TRƯỜNG ………………… KHOA……………………… [\[\ BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài: Các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang i Nội dung khoá luận tốt nghiệp Từ yêu cầu của đề tài “Các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang” thì luận văn đã nêu lên được các vấn đề liên quan. Đó là giới thiệu một cách khái quát về yêu cầu của đề tài, nói lên được tổng quan về công nghê IP. Công nghệ mà đang trở thành chuẩn phổ biến của nhiều dịch vụ mạng mới. Đã nêu lên công nghệ IP đang sử dụng hiện nay và xu hướng phát triển công nghệ IP trong tương lai. Luận văn cũng đã nêu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang hiện nay. Các cách thức truyền tải dựa trên các phương pháp đã làm chủ, các giải pháp mới có tính khả thi cho tương lai. Đưa ra vấn đề không thể thiếu và rất quang trọng là vấn đề vê cách thức điều khiển, báo hiệu trong truyền tải IP trên mạng quang cũng đã được đề cập. ii MỤC LỤC Lời mở đầu 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IP 2 1.1 Giới thiệu chung 2 1.2 IPv4 2 1.3 Ưu điểm của IPv6 so với IPv4 4 1.4 Sử dụng IPv4 hay IPv6. 6 1.5 IPv6 cho IP/WDM 7 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IP TRÊN MẠNG QUANG 8 2.1 Các thế hệ mạng WDM. 8 2.2 Nghiên cứu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang 9 2.2.1 Xu hướng tích hợp WDM 9 2.2.2 Giới thiệu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang 11 2.2.3 Thích ứng IP trên WDM 13 2.2.3.1 IP/ATM/SDH cho truyền dẫn WDM 13 2.2.3.2 IP/ATM trực tiếp trên WDM 15 2.2.3.3 IP/PDH/SDH cho truyền dẫn WDM 16 2.2.3.4 Các giao thức hỗ trợ truyền dẫn SONET/SDH trên WDM 16 2.2.3.4.1Phương thức đóng khung HDLC (POS) 16 2.2.3.4.2 MAPOS (Multiple-access protocol overl SONET) 19 2.2.3.4.3 Phương thức đóng khung LAP (Link Accsess Procedure-SDH) 20 2.2.3.4.4 Phương thức đóng khung GFP (Generic Framing Procedure-GFP) 22 2.2.3.4.5 Kết chuỗi ảo (Virtual Concatenation-VCAT) 23 2.2.3.4.6 LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) 24 2.2.3.5 IP/Gigabit Ethernet cho WDM 25 2.2.3.6 IP/SDL trực tiếp trên WDM 27 2.2.4 Nghiên cứu các giao thức mới 28 2.2.4.1 RPR/SRP (Resilient Packet Ring/Spacial Reuse Protocol) 28 2.2.4.2 DTM (Dynamic Transfer Mode) 31 2.2.4.3 Sử dụng MPLS hỗ trợ chức năng định tuyến IP (IP-MPLS) 32 2.2.5 Chuyển mạch kênh quang WDM 36 2.2.5.1 Kỹ thuật WDM 36 2.2.5.2 Chuyển mạch kênh quang: Định tuyến bước sóng 36 2.2.6 Chuyển mạch gói quang. 38 2.2.6.1Các kỹ thuật chuyển mạch gói quang 39 2.2.4.2 Định tuyến lệch 45 2.2.7 Kết luận 45 2.3 Phương thức điều khiển trong mạng truyền tải tích hợp IP over WDM 46 2.3.1 Quá trình phát triển mặt điều khiển 47 2.3.2 G-MPLS 48 2.3.2.1 Giới thiệu 48 2.3.2.2 Hoạt động và nền tảng của MPLS 49 2.3.2.3 Quá trình phát triển MPLS đến GMPLS 50 iii 2.3.2.4 Bộ giao thức G-MPLS 51 2.3.2.5 Mục tiêu và các chức năng mặt điều khiển GMPLS 53 2.3.2.6 Kiến trúc các thành phần của mặt điều khiển GMPLS 54 2.3.2.6.1 Yêu cầu của mặt điều khiển 54 2.3.2.6.2 Mạng thông tin số liệu hỗ trợ mặt điều khiển GMPLS 55 2.3.2.7 Báo hiệu trong GMPLS 57 2.3.2.7.1 Các chức năng cơ bản 58 2.3.2.7.2 Hỗ trợ phục hồi 59 2.3.2.7.3 Hỗ trợ xử lý loại trừ 59 2.3.2.7.4 Phối hợp báo hiệu 60 2.3.2.8 Các lợi ích của G-MPLS 61 2.3.2.9 Các vấn đề còn tồn tại của GMPLS 61 2.3.3 Mạng chuyển mạch