Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án :MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN TÍCH HỢP IP/QUANGMỤC LỤCTHUẬT NGỮ VIẾT TẮT……………………………………………….iDANH MỤC HÌNH VẼ………………………………………………....ivLỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………...vCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍCH HỢP IP/QUANG……………11.1Giới thiệu11.1.1Giao thức IP11.1.1.1Cấu trúc của IP datagram trong IPv411.1.1.2 Phân mảnh và tái hợp51.1.1.3Định tuyến71.1.2Công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM91.1.3Các khái niệm liên quan đến mạng quang101.2Động lực thúc đẩy tích hợp IP/quang121.2.1Giới thiệu121.2.2Tích hợp IP/ quang nhằm giảm lớp mạng121.2.3Tích hợp IP/ quang nhằm giảm lớp giao thức, thiết bị131.3Mô hình tích hợp IP/optical161.3.1Mô hình xếp chồng161.3.2Mô hình ngang hàng171.3.3 Nhận xét181.4 Kiến trúc truyền tải IP/quang201.4.1 Kiến trúc dựa trên ATM (IP/ATM/ SDH/ WDM và IP/ATM/WDM)201.4.2 Kiến trúc IP/ SDH/ WDM211.4.3 Kiến trúc IP/ RPR/WDM241.4.4 Kiến trúc IP/GbE/WDM251.4.5 Kiến trúc IP/WDM271.4.5.1 IP over point to point WDM28 1.4.5.2 IP over WDM cấu hình lại291.4.5.3 IP over WDM chuyển mạch301.5 Giải pháp tích hợp về điều khiển ASON/GMPLS321.5.1 Giới thiệu cơ chế điều khiển và MPLS321.5.2 Giới thiệu về ASON351.5.3 Cơ chế điều khiển ASON371.5.4 MPλS (Multi Protocol lamda Switching) và GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching).391.6 Tiếp cận mặt bằng quản lý441.7 Kết luận…………………………………………………………… 44CHƯƠNG II: MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN THỐNG NHẤT VÀ KĨ THUẬT LƯU LƯỢNG……………………………………………………….462.1 Giới thiệu462.2 Mặt phẳng điều khiển MPλS/ GMPLS cho mạng quang482.2.1 Quảng bá thông tin trạng thái liên kết và phân phối tài nguyên492.2.2 Thuật toán tính toán tuyến CSPF512.2.3 Gán bước sóng522.2.4 Các yêu cầu chức năng báo hiệu GMPLS542.2.4.1 Giao thức báo hiệu542.2.4.2. Sự mở rộng các giao thức báo hiệu cho quang582.3 Sự mở rộng kĩ thuật lưu lượng622.3.1 Giới thiệu622.3.2. Mô hình hóa kĩ thuật lưu lượng của IP over WDM622.3.3. Khung chức năng của kĩ thuật lưu lượng652.3. 3.1 Cơ sở dữ liệu về thông tin trạng thái mạng IP/WDM672.3.3.2 Quản lý giao diện từ IP đến WDM692.3.3.3 Ví dụ về các Trigger cấu hình lại702.3.3.4 Đo và giám sát lưu lượng702.3.3.5 Giám sát hiệu suất tín hiệu quang712.4 Kết luận72CHƯƠNG III: MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHÁC LIÊN QUAN ĐẾN IP/QUANG……………………………………………………………………….743.1 Giới thiệu743.2 Vấn đề truyền tải743.3 Bảo vệ và phục hồi783.3.1 Giới thiệu783.3.2 Bảo vệ và phục hồi trong mạng IP over ATM803.3.3 Bảo vệ và phục hồi trong mạng IP/SDH/WDM823.3.4 Bảo vệ và phục hồi trong IP/RPR/WDM843.3.5 Bảo vệ và phục hồi trong kiến trúc IP/GbE/WDM853.3.6 Bảo vệ và phục hồi trong kiến trúc IP/RPR/WDM863.3.7 Kết luận863.4 Chuyển mạch883.4.1 Giới thiệu về chuyển mạch trong mạng WDM883.4.2. Chuyển mạch kênh quang903.4.3. Chuyển mạch burst quang913.4.4. Chuyển mạch gói quang953.4.5 Chuyển mạch nhãn quang973.5Truyền thông nhóm trong IP/WDM983.5.1 IP multical983.5.1.1 Cơ chế hoạt động993.5.1.2 Chuyển tiếp bản tin multicast1003.5.1.3 Giao thức định tuyến multical1013.5.1.4 phân phối gói tin và định tuyến multical1033.5.2 IP multicat trong GMPLS1053.5.3 IP over WDM multicast1063.6TCP over Optical Network1083.6.1 TCP trong mạng IP truyền thống1083.6.2 TCP trong mạng IP/WDM1093.7 Những vấn đề tồn tại1123.7.1 Quản lý phục hồi1123.7.2 Vấn đề chuẩn hóa1123.7.3 Bảo mật1153.7.4 Vấn đề phối hợp hoạt động1163.7.5 Kết luận117KẾT LUẬN……………………………………………………………viiTÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………viii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍCH HỢP IP/QUANG1.1 Giới thiệu
