Đang tải... (xem toàn văn)
Mạng IPWDM được thiết kế để truyền dẫn lưu lượng IP trong một mạng quang, cho phép WDM tận dụng tối đa khả năng kết nối IP và dung lượng băng thông cực lớn của WDM. Kết hợp IP và WDM có nghĩa là, ở trong mặt phẳng dữ liệu ta có thể yêu cầu các tài nguyên mạng chuyển tiếp lưu lượng IP một cách hiệu quả; còn trong mặt phẳng điều khiển ta có thể xây dựng một mặt phẳng điều khiển đồng bộ. IPWDM cũng đánh địa chỉ tất cả các mức trung gian của các mạng quang intra, interWDM và các mạng IP.
Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Xu hướng giao thức IP trở thành tầng hội tụ cho dịch vụ viễn thơng ngày trở nên rõ ràng Phía tầng IP, xuất ngày nhiều ứng dụng dịch vụ dựa IP Những ưu trội lưu lượng IP đặt vấn đề hoạt động thực tiễn kỹ thuật hạ tầng mạng nên tối ưu hố cho IP Mặt khác, quang sợi, cơng nghệ phân tán, cách mạng hố ngành cơng nghiệp viễn thông công nghiệp mạng nhờ dung lượng mạng cực lớn mà cho phép, qua cho phép phát triển mạng Internet hệ sau Sử dụng cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM dựa mạng cho phép nâng cao đáng kể băng thơng mà trì trạng hoạt động mạng Nó chứng minh giải pháp hiệu mặt chi phí cho mạng đường dài Khi phát triển toàn giới sợi quang cơng nghệ WDM, ví dụ hệ thống điều khiển linh kiện WDM trở nên chín muồi, mạng quang dựa WDM khơng triển khai đường trục mà mạng nội thị, mạng vùng mạng truy nhập Các mạng quang WDM khơng các đường dẫn điểm – điểm, cung cấp dịch vụ truyền dẫn vật lý mà biến đổi lên mức độ mềm dẻo Tích hợp IP WDM để truyền tải lưu lượng IP qua mạng quang WDM cho hiệu trở thành nhiệm vụ cấp thiết Do vậy, tập lớn chúng em “Tìm hiểu xu tích hợp IP/quang” Bài tập lớn trình bày vấn đề bản, cấu trúc, giao thức định tuyến vấn đề truyền tải lưu lượng mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Đồ án tốt nghiệp Bảng thuật ngữ viết tắt ATM Asynchronous Transfer Mode DWDM Dense WDM DVMRP Distance Vector Multicast Giao thức định tuyến Multicast khoảng cách Từ xa Routing Protocol FEC Forwarding WDM mật độ cao Equivalence Nhóm Class GMPLS Phương thức truyền tải khơng đồng chuyển tiếp tương đương Generalized Multi-Protocol Chuyển mạch nhãn đa giao Label Switching thức tổng quát IP Internet Protocol Giao thức Internet IETF Internet Engineering Task Nhóm đặc trách kỹ thuật Force Internet ITU Internation Telecommunication Union Tổ chức viễn thơng quốc tế ISDN Itegrated Service Digital Mạng số tích hợp dịch vụ Network LSA Link State Advertisements Thông điệp trạng thái liên kết LOH Line Over Head Mào đầu đoạn MPLS Multi-protocol NNI Label Chuyển mạch nhãn đa giao Switching thức Network-to-Network Giao diện liên mạng NNI Interface OADM Optical Add-Drop Multiplexer OIF Optical Bộ ghép kênh xen-rẽ quang Internetworking Các tổ chức diễn đàn quốc Forum tế OXC Optical Cross Connect Bộ nối chéo quang OLS Optical Label Switching Chuyển mạch nhãn quang OSI Open Systems Mô hình tham chiếu kết nối Interconnection hệ thống mở POH Path Over Head Chuyển mạch gói RIP Routing Information Giao thức thông tin định tuyến Đồ án tốt nghiệp Protocol SDH Synchronous Digital Ghép kênh đồng số Hierachy SONET Synchronous Optical Mạng quang đồng Network UNI User-to-Network Interface Giao diện người sử dụng – mạng VPN Virtual Private Network WDM Wavelength WDMA Mạng riêng ảo Division Ghép kênh phân chia theo Multiplexing bước sóng Wavelength Division Multiple Đa truy nhập theo thời gian Access Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG IP/WDM 1.1 