quang tự động (ASON) 63 2.3.3.1 Khái niệm 63 2.3.3.2 Mô hình ASON 63 2.3.3.3 Các chức năng của ASON 66 2.3.3.3.1 Chức năng mạng lõi ASON 66 2.3.3.3.2 Chức năng biên của ASON 67 2.3.3.4 Các mô hình dịch vụ cho kiến trúc ASON 72 2.3.3.4.1 Mô hình dịch vụ xếp chồng 72 2.3.3.4.2 Mô hình dịch vụ đồng cấp 73 Kết luận 745 iv Chữ viết tắt AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM ADM Add-Drop Multiplexer Bộ xen rẽ APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân chia địa chỉ ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tin không đồng bộ BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên CAC Call Admission Control Điều khiển nhận cuộc gọi CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit không đổi CIDR Classless Inter-Domain Routing Định tuyến liên vùng không phân lớp CLP Cell Loss Priority Độ ưu tiên mất tế bào CoS Class of Services Lớp dịch vụ CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư thừa theo chu kỳ DPT Dynamic Packet Transport Truyền tải gói động DTM Dynamic Transfer Mode Chế độ truyền tải động DVMRP Distance Vector Multicast Routing Protocol Giao thức định tuyến vecto khoảng cách DWDM Density Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao DXC Digital Cross-Connect Kết nối chéo kênh EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức cổng ngoài FCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện số phân bố theo cáp quang FDL Fibre Delay Line Trễ đường cáp quang FEC Forward Equivalence Class (in MPLS)Lớp phát chuyển tương ứng FEC Forward Error Correction (in error correction) Sửa lỗi trước GbE Gigabit Ethernet Ethernet tốc độ Gigabit HDLC High-level Data Link Control Điều khiển tuyến dữ liệu số mức cao v ID Identity Mã nhận dạng IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers Viện đào tạo các kỹ sư điện và điện tử IGP Interior Gateway Protocol Giao thức cổng trong IP Internet Protocol Giao thức Internet IPng IP next generation IP kế tiếp IPS Intelligent Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ thông minh IPv4 IP version 4 Giao thức Internet phiên bản 4 IPv6 IP version 6 (=IPng) Giao thức Internet phiên bản 6 ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa truy nhập ISO International Standards Organisation Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISP Internet Service Provider Nhà cung c ấp dịch vụ Internet ITU International Telecommunication Union Hiệp hội viễn thông quốc tế L2 Layer 2 Lớp 2 L3 Layer 3 Lớp 3 LAN Local Area Network Mạng cục bộ LAPS LAN Adapter Protocol Support Program Hỗ trợ giao thức đáp ứng LAN LCP Link Control Protocol Giao thức điều khiển đường LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LF Link Failure Sự cố tuyến LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn LLC Logical Link Control Điều khiển đường logic LOF Loss of Frame Mất khung LOP Loss Of Packet Mất gói LOS Loss Of Signal Mất tín hiệu LSP Lable Switched Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Lable Switch Router Định tuyến chuyển mạch nhãn MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập vi MAPOS Multiple Access Protocol Over SONET Giao thức đa truy nhập qua SONET MBGP Multicast Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên quảng bá MPS Multi Protocol Lambda Switching Chyển mạch Lamda đa giao