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Khoa viễn thông I - - - - - - - - o0o - - - - - - - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đ ti: MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN TÍCH HỢP IP/QUANG Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp : D2004VT1 Giáo viên hướng d8n : Ts Bùi Trung Hiếu Hà Đông 11/2008 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT……………………………………………….i DANH MỤC HÌNH VẼ……………………………………………… iv LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………… v MỤC LỤC 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍCH HỢP IP/QUANG 5 1.1 Giới thiệu 5 1.1.1Giao thức IP 5 1.1.1.1Cấu trúc của IP datagram trong IPv4 5 1.1.1.2 Phân mảnh và tái hợp 8 1.1.1.3Định tuyến 10 1.1.2Công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM 12 1.1.3Các khái niệm liên quan đến mạng quang 12 1.2 Động lực thúc đẩy tích hợp IP/quang 14 1.2.1Giới thiệu 14 1.2.2Tích hợp IP/ quang nhằm giảm lớp mạng 15 Trong giai đoạn lưu lượng IP chiếm ưu thế trong mạng thì cấu trúc mạng phân làm nhiều lớp không còn thích hợp nữa. Mục đích là tối thiểu hóa truyền mào đầu và cực đại hóa băng tần truyền dẫn hữu ích. Tất nhiên là độ phức tạp trong giám sát, điều hành, lập kế hoạch mạng và kĩ thuật cũng cần giảm bớt để cực tiểu hóa chi phí điều hành của nhà cung cấp dịch vụ và tăng lợi nhuận. Chúng ta có thể loại bỏ hẳn ATM, SDH khi nhu cầu lưu lượng cao để truyền trực tiếp IP(MPLS) trực tiếp trên quang WDM 15 15 1.2.3Tích hợp IP/ quang nhằm giảm lớp giao thức, thiết bị 16 1.3Mô hình tích hợp IP/optical 18 1.3.1Mô hình xếp chồng 18 1.3.2Mô hình ngang hàng 19 1.3.3 Nhận xét 20 1.4 Kiến trúc truyền tải IP/quang 21 1.4.1 Kiến trúc dựa trên ATM (IP/ATM/ SDH/ WDM và IP/ATM/WDM) 21 1.4.2 Kiến trúc IP/ SDH/ WDM 23 1.4.3 Kiến trúc IP/ RPR/WDM 25 1.4.4 Kiến trúc IP/GbE/WDM 26 1.4.5 Kiến trúc IP/WDM 27 1.4.5.1 IP over point to point WDM 29 1.4.5.2 IP over WDM cấu hình lại 30 1.4.5.3 IP over WDM chuyển mạch 31 1.5 Giải pháp tích hợp về điều khiển ASON/GMPLS 32 1.5.1 Giới thiệu cơ chế điều khiển và MPLS 32 1.5.2 Giới thiệu về ASON 34 1.5.3 Cơ chế điều khiển ASON 36 1.5.4 MPλS (Multi Protocol lamda Switching) và GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching). 38 1.6 Tiếp cận mặt bằng quản lý 43 Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 2 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang CHƯƠNG II: MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN THỐNG NHẤT VÀ KĨ THUẬT LƯU LƯỢNG 45 2.1 Giới thiệu 45 2.2 Mặt phẳng điều khiển MPλS/ GMPLS cho mạng quang 47 2.2.1 Quảng bá thông tin trạng thái liên kết và phân phối tài nguyên 48 2.2.2 Thuật toán tính toán tuyến CSPF 49 2.2.3 Gán bước sóng 50 2.2.4 Các yêu cầu chức năng báo hiệu GMPLS 52 2.2.4.1 Giao thức báo hiệu 52 2.2.4.2. Sự mở rộng các giao thức báo hiệu cho quang 55 2.3 Sự mở rộng kĩ thuật lưu lượng 59 2.3.1 Giới thiệu 59 2.3.2. Mô hình hóa kĩ thuật lưu lượng của IP over WDM 59 2.3.3. Khung chức năng của kĩ thuật lưu lượng 62 2.3. 3.1 Cơ sở dữ liệu về thông tin trạng thái mạng IP/WDM 65 2.3.3.2 Quản lý giao diện từ IP đến WDM 66 2.3.3.3 Ví dụ về các Trigger cấu hình lại 67 2.3.3.4 Đo và giám sát lưu lượng 68 2.3.3.5 Giám sát hiệu suất tín hiệu quang 68 2.4 Kết luận 69 CHƯƠNG III: MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHÁC LIÊN QUAN ĐẾN IP/QUANG 70 3.1 Giới thiệu 71 3.2vấn đề truyền tải 71 3.3 Bảo vệ và phục hồi 75 3.3.1 Giới thiệu 75 3.3.2 Bảo vệ và phục hồi trong mạng IP over ATM 76 3.3.3 Bảo vệ và phục hồi trong mạng IP/SDH/WDM 78 3.3.4 Bảo vệ và phục hồi trong IP/RPR/WDM 80 3.3.5 Bảo vệ và phục hồi trong kiến trúc IP/GbE/WDM 81 3.3.6 Bảo vệ và phục hồi trong kiến trúc IP/RPR/WDM 81 3.3.7 Kết luận 82 3.4 Chuyển mạch 83 3.4.1 Giới thiệu về chuyển mạch trong mạng WDM 83 Chuyển mạch kênh là kỹ thuật chuyển mạch mà các thông tin được trao đổi dưới dạng thời gian thực, là một phương pháp sử dụng để thiết lập mạch cho thông tin giữa 2 điểm. Số liệu được truyền trên cùng một tuyến 85 Chuyển mạch gói thực hiện truyền các gói số liệu độc lập. Mỗi gói đi từ một cổng tới một cổng khác theo một đường nào đó. Các gói không thể gửi tới nút kế tiếp khi chưa thực hiện thành công tại nút trước đó. Mỗi nút cần có các bộ đệm để tạm thời lưu các gói. Mỗi nút trong chuyển mạch gói yêu cầu một hệ thống quản lý để thông báo điều kiện truyền thông tin tới nút lân cận trong trường hợp số liệu truyền bị lỗi 85 3.4.2. Chuyển mạch kênh quang 85 3.4.3. Chuyển mạch burst quang 86 3.4.4. Chuyển mạch gói quang 90 3.4.5 Chuyển mạch nhãn quang 91 3.5Truyền thông nhóm trong IP/WDM 93 3.5.1 IP multical 93 Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 3 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang Truyền thông nhóm được yêu cầu trong vài ứng dụng ví dụ hội thảo truyền hình, khi đó các gói được phân phối đến nhóm các host đặc biệt. Một dạng được sử dụng trong multical backbone là MBone. Trong mạng IP truyền thống, hỗ trợ truyền thông nhóm (multical) vì không chỉ giảm tải trong xử lý host và sever ma còn tiết kiệm băng thông. Phạm vi multicast được giới hạn vì nó sử dụng trường thời gian sống (Time To Live - TTL) trong phần tiêu đề của gói tin IP. Quy tắc chuyển tiếp cơ bản cho các giao diện có cài đặt ngưỡng TTL là một gói tin không được chuyển tiếp qua các giao diện trừ khi thời gian sống TTL của nó lớn hơn ngưỡng 93 3.5.1.1 Cơ chế hoạt động 93 3.5.1.2 Chuyển tiếp bản tin multicast 94 3.5.1.3 Giao thức định tuyến multical 95 a. Giao thức định tuyến vectơ khoảng cách (DVMRP) 96 b. Multicast Extensions to Open Shortest Path First (MOSPF) 96 c. Protocol Independant Multicast (PIM) 97 3.5.1.4 phân phối gói tin và định tuyến multical 97 Để duy trì cây phân phối đơn giản nhất dùng tràn lụt. Khi router sử dụng thuật toán tràn nó nhận một gói tin được gửi tới nhóm multicast, nó sẽ kiểm tra xem liệu đã nhận được gói này lần nào chưa. Nếu là lần đầu tiên, nó sẽ chuyển tiếp tới tất cả các giao diện trừ giao diện gói tin đến. Nếu router đã từng nhận được gói tin này trước đó, gói tin sẽ bị loại bỏ để tránh các vòng lặp định tuyến 98 Ngoài sử dụng thuật toán tràn lụt ra còn có thể sử dụng Spanning-tree ngăn chặn sự lặp vòng trong một mạng chuyển mạch dư thừa bằng cách khoá lưu thông trên các đường liên kết dư thừa. Nếu đường liên kết chính có sự cố, thì spanning-tree cho phép các đường dẫn phụ hoạt động. Giao thức spanning-tree hoạt động trong suốt đối với trạm cuối 98 Router chạy các giao thức định