được chuyển tiếp đến LCAS ở phía đích bởi tín hiệu (MSU_L). Bước 3: LCAS ở phía đích nhận được sự cố MSU_L và sẽ lập tức thay đổi trạng thái của thành viên (a) thành MST = FAIL. Cùng lúc đó tải trọng của thành viên (a) sẽ không được dùng nữa để cấu tạo lại tải trọng VCG gốc. Đối với việc ghép lại tải trọng của VCG, chỉ có tải trọng của các thành viên gửi đi trường CTRL = NORM hoặc EOS mới được dùng. Trong khoảng thời gian xác định, tức là (thời gian lan truyền từ phía đích đến phía nguồn) + (thời gian phản hồi từ phía nguồn) + (thời gian lan truyền từ phía nguồn đến phía đích), tải trọng được ghép lại sẽ bị sai bởi vì nó được gửi trên tất cả n thành viên như một lỗi pre. Minh họa 5.6 Bước 4: LCAS ở phía nguồn phát hiện ra MST = FAIL của thành viên (a) và kết quả là sẽ bắt đầu gửi trường CTRL = DNU và cùng lúc ngừng sử dụng khu vực tải trọng của thành viên (a). Việc giảm kích cỡ tải trọng của VCG được phân phối trên các thành viên đang gửi trường CTRL = NORM hay EOS. Khi trường CTRL = DNU đến phía đích thì tải trọng của VCG sẽ không bị lỗi. Hình 4.9 cho ta thấy bắt đầu từ nét đậm từ thành viên (a). Thông điệp từ thành viên bị hỏng (a) được gửi đến NMS. Vì việc đánh số thứ tự không thay đổi nên việc thay đổi tạm thời bằng tần không cần phải báo nhận bởi sự dịch chuyển bit RS- Ack. Hình 4.9: Quá trình tạm thời loại bỏ một thành viên (không phải là thành viên cuối). Bước 5: Lỗi mạng được khắc phục và chức năng kết nối trail của thành viên (a) sẽ phát hiện ra và loại bỏ tín hiệu MSU_L được chuyển tiếp đến LCAS ở phía đích. Bước 6: Phía đích có thể phát hiện trường CTRL = DNU gửi đến bởi phía nguồn trong bước 4 và gửi trạng thái MST = OK từ thành viên (a) đến phía nguồn. Tải trọng của thành viên (a) sẽ ở tình trạng ko được sử dụng. Bước 7: Phía nguồn phát hiện MST = OK của thành viên (a) và sẽ bắt đầu gửi mã CTRL = NORM cho thành viên (a). Cùng lúc khu vực tải trọng của thành viên (a) được tái sử dụng và VCG sẽ có thể truyền tải đầy đủ tải trọng. Hình 4.9 minh hoạ trạng thái OK của thành viên (a) sẽ được gửi đến NMS. Tạm thời loại bỏ một thành viên cuối. Bước 1: Điều kiện đầu là trong một VCG với n thành viên, thành viên cuối trong dãy thứ tự đang truyền đi SQ = (n-1) và CTRL = EOS. Tất cả các thành viên vận hành có ích khác đang truyền đi trường CTRL = NORM. Bước 2: Lỗi mạng xuất hiện và tác động lên đường dẫn thành viên (a) trong VCG. Nó bị phát hiện vì chức năng kết nối trail của thành viên (a) và được chuyển tiếp đến LCAS ở phía đích bởi tín hiệu MSU_L. Bước 3: LCAS ở phía đích nhận tín hiệu MSU_L và sẽ lập tức thay đổi trạng thái của thành viên (a) thành MST = FAIL. Cùng lúc đó tải trọng của thành viên (a) sẽ không được dùng nữa để cấu tạo lại tải trọng VCG gốc. Đối với việc ghép lại tải trọng của VCG, chỉ có tải trọng của các thành viên gửi đi trường