Tổng quan Mạng IP/WDM thiết kế để truyền dẫn lưu lượng IP mạng quang, cho phép WDM tận dụng tối đa khả kết nối IP dung lượng băng thông cực lớn WDM Kết hợp IP WDM có nghĩa là, mặt phẳng liệu ta yêu cầu tài nguyên mạng chuyển tiếp lưu lượng IP cách hiệu quả; mặt phẳng điều khiển ta xây dựng mặt phẳng điều khiển đồng IP/WDM đánh địa tất mức trung gian mạng quang intra, inter-WDM mạng IP 1.2 Xu chọn IP/WDM Giao thức Internet (IP) trở thành giao thức chuẩn phổ biến cho dịch vụ mạng mới, lưu lượng IP khơng ngừng tăng nhanh dần thay loại giao thức khác Hằng năm, lưu lượng số tăng lưu lượng thoại gấp ÷ lần Đến năm 2009, lưu lượng số đạt đến gấp 30 lần lưu lượng thoại Trong IP xem công nghệ lớp mạng phổ biến cơng nghệ WDM cung cấp khả dung lượng truyền dẫn lớn Hơn nữa, khả cấu hình mềm dẻo nối chéo quang OXC (Optical Cross Connect) cho phép xây dựng mạng quang linh hoạt hơn, nhờ đường quang (lightpath) thiết lập theo nhu cầu Một thách thức quan trọng vấn đề điều khiển lightpath này, tức phát triển chế thuật toán cho phép thiết lập lightpath nhanh cung cấp khả khơi phục có cố, đảm bảo tính tương tác nhà cung cấp thiết bị Đã có nhiều phương pháp để cung cấp dịch vụ gói IP mạng WDM đề nghị: IP/ATM/SDH over WDM, IP/SDH over WDM, v.v.v Tuy nhiên việc quản lý mạng theo phương pháp gặp khơng khó khăn Ngun nhân chủ yếu gây nên phức tạp quản lý phân lớp theo truyền thống giao thức mạng Các Đồ án tốt nghiệp mạng truyền thống có nhiều lớp độc lập, có nhiều chức chồng chéo lớp thường xuyên có mâu thuẫn lẫn Vì vậy, giải pháp để giảm chi phí xây dựng quản lý mạng cách triệt để giảm số lớp giao thức Hơn nữa, dung lượng khả kết nối mạng cơng nghệ IP WDM tăng lên cần thiết tối ưu mạng IP bỏ qua tất công nghệ lớp trung gian để tạo nên mạng Internet quang thật hiệu mềm dẻo Tuy nhiên, lớp trung gian cung cấp số chức có giá trị kỹ thuật lưu lượng (Traffic Engineering) khôi phục Những chức cần phải giữ lại mạng IP/WDM cách đưa chúng lên lớp IP xuống lớp quang Từ người ta tiến hành nghiên cứu cơng nghệ IP over WDM Đây công nghệ nhiều vấn đề chưa giải với lợi ích nó, thị trường rộng lớn tương lai sáng sủa, tổ chức viễn thông quốc tế triển khai công tác nghiên cứu công nghệ IP over WDM cung cấp khả truyền dẫn trực tiếp gói số liệu IP kênh quang, giảm trùng lặp chức lớp mạng, giảm phận trung tâm dư thừa lớp SDH/SONET, ATM; giảm thao tác thiết bị, dẫn đến giảm chi phí bảo dưỡng quản lý Do qua lớp SDH ATM nên gói số liệu có hiệu suất truyền dẫn cao nhất, đồng nghĩa với chi phí thấp Ngồi phối hợp với đặc tính lưu lượng không đối xứng IP, tận dụng băng tần nhằm giảm giá thành khai thác Từ gián tiếp giảm chi phí cho thuê bao Rõ ràng kết cấu mạng trực tiếp nhất, đơn giản nhất, kinh tế nhất, thích hợp sử dụng cho mạng đường trục Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1 Xu hướng tích hợp mạng Internet quang Một thách thức lớn ngày mà nhà nghiên cứu chuyển mạch quang việc phát triển giao thức báo hiệu cho điều khiển động hoạt động liên mạng lớp quang Dẫn đến phải có chuẩn hóa riêng Các tổ chức diễn đàn quốc tế OIF (Optical Internetworking Forum), IETF ITU nỗ lực gấp rút để thiết lập nên phương pháp xác định việc điều khiển kết nối mạng WDM IP 1.3 Các hệ WDM 1.3.1.Thế hệ WDM thứ Thế hệ WDM sử dụng mạng WAN Cấu hình mạng WAN/WDM cài đặt nhân công cố định Đường truyền WDM cung cấp điểm kết nối điểm nối điểm với tốc độ thấp Kỹ thuật WDM hệ thiết kế phát triển Laser WDM, kỹ thuật khuếch đại quang, giao thức truy nhập định tuyến tĩnh Các thiết bị