›
›

Bài giảng Mạng thông tin quang thế hệ sau - Chương 4: Các phương pháp điều khiển trong mạng thông tin quang thế hệ sau

pdf 157 trang huongle 4330
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạng thông tin quang thế hệ sau - Chương 4: Các phương pháp điều khiển trong mạng thông tin quang thế hệ sau", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_mang_thong_tin_quang_the_he_sau_chuong_4_cac_phuon.pdf

Nội dung text: Bài giảng Mạng thông tin quang thế hệ sau - Chương 4: Các phương pháp điều khiển trong mạng thông tin quang thế hệ sau

  1. Chương 4 CAC PHIÍDNG PHAP d iế u k h iể n TRONG MẠNG THAN6 t in q u a n g t h ế h ệ s a u 4.1. TỔNG QUAN [311 Sự phát triển mạnh mẽ cùa công nghệ thông tin quang, đặc biệt khi công nghệ truyền dẫi quang ghép kênh theo bước sóng (WDM - Wavelength Division Multiplexing), mà giai đoạĩ tiếp theo của nó là ghép kênh quang theo bước sóng mật độ cao (DWDM - Dense WavelengtF Division Muitiplexing), ra đời với những ưu điểm vượt trội về băng thông rộng/tốc độ lớn (tớ hàng ngàn Terabit) và chất lượng truyền dẫn cao cũng tạo nên một sự phát triển đột biến tronị công nghệ truyền dẫn. Từ sự bùng nổ lưu lượng IP cùng sự phát triển mạnh mẽ cùa công nghệ IP và công nghi thông tin quang đã tạo nên một cuộc cách mạng trong mạng truyền tải của các mạng viễn thông. Kết hợp hai công nghệ mạng này trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng tạo thành một giả pháp tích hợp đề truyền tài đang là vấn đề mang tính thời sự. Trong hầu hết các kiến trúc mạnị viễn thông đề xuất cho tương iai đều thừa nhận sự thống trị của công nghệ truyền dẫn IP trêr quang. Đặc biệt, truyền tải IP trên mạng quang được xem là nhân tố then chốt trong việc xâ) dựng mạng truyền tài NGN. Trong giai đoạn đầu tiên, người ta tổ chức truyền tải IP trên mạng quang OTN (mạnị truyền tài quang) và việc điều khiển giữa IP và quang được thực hiện theo phương pháp tĩnh Người ta gọi phương pháp điều khiển này ỉà phương pháp điều khiển tĩnh IP trên quang. ở giai đoạn tiếp theo - giai đoạn thứ hai, các mạng quang OTN được chuyển đổi từ cấi trúc mạng mạng vòng ring hay điểm-điểm sang cấu trúc mạng mesh với các hệ thống DWD!V (ghép kênh bước sóng mật độ cao). Phưcmg pháp điều khiển tĩnh cũ không còn phù hợp nữa. Trong giai đoạn thứ hai này, điều khiển OTN thông qua việc biến đổi các bước sónị động làm cho nhanh hơn, dễ hơn, phàn cấp dễ dàng han và nó còn đem lại khả năng khôi phục quang. Phương pháp điều khiển này gọi là phương pháp điểu khiển động IP trên quang. Vì cà OTN và mạng IP đều có cơ chế điều khiển chúng, nên phải có những cách điềi khiển biến chúng trờ tlìành những luồng tín hiệu lớn. Bản chất động cùa các dịch vụ IP hiệr nav và trong tương lai sẽ đòi hỏi thường xuyên kết nối ihay đồi, nhất là yêu cầu về bàng thônị trên mạng truyền tài quang OTTM. Bời vậy, cần phải kết hợp sự biến đổi bước sóng động với cc chế định tuyến mạng IP làm cho OTN thấy được mạng IP và phương pháp này gọi là phư ơ nị pháp điều khiển tích hợp IP quang.