CTRL = NORM hoặc EOS mới được dùng. Trong khoảng thời gian xác định, tức là (thời gian lan truyền từ phía đích đến phía nguồn) + (thời gian phản hồi từ phía nguồn) + (thời gian lan truyền từ phía Nguồn đến phía Đích), tải trọng được ghép lại sẽ bị sai bởi vì nó được gửi trên tất cả các thành viên như như một lỗi pre. Bước 4: LCAS ở phía Nguồn phát hiện ra MST = FAIL của thành viên (a) và sẽ bắt đầu gửi trường CTRL = DNU, đồng thời ngừng sử dụng phần tải trọng của thành viên (a). Việc giảm kích cỡ tải trọng của VCG được phân phối trên các thành viên đang gửi trường CTRL = NORM hay EOS còn lại. Khi trường CTRL = DNU đến phía Đích thì tải trọng của VCG sẽ không bị lỗi. Hình 4.10 minh hoạ gửi tin từ thành viên bị hỏng (a) được gửi đến NMS. Bởi vì việc đánh số thứ tự không thay đổi nên việc thay đổi tạm thời băng tần không cần được báo nhận bởi sự dịch chuyển bit RS-Ack Bước 5: Lỗi mạng được khắc phục và chức năng kết nối trail của thành viên (a) sẽ được phát hiện ra và loại bỏ tín hiệu MSU_L được gửi đến LCAS ở phía Đích. Bước 6: Phía Đích có thể phát hiện trường CTRL = DNU gửi đến bởi phía Nguồn như mô tả trên bước 4 và sẽ gửi trạng thái MST = OK từ thành viên (a) đến phía Nguồn. Tải trọng của thành viên (a) sẽ ở tình trạng ko được sử dụng. Hình 4.10: Quá trình tạm thời loại bỏ một thành viên cuối. Bước 7: Phía Nguồn phát hiện MST = OK của thành viên (a) và sẽ bắt đầu gửi mã CTRL = EOS cho thành viên (a) và trường CTRL = NORM cho thành viên mang SQ = (n-2). Cùng lúc phần tải trọng của thành viên (a) được tái sử dụng và VCG sẽ có thể truyền tải đầy đủ tai trọng. Hình 4.10 minh hoạ trạng thái OK của thành viên (a) sẽ được gửi đến NMS. ỨNG DỤNG CỦA LCAS. Phân bổ băng tần. LCAS với mục đích bổ sung cho VCAT, cung cấp các khả năng định cỡ lại ống lưu lượng đang sử dụng, LCAS cung cấp một cơ chế điều khiển có thể tăng hoặc giảm dung lượng trong một VCG nhằm đáp ứng nhu cầu băng tần tuỳ theo ứng dụng cụ thể. LCAS còn có thể tự động loại bỏ một tải thành viên nhất định của VCG nếu tải đó bị sự cố, do đó tránh sự cố cho toàn bộ kết nối VCAT. Các cấu hình không đối xứng. Cần lưu ý rằng LCAS là một giao thức đơn hướng được thực hiện một cách độc lập tại 2 điểm đầu cuối. Đặc tính này cho phép cung cấp băng tần không đối xứng giữa hai node MSSP nhằm cấu hình các tuyến không đối xứng phù hợp với yêu cầu của khách hàng. Các đường truyền bất đối xứng này là khả năng thích hợp cho kết nối DSLAM cung cấp các dịch vụ internet. Phục hồi mạng. Phục hồi mạng có lẽ là ứng dụng chính của LCAS. Chiến lược này bao gồm việc gửi đi lưu lượng sử dụng các đường dẫn. Trong trường hợp một đường dẫn bị hỏng ở một vài phần, LCAS sẽ cấu hình lại kết nối bằng cách sử dụng các bộ phận đang hoạt động và có thể tiếp tục truyền lưu lượng. Sự đa dạng hóa đặc biệt quan trọng cho các mạng dữ liệu