xen, rẽ bước sóng quang WADM sử dụng mạng MAN Các thiết bị đấu nối chéo quang OXC sử dụng để kết nối vòng Ring WADM Các kết nối băng thông rộng băng thông hẹp Ứng dụng hệ thống WDM hệ trung kế chuyển mạch cho tín hiệu thoại, đường truyền E1, T1 (hiện nhiều ứng dụng viễn thông, đặc biệt thông tin liên lạc) 1.3.2.Thế hệ WDM thứ hai Thế hệ WDM thứ hai có khả thiết lập kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối lớp quang cách sử dụng WXSC Các đường quang có cấu trúc (topology) ảo topology vật lý cáp sợi Đồ án tốt nghiệp quang Cấu hình bước sóng ảo cài đặt mềm dẻo theo yêu cầu sử dụng Kỹ thuật hệ WDM thứ hai xen, rẽ bước sóng quang, thiết bị đấu nối chéo, biến đổi bước sóng quang đấu nối chéo, định tuyến động phân bố bước sóng quang, giao diện để kết nối với mạng khác 1.3.3.Thế hệ WDM thứ ba Thế hệ WDM thứ ba phát triển theo hướng mạng chuyển mạch gói quang khơng có kết nối Trong mạng này, nhãn mào đầu quang gắn kèm với số liệu, truyền với tải xử lý chuyển mạch quang WDM quang Căn vào tỷ số thời gian xử lý gói tin mào đầu thời gian xử lý tồn gói tin, chuyển mạch quang WDM chia thành hai loại: chuyển mạch nhãn (OLS) chuyển mạch nhóm (OBS) Một số ví dụ thiết bị WDM hệ ba là: định tuyến (Router) quang chuyển mạch nhãn, Router quang Gigabit, chuyển mạch quang nhanh Khả kết hợp với vận hành mạng WDM mạng IP vấn đề trọng tâm mạng WDM hệ ba Kết hợp định tuyến phân bố bước sóng sở chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát (Generalized MPLS) thể nhiều ưu điểm vượt trội Nhiều kỹ thuật phần mềm quan trọng quản lý băng thông, đặt cấu hình, khơi phục, hỗ trợ chất lượng dịch vụ thực Thế hệ thứ Thế hệ thứ hai WADM Thế hệ thứ ba OBS OPR WSXC ( OXC) WAMP OLS DXC Định tuyến quang Chuyển mạch nhóm quang Chuyển mạch kênh WDM Chuyển mạch gói quang Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2 Mạng WDM qua hệ 1.4 Các ưu điểm mạng IP/WDM IP/WDM thừa kế tất mềm dẻo khả tương thích giao thức điều khiển IP IP/WDM thay đổi băng thông động theo yêu cầu mạng cáp quang (Cung cấp dịch vụ đáp ứng thời gian thực) Cùng với hỗ trợ giao thức IP, IP/WDM đáp ứng hoạt động với nhau, cung cấp dịch vụ nhà cung cấp thiết bị, dịch vụ IP/WDM thực khơi phục động kỹ thuật điều khiển phân phối mạng (đây kỹ thuật lưu lượng mạng IP/WDM mà nghiên cứu cụ thể chương tiếp theo) Đứng quan điểm dịch vụ, mạng IP/WDM có ưu điểm quản lý chất lượng, sách kỹ thuật dự kiến sử dụng phát triển mạng IP 1.5 Các giải pháp phát triển mạng IP/WDM Mạng IP/WDM thiết kế truyền lưu lượng IP mạng cáp quang để khai thác tối đa ưu điểm khả đấu nối đa mạng IP dung lượng băng thơng rộng mạng WDM Hình 1.3 mơ tả ba giải pháp IP over WDM là: Truyền IP ATM (IP over ATM), IP/MPLS over SONET/SDH WDM, IP/WDM sử dụng IP/MPLS WDM IP ATM SONET/SDH IP/MPLS SONET/SDH WDM WDM IP/MPLS WDM 10 Đồ án tốt nghiệp Hình 2.4 IP over Switched WDM OLSRs kết nối với sợi hỗ trợ nhiều kênh bước sóng OLSRs triển khai định tuyến IP điện trừ OPR có số giao diện (tức có nhiều số giao diện định tuyến IP thông thường) Trong thực tế, việc tiết kiệm giao diện trình điều khiển phía sau OPR định tuyến IP điện Ba kiểu kiến trúc trình bày có liên quan khác đến việc quản lý phần cứng, phần mềm điều khiển Kiến trúc IP over pointto-point WDM dần thay kiến trúc IP over Reconfigurable WDM Kể từ kiến trúc thứ hai cung cấp nhiều tính so với kiến trúc Mặt khác, kiến trúc thứ hai có tính linh hoạt Thơng qua phần mềm thiết kế cho phép kiểm soát mạng kỹ thuật lưu lượng cách cẩn thận, kiến trúc thứ hai