tuyến multicast sử dụng giao thức IGMP để giám sát thành viên nhóm multicast kết nối trực tiếp với các mạng con. Các router duy trì một cơ sở dữ liệu nhóm nội bộ, cơ sở dữ liệu này liệt kê các nhóm kết nối trực tiếp và xác định trách nhiệm của router trong việc phân phối các gói multicast tới các nhóm này. Thu thập trạng thái đường truyền và thu thập hội viên nhóm. Cần thu thập thông tin trạng thái đường truyền từ tất cả các router trong miền để tìm kiếm và tính toán một cây thích hợp cho mỗi nhóm multicast. Còn biết về hội viên nhóm để tìm kiếm một cây thích hợp hay thiết lập một cây mới cho một nhóm multicast 98 Khi có một nhóm mới xuất hiện, nếu một trình quản lý cây không thể tìm thấy một cây đang tồn tại phù hợp, nó cần tính toán một cây mới cho nhóm đó thông qua module định tuyến multicast. Tính toán một cây tối ưu cho một nhóm multicast là NP cứng, sử dụng một vài thuật toán thích hợp, RP tương ứng hay nút lõi có thể được lựa chọn một cách thích hợp để đạt được cân bằng tải. Chúng ta sử dụng những cây sóng hướng thay vì những cây đơn hướng đểm bất kỳ khi nào một cây bao phủ các thành viên của một nhóm, nó có thể được sử dụng để phân phát các gói cho nhóm đó, mà không bị kiểm tra hướng truyền dẫn 98 3.5.2 IP multicat trong GMPLS 99 3.5.3 IP over WDM multicast 100 3.6TCP over Optical Network 102 3.6.1 TCP trong mạng IP truyền thống 102 3.6.2 TCP trong mạng IP/WDM 103 3.7 Những vấn đề tồn tại 105 3.7.1 Quản lý phục hồi 105 3.7.2 Vấn đề chuẩn hóa 105 3.7.3. Bảo mật 107 3.7.4 Vấn đề phối hợp hoạt động 109 3.7.5 Kết luận 110 Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 4 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍCH HỢP IP/QUANG 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Giao thức IP IP là giao thức cung cấp dịch vụ truyền thông theo kiểu không liên kết. Phương thức này cho phép bên gửi và bên nhận không cần phải thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu, và do đó khi không truyền dữ liệu, không cần giải phóng kết nối. 1.1.1.1Cấu trúc của IP datagram trong IPv4 Hình 1.1 là cấu trúc của một datagram trong phiên bản IPv4. Việc xử lý datagram xảy ra trong phần mềm, nội dung và định dạng của nó không bị ràng buộc bởi bất kỳ phần cứng nào. Vì vậy, nó đáp ứng được yêu cầu của mạng Internet là hoàn toàn độc lập các lớp thấp hơn Hình1.1 : Định dạng datagram của IPv4 Ý nghĩa của các trường như sau: Ver (4 bit): chứa giá trị của phiên bản giao thức IP đã dùng để tạo datagram. Nó đảm bảo cho máy gửi, máy nhận và các bộ định tuyến cùng thống nhất với nhau về định dạng gói datagram. Với IPv4 thì giá trị là (0100). Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 0 3 7 1 5 1 8 2 3 3 1 Ver HL TOS Total Length Identification Flags Fragment Offset TTL Protocol Header Checksum Source IP Address Destination IP Address Options (nếu cần) Padding (nếu cần) Data 5 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang HL – Header Length (4 bit): cung cấp thông tin về độ dài vùng tiêu đề của datagram, được tính theo các từ 32 bit. TOS – Type of Service (8 bit): xác định cách các datagram được xử lý nhờ vùng Identification của datagram đó như sau: 0 2 3 4 5 6 7 Precedence D T R 0 0 + Precedence (3 bit): xác định độ ưu tiên của datagram, cho phép nơi gửi xác định độ quan trọng của mỗi datagram. Nó cung cấp cơ chế cho phép điều khiển thông tin, nghĩa là khi mạng có hiện tượng