  2. Chương 4: Các phương pháp điều khiên írong mạng thông tin quan^ íhé hệ sau 3 2 5 Như trong chương 3 đã trình bày, có 3 mô hình giải pháp mạng IP/DWDM là mô hinh giái pháp ngang hàng (peer), mô hình giải pháp mạng xếp chồng (overiay) và mô hình giải pháp lai giữa mô hình trên (hybrid). Nên các phương pháp điều khiền IP trên quang tĩnh và động có một số đặc điểm cẩn quan tâm (hình 4,1). - Trong mô hình giải pháp mạng xếp chồng, OTN nèng biệt với mạng ỈF và kết nối với mạng IP phía trên. Hơn nữa việc định tuyến tìm đường không chỉ thực hiện bởi các bộ định tuyến IP thông minh, cấu trúc được gọi là mô hình chồng mạng cũng như kiểu mô hinh chồng ÍP/ATM. - Trong mô hình giải pháp mạng ngang hàng, sử dụng giải pháp điều khiển tích hợp, mặt phẳng điều khiển đều dùng cả mạng OITM và IP, đồng thời kết nối quang được dẫn hướng bời dinh tuvến [P. Giải pháp xếp chòng Hình 4.1: Gidi pháp điều khiển trong mô hình xếp chồnỵ và trong mô hình nganỵ hảng 4.2. CÁC PHUONC PHÁP ĐIỀU KHIÉN TRONCỈ MẠNG THÔNG TIN Q l ANG THÉ HỆ SAU 4.2.1. Phuong pháp điều khiển IP trên quang tĩnh Sự' xoá bỏ di iứp truni; gian dần đen quan điểm mới đế xây dụng mạng IP trên quang. Mõ liinh kién trúc mạng mới cần đáp ứng dược các yêu cầu về hiộu quả, vc mức độ phân cấp dộ đế đạt được yêu cầu về tốc độ nhanh nhất. Tô-pô của cơ sở hạ tầng dịch vụ IP là quan điểm cliính để thiết kế mạng quang. Mặt khác, việc sừ dụng truyền dẫn đa bước sóng thông qua việc ứng dụng công nghệ DWDM cũng ảnh hưởng lớn khi cải tiến hạ tầng dịch vụ IP. 4.2. ì. ỉ. Mô hình xép chồnỵ IP trên quang với điều khiển tĩnh 4.2.1.1.1. Hạ tcíng dịch vụ IP Xu hướng các dịch vụ mạng đều dùng iP (all IP) và hầu hết các ứng dụng đều dùng rC'P/11’ (cho cà hiện lại và tương lai).
  3. 326 Mạng íhỏng (in cỊuan^ ĩhế hệ sau Hiện nay truyền lài IP qua TDM (bộ ghép kênh phân chia theo thời gian) khỏng còn hiệu quá nữa và dằn sề bị loại bò. Các mạng cũ sử dụng SDH kết nối các lĩiạna WAN ờ lóp ì gồm các mạng quang mạch vòng kết nối các SDH ADM (bộ xen/rẽ) và DXC (bộ nối chéo số) cho các nội liên mạng của các các mạng vòng ring SDH. Do đó cấu trúc mạni’ SDH đã làm phức ụp và tốn nhiều thiết bị. Đồng thời, các dịch vụ phân phối dữ liệu trên mạng SDH thường dùng ATM. ATM là thiết bị với dạng hướng kết nối nên thường vận hành két nối với khách hàng với một QoS nhất (lịnh và cung cấp dịch vụ VPN. Mạng sử dụng ATM và TDM sẽ gây ra tồn thất chi phí vận hành lớn và hiệu quà truyền íãi rất thấp. Với phương thức kết nối hướng gói như ỈP trên ATM, phần mào đầu (overhead) với khối lirợnu rất lớn được xác định thông qua các hàm phân mảnh và ghép mành SAR (Segmentation and Reassembly). Phần mào đầu chiếm khoáng 20% khung cùa A7'M. Vi vậy. với các yêu cầu giao liép lốc độ cao thì kỹ thuật ATM không hiệu quà và thậm chí không thể dùng được và phai sử dụng các giải pháp khác như gói trẽn S0NET7SDH (POS) và Gigabit Ethernet. Sự cải tiến trong mạng quang xoá bỏ đi ATM và SONET/SDH là mạng 2 lớp và xem như là mạng mới có hịệu quà. Sự cải tiến đó thê hiện ờ hinh 4.2. Yêu cầu cho VPN và QoS IP IP \ Phục hồi IP ATM SONET/SDH Phục hồi quang Yêu cầu cho VPN và QoS Hhỉh 4,2: Giải pháp xăy (lựng mạng 2 lớp !P và lớp quang l!ạ lầnụ niạng quani^ bao gồm các kct nối sợi quang và thiẽi bị l)WỈ)M ngiròi la thường gọi là lớp quang và lớp này cung cấp các đường dần quang (thông qua bưóc sóng). Các dường dẫn quang này được xem như là các kẽnh quang không nhừng Iruycn tái dữ liệu lf^ mà còn tiLiyền tái licng nói và dữ liệu. 4.2. l. ì .2. Ghép IP đen lớp quang i)ỏ iruvcn tai 11^ trẽn các bước sóng thì phải dóng gói lưu lượng IP và các lưu lượng IP dà dóng gói sè dược chèn vào các khung giao tiếp quang định trước. Ngày nay đà có nhiều giải pháp dóng gói IP đc truyền tải IP/quang. Hình 4,3 mô tả một số giài pháp mà nhiều hãng trên thc giới dang sử dụng dc đóng gói IP/quang.