sử dụng nhiều nguồn tài nguyên mạng giảm chi phí hoạt động kiểu kiến trúc 23 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG III: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG IP/WDM 3.1 IP giao thức định tuyến 3.1.1.IPv4 IPv6 IP address địa giao thức mạng hay địa IP Địa IPv4 gồm có 32 bit, chia thành bốn octet, octet byte Địa IP chia thành năm lớp A, B, C, D E Giả sử Net_ID Host_ID phần định danh mạng trạm Địa IP biểu diễn dạng Có thể biểu diễn địa IP dạng nhị phân thập phân Giả sử n h bit mạng trạm Địa IP phân lớp, với bit lớp lớp A, B, C, D, E 0, 10, 110, 1110, 11110 Với IPv4 có 232 (4,3 tỷ) địa Với phát triển công nghệ nay, tất thiết bị điện tử tương lai tích hợp dịch vụ IP, không gian địa IPv4 trở nên chật hẹp IPv6 mở rộng IPv4, dùng 64 bit cho phần định danh mạng 64 bit cho phần định danh trạm Như với IPv6 có 2128 địa Điều có nghĩa trung bình cá nhân giới có vào khoảng 5x10 28 địa IP (xem giới vào khoảng 6,5 tỷ người) Như với IPv6 đảm bảo đủ không gian địa cho tất thiết bị điện tử tích hợp dịch vụ IP tương lai Điều làm tiền đề cho phát triển lưu lượng số ngày mạnh mẽ bền vững 3.1.2.Các giao thức định tuyến - Khái niệm: Định tuyến IP trình chuyển lưu lượng người dùng từ nguồn đến đích Rất nhiều loại thơng tin định tuyến thư điện tử, gọi thoại,… Trong mạng, định tuyến (router) thiết bị dùng để định tuyến cho lưu lượng Router cần dự vào bảng 24 Đồ án tốt nghiệp định tuyến để tìm tuyến đường chuyển gói tin Bảng định tuyến thường gồm ba thành phần kiểu giao thức mạng, địa mạng đích giao diện gói Định tuyến có ba chức Chức đóng gói phân tán thơng tin trạng thái lưu lượng người dùng mạng Thông tin trạng thái bao gồm vị trí yêu cầu dịch vụ người dùng; dịch vụ cung cấp tài nguyên có sẵn mạng; quyền việc sử dụng dịch vụ tài ngun Các thơng tin trạng thái bao gồm giá trị độ đo từ mạng hay từ nguồn bên ngồi Các thơng tin dùng để tạo định chọn đường Chức thứ hai tạo lựa chọn đường thích hợp (và tối ưu) dựa thông tin trạng thái người dùng mạng Đường tối ưu đường thích hợp “tốt nhất” ứng với giao thức định tuyến cụ thể Chức cuối chuyển tiếp lưu lượng người dùng đường chọn Lưu lượng chuyển hướng kết nối hay không kết nối Chuyển tiếp hướng kết nối yêu cầu hướng chuyển tiếp phải thiết lập trước sau liệu truyền hướng thiết lập Chuyển tiếp không kết nối lưu lượng người dùng chuyển dựa vào thơng tin chuyển tiếp nó, gói liệu theo hướng khác để đến đích -Định tuyến tĩnh định tuyến động Dựa vào cách thức tốc độ phản hồi lại thay đổi trạng thái mạng hay trạng thái lưu lượng người dùng, định tuyến chia làm hai loại định tuyến tĩnh định tuyến động Định tuyến tĩnh: Hệ thống định tuyến tĩnh hệ thống mà định tuyến giữ cố định, độc lập với trạng thái thời mạng lưu lượng người dùng Định tuyến tĩnh dựa dự đoán dựa vào hoạt động thực tế người dùng mạng Trong hầu hết hệ thống định tuyến tĩnh, định tuyến 25 Đồ án tốt nghiệp phần khơng thể thiếu q trình thiết kế mạng Tuy nhiên, q trình định tuyến lại xảy khơng thường xuyên Định tuyến động: Định tuyến động tự động cập nhật vị trí định tuyến cách áp dụng nhận thức thay đổi trạng thái người dùng mạng Sự thay đổi không trạng thái liên kết mà dao động lưu lượng người dùng mạng Tuy nhiên định tuyến động lại đòi hỏi nhớ tài ngun tính tốn mạng cho việc thu thập thông tin thời gian thực đưa định điều khiển -Định tuyến véctơ khoảng cách định tuyến trạng thái liên kết Giao thức định tuyến cung cấp cấu hình định tuyến động Hầu hết giao thức định tuyến phân thành hai loại bản: định tuyến véctơ khoảng cách (distance-vector) định tuyến trạng thái liên kết (link-state) Giao thức định tuyến véctơ khoảng cách xác định đường tốt tới đích dựa hướng (vector) khoảng cách (distance) tới đích Giao thức định tuyến trạng thái liên kết tính lại cấu hình xác liên mạng hay vị trí router Định tuyến véctơ khoảng cách hoạt động cách router trì bảng cho biết khoảng cách tốt biết tới đích đến liên kết dùng để đến Những bảng cập nhật cách trao đổi thông tin với router láng giềng Mỗi tin thường gồm thơng tin có ba trường (đích đến, khoảng cách, hộp kế tiếp) Trong thuật toán véctơ khoảng cách khơng có thơng tin đặc biệt mạng xa thuật tốn trạng thái liên kết trì đầy đủ thơng tin router xa cách chúng liên kết với Định tuyến trạng thái liên kết dùng thông điệp quảng cáo trạng thái liên kết LSA (Link State Advertisements), sở liệu cấu hình mạng, thuật tốn SPF bảng định tuyến gồm đường ngõ tương ứng đến mạng Giao thức định tuyến trạng thái liên kết trao đổi thông tin định tuyến sau: Bảng 3.1 Tóm tắt điểm đặc trưng định tuyến véc 26 Đồ án tốt nghiệp tơ khoảng cách định tuyến trạng thái liên kết VÉCTƠ KHOẢNG CÁCH TRẠNG THÁI LIÊN KẾT Đơn giản, dễ cài đặt Phức tạp Lấy liệu cấu hình thơng mạng từ tin bảng định tuyến láng giềng Mỗi router xác định đường tốt cách cộng giá trị đo (metric), thường số hop mà nhận thơng tin định tuyến chuyển từ router tới router Cập nhật thông tin định tuyến cách định kỳ Hiểu cấu hình liên mạng cách tích lũy tất LSA Mỗi router làm việc cách độc lập để tính đường ngắn tới mạng đích Chỉ cập nhật có thay đổi cấu hình mạng Thơng điệp cập nhật thơng tin Chỉ gửi thông tin cập định tuyến lớn, chép nhật cần thiết, tức gửi toàn bảng định tuyến thay đổi mà Thông tin định tuyến Thông tin định tuyến gửi trao đổi với láng giềng cho tất router cách cách broastcast flooding -Giao thức thông tin định tuyến RIP Giao thức thông tin định tuyến RIP (Routing Information Protocol) giao thức định tuyến bên AS RIP dùng định tuyến véctơ khoảng cách nên chọn hop count làm metric (ma trận) dùng thuật toán Bellman - Ford để xây dựng bảng định tuyến RIP giao thức định tuyến véctơ khoảng cách, dùng hop count thiết lập định định tuyến Khi gói liệu qua router RIP xem hop Nếu tồn hai tuyến có tốc độ băng thơng khơng đến đích hop count, RIP xem hai tuyến khoảng cách, rõ ràng hạn chế giao thức định tuyến Router broadcast thông tin định tuyến sau chu kỳ, chẳng hạn 30s Mỗi thông tin cập nhật tuyến thường gồm hai phần địa mạng khoảng cách đến mạng Đồng thời, 27 Đồ án tốt nghiệp router lắng nghe thông tin định tuyến bảng để cập nhật bảng định tuyến dựa vào khoảng cách ngắn tức số hop nhỏ -Giao thức ưu tiên đường ngắn mở rộng OSPF Giao thức ưu tiên đường ngắn mở rộng OSPF (Open Shortest Path First) giao thức định tuyến bên hệ tự trị AS OSPF dùng định tuyến trạng thái liên kết nên dùng metric dựa băng thơng thuật tốn Dijkstra để xây dựng bảng định tuyến OSPF dùng để định tuyến vùng hay nhiều vùng OSPF có độ hội tụ nhanh -Giao thức định tuyến multicast véctơ khoảng cách DVMRP Giao thức định tuyến multicast véctơ khoảng cách DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol) giao thức định tuyến multicast phát triển cho Internet DVMRP thực thi mơi trường khơng phải tất router mạng có khả chuyển tiếp định tuyến multicast Điều đạt DVMRP chạy thuật toán định tuyến unicast riêng, tương tự RIP, để định đường ngắn tất router có khả multicast DVMRP sử dụng kỹ thuật (floodandprune) để thiết lập dựa nguồn -Multicast độc lập giao thức – chế độ thưa