tắc nghẽn hay quá tải xảy ra thì những datagram có độ ưu tiên cao sẽ được ưu tiên phục vụ. 000 là độ ưu tiên thấp nhất, 111 là độ ưu tiên mức điều khiển mạng. + D – Delay (1 bit): D = 0 độ trễ thông thường. D = 1 độ trễ thấp. + T – Throughput (1 bit): T = 0 lưu lượng thông thường. T = 1 lưu lượng cao. + R – Reliability (1 bit): R = 0 độ tin cậy thông thường. R = 1 độ tin cậy cao. + Hai bit cuối cùng dùng để dự trữ, chưa sử dụng. Các giao thức định tuyến mới như OSPF và IS – IS sẽ đưa ra các quyết định định tuyến dựa trên cơ sở trường này. Total Length (16 bit): cho biết độ dài của IP datagram tính theo octet bao gồm cả phần tiêu đề và phần dữ liệu. Kích thước của trường dữ liệu được tính bằng cách lấy Total Length trừ đi HL. Trường này có 16 bit nên cho phép độ dài của datagram có thể lên đến 65535 octet. Tuy nhiên, các tầng liên kết sẽ phân mảnh chúng vì hầu hết các host chỉ có thể làm việc với các datagram có độ dài tối đa là 576 byte. Identification (16 bit): chứa một số nguyên duy nhất xác định datagram do máy gửi gán cho datagram đó. Giá trị này hỗ trợ trong việc ghép nối các fragment của một datagram. Khi một bộ định tuyến phân đoạn một datagram, nó sẽ sao chép hầu hết các vùng tiêu đề của datagram vào mỗi fragment trong đó có cả Identification. Nhờ Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 6 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang đó, máy đích sẽ biết được fragment đến thuộc vào datagram nào. Để thực hiện gán giá trị trường Identification, một kỹ thuật được sử dụng trong phần mềm IP là lưu giữ một bộ đếm trong bộ nhớ, tăng nó lên mỗi khi có một datagram mới được tạo ra và gán kết quả cho vùng Identification của datagram đó. Flags (3 bit): tạo các cờ điều khiển khác nhau như sau: Bit 0: dự trữ, được gán giá trị 0. Bit 1: DF → DF = 0: có thể phân mảnh. → DF = 1: không phân mảnh. Bit 2: MF → MF = 0: fragment cuối cùng. → MF = 1: vẫn còn fragment. Fragment Offset (13 bit): trường này chỉ vị trí fragment trong datagram. Nó tính theo đơn vị 8 octet một (64 bit). Như vậy, độ dài của các Fragment phải là bội số của 8 octet trừ Fragment cuối cùng. Fragment đầu tiên có trường này bằng 0. TTL - Time to Live (8 bit): trường này xác định thời gian tối đa mà datagram được tồn tại trong mạng tính theo đơn vị thời gian là giây. Công nghệ hiện nay gán giá trị cho trường Time to Live là số router lớn nhất mà các datagram phải truyền qua khi đi từ nguồn tới đích. Mỗi khi datagram đi qua một router thì giá trị của trường này sẽ giảm đi một. Và khi giá trị của trường này bằng 0 thì datagram bị huỷ. Protocol (8 bit): giá trị trường này xác định giao thức cấp cao nào (TCP, UDP hay ICMP) được sử dụng để tạo thông điệp để truyền tải trong phần data của IP datagram. Về thực chất, giá trị của trường này đặc tả định dạng của trường Data. Header Checksum (16 bit): trường này chỉ dùng để kiểm soát lỗi cho tiêu đề IP datagram. Trong quá trình truyền, tại các router sẽ xử lý tiêu đề nên có một số trường bị thay đổi (như Time to Live) vì thế nó sẽ kiểm tra và tính toán lại tại mỗi điểm này. Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 0 DF MF 7 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang Source IP Address (32 bit): xác định địa chỉ IP nguồn của IP datagram. Nó không thay đổi trong suốt quá trình datagram được truyền. Destination IP Address (32 bit): xác định địa chỉ IP đích của IP datagram. Nó không thay đổi trong suốt quá trình datagram được truyền. Options (độ dài thay đổi): trường này chứa danh sách các thông tin được lựa chọn cho datagram. Nó có thể có hoặc không có, chứa một lựa chọn hoặc nhiều lựa chọn. Padding (độ dài thay đổi): trường này được sử dụng để đảm bảo cho tiêu đề của IP datagram luôn là bội của 32 bit (bù cho trường option có độ dài thay đổi). Nhờ đó đơn giản cho phần cứng trong xử lý tiêu đề của IP datagram. Data (độ dài thay đổi): mang dữ liệu của lớp trên, có độ dài tối đa là 65535 byte. Tiêu đề với các trường có độ dài cố định có thể tăng tốc độ xử lý bằng cách cứng hoá quá trình xử lý thay cho xử lý bằng phần mềm. Tuy nhiên, việc sử dụng phần cứng sẽ làm tăng chi phí thiết bị cũng như không mềm dẻo bằng phần mềm khi có những điều kiện bị thay đổi. 1.1.1.2 Phân mảnh và tái hợp a) Phân mảnh Các IP datagram có độ dài tối đa là 65535 byte. Nhưng trong thực tế, frame của các liên kết truyền dẫn có các kích thước vùng dữ liệu bị giới hạn. Giá trị giới hạn này gọi là đơn vị truyền dẫn lớn nhất MTU của liên kết. Mặt khác, các datagram lại phải qua nhiều liên kết khác nhau trước khi đến đích nên MTU cũng thay đổi theo từng liên kết. MTU có giá trị nhỏ nhất trong các MTU của các liên kết tạo nên đường truyền dẫn được gọi là path MTU (MTU của đường truyền). Các datagram có thể định tuyến theo các con đường khác nhau nên path MTU giữa hai host không phải là một hằng số. Nó sẽ phụ thuộc vào tuyến được lựa chọn định tuyến tại thời gian đang sử dụng. Path MTU hướng thuận khác với path MTU hướng ngược. Để các datagram có thể đóng gói vào các frame của tầng liên kết thì IP phải có khả năng phân mảnh datagram thành các fragment có kích thước phù hợp. Việc Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 8 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang phân mảnh có thể ở ngay nguồn hay ở các bộ định tuyến mà tại đó datagram có kích thước lớn hơn kích thước vùng dữ liệu của frame. Các fragment đầu sẽ có kích thước tối đa sao cho vừa với vùng dữ liệu của frame, riêng fragment cuối cùng sẽ là phần dữ liệu còn lại (nhỏ hơn hoặc bằng vùng dữ liệu của frame). Quá trình phân mảnh được thực hiện nhờ các trường Flag, Fragment Offset và làm thay đổi các trường Total Length, Header Checksum. b) Tái hợp Các Fragment được truyền như những datagram độc lập cho đến máy đích mới được tái hợp lại. Thực hiện tái hợp sẽ nhờ vào trường Flag để biết được Fragment cuối cùng cũng như sử dụng Identification để biết được fragment thuộc vào datagram nào. Như vậy, các fragment có giá trị bốn trường Identification, Source Address, Destination Address và Protocol giống nhau thì sẽ thuộc cùng vào một datagram để truyền lên lớp cao. Chỉ khi phía thu nhận đủ fragment thì mới thực hiện quá trình tái hợp. Vì vậy, cần có các bộ đệm, một bảng theo bit chỉ các khối fragment đã nhận được, một bộ đếm thời gian tái hợp. Dữ liệu của fragment được đặt vào một bộ đệm dữ liệu và vị trí của nó phụ thuộc vào Fragment Offset, bit trong bảng tương ứng với Fragment nhận được sẽ được lập. Nếu nhận được fragment đầu tiên có Fragment Offset bằng 0 tiêu đề của nó được đặt vào bộ đệm tiêu đề. Nếu nhận được fragment cuối cùng (có MF của trường Fragment bằng 0) thì độ dài tổng sẽ được tính. Khi đã nhận đủ các fragment (biết được bằng cách kiểm tra các bit trong bảng bit khối Fragment) thì sau đó datagram được