  4. ( htaxng 4: c ác phương pháp điều khiên írong mạng thông ỉ in CỊuang thé hệ sau 327 ỈP *.v ■, —• , • ; ■ ■ . V-'- , ' PPP/IDLC SRP 1/10 GE-MAC ATM SDL Đóng gól SONET/SDH SONET/SDH SONET/SDH 1/10GE-PHY ATM-PHY Giao diận quang SDL-PHY WDM/DWDM a) b) c) d) e) Hình 4,3: Các giải pháp đóng gói ĨP để (ruvền tới DWDM Các phương pháp đóng gói đà chi ra ờ hình 4 3 có thế khác nhau ở nhừng điềm sau: - Băng thông của phần mào dầu nhiều hay ít -■ Tôc độ đưò’ng uiao tiêp là bao nlìiổu “ Sự linh hoạt cùa giái pháp mạng dựa trôn công nghệ gị - Chức năng gị để quàn lý lưu lượng - Khả năng của QoS, * Đó là nlìũ‘ng vấn đề đặc biệt quan trọng cho mạng truyền tài dữ liệu đa phương tiện và ứng dụng thời gian thực. Một số còng nghệ mới sử dụng cho các mạng băng rộní^ đề đóng gói ÍP đă chi ra ở hình 4.3 là: - POS (a): sử dụng giao thức điểm-điềm ppp đẻ đóng gói và giao liếp vật lý SONET/SDli để ghép với kênh quang - DPT - Truyền tải gói động (b): Sử dụng giao thức lớp MAC' gọi là giao thức tái sử dụng không gian SRP đề đóng gói IP. Nó cũng dùng SONHT/SDH đề giao tiếp vật lý với DWDM. - Gigabit Ethernet (c): Sừ dụng lớp MAC với giao tiếp vặt lý mới từ 1 đén 10 Gbit/s đế íruyen tài IP trên các dường dẫn quang. - ATM (d); Xoá bò !ớp trung gian S0NỈ:T/SD1Ỉ ghép trực licp eác Ic bào của A'1'M vào kcnlì WDM sử dụnu giao tiep quang A'['M lốc độ cao. - SDL - Liên kết dữ liệu đo'ii giản (e): Sử dụng giao tiếp SONET/SDH hoặc giao thức bàn chai của SDL. 4.2.1.1.3. Kiền trúc 2 lớp IP/quang Ilinh 4.4 mò tả kicn irúc IP/quang mới cỏ 2 lớp gồm lớp IP và lớp truycn lái quang. Tại lớp IP các bộ dịnh luyến IP nằm ở biên mạng tập hợp các liru lượng đi vào được cung cấp bời các công nghệ Iruy nhập như dịch vụ ADSL, cáp, quay số hoặc đường thuê riêng và ghép kênh lĩnh dưa vào “ống chứa lớn" (BFP - Big Fat Pipe).
  5. 328 Mạng íhóng ỉin quang ihế hệ sau Lớp dịch vụ Bộ định tuyến ỈP \I Giao diện quang chuẳn / ỵ Quản lý và khai thác dịch vụ & Quản lý và giám sát mạng Lớp truyền tải quang Hình 4.4: Kiến trúc IP/qmng mới củ 2 lớp gồm lớp IP và lớp truyền tái quatíịỉ ('ác ống Bí-p phân phối “bàng thông thô” đưọc cung cấp bcyi lớp quang thôngqua các kcl nối sợi quang hoặc ghép kênh bước sóng DWDM giữa các bộ định tuycn. Lớp quang được xcm như một đám mây để gắn kết các thiết bị nối mang nhu các nút SONET/SDH, chuyển mạch ATM hoặc các bộ định tuyến của iớp dịch vụ. Các kết nối này có thế là điểm-điểm, mạng vòiiị.’ ring, mesh từng phần hoặc mesh toàn phần (phụ thuộc vào việc cấu hình mạng quang lõi I)W1)M). Điều này cũng tương tự như sử dụng mạng IP trên hạ tầng ATM, nghĩa là với bất cứ kết nối logic nào giữa các nút IP cũng có thề được thiết kế thông qua các kết nối VCC/VPC tương ứní>. Hiện nay khi sử dụng sợi quang đơn mode các kết nối có thể lèn đến !0 Gbit/s sừ dụng giao dièiì SONET/SDH hoặc Gigabit-Ethemet. Đây là sự phát triển tương tối mạnh cùa công nghệ mạng, hiện người ta đã thử nghiệm tốc độ két nổi tới 40 Gbit/s. Khi sử dụníi hệ thống DWDM mạng ngang hàng thi khả năng về tốc độ có thể còn đạt cao hơn. Khi nhiều bước sóng được truyền tài mà trên mỗi bước sóng đều mang tín hiệu với tốc dộ bit cao thì băng thông có thể đạt được mức terabit. Người ta dùng nhiều bộ định luyến giao tiếpsong song cho một kết nối và kết nối với thiết bị đầu cuối của DWDM. liệ Ihốtm mạch vòng I)W!)M được sử dụng nhiều hon, nhắt lá các ứng dụng ơ quy mỏ lỏn như ơ các thành phố, quốc gia. I lệ thống mạch vòng 1)W1)M không chí là việc nhân rộng bãng thông như dã mô ta trên mà còn tạo ra các chức năng phục hồi mạng quang. Cư chế bảo vệ mạch vòng sứ dụng trong mạng SONHT/SDM cũng được bố sung liDiig mạch quang đề phân phoi lính co dàn ciia lớp quang cao. Mạng quang llụrc hiện dể dàng các kct nối có băng thông rộng từ các luyến quang, mà các tuycn này truyền lái lưu lượng lập Irung của các lưu lượng 11\ A'1'M hoặc SONH'I7SDH. ('ác bộ dịnh tuyến giao tiếp trực tiếp với lớp quang, vì vậy không bị ánh hưởng thông qua các lược dồ glicp kênh trung gian như mạng SONET/SDH dã xáy ra.