thớt PIM-SM Multicast độc lập giao thức PIM (Protocol Independent Multicast) bao gồm hai chế độ multicast độc lập giao thức – chế độ dày đặc PIM-DM (Protocol Independent Multicast – Dense Mode) multicast độc lập giao thức – chế độ thưa thớt PIM-SM (Protocol Independent Multicast – Sparse Mode) PIM hoạt động đỉnh giao thức định tuyến nào, lý mà có tên giao thức multicast độc lập Nhưng PIM yêu cầu tất router mạng có khả multicast PIM-DM PIM-SM, theo thứ tự, có nhiều mặt tương tự DVMRP CBT Vì thế, phần trình bày PIM-SM PIM-SM sử dụng phân phối chia sẻ để phân phối luồng liệu multicast Trong chia sẻ có điểm hội tụ RP chịu trách nhiệm liên lạc với nguồn multicast liên lạc với trạm nhằm xây dựng đường ngắn từ nguồn đến đích để phân phối 28 Đồ án tốt nghiệp liệu multicast Có thể có nhiều RP có RP cho nhóm multicast CHƯƠNG IV: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG IP/WDM 4.1 Khái niệm kỹ thuật lưu lượng IP/WDM Kỹ thuật lưu lượng IP/WDM kỹ thuật để tận dụng tài nguyên IP/WDM (ví dụ định tuyến IP, đệm, chuyển mạch WDM, sợi quang bước sóng) cách hiệu quả, để truyền dẫn gói tin dòng lưu lượng IP Kỹ thuật lưu lượng 29 Đồ án tốt nghiệp IP/WDM bao gồm kỹ thuật lưu lượng IP/MPLS kỹ thuật lưu lượng WDM hình vẽ 4.1 Hình 4.1 Mơ hình kỹ thuật lưu lượng IP/WDM Kỹ thuật lưu lượng MPLS giải vấn đề phân bổ dòng thiết kế nhãn đường Sử dụng kỹ thuật điều khiển đường hiệu MPLS, kỹ thuật lưu lượng MPLS cho phép cân tải mơ hình IP có Các MPLS LSP làm việc tuyến ảo chia sẻ mơ hình IP cố định Trong kỹ thuật lưu lượng WDM lại đưa giả định mơ hình IP tĩnh mạng WDM Kỹ thuật lưu lượng WDM giải vấn đề thiết kế mơ hình đường ngắn dịch chuyển mơ hình IP Trong mạng WDM có khả tái cấu hình, kỹ thuật lưu lượng MPLS kỹ thuật WDM làm việc tầng khác nhau, nghĩa tầng IP tầng WDM Trong chuyển mạch gói quang, kỹ thuật lưu lượng MPLS WDM dùng theo mơ hình chồng lấn theo mơ hình tích hợp Xu hướng đầu tương tự IP chồng lấn mạng WDM có khả tái cấu hình (mặt phẳng liệu), MPLS LSP (các đường ảo) ấn định cho mạng quang WDM cố định Xu hướng thứ hai xây dựng cho đường ngắn nhất, ấn định dòng đường ngắn chuyển tiếp lưu lượng theo mơ hình tích hợp 30 Đồ án tốt nghiệp 4.2 Mơ hình hóa kỹ thuật lưu lượng IP/WDM Như trình bày kỹ thuật lưu lượng mạng IP/WDM thực theo hai phương pháp: kỹ thuật chồng lấn kỹ thuật tích hợp Với kỹ thuật lưu lượng IP/WDM chồng lấn, tầng IP WDM có khối kỹ thuật lưu lượng riêng Sự hoạt động mạng độc lập với mạng lại Các giải pháp kỹ thuật lưu lượng phát triển cho mạng IP mạng WDM ứng dụng trực tiếp cho tầng cách tương ứng Về mặt tính chất mạng khách – chủ chồng lấn ví dụ cho kỹ thuật lưu lượng chồng lấn Với kỹ thuật lưu lượng tích hợp, tối ưu hoá hiệu mạng mục tiêu định đạt nhờ kết hợp hai thành phần mạng IP WDM Với xuất phần cứng ngày tinh vi cho phép tích hợp chức IP WDM thành phần mạng (NE) nên kỹ thuật lưu lượng tích hợp hoạt động hiệu 4.2.1.Kỹ thuật lưu lượng chồng lấn Nguyên lý kỹ thuật lưu lượng chồng lấn tối ưu hoá đạt tầng Điều có nghĩa tối ưu hố khơng gian nhiều chiều kết trình tìm kiếm theo chiều khác Rõ ràng kết tối ưu hoá phụ thuộc vào thứ tự tìm kiếm khơng đảm bảo kết tối ưu hố tồn cục Chiều xuất sớm chuỗi tìm kiếm đạt tối ưu hoá tốt Một lợi kỹ thuật lưu lượng chồng lấn chế điều chỉnh để đáp ứng tốt nhu cầu tầng cụ thể (IP WDM) tuỳ theo mục tiêu lựa chọn Hình 4.2 mơ tả kỹ thuật lưu lượng chồng lấn 31 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.2 Kỹ thuật lưu lượng chồng lấn Kỹ thuật lưu lượng chồng lấn xây