thức MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPOA Multi Protocol Over ATM Đa giao thức theo ATM NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới OADM Optical Add Drop Multiplexer Bộ ghép xen rẽ quang OAM Operation, Administration and Maintenance Khai thác, Quản trị và Bảo dưỡng OBS Optical burst switching Chuyển mạch cụm quang OC Optical Carrier Sóng mang quang OCH Optical Channel Kênh quang OCHP Optical Channel Protection Bảo vệ kênh quang OE Opto-electronic conversion Chuyển đổi quang-điện ODL Optical Delay Line Trễ đường quang OEO Optical- Electronical- Optical Quang-Điện-Quang OEXC Opto-Electric Cross-Connect Kết nối chéo quang-điện OL Optical Label Nhãn quang OLA Optical Line Amplifier Bộ khuếch đại đường quang OLC Optical Label Channel Kênh nhãn quang OLS Optical Label Switching Chuyển mạch nhãn quang OMS Optical Multiplex Section Ghép vùng quang OMSP Optical Multiplex Section Protection Bảo vệ ghép vùng quang ON Optical Network Mạng quang OEO Optical-Electrical-Optical Quang-Điện-Quang OOO Optical-Optical-Optical Quang-Quang-Quang OP Optical Packet Gói quang OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang vii OS Operating System Hệ thống khai thác OSC Optical Supervisory Channel Kênh giám sát quang OSI Open System Interconnection Liên kết nối hệ thống mở OSPF Open Shortest Path First Thuật toán tìm đường ngắn nhất OTDM Optical Time Division Multiplexing Ghép quang theo thời gian OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang PDH Plesiochronous Digital Hierachy Phân cấp số cận đồng bộ POL Packet Over Lightwave Chuyển mạch gói qua bước sóng POS Packet Over SONET/SDH Gói qua SONET/SDH PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm điểm QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QoSig quality of signal Chất lượng tín hiệu RSVP Resource ReSerVation Protocol Giao thức dự trữ tài nguyên SDH Synchronous Digital Hierarchy Truyền dẫn đồng bộ SDL Simple Data Link Đường dữ liệu đơn giản SDLC Synchronous Data Link Control Điều khiển tuyến dữ liệu đồng bộ SLA Service Level Agreement Sự thỏa thuận mức dịch vụ SNAP Sub Network Access Point Điểm truy nhập mạng con SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ STM Synchronous Transport Module Chế độ truyền tải đồng bộ SVC Switched Virtual Channels Kênh chuyển mạch ảo TCA Traffic Conditioning Agreement Sự thỏa thuận điều kiện lưu lượng TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh theo thờigian TOS Type Of Service Kiểu dịch vụ VC Virtual Connection (in ATM) Kết nối ảo (trong ATM) VC Virtual Container (in SDH) Gói ảo (trong SDH) VCI Virtual Channel Identifier Bộ nhận dạng kênh ảo viii VP Virtual Path Đường ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WC Wavelength conversion Chuyển đổi bước sóng WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng 1 Lời mở đầu Giao thức Internet (IP) đã trở thành giao thức chuẩn phổ biến cho các dịch vụ mạng mới, do đó lưu lượng IP không ngừng tăng nhanh và dần thay thế các loại giao thức khác. Hằng năm, lưu lượng số tăng hơn lưu lượng thoại gấp 2 ÷ 4 lần. Đến năm 2010, lưu lượng số đã đạt đến gấp hàng chục lần lưu lượng thoại. Kiến trúc mạng IP ngày nay được xây dựng theo ngăn mạng xếp chồng những công nghệ như ATM, SDH và WDM. Do có nhiều lớp liên quan nên đặc