  6. ( hương 4: Các phương pháp điều khiên trong mạng thông tin quang thế hệ sau 329 Các mạng vòng ring tập trung lưu lượng IP sử dụng cóng nghệ DPT không chỉ sử dụng ghép kênh tĩnh mà còn khôi phục nhanh, băng thông lớn nhất nhờ khá năng tái sử dụng không gian. Điêu này là rắt quan trọng với các trường hợp phần hướng fP đặc biệt là các dịch vụ đa phươne tiện. Phân quan trọng khác của kiến trúc mới là hệ thống quàn lý chung. Khi tất cả các thiết bị phải được điều khiển đều nằm trong một miền riêng thi chi phí vận hành giám rất nhiều và như vậy việc quàn lý sẽ đơn giản. Phương pháp điều khiển đồng nhất sẽ xử !ý cấu hình thiết bị cung cấp dịch vụ, theo dõi hoạt động và các hoạt động quàn lý khác. Trong kiến trúc 2 lớp, người ta có tổ chức các hệ thống quản lý ưu tiên gồm có các chức nâng quán lý các yểu tố đặc biệt cùa nhà cung cấp nhưng các siao diện chuẩn đảm bảo trao đồi thông tin với hệ thống quản lý trung tâm. 4.2.1.!.4. Truyền dần đa hước sóng Các kết nổi sợi quang và hệ thống DWDM dùng để thiết lập hạ tầng truyền tải quang, Hạ tầng này cung cấp các tuyến truyền dẫn quang với cẩu hinh tĩnh, Các tuyến truyền dẫn quaiìỉ' ở đây dùng để kết nối các bộ định tuyến, các thiết bị chuyển mạch ATM và các thiết bị SONEIVSDH. (Y)ng nghệ DWDM cho phép nhiều ket nối quang có thể chạy đồng thời trên các sợi quang và tạo ra các băng thông có khả năng phân cấp. Hơn nữa băng thòng có thể tăng lên bằnẹ cách thêm các kênh bước sóng. Tô-pô điển hinh cùa các hệ thống DWDM bao gồm các kết nôi hỗn hợp vòng và điểm-điem như hình 4.5, Chuyốn mạch ATM ATM Hub + Spoke Netvvork - - POS p-t-p Interconnection Trung ké DPT Rỉng DWÕM ỉỉìỉtỊt 4,5: Hợ ỉầnỊỊ (ỊuanịỊ cung cấp các két nối ỉoịỊỈc thông qua việc cung cấp hirớc sóng tĩnh
  7. 330 Mạng thông Ún quang thể hệ sau Tuy nhiên, kiến trúc chỉ ra trên hinh 4,5 vẫn đang tồn tại trên thực tế. song kiến trúc này đã khá lạc hậu với một ý tưởng mới về mạng quang có thề cung cấp dịch vụ bước sóng từ đầu cuối tới đầu cuối một cách tự động. Trong cấu trúc cung cấp các bước sóng tự động thì tất cả các đặc tính mạng đều được bổ sung vào lớp mạng dịch vụ ỈP. Lớp quang chi đơn giản cung Cap BFP kết nối từng thiết bị lớp dịch vụ tới bước nhảy kế tiếp. Một trở ngại nữa trong phần kết nối liên mạng quang cùa kiến trúc này là DWDM tạo ra nhiều mạng ghép chồng lên nhau. Các tô-pô mạng với các kiểu kết nổi điểm-điềm, vòng, hub hoặc mesh được cài đặt bằng cách gán tĩnh các bước sóng. Các mạng này cung cấp các kết nối giũa các bộ định tuyến gán với mạng quang. Các mạng vòng ring DWDM cung cấp bất cứ các tô-pô ảo nào, nhưng sự linh hoạt trong mồi mạng vòng ring bị giới hạn. Các mạng vòng ring DWDM gồm các bộ xen/rẽ quang OADM qua các cổng nối DWDM. Các OADM cung cấp rất nhiều giao tiếp cục bộ nối với các bộ định tuyến với giao tiếp dữ liệu tốc độ cao. Như hinh 4.6, một mạng vòng ring quang cung cấp đường dẫn quang yêu cầu thiết lập tò-pô logic mong muốn. Có thể là iogic mesh của kết nối điẻm-điêm dùng POS hoặc nhóm kết nối điểm-điểm tạo ra logic mạng vòng ring trong khi sử dụng truyền tải gói động (DPT). Logic mesh Logic ring Hình 4.6: Các tuyến truyền dẫn quang thỉếí lập các tô-pô logic yêu cầu Kết nối các kênh quang và mạng vòng ring được chi trong miền quang thông qua các bộ nối chéo quang tĩnh. Theo kiểu tĩnh này thì chi phí vận hành rất lớn và việc lập lại cấu hình bàng nhàn công trong trường hợp mạng có SỤ' cố. MỘI trong những khủ năng cúa các mạng vòng ring DW1)M là kcl ihúc các kênh quang ở các ADM DWDM hoặc các đầu cuối điểm-điểm và đế dùng các bộ định tuyến hoặc chuyển mạch A TM cho kết nối trong một số kênh quang ờ lớp địch vụ. Theo cácii này, mộl số cổng (trung kế) đa bước sóng để kết nối được giới hạn mật độ giao tiếp và dung lượng chuyển tiếp cúa các bộ định tuycn và chuyền mạch ATM được sừ dụng. ('ung cấp dịch vụ đầu cuối-đến-đầu cuối và phục hồi mạng là hai vấn đề chính. Sự phục mạng quang được giới hạn trong phạm vi “mạng con quang” năm trong mạng vòng ring hoặc hệ thống DWDM điểm-điểm. Điều đó dẫn đến việc quàn lý băng thông và chức năng bảo an cần dược bồ sung trong lớp mạng dịch vụ IP.