gói sử dụng bộ truyền đa thống kê giống như Ethernet. Các tín hiệu được truyền đi không cần phải đặc biệt nhạy cảm với độ trễ bởi vì giảm băng thông sẵn có thể tăng hàng đợi tại F-GFP. Thời gian khôi phục LCAS bắt đầu từ 64ms đối với VC-4 và các chuỗi ghép ảo bậc cao khác, và 128 ms đối với VC-12 và các dãy ghép ảo bậc thấp khác. Đối với mạng IP, cấu trúc liên kết bộ định tuyến sẽ tiếp tục được sử dụng nhưng có ít băng tần hơn và do vậy sự chậm trễ sẽ tăng lên. Tuy nhiên, cần tránh các cấu hình phức tạp và tái tạo cấu hình giữa các bộ định tuyến. Sự đa dạng hóa LCAS có thể kết hợp, thậm chí thay thế các kiến trúc bảo vệ hiện hành như MSSPRING hay MSDPRING mà có thể được dùng chung với NG-SDH/SONET, nhưng rất đắt vì chúng đòi hỏi phải có các nguồn dự trữ dùng khi có lỗi. Vận hành đa miền. LCAS loại bỏ các tiến trình chậm chạp và không hiệu quả trong mạng SDH/SONET gốc. Cụ thể là cắt ngang dịch vụ của nhà khai thác (ví dụ như các đường truyền quốc tế), cần phải kết hợp nhiều trung tâm cấu hình. Bằng việc sử dụng VCAT cùng với LCAS thì việc cấu hình trở nên dễ dàng hơn bởi vì LCAS chỉ lưu trú tại các nút biên. Các ứng dụng được đề cập phía trên phục hồi mạng và cấu hình không đối xứng, cũng có thể được cài đặt trong các dịch vụ vùng giao nhau. Nó cũng có thể thêm vào hoặc loại bỏ nhiều đường dẫn ra khỏi một bộ định hướng một cách tự động trong thời gian thực, và ra khỏi cả 2 phần của đường dẫn VCAT. CÁC TIÊU CHUẩN LIÊN QUAN ĐẾN CÔNG NGHỆ NG-SDH CỦA CÁC TỔ CHỨC TIÊU CHUẨN TRÊN THẾ GIỚI. Ngay từ khi mới xuất hiện, công nghệ NG-SDH đã được sự quan tâm rất lớn của các nhà khai thác, các nhà sản xuất thiết bị và đặc biệt là các tổ chức tiêu chuẩn trên thế giới như ITU-T, IEEE, ANSI, ETSI. Các khuyến nghị và tiêu chuản này chủ yếu tập trung vào các giao thức mới là GFP, LCAS và VCAT. Bảng 4.2 liệt kê các tiêu chuẩn liên quan đến công nghệ NG-SDH của các tổ chức tiêu chuẩn trên thế giới. Bảng 4.2: Các tiêu chuẩn liên quan đến công nghệ NG-SDH của các tổ chức tiêu chuẩn trên thế giới. Tổ chức tiêu chuẩn Tiêu chuẩn ITU-T G.7041/Y.1303 G.707 G.783 G.7042/Y.1306 G.709/G.798 IEEE IEEE 802.17 ANSI T1.105-2001 T1.105.02-2001 ETSI EN300 417-9-1 Trong đó, GFP, VCAT và LCAS là bộ các tiêu chuẩn được thiết kế nhằm cải thiện hiệu suất, độ mịn băng tần, tính linh hoạt của SONET/SDH truyền thống. Cũng cần lưu ý rằng các giao thức này không làm thay đổi bản chất kênh, điểm-điểm của các mạng SONET/SDH truyền thống. Các giao thức này là các giao thức lớp 1. GFP, ở cả hai phương thức, là một giao thức sắp xếp khung lớp 1 vào SDH. Giao thức này không được thiết kế với mục đích thay thế RPR. Trong thực tế, RPR có thể sử dụng GFP như một giao thức sắp xếp lớp 1 và nhóm làm việc IEEE 802.17 đã phát triển một lớp „thoả hiệp“ nhằm cung cấp chức năng này. Các tiêu chuẩn của ITU-T. ITU-T