dựng việc kết nối định tuyến IP với mạng WDM dựa OXC thông qua OADM Các mạng IP/WDM xây dựng theo phương pháp thể mạng WDM dựa OXC, tầng chủ hỗ trợ mạng vật lý tầng mạng vật lý tạo nên NE quang sợi quang Mỗi sợi quang mang nhiều bước sóng mà việc định tuyến chúng có khả tái cấu hình cách mềm dẻo Tầng khách (nghĩa mạng ảo) hình thành định tuyến IP kết nối đường ngắn dựa mạng vật lý Mơ hình mạng ảo có khả tái cấu hình nhờ khả tái cấu hình đường ngắn tầng máy khách Các giao diện định tuyến IP kết nối với OADM giao diện có khả tái cấu hình Điều có nghĩa IP lân cận kết nối với giao diện có khả tái cấu thay đổi cách cập nhật cấu hình đường ngắn sở Trong mạng IP/WDM, điều khiển tắc nghẽn không thực tầng dòng sử dụng mơ hình mà thực tầng mơ hình nhờ sử dụng tái cấu hình đường ngắn Do đó, khơng nguồn lưu lượng điều chỉnh dòng gói 32 Đồ án tốt nghiệp tin trước gửi vào mạng mà thân mạng có khả thích ứng trước kiểu lưu lượng sau thời gian tuỳ chọn Trong tầng IP, điều khiển tắc nghẽn cung cấp tảng cho kỹ thuật lưu lượng, nghĩa làm cách để truyền dẫn dòng bit theo đường chúng cách nhanh tới đích Trong tầng WDM, điều khiển ấn định sử dụng để quản lí tài nguyên mạng (ví dụ bước sóng) ấn định chúng cho kết nối IP ảo Điều khiển ấn định tầng WDM tĩnh, nghĩa cố định thời điểm bắt đầu yêu cầu kết nối, động thay đổi thời gian kết nối Chính mềm dẻo cho phép tầng WDM cung cấp kết nối cho tầng phía với chất lượng dịch vụ khác 4.2.2.Kỹ thuật lưu lượng tích hợp Nguyên lý kỹ thuật lưu lượng tích hợp tối ưu hoá thực hai mạng WDM IP đồng thời Điều có nghĩa tìm kiếm kết tối ưu hố tồn cục khơng gian nhiều chiều Kỹ thuật lưu lượng tích hợp ứng dụng cho mạng chức IP WDM tích hợp NE Khi chức IP WDM tích hợp, mặt phẳng điều khiển tích hợp cho hai mạng khả thi Điều lại cung cấp phù hợp tự nhiên cho mơ hình kỹ thuật lưu lượng tích hợp Quản lý lưu lượng IP quản lý điều khiển tài nguyên WDM xem xét Hình 4.3 kỹ thuật lưu lượng tích hợp 33 Đồ án tốt nghiệp T E IP/ T E IP/ WDM tích hợp WDM Mơ hình IP/ WDM tích hợp WDM( OXC ) Sợi đa bước sóng WDM tích hợp WDM WDM WDM WDM( OXC ) Hình 4.3 Kỹ thuật lưu lượng tích hợp 4.2.3.Nhận xét Sự khác biệt hai xu hướng chồng lấn tích hợp thể mối quan hệ tối ưu hoá hiệu ấn định tài nguyên Với kỹ thuật lưu lượng chồng lấn, tối ưu hố hiệu năng, ví dụ cân tải định tuyến lưu lượng, thực tầng IP hoàn toàn tách biệt khỏi ấn định tài nguyên vật lý WDM, thực tầng WDM Do vậy, tối ưu hoá hiệu tầng IP sử dụng tái cấu hình chế truyền thống khơng liên quan tới tái cấu hình Khi khơng sử dụng tái cấu hình điều có nghĩa tối ưu hoá hiệu đạt với tập tài ngun cố định (cho mơ hình IP cố định) Khi sử dụng tái cấu hình, nghĩa sử dụng ấn định tài nguyên động cho mô hình ảo Sau tối ưu hố hiệu tầng IP lựa chọn dựa lượng tài nguyên mà muốn để xem xét trạng thái tài nguyên tầng WDM Chính tầng WDM nơi xảy ấn định tài nguyên vật lý thực tế Mặt khác, tối ưu hoá hiệu ấn định tài ngun mạng kết hợp mơ hình kỹ thuật lưu lượng tích hợp Nếu tối ưu hố hiệu có liên quan tới tập tài nguyên mạng biến đổi ấn định tài nguyên tự động điều chỉnh q trình tối ưu hố 34 Đồ án tốt nghiệp Các mơ hình kỹ thuật lưu lượng triển khai dạng tập trung hay phân tán Bảng 4.1 thể bốn lựa chọn cho triển khai mơ hình kỹ thuật lưu lượng Theo trực giác xu hướng chồng lấn thích hợp với dạng tập trung phân cấp, có TE tầng IP TE tầng WDM hai TE giao tiếp thông qua UNI biên giới WDM giao diện IP NMS WDM NMS Trong mơ hình chồng lấn tập trung, khối quản lý NC&M tầng IP trung tâm khối quản