gửi lên tầng trên. Mặt khác, bộ đếm thời gian tái hợp nhận giá trị lớn nhất là giá trị của bộ đếm thời gian tái hợp hiện thời hoặc giá trị của trường Time to Live trong Fragment. Chú ý: Trong quá trình tái hợp, nếu bộ đếm thời gian tái hợp đã hết thì các tài nguyên phục vụ cho quá trình tái hợp (các bộ đệm, một bảng theo bit chỉ các khối fragment đã nhận được) sẽ bị giải phóng, các fragment đã nhận được sẽ bị huỷ mà không xử lý gì datagram. Khi tái hợp, giá trị khởi đầu của bộ đếm thời gian tái hợp thường thấp hơn giới hạn thời gian thực hiện tái hợp. Đó là vì thời gian thực hiện tái hợp sẽ tăng lên nếu Time to Live trong fragment nhận được lớn hơn giá trị hiện thời của bộ đếm thời gian tái hợp nhưng nó lại không giảm nếu nhỏ hơn. Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 9 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang Đối với các datagram có kích thước nhỏ, trong quá trình truyền không phải phân mảnh (có trường Fragment Offset và vùng MF của trường Flag bằng 0) thì phía thu không cần thực hiện tái hợp mà datagram được gửi luôn lên tầng trên. Việc chỉ tái hợp các fragment ở đích cuối cùng có những hạn chế sau: sau khi phân mảnh các fragment có thể đi qua mạng có MTU lớn hơn, do đó không tận dụng được hiệu quả truyền dẫn. Ngoài ra, như ta đã biết các fragment chỉ được tái hợp lại khi đã nhận đủ. Với số lượng fragment lớn thì xác suất mất fragment cao hơn, khi đó kéo theo xác suất mất datagram cũng cao vì chỉ cần một fragment không về đến đích trước khi bộ đếm thời gian bằng 0 thì toàn bộ datagram sẽ mất. Nhưng việc kết hợp các gói tin tại đích sẽ giúp cho chức năng của các router đơn giản hơn, xử lý nhanh hơn và tránh được tình trạng tái hợp rồi lại phân mảnh. Vì thế, cơ cấu này vẫn được sử dụng trong IP. 1.1.1.3 Định tuyến Định tuyến là một trong các chức năng quan trọng của IP. Datagram sẽ được định tuyến bởi host tạo ra nó và có thể còn có một số host khác (có chức năng như các router). Sau đây, sẽ tìm hiểu về định tuyến trong IP. Định tuyến IP có thể được chia thành hai loại: • Định tuyến tĩnh. • Định tuyến động. a, Định tuyến tĩnh Phương pháp định tuyến tĩnh sử dụng một bảng định tuyến (cấu trúc đã trình bày ở trên) để lưu trữ thông tin về các đích có thể đến và làm sao có thể đến được đó. Vì cả máy tính và router đều phải chuyển datagram nên cả hai đều có các bảng định tuyến. Để chuyển datagram đi thì trước hết phải tìm thông tin trong bảng định tuyến. Có ba bước tìm kiếm thông tin trong bảng định tuyến theo thứ tự như sau: + Tìm xem có host nào có địa chỉ phù hợp với địa chỉ đích không (trùng hợp cả vùng net ID và vùng host ID). Khi này, có thể truyền trực tiếp datagram tới đích. + Tìm xem có host nào có địa chỉ phù hợp với địa chỉ đích không (trùng hợp vùng net ID). Khi này, datagram được gửi tới router (được xác định tại cột Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 10 [...]