  8. ( 'hươuịĩ 4: Các phương pháp điều khiến trong mạng íhóng ỉ ìn quan^ thẻ hệ sau 331 4.2.1.1.5 Quàn lý băng thông Các chức năng như QoS, phục hồi và các VPN, mà nó được cunu cấp bời ATM và SONET/SDH, thì bây giờ phài được cuna cấp bời các lớp còn lại, Yêu cầu cho các mạng ào vói QoS đặc biệt như với ATM là các v c ao (Virtual Circuit) va VP áo (Virtual Path) đặt trẽn toàn bộ mạng trong mạng kiểu mesh được íhực hiện bời lf^ QoS, kỹ thuật lưu lượng của chuyên mạch nhãn đa giao thức (MPLS-TE i và các mạng riêng ao VIPLS VPN. Để báo đàm truyền dẫn chính xác lưu ỉirợng trong một giới hạn được định trước bàng các thòng sổ như độ írễ hoặc jitter phải dùng ĨP QoS. IP QoS về cơ bàn đưọc chia thành những phần sau (như trong [CSCO-9]): - Sự phán loại sử dụng các mô tả lưu lượng đề phân loại các gói thành các nhóm đặc biộí, xác định gói tin trong nhóm để taiy nhập được và xừ Iv QoS trên mạng. - Quủn lý íắc nghẽn thực hiện tạo các hàng đợi gán các gói tin vào các hàng đợi đó dựa vào sự phán loại gói tin và lập lịch truyền nhận gói tin trong hàng đợi. - K ỹ thuậí tránh tắcnghẽn theo dổi tài lưu lượng đẩy nhanh và tránh tắc nghẽn tại các diỏm núí cồ chai mạng. Việc tránh tắc nghẽn được thực hiện thông qua việc giải phỏng gói tin- - Co’ che chính scỉch vù định hình sử dụne các thông tin mô tả luồng gắn trên gói tin mà nhinm thòng tin nàv được nhận ra thông qua Vỉệc phân loại cói tin đc xác dịnh sự liên quan và dịch vụ. - lln hỉệỉi QoS là dạng cùa kết nối mạng tạo ra cách đe các Irạm đầu cuối hoặc nút mạng kél nối với dicm bcn cạnh khác trong mạng de yẻu cầu xử lý các lưu lượnu nhắt dịnh. Vì vậv, chất lượng dịch vụ cầĩi gan với các lớp chất lirợnu dịch vụ với sự chấp thuận mức dịch vụ Sl.A nhất định. Đẻ tuân theo SLA, hàng đợi và CO' chế tránh tấc nghõn phải được áp dụng trên toàn mạng. c\)n đirờng đơn giản nhất để Iruy nhập vào băng thông rộng lứrì cua DWDM là sử dụng íai cân bằng. Nếu có hai hoặc nhiều hơn đưởng dan quang giữa hai bụ định tuvến thỉ có nhiều dường di trong bàng định tuyến. Nếu đường dằn quang có cùng tồc độ thì uiao thCrc định tuyến íự động trải đều lưu lượng trên vài đường dẫn quaiig song song. Trong trường hợp lốc độ các dường dẫn quang khòng bằng nhau, giao thức định tuyến phải điều klìiên độ dài theo mcl để dam bảo nhiều định tuyến với chiều dài bằng nhau và tạo ra sự cân bằng tái. Phương pháp truy nhập băng thông hiện đại hơn ià sừ dụnịi MPLS- TE, nó tạo cho việc vận hành mạng một công cụ hữu ích diều khién lưu !ượng các luồng trong mạng. Các đường liAnì có thc cài dặt tĩnh sử dụng cônụ cụ quủn lý uián tiép (otninc) hoặc cài dạt độnu sử dụng guu) llìức xác dịnh Irước tài nguyên (Rcsource Rcscrvalion Protocol - RSVP) và giao thức phân phối nhàn ([.abel Distribution Proíocol LDP) đàm bảo sử dụng mạng lối ưu íuỳ theo các trường hợp lưu lượng cụ thể. MPl.S-TC dựa trên MPLS đó là kỹ thuật chuvcn tiép gói tin mới tích hợp lớp 2 và lớp 3. MIM.S dưạc dùng trong các mạng chi cỏ các bộ dịnh luycn hoặc trong mạng ỈP + ATM. MPLS sứ dụng các nhàn có chiều dài cố định ihcm vào mào đau các gói tin hoặc llìôm vào mào đầu các té bào A TM. Chuyền mạch nhãn biên (Edge-LSR) thực hiện thêm hoặc bò đi các nhàn này ơ các biên mạng MỈH.S và các chuyển mạch nhăn LSR sẽ dùng chúng đề quyết định các bước chuycn ticp trong mạng.