trưng của kiến trúc này là dư thừa tính năng; và chi phí liên quan đến vận hành khai thác cao. Hơn nữa, kiến trúc này trước đây sử dụng để cung cấp chỉ tiêu đảm bảo cho dịch vụ thoại và thuê kênh, không được thiết kế phù hợp cho mạng số liệu. Do đó nó không thật sự thích hợp đối với các ứng dụng hoạt động dựa trên công nghệ chuyển mạch gói và đặc biệt là những ứng dụng có nguồn gốc IP. Một số nhà cung cấp và tổ chức tiêu chuẩn đang đề xuất những giải pháp mới khai thác IP trên kiến trúc mạng đơn giản, ở đó lớp WDM là nơi cung cấp băng tần truyền dẫn vô cùng lớn. Những giải pháp này cố gắng giảm tối đa tính năng dư thừa, giảm mào đầu giao thức, đơn giản hoá công việc quản lý và qua đó truyền tải IP trên lớp WDM (lớp mạng quang) càng hiệu quả càng tốt. Hiện nay có nhiều kiến trúc mạng đã được nhận diện và triển khai trong thực tế. Tất cả chúng đều liên quan đến việc đơn giản hoá các ngăn giao thức nhưng trong số chúng chỉ có một số kiến trúc có nhiều đặc tính hứa hẹn như DoS (Data over SONET/SDH), Gigabit Ethernet (GbE) và Resilient Packet Ring (RPR) ngoài kiến trúc IP trên ATM/SDH/WDM. Một trong những thách thức lớn nhất ngày nay đối mặt với các nhà sản xuất chuyển mạch quang đó là phát triển các giao thức báo hiệu cho điều khiển hoạt động và hoạt động liên mạng của lớp quang mà có lẽ đây cũng là vấn đề cần chuẩn hoá cấp bách nhất hiện nay. Các tổ chức và diễn đàn quốc tế OIF (Optical Internetworking Forum), IETF và ITU đều đang nỗ lực gấp rút để thiệt lập nên các phương pháp xác định việc điều khiển và kết nối giữa mạng WDM và IP. Trong quá trình thực hiện đề tài, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô tại Khoa Điện Tử Viễn Thông- Trường Đại Học Công Nghệ, nhất là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Kim Giao- người đã trực tiếp hướng dẫn em. [...]... gúi quang mi cú th thng mi rng rói trờn th trng Cú th nờu cỏc phng phỏp trờn bng cỏc tờn gi sau: IP/ ATM/SDH/WDM IP/ ATM/SDH(frame)/WDM IP/ ATM/WDM IP/ SDH/WDM IP/ SDH(khung)/WDM IP/ Ethernet/SDH/WDM IP/ Ethernet/SDH(khung)/WDM IP/ GbE/WDM IP/ RPR/SDH(khung)/WDM IP/ MAPOS /SDH(khung)/WDM 12 IP/ GFP/SDH/WDM IP/ DTM/WDM IP/ DTM/SDH(khung)/WDM IP/ LAPS/SDH(khung)/WDM IP- MPLS/SDH(khung)/WDM IP- MPLS /quang. .. t mo u IP ti phn mo u m rng nhm n gin húa giao thc v nõng tc x lý s liu IP trong b nh tuyn Kim tra li mc IP khụng c thc hin trong IPv6 gim khi lng x lý v ci thin nh tuyn Kim tra li tiờu tn nhiu thi gian, mt nhiu bit mo u v d tha khi c lp nh tuyn v lp truyn ti u cú chc nng kim tra tin cy 1.4 S dng IPv4 hay IPv6 n bõy gi chỳng ta cú th khng nh rng IPv6 cha th thay th IPv4 ngay c Hai phiờn bn IP ny... vi c IPv4 v IPv6) Mt iu quan trng v tiờn quyt cho vic phi hp hat ng ú l IPv6 cn hot ng theo kiu Host ngn kộp: mt cho ngn giao thc IPv4 v mt cho ngn giao thc IPv6 Nh vy, chỳng ta cú th thy rng trc mt s xut hin IPv6 ch lm cho s la chn thờm khú khn (cng ging nh li ớch ca vic nh tuyn hiu qu cũn tựy thuc vo liu cỏc nh khai khỏc cú s dng IPv6 khụng) V lõu di, s nghi ngi v phc tp v hiu qu ca IPv6 so vi IPv4... dng QoS trong IPv4 cng c xỏc nh trong trng TOS v phn nhn dng ti trng ca gúi tin IP Tuy nhiờn trng TOS ny cú tớnh ớt tớnh nng 1.3 u im ca IPv6 so vi IPv4 Do cỏc vn t ra trờn nờn mt phiờn bn ca giao thc mi ó c gii thiu Xut phỏt im ca IPv6 cú tờn gi l Ipng (Internet Protocol Next Generation) Sau ú, IPng c gỏn vi phiờn bn 6 v ly tờn chớnh thc l IPv6 Quan im chớnh khi thit k tng bc thay th IPv4, khụng to... bo v lu lng IP chng li s c t cỏp nh chc nng chuyn mch t ng (APS) iu ny cng cú th thc hin trong lp mng quang da trờn WDM IP router SDH ADM ghộp kờnh IP router transponder STM16 OLA Hỡnh 5 Vớ d v mng IP/ SDH/WDM Card ng truyn trong b nh tuyn IP thc hin to khung PPP/HDLC Tớn hiu quang phi phự hp vi truyn dn qua mụi trng si quang trong phn t mng SDH hoc b Transponder WDM Cú mt s kiu giao din IP/ SDH khỏc:... khỏc nhau Do trũng Flow label nm trong IPv6 header nờn QoS vn c m bo khi phn ti trng c mó hoỏ bi IPSec - Kh nng m rng tt: IPv6 cú kh nng m rụng tt bng vic s dng header m rng ngay sau phn IPv6 header iu ny cho phộp thờm vo cỏc chc nng mng mi Khụng ging nh IPv4, phn la chn a ch cú 40 byte thỡ vi IPv6, phn m rng ch b hn ch bi kớch thc ca gúi tin IPv6 Cú 3 loi a ch IPv6 ú l Unicast, Anycast v Multicast... (Cells/Packet)*53 = 53*roundup [(IPSIZE + 16)/48] STM16c/ATM interface IP router OADM OADM e.g 32 WDM OADM OADM STM1/ATM interface STM16c interfaces ATM switch IP router IP router STM16c/ATM interface Hỡnh 4: Biu din kin trỳc mng kh thi s dng IP/ ATM/SDH over WDM Theo cỏch ny, cỏc gúi IP c phõn tỏch trong cỏc t bo ATM v c gỏn vo cỏc Kt ni o (VC) qua Card ng truyn SDH/ATM trong b nh tuyn IP Tip n cỏc t bo ATM c úng... n vn truyn ti IP trờn mng quang Khi i vo tỡm hiu v nghiờn cu cho thy 2 xu hng kh thi, mt l khai thỏc u im ca cụng ngh hin cú trờn mng, thờm tớnh nng thớch ng vi vic mng lu lng IP vi kớch thc gúi thay i Xu hng kia l nghiờn cu ra cỏc giao thc mi phự hp vi c tớn lu lng IP iu ny c th hin rừ khi ta gn cỏc gii phỏp trờn vo mụ hỡnh phõn lp mng Lớp dịch vụ/định tuyến IP ATM IP RSP ATM IP IP Ethernet ATM... khai thỏc T ú giỏn tip gim chi phớ cho thuờ bao Rừ rng õy l mt kt cu mng trc tip nht, n gin nht, kinh t nht, rt thớch hp s dng cho cỏc mng ng trc Hỡnh 2: Xu hng tớch hp IP/ WDM 10 2.2.2 Gii thiu cỏc gii phỏp truyn ti IP trờn mng quang Hin nay ó cú nhiu gii phỏp ang c nghiờn cu, phỏt trin, hoc l ó c trin khai trờn cỏc mng ca cỏc nh khai thỏc trong nhng nm qua Xu hng nghiờn cu tớch hp IP quang ang din ra... gian a ch : a ch ca IPv6 bao gm 128bit so vi 32bit ca a ch IPv4 Vi phm vi ca a ch IPv6, vic cung cp a ch tr nờn thoi mỏi hn rt nhiu V mt lý thuyt, 128bit a ch cú kh nng cung cp 2128 a ch, nhiu hn a ch IPv4 khong 8 t t t ln S a ch ny s ỏp ng c s bựng n ca cỏc thit b IP trong tng lai Ngoi ra IPv6 cũn cung cp phng thc mi t ng cu hỡnh a ch v xõy dng mt phộp kim tra tớnh duy nht ca a ch IP - Kt cu a ch nh . BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài: Các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang i Nội dung khoá luận tốt nghiệp Từ yêu cầu của đề tài Các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang . IP đang sử dụng hiện nay và xu hướng phát triển công nghệ IP trong tương lai. Luận văn cũng đã nêu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang hiện nay. Các cách thức truyền tải dựa trên các. dụng IPv4 hay IPv6. 6 1.5 IPv6 cho IP/ WDM 7 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IP TRÊN MẠNG QUANG 8 2.1 Các thế hệ mạng WDM. 8 2.2 Nghiên cứu các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang 9 2.2.1 Xu hướng tích