... viễn thông Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang 13 không trong suốt, loại thứ hai là OXC trong suốt Cấu tạo của OXC có 3 thành phần chính: ♦ Bộ tách kênh chia bước sóng quang ở đầu vào: thực hiện tách các kênh quang theo các bước sóng khác nhau từ các sợi quang vào khác nhau ♦ Ma trận chuyển mạch: thực hiện đấu nối chéo từ một kênh quang đầu vào tới một kênh quang đầu ra... viễn thông Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang 15 ngày càng đã cho phép xây dựng mạng quang động hơn, nhờ đó các nối kết băng thông lớn hơn Luồng quang (lighpath) có thể được thiết lập theo nhu cầu Quá trình tích hợp không những giúp loại bỏ một số xử lý trung gian không cần thiết, lắp lại giữa các lớp mạng mà còn có thể giảm bớt lớp mạng 1.2.2 Tích hợp IP/ quang nhằm... truyền trực tiếp IP(MPLS) trực tiếp trên quang WDM Hình 1.2 : Xu hướng tích hợp IP/ quang Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang 16 1.2.3 Tích hợp IP/ quang nhằm giảm lớp giao thức, thiết bị Trước đây, chỉ có 1 cách duy nhất để truyền tải các gói tin IP trên sợi quang sử dụng công nghệ WDM là kết nối... tải trên cơ sở SONET/SDH và mạng toàn quang 1.1.3 Các khái niệm liên quan đến mạng quang Một bộ OXC là một bộ chuyển mạch phân chia theo không gian, có thể chuyển tín hiệu quang từ một cổng đầu vào đến một cổng đầu ra Có thể thực hiện chuyển đổi quang điện ở đầu vào và chuyển đổi điện quang ở đầu ra, cũng có khi không cần xử lý tín hiệu điện, tín hiệu đều là quang Loại thứ nhất gọi là OXC Nguyễn Thị... tín hiệu quang thông qua các phương tiện khác nhau Lớp này định nghĩa cách truyền tín hiệu quang trên các phương tiện quang đồng thời thực hiện tính năng đo kiểm và điều khiển đối với bộ khuếch đại quang và bộ lặp Lớp này thực hiện các vấn đề sau: cân bằng công suất, điều khiển tăng ích của EDFA, tích luỹ và bù tán sắc Lớp sợi quang: là tầng vật lý ở dưới cùng, gồm các sợi quang khác nhau nh : G.652,... thông Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang 20 Hình 1 5: Mô hình ngang hàng Mô hình này quá trình điều khiển thiết lập bước sóng quang động nhờ các Router ở biên được nối với mạng quang Khi Router có tắc nghẽn, thì hệ thống quản lý mạng NMS hay chính Router sẽ yêu cầu thiết lập luồng quang động Sau đó các chuyển mạch quang sẽ tạo mới hay cải thiện kênh quang trên lớp quang... thể thực hiện chuyển đổi tín hiệu quang truyền qua chúng, ví dụ như thực hiện chuyển đổi OEO, liên quan đến vận hành 3R, định dạng lại, định thời lại, tái tạo lại và có thể còn khuyếch đại 1.2 Động lực thúc đẩy tích hợp IP/quang 1.2.1 Giới thiệu Việc tích hợp mạng IP và quang là xu thế tất yếu tạo nên mạng lõi Internet quang - cơ sở mạng thế hệ sau Các kết nối chéo quang OXC (optical crossconect) Nguyễn... hoàn chỉnh tin tức phối hợp của đoạn ghép kênh quang nhiều bước sóng và thông tin phụ của đoạn ghép kênh quang, cung cấp chức năng đo kiểm và quản lý của đoạn ghép kênh quang để vận hành và bảo dưỡng mạng Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang 14 Lớp đoạn truyền dẫn quang (OTS ): cung cấp các chức năng... công nghệ bưu chính viễn thông Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang 22 Hình 1.6 : Ngăn xếp giao thức IP/ATM/SDH/WDM Tầng IP: Nhận dữ liệu (có thể là thoại, âm thanh, hình ảnh, ) từ tầng trên và đóng gói thành các gói datagram có độ dài từ 250 đến 65535 Tầng LLC/SNAP: Thực chất, có 2 cách để đóng gói các gói tin IP trong khung AAL 5: Điều khiển liên kết logic LLC/SNAP và ghép... Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang 18 quang và các cơ cấu chuyển mạch toàn quang cho các phần tử mạng biên và giữa Transponder được sử dụng để tăng cường tín hiệu quang Có các bộ transponder toàn quang (laser điều hướng)và các bộ transponder chuyển đổi O-E-O Giảm lớp giao thức đồng nghĩa với việc giảm xử lý trong thiết bị mạng Mô hình tích hợp cho phép tương tác giữa các