  9. 332 Mạng íhông tin quang íhé hệ sau MPLS-TE sử dụng MPLS và các thiết lập các cổng luồng với những thuộc tính xác định để đáp ứng yêu cầu về QoS và mức độ khôi phục. Các cồng luồng có thể dược thiết lập tĩnh hoặc động và được khôi phục ờ một cấp độ nào đó theo mức dao động mạng cần thiết. MPLS-TE được mô tả ở phần “Cơ bản về công nghệ mạng quang”. Cà hai kỹ thuật tải cân bằng và lưu lượng sẽ được mô tả chi tiết hon trong phần "Khôi phục trong mạng quang tĩnh” của cuốn sách khi phân tích phương pháp khôi phục dùng mạng quang đa bước sóng. 4.2.1.2. Giải pháp điều khiển quang tĩnh Xét mặt phẳng điều khiển quang IP trong mô hình xếp chồng mạne, hạ tầng cơ sở dịch vụ IP dựa trên các định tuyến Gbit với tốc độ giao tiếp cao kết nối tĩnh với hạ lớp quang bao gồm các DWDM hoặc sợi quang. 4.2. ì .2.1 Phát Iriẻn hạ lông dịch vụ IP Theo quan điểm tô-pô mạng thi các định tuyến gigabit của lớp dịch vụ [f^ sẽ kết nối với nhaii như thế nào? và chúng có cùng sử dụng các thiết bị DWDM khôrm'? Điều này sẽ được trinh bày ờ phần tiếp theo. Lưu ỷ rằng các tô-pô mạng xét cho hạ tầng dịch vụ ỈP không xél các dặc tính giới hạn về dịa lý cùa sự phát triển mồi mang riêng biệt. Tất nhiên điều này không có nghĩa là yếu tố giới hạn vậi lý là không quan trọng. Nó có ảnh hưởng rất ỉớn đến việc cấu trúc mạng lõi nhưng không bao hàm hết theo lý thuyết. Các kết nối sợi quang có sần và cáo khoáng cách giữa các vị trí trong các ứng dụng thực lế là khác nhau. Các mạng đưòng trục kiểu điểm-điểm cỡ nhỏ hoặc các kết nối đưòìig trục Mạng đường trục (mạng lõi) nhỏ hoặc các kết nổi đường trục kéo dài dược thiết lập bằng mạng ngang hàng với kết nối sợi quang điềm-điểm. Đe cung cấp sự bảo vệ khi sợi quang bị dứl. tín hiệu suy giảm hay giao diện bị hỏng, mỗi bộ định tuyến lõi là thiết bị có hai giao diện POS tốc độ cao và kết nối với bộ định tuyến kề bên bằng hai sợi quang như hinh 4.7. 2 giao diện POS n giao diện POS \ \ Sợi bảo vệ Sợi hoạt động Trung ké DVVDM Đầu cuối DWDM fíìfiỉi 4,7: Két nối ntụnỊỉ đườiíỊỊ trục quanịỉ diêm-diêm (ỊUdtiịỊ với sựi ÍỊHÍIHỊỈdơn hước sóttỊỉ hoặc các thiết hị (lầu cuốiDWDM riiông qua viỌc sử dụng 2 giao diện, tái cân bằng sẽ được áp dụng. Ncu mội liên kết bị phá vỡ thi lưu lượng sỗ được truyền trên đường còn lại và tối thiều hoá sự ngát quăng dịch vụ. Diều này sC' dược làm rõ hơn ờ phần “Khôi phục mạng quang”.