là một trong 3 thành viên của hiệp hội viễn thông quốc tế (ITU)- một tổ chức quốc tế nằm trong tổ chức liên hiệp quốc, có trụ sở chính đặt tại Genever, Thuỵ Sỹ. Nhiệm vụ của ITU-T là nghiên cứu những vấn đề về kỹ thuật viễn thông rồi đưa ra thành những khuyến nghị về viễn thông trên phạm vi toàn thế giới với mục tiêu là đảm bảo các chuẩn có chất lượng cao. ITU-T được thành lập vào ngày 1 tháng 3 năm 1993 thay thế cho CCITT được thành lập từ 1865. Cấu trúc tổ chức của ITU-T bao gồm một nhóm cố vấn về chuẩn hoá viễn thông và các nhóm nghiên cứu, trong mỗi nhóm nghiên cứu lại có các nhóm làm việc (working party). Ban đầu, tổ chức ITU-T gồm 16 nhóm nghiên cứu, những bây giờ chỉ còn lại 14 nhóm nghiên cứu, các nhóm 1 và 14 đã hoàn thành nhiệm vụ. Trong các nhóm nghiên cứu của ITU-T thì có hai nhóm nghiên cứu về mạng quang thế hệ sau là SG 13 và SG 15. Nhóm SG 13 nghiên cứu về kiến trúc và các yêu cầu của mặt phẳng điều khiển của OTN. Nhóm SG 15 chịu trách nhiệm nghiên cứu mạng truyền tải quang, các hệ thống, thiết bị bao gồm các chuẩn ở lớp truyền dẫn cho mạng truy nhập, metro, mạng lõi. Dưới đây là các khuyến nghị của ITU-T liên quan đến công nghệ NG-SDH: G.707/Y.1322. Khuyến nghị này cung cấp các yêu cầu cho các tín hiệu STM-N tại giao diện node mạng của một mạng số đồng bộ, trong đó có đề cập đến ghép chuỗi ảo VCAT cho các luồng bậc cao và bậc thấp, bao gồm: Ghép chuỗi ảo X lần VC-3/4 (VC-3/4-X, X=1...256) để tạo thành tải có dung lượng VC-4-Xc. Ghép chuỗi ảo X lần VC-2/1 để tạo thành tải có dung lượng VC-2/1-Xv G.709/Y.1331. Khuyến nghị này xác định các yêu cầu của module truyền tải quang của các tín hiệu bậc n (OTM-n) của mạng truyền tải quang, trong đó có đề cập đến việc sắp xếp các khung GFP vào đơn vị tải kênh quang (OPUk). Nội dung chính của khuyến nghị bao gồm : Kiến trúc truyền tải quang. Chức năng của mào đầu trong việc hỗ trợ các mạng quang đa bước sóng. Các cấu trúc khung. Các tốc độ bit. Các dạng sắp xếp tín hiệu khách hàng. Các giao diện được xác định trong khuyến nghị này có thể được áp dụng tại các giao diện khách hàng-mạng (UNI) và các giao diện node mạng (NNI) của mạng truyền tải quang. G.783. Khuyến nghị này cung cấp các đặc tính của các khối chức năng thiết bị SDH (gồm cả các yêu cầu hỗ trợ chức năng VCAT). Khuyến nghị xác định một tập hợp các khối chức năng và một bộ các quy tắc để hợp nhất các khối chức năng này thành một thiết bị truyền dẫn số. Khuyến nghị cũng đưa ra các thành phần và phương pháp luận có thể được sử dụng để mô tả quá trình xử lý SDH. Phương pháp mô tả dựa trên việc phân tách chức năng của thiết bị thành các chức năng nguyên tử và hữu cơ. Thiết bị sau đó sẽ được mô tả bởi Đặc tính chức năng thiết bị (EFS) của nó, bao gồm các chức năng nguyên tử và hữu cơ, kết nối bên trong, các chỉ tiêu đặc tính chất lượng tổng quát (ví dụ : trễ chuyển giao, độ khả dụng...). G.7041/Y.1303. Khuyến nghị này xác định một thủ tục định khung chung (GFP) có các tải có chiều dài thay đổi từ các tín hiệu khách hàng bậc cao cho việc sắp xếp liên tiếp vào các luồng đồng bộ như đã định nghĩa trong ITU-T G.707/Y.1322 và G.709/Y.1331. Nội dung của khuyến nghị gồm: Các dạng khung cho các khối PDU được chuyển giao giữa các điểm đầu và cuối GFP. Thủ tục sắp xếp các tín hiệu khách hàng vào GFP. G.7042/Y.1305. Khuyến nghị này đề cập đến cơ chế điều chỉnh dung lượng (LCAS) được sử dụng để tăng hoặc giảm dung lượng băng tần của tín hiệu VCAT trên các mạng SDH/OTN. Hơn nữa, cơ chế này sẽ tự động giảm dung lượng của tải nếu một thành viên bị sự cố, và tăng dung lượng tải khi sự cố mạng đã được khắc phục. Cơ chế này được áp dụng cho mọi thành viên của nhóm ghép ảo. Khuyến nghị này xác định các trạng thái yêu cầu tại node nguồn và node đích của tuyến cũng như thông tin điều khiển được trao đổi giữa nguồn và đích của tuyến nhằm cho phép định cỡ lại một cách linh hoạt tín hiệu ghép ảo. Các trường thông tin sử dụng để chuyển thông tin điều khiển qua mạng truyền tải đã được định nghĩa trong các khuyến nghị liên quan là ITU-T G.707 và G.783 cho SDH và ITU-T G.709 và G.798 cho OTN. Tiêu chuẩn của IEEE. IEEE là một tổ chức gồm hơn 360.000 thành viên ở hơn 170 nước và là tổ chức phi lợi nhuận và chuyên về vấn đề kỹ thuật. IEEE hoạt động trên nhiều lĩnh vực của khác nhau về viễn thông và trong đó hoạt động trên 2 khía cạnh quan trọng của mạng quang. Khía cạnh đầu tiên là sự phát triển của công nghệ Ethernet với tốc độ truyền dẫn 10Gbps-đang được nhóm làm việc 802.3 thuộc uỷ ban chuẩn hoá LAN/MAN IEEE 802 phụ trách. Khía cạnh thứ hai là chuẩn hoá RPR được nhóm làm việc IEEE 802.17 RPR (RPRWG) phụ trách. Nhiệm vụ của nhóm này là phát triển các chuẩn để hỗ trợ phát triển và triển khai mạng RPR trong LAN, WAN và METRO cho truyền dẫn số liệu hiệu quả và hồi phục nhanh tại tốc độ hàng Gbps. Tiêu chuẩn IEEE 802.17: Các phương thức truy nhập về việc sử dụng giao thức truy nhập RPR trong mạng LAN, MAN và WAN cho việc truyền các gói số liệu tại tốc độ lên tới nhiều Gigabit/s. RPR (IEEE 802.17) là tiêu chuẩn được thiết kế cho truyền tải tối ưu lưu lượng số liệu qua các ring quang. RPR có đặc tính duy trì của các mạng SONET/SDH với thời gian bảo vệ là 50ms. RPR làm việc dựa trên khái niệm về các ring hai chiều, gọi là ringlet. Các ring này được thiết lập bằng cách thiết lập các trạm RPR tại các node (nơi sẽ có lưu lượng rẽ nhánh) cho mỗi luồng. RPR sử dụng các bản tin MAC để điều khiển lưu lượng trên cả hai hướng của ring. Các node tự dàn xếp băng tần giữa chúng nhờ các thuật toán công bằng để tránh nghẽn và lỗi chặng. Việc tránh lỗi chặng được thực hiện trên một trong hai kỹ thuật là “steering” và “wrapping”. Với kỹ thuật “steering”, nếu một node hoặc một chặng bị sự cố thì tất cả các node sẽ được thông báo về việc thay đổi topo và chúng sẽ định tuyến lại lưu lượng. Với “wrapping”, lưu lượng được loop back tại node cuối cùng ngay trước điểm bị sự cố và được định tuyến về trạm đích. Toàn bộ lưu lượng trên ring sẽ được định rõ một mức dịch vụ (CoS) và tiêu chuẩn IEEE 802.17 đã xác định 3 mức dịch vụ. Lưu lượng mức A (mức cao) là loại lưu lượng CIR thuần tuý và được thiết kế nhằm hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi mức jitter và trễ thấp như thoại và hình ảnh. Lưu lượng mức B (mức trung bình) là loại lưu lượng pha trộn giữa CIR và EIR). Mức C (mức thấp) là lưu lượng best effort, đây là lưu lượng chủ yếu được sử dụng để hỗ trợ truy nhập internet. Một nội dung khác cũng được đề cập trong khuyến nghị này là „tái sử dụng không gian“. Do RPR „giải phóng“ tín hiệu mỗi khi đến đích nên RPR có thể tái sử dụng không gian đã được giải phóng để mang phần lưu lượng khác. Tiêu chuẩn này cũng hỗ trợ sử dụng IEEE 802.1D nhằm cải thiện hơn nữa hiệu suất của các ứng dụng đa điểm và VLAN tagging (IEEE 802.1Q). NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ NG-SDH CHO MẠNG TRUYỀN TẢI NGN. Ethernet over SDH (EoS). Phần lớn các nhà cung cấp dịch vụ hiện nay đều khai thác các mạng dựa trên công nghệ SONET/SDH và họ vẫn tiếp tục đầu tư và mở rộng các mạng này. Các nhà cung cấp dịch vụ này hiện đang tìm kiếm các phương thức truyền tải số liệu hiệu quả sử dụng các tín hiệu Ethernet qua các mạng SONET/SDH bên cạnh việc truyền tải thoại qua các tín hiệu TDM truyền thống. EoS tận dụng phần chi phí đã đầu tư vào thiết bị SONET/SDH ADM và cho phép các nhà cung cấp dịch vụ cắm thêm card và nâng cấp phần mềm sẵn có khi cung cấp các dịch vụ Ethernet. EoS phải xử lý thích ứng các khung Ethernet vào các khung SDH. Đây chính là chức năng liên kết hoạt động (inter-working function- IWF) của EoS. IWF có thể nằm trong : 1) thiết bị SONET/SDH của nhà cung cấp dịch vụ; 2) trong thiết bị chuyển mạch số liệu của nhà cung cấp dịch vụ như chuyển mạch hoặc bộ định tuyến Ethernet; hoặc 3) khách hàng có thể tự triển khai IWF- loại khối dịch vụ kênh (CSU). IWF thực hiện một số chức năng trên lưu lượng Ethernet, bao gồm: Thực hiện thích ứng khung Ethernet thành khung SONET/SDH. Thực hiện ghép kênh động hoặc tập hợp lưu lượng Ethernet. Thực hiện một số chức năng chuyển mạch Ethernet, như bắc cầu, tập hợp tuyến và điều khiển luồng Ethernet. Mỗi IWF EoS có thể được triển khai theo một phương thức khác nhau và có thể thực hiện một số hoặc toàn bộ các chức năng ở trên. Hình 4.11: Sắp xếp lưu lượng Ethernet vào kênh SDH. Các luồng lưu lượng Ethernet đã được chuyển mạch và định dạng, sau đó được sắp xếp vào các ống EoS động (chia sẻ hoặc dành riêng) với kích cỡ được xác định theo các bước tăng VC-3, VC-4 hoặc STS-1. Các mức SLA, với việc đảm bảo các tốc độ phân bổ lớn nhất và/hoặc nhỏ nhất, được hỗ trợ trên từng VLAN, trên từng cổng hoặc trên từng khách hàng. Nhìn chung, một mạng EoS cung cấp các dịch vụ Ethernet sử dụng các kết nối LAN điểm-điểm, các dịch vụ kết nối điểm-đa điểm hoặc đa điểm-đa điểm. Hình 4.12 sẽ ví dụ về mô hình kết nối của một doanh nghiệp với một số vị trí khác (trung tâm số liệu, chi nhánh) qua mạng EoS. Các khách hàng ISP được kết nối đến bộ định tuyến/chuyển mạch của ISP qua mạng EoS. Hình 4.12: Ethernet over SONET. Chức năng của node EoS. Thông thường chức năng EoS sẽ được triển khai trên từng card giao diện. Các chức năng EoS chính gồm: Ethernet PHY- chứa các giao diện Ethernet quang hoặc điện, như các giao diện 10/100Mbps và 1/10GBE. Cơ cấu chuyển mạch gói – thông thường cơ cấu chuyển mạch gói có thể thực hiện chức năng thêm, bớt, xếp hàng đợi theo thứ tự ưu tiên và điều khiển luồng. Chức năng thích ứng- chức năng thích ứng xử lý việc sắp xếp các khung Ethernet vào SONET/SDH. Các cơ chế sắp xếp khác nhau có thể được sử dụng như PPP, GFP, X.86. Chức năng ghép chuỗi ảo VCAT. Cơ cấu ADM TDM. Các chức năng chính khi xử lý lưu lượng Ethernet là PHY, ma trận chuyển mạch gói, và các chức năng thích ứng. Hình 4.13: Chức năng node EoS. Các giao thức EoS. Hình 4.14 mô tả chồng giao thức dành cho sắp xếp Ethernet over fiber. Ethernet có thể sử dụng các phương pháp đóng gói/thích ứng sau để sắp xếp vào khung SONET/SDH: Giao thức điểm-điểm (PPP)- là một mở rộng của Packet over SONET/SDH (PoS), hiện đã được định nghĩa bởi IETF. X.86- còn được gọi là Ethernet over LAPS do ITU phát triển GFP- cũng là một tiêu chuẩn do ITU phát triển nhằm cung cấp các phương pháp chung sắp xếp các giao thức khác nhau vào các lớp truyền tải. Hình 4.14: Các giao thức Ethernet over SONET. Chức năng thích ứng PPP. Một số các triển khai gần đây của EoS đã sử dụng sắp xếp PPP nhằm thích ứng khung Ethernet vào tải SONET. PoS đôi khi cũng được sử dụng để sắp xếp trực tiếp IP vào tải SONET với PPP. PPP cung cấp một phương pháp chuẩn cho việc truyền tải các đơn vị dữ liệu đa giao thức qua các tuyến điểm-điểm. PPP định nghĩa một giao thức điều khiển tuyến khả mở, và đề ra một họ các giao thức điều khiển mạng dành cho việc thiết lập và cấu hình các giao thức lớp mạng khác nhau. PPP over SONET dựa trên các tiêu chuẩn IETF sau: RFC 2615, 1661, và 1662. Sắp xếp PoS khác với sắp xếp EoS. Với EoS, khung Ethernet được giữ nguyên vẹn và được sắp xếp trực tiếp vào PPP, trong khi đó với PoS, PoS loại bỏ phần mào đầu Ethernet. Chức năng thích ứng X.86. Uỷ ban tiêu chuẩn ITU-T đã đưa ra khuyến nghị X.86 (Ethernet over LAPS, vào tháng 2 năm 2001) cho sắp xếp Ethernet vào tải SONET/SDH sử dụng giao thức truy nhập tuyến SDH (LAPS). Tương tự như PoS, giao thức LAPS cũng được xây dựng