lý NC&M tầng WDM trung tâm chia sẻ thơng tin trạng thái tầng Tuy nhiên, xu hướng khơng có tính mềm dẻo rõ ràng xuất thắt cổ chai quản lý NC&M tầng IP lẫn tầng WDM Xu hướng tích hợp phù hợp cách tự nhiên với mơ hình phân tán cho kỹ thuật lưu lượng Nghĩa điểm có khả khai thác điều khiển tắc nghẽn thực ấn định tài nguyên dựa thông tin trạng thái mạng IP/WDM lưu trữ cục Mơ hình phân tán kỹ thuật lưu lượng nâng cao tính sẵn sàng tính mềm dẻo lại phải đối mặt với khó khăn đồng hố phức tạp gây chất định song song thực địa điểm phân tán Bảng 4.1 Các mơ hình triển khai TE Mơ hình chồng lấn Mơ hình tích hợp Triển khai tập trung TE chồng lấn tập trung TE tích hợp tập trung Triển khai phân tán TE chồng lấn phân tán TE tích hợp phân tán Tóm lại, xu hướng chồng lấn khơng thể thực cách hiệu kích cỡ mạng tăng máy chủ IP WDM NMS trở thành thắt cổ chai tiềm tàng Xu hướng tích hợp gặp phải vấn đề lớn độ phức tạp triển khai Đồng hoá lượng lớn node IP/WDM trạng thái mạng thơng tin cấu hình đòi hỏi khoảng thời gian dài để hội tụ Lựa chọn kỹ thuật lưu lượng chồng lấn hay tích hợp mơ hình triển khai tương ứng phụ thuộc vào lưu lượng ứng dụng mạng vận hành Mơ hình khối chức 35 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật lưu lượng trình bày đồ án bao quát hai mơ hình hai dạng thức triển khai Các thành phần mơ hình khối chung cho ứng dụng kỹ thuật lưu lượng mạng IP/WDM CHƯƠNG V: KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu em hồn thành tập “Xu hướng tích hợp mạng IP/WDM ,đưa cách tổng quát 36 Đồ án tốt nghiệp hệ thống thông tin quang, tổng quan mạng IP/WDM: q trình phát triển, mơ hình, giao thức định tuyến, kỹ thuật lưu lượng mạng nhiều vấn đề liên quan Do tính đơn giản mặt kỹ thuật không cần thay đổi nhiều phần cứng áp dụng vào hệ thống có, chắn mạng IP/WDM giải pháp cho mạng Internet đòi hỏi tốc độ cao cung cấp dịch vụ phong phú Mạng IP/WDM kết hợp ưu điểm mạng truyền dẫn tốc độ cao với giao thức điều khiển, định tuyến đơn giản Do đó, mạng IP/WDM áp dụng cho nhiều kiểu mạng khác nhau: từ mạng đa truy cập đến mạng lõi dung lượng lớn Tuy nhiên, mạng IP/WDM số hạn chế, có nhiều lý mà mạng IP/WDM chưa áp dụng rộng rãi Một lý giá thành nhiều trường hợp việc định tuyến mạng IP/WDM tốn nhiều so với định tuyến thông thường Nhưng nói ưu điểm mạng IP/WDM khơng thể phủ nhận, cơng nghệ mạng cho tương lai Mạng IP/WDM điểm tập trung nghiên cứu nhà khoa học nhiều hãng giới nhằm đưa sản phẩm ứng dụng mạng IP/WDM vào hoạt động mơi trường mạng khác IP/WDM nói chung kỹ thuật liên quan đến mạng nói riêng vấn đề rộng, đặc biệt Việt Nam Bài tập “Xu tích hợp mạng IP/WDM” bước đầu xem xét nghiên cứu xu Do thời gian có hạn, việc nghiên cứu lại chủ yếu dựa lý thuyết nên tập em chắn có nhiều thiếu sót Em mong nhận ý kiến đánh giá, góp ý Thầy – Cơ bạn để tập em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 37 ... Hình 1.3 mơ tả ba giải pháp IP over WDM là: Truyền IP ATM (IP over ATM), IP/ MPLS over SONET/SDH WDM, IP/ WDM sử dụng IP/ MPLS WDM IP ATM SONET/SDH IP/ MPLS SONET/SDH WDM WDM IP/ MPLS WDM 10 Đồ án tốt... phổ biến Do xu hướng chung sử dụng IP cho ba mặt phẳng chức mạng: liệu, điều khiển quản lý Hình 1.5 Hai cấu trúc tích hợp mạng quang Mặc dù mơ hình tích hợp sử dụng kiến trúc theo kiểu IP, chúng... ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG IP/ WDM 3.1 IP giao thức định tuyến 3.1.1.IPv4 IPv6 IP address địa giao thức mạng hay địa IP Địa IPv4 gồm có 32 bit, chia thành bốn octet, octet byte Địa IP chia thành năm lớp