  10. c hương 4: Cúc phương pháp điều khiến í rong mạng thỏnĩị tin quan^ íhê hệ sau 333 Sử dụng DWDM sẽ làm tăng băng thông như phằn bẽn ohải của hinh 4.7. Nhiều giao diện POS kẻt nôi trực tiếp với nút DWDM, mà tại các nút nay sẽ chi ra lừng bước sóng cho giao diện POS và bộ ghép kênh ghép chúng trong sợi quang. Việc sừ dụng hai sợi quang giữa các nút DWDM là dư thừa. Tuy nhiên, nó lại lạo thuận !ợi cho việc sứ dụng công nghệ DWDM đê tạo băng thỏng rộng trên một sợi quang và một sợi còn lại cũng sử dụng hệ thống DWDM đê bảo vệ. Điêu đó tạo nén sự trong suốt đẻn các bộ định tuyến gắn vào hệ thống. Các mạng đưòng trục cõ’ lớn Đôi với mạng đường trục bao gồm nhiều hơn hai nút, tô-pô mạng dạng mesh sẽ được sử dụng như hình 4.8. Để tạo ra tô-pỏ mạng mesh đầy đủ thì cần ~ i l lịên kết và mỗi bộ định luyẻn cần (n - 1) giao diện. Điều thuận lợi nhất là tắt cá các nút chi cần một bước nhảy đưòng dẫn khi có sự cố, mà không cần bước nhảy nhiều đường dẫn. Dĩ nhiên là số lượng yêu cầu kết nối và giao diện lớn. Lỉén kết logic điẻm-điểm Giao diện 3 POS yêu cầu cho tô-pô dạng mesh đầy đủ Hìnỉì 4,8: Mạng đường trục POS với tô"pô dạng mesh dầy đủ sử dụnỵ kết nối sợi quang đơn hirớc sóng hoặc ỉíệ íhống DW DM Việc sử dụng công nghệ DWDM sẽ tăng băng thông giừa các định tuyén đườnq trục bằng cách thcm các giao diện. Hơn nừa cơ chế bào vệ được truyền về các nút DWDM. Thông íluròng các Iiúl 1)WI)M nối với mạnu vòng rinu quang loại trừ việc kcl nối kcl nối sọi quang. Các nút này cung cấp bất cứ tô-pô cho các bộ định tuyến: mạng vòng ring, mesh hoậc hiib như mô lả ờ phần trước “Kiến trúc 2 ìớp íP/quang”, Dối với các mạng đường trục cung cắp dịch vụ lớn cờ 10-20 nút lồi và khoáng 50 - 100 dicm Iniy nhập (Access-POP) thì dạng mesh không thật phù hợp vi liên kết nối sc cần rất nhiều kct noi sợi quang, ví dụ Ị 5 bộ dịnh tuyến lồỉ dạng rnesh hoàn toàn cân tới 105 kcl nối sợi quang. C'hinh vì vậy mạng kiểu này phài được phân cấp. số lượng các nút trong lòi phải được giới hạn và mạnỊỊ phãn phối xếp xung quanh mạng đường trục để kếl hợp một khối lượng lớn các POP.
  11. 334 Mạng ihông íin quang ỉhé hệ sai4 Tô-pô cùa mạng lõi có thề là mesh khác hoặc dạng mạng vòng nng. Đề xem sự khác nhau giừa hai khá năng này người ta giả thiết mạng lỗi có 8 nút. Nếu két nối tất cả nút theo dạng mesh hoàn toàn thi cần 28 két nối sợi quang cho mạng lõi, yêu cầu này khó lòng thực hiện được. Thực te khi tạo 3 nút vào thành một tam giác và đường dẫn hướng về song song (cua!-homing) cùa các nút còn lại xung quang tam giác thì số lượng kết nối quang sẽ giảm xuống thành 13. Hinh 4.9 sẽ mô tả giài pháp này. HÌỊth 4.9: Kết nối các nút lôi trong mạng mesh yêu cầu nhiều kết nối sợỉ quang Một khả năng khác, như chi ra trên hình 4.10, kết nối nút theo dạng mạng vòng ring với các k' t nối POS điềm-điềm. Với 8 nút 1*^1 sẽ thiết lập được 2 vòng qua hai nút. Điều quan trọng là có cung cấp sự dư thừa vá ngãn ngừa việc chia mạng thành hai tuyến trong trường hợp nút két nối bị lỗi. Giải pháp này yêu cầu 9 kết nối sợi quang. Ỹ H ìn ỉt 4. / 0: Kẻỉ nối các nút ỉôi tronỵ một hoặc nhiều vòng đé ỵiãm di số kết nối (ỊuanỊỊ 'i lìuận lợi cúa lô-pô mạng dạng mesh là luôn có đường để truyền trong mạng lõi và chi qua mộl bước nhảy Irung gian kề cả khi định tuyến tham gia hoặc loại bỏ vi lồi. Còn đối với giãi pháp mạng vòng ring như hình 4.10 có thề phải trải qua ba bước nhảy Irung gian để truyền