trên cơ sở nhồi byte, ghép khung giống HDLC như được mô tả trong tiêu chuẩn RFC 1662. LAPS mô tả cấu trúc ghép khung để đóng gói khung Ethernet MAC IEEE 802.3, cung cấp khai thác hai hướng đồng thời song công điểm-điểm. Các mục tiêu cơ bản của X.86: Loại bỏ các giao thức điều khiển tuyến PPP do chúng quá phức tạp đối với truyền tải Ethernet qua SONET/SDH. Truyền tải các nhóm ghép chuỗi ảo của các tín hiệu SONET/SDH. Khung LAPS có các trường điều khiển và địa chỉ dành cho tương thích với HDLC. Nó cũng chứa các byte như Nhận dạng con trỏ truy nhập dịch vụ (SAPI), và chỉ thị loại tải tin với trường hợp khung MAC Ethernet. Tiếp đó là tải tin, và cuối cùng là LAPS FCR (CRC) 32 bit và cờ. Bất cứ giao diện SONET/SDH nào dù là ghép chuỗi, kênh hoặc ghép chuỗi ảo cũng có thể truyền X.86. Tuy vậy X.86 có một bất lợi là thiếu khả năng thực hiện ghép kênh động và cung cấp các dịch vụ over-subscription. GFP, VCAT và LCAS. Ngoài các giao thức ở trên, giải pháp EoS còn có các giao thức khác, đó là GFP, VCAT và LCAS như đã trình bày ở các phần trên. Trong đó, GFP là giao thức sắp xếp các khung Ethernet vào SONET/SDH; còn với VCAT và LCAT, các nhà khai thác/cung cấp dịch vụ có thể linh hoạt trong việc thay đổi băng tần phân bổ cho kết nối. Hình 4.15 sẽ đưa ra một ví dụ sử dụng GFP, VCAT và LCAT trong giải pháp EoS. Hình 4.15: Sử dụng GFP, VCAT và LCAS trong giải pháp EoS. Các đặc điểm của giải pháp EoS. Khả năng phân mức: Lưu lượng Ethernet được mang một cách trong suốt qua mạng SDH, do đó EoS có khả năng phân mức cả trên các phương diện số dịch vụ, khoảng cách giữa các UNI và băng tần. VCAT kết hợp với LCAS đã cho phép các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp ảo các tốc độ với bước tăng rất nhỏ. Hình 4.16: Ghép ảo VCAT lưu lượng Ethernet. Bảo vệ: Bảo vệ là một trong các thế mạnh của SDH. Phương thức EoS có thể đạt thời gian khôi phục dịch vụ là 50ms. QoS và OAM: Các đặc tính OAM của SDH thể hiện ở vả khả năng giám sát đặc tính và phát hiện sự cố tại mọi lớp trong phân cấp SDH. Khả năng hỗ trợ các đặc tính OAM này cho phép các nhà khai thác quản lý và điều khiển các dịch vụ theo phương thức điểm-điểm. Bảng 4.3: Hiệu suất băng tần ghép ảo VCAT lưu lượng Ethernet vào SONET/SDH. Tốc độ Ethernet Tốc độ SONET Tốc độ SDH Tốc độ tải hiệu dụng Hiệu suất băng tần 10Mbps Ethernet VT-1,5-7v VC-11-7v ~11,2Mbps 89% 10Mbps Ethernet VT-2-5v VC-12-5v ~10,88Mbps 92% 100Mbps FE STS-1-2v Vc-3-2v ~96,77Mbps 100% 1Gbps GE STS-1-21v VC-3-21v ~1,02Gbps 98% 1Gbps GE STS-3c-7v Vc-4-7v ~1,05Gbps 95% Giải pháp RPR trên NG-SDH. RPR là một giao thức mới được phát triển bởi nhóm làm việc IEEE 802.17 và gần đây đã được chuẩn hoá. RPR được thiết kế dành cho mang lưu lượng số liệu trên topo ring. RPR có ưu điểm cả trong việc cung cấp dịch vụ bảo vệ và sử dụng băng tần hiệu quả trên c