  12. c 'Inrơng 4: Các phương pháp điều khiên irong mạn^Ị (hỏng í in quang ihể hệ sau 335 tài trong iỏi. Do đó thuận lợi cúa tô-pô mạng vòng nng là giảm đi số lượrm kết nối quang. Với nhừng yêu cầu về chi phí và tính sẵn có cùa các sợi quang đơn bước sóng thi tỏ-pô mạng vòng ring là dạng phù hợp nhất. Công nghệ DPT hỗ trợ hoạt động cho các kiến trúc có cơ sờ mạng vòng ring chất lượng cao như hình 4.1 1. Mạng vòng ring hai sợi quang hiện nay SỪ dụng các dịch vụ SONET/SDH và chúng được tái sử dụng. Bên cạnh việc DPT cho phép két nối hướng gói trong mạng vòng ring thi giới hạn tối đa 16 nút SONET/SDH mỗi vòng là khòng còn đúng nừa mà phải cho phép tới 256 nút (về lý thuyết). Mạng vòng ring Bộ tái tạo xoay song đếm Hìnễi 4,ĩĩ: Mạng vòng riỉtg đuờtt^ trục quanỵ sủ' dụng SRP Mỗi bộ dịnh tuyến lõi yêu cầu một eiao diện độc iập với số lượng định tuyến. Các giao líện này dùng 2 cổim; một cho phía đông và một cho phía tây các nút ỉân cận. Điều này có ỷ ìghĩa hơn han neii so sánh mạng vòng quang dùng POS trong đó có hai giao tiếp mồi nút. Hơn lừa viẹc truyền lưu lượng thông qua việc truyền dừ liệu bộ đệm của giao tiếp DPT và không )hai xứ lý ở lớp 3 của định tuyến. Với các núl lân cặn [lựn 40 km bộ lái tạo rp dưực dùng để ;hắc phục dảm bao Iruycn dừ liệu chính xác. Như đã nêu trên “Tồng quan về công ỉighệ truyền tái gói tin dộng’', các mạng vỏng ring W'V tập trung vào xừ lý tất cà các khó khăn của các mạng vòng ring truyền tái IP. DPT xử lý :ác trường hợp lưu lượng !P lăng và băng thông íăng cao thông qua DW[)ỈV1. Thuật toán công )àim SRP duy trì việc sử dụng băng ihông rộng và số lượng đưa vào truycn tải lớn, thậm chí rontì các Inrìrim liợp tắc nghen và co thế ihay dối nhanh chóng phù hợp với sự thav deìi cúa ULI luọnu. l)ỉ^ ỉ' duọc dùiìg trong các mạch mạng vòng nng lớn dáng ke ca vc số lượng nút lẫn .lioủng cách giữa các nút. Đó là giải pháp íốt cho các mạng vòng ring rộng lớn cũng như các :lui vực rộng lớn và \cm như mạng vòng trong các toà nhà. Hàng đợi và CO’ che bổ sung hỗ trợ ihiều lớp lưu lượng với băng thông biến đồi và độ trễ yêu cầu. Chuyển mạch bào vệ thông ninh IPS làm cho khòi phục nhanh chóng khi bị lỗi kể cà lỗi khi truyền lải đa phương tiộn và lút. ('hức nănu khôi phục của tô-pô mạng dộng cho phép thcm vào, gờ bo và khôi phục nút òng cùa các lác vụ gán và chạy một cách tối Ihiểu cấu hình và yêu cầu cung câp. Các mạng vòng ring sợi quang sừ dụng công nghệ DPT có thể cài đặt trước kết nối Ịuang hoặc các hệ ihống DWDM giống như hạ tầng lai ghép. Với khoànu cách lớn giừa các
  13. 3 3 6 Mạng í hỏng ùn qium^ ỉhế hệ sau nút mạng vòng ring có thể đạt được đặc biệt là hệ thống DWDM. Điều này dẫn tới độ trễ truyền tài lớn và phài quan tâm vấn đề về thời gian trong cơ chế tín hiệu SRP-Ẻầ của DPT. Tập trung POP POP cung cấp truy nhập cho các khách hàng đến các mạng cung cấp dịch vụ. Tuỳ thuộc vào dịch vụ yêu cầu, POP có thể bao gồm có các bộ định tuyến, chuyền mạch ATM, bộ tập trung xDSL hoặc đầu cuối cáp và có thể két nối với các bộ định tuyến lõi theo nhiều cách. Trong quá trình phát triền (giai đoạn thứ hai), một số các POP truy nhập được tập trung vào trong các POP của lớp mạng phàn phối. POP phân phối được thiết kế để bò đi 3 lớp POP (triple-player POP) dư thừa. Đầu tiên, có hai định tuyến biên mạng đường trục cân bàng tải lưu lượng đi vào mạne đường trục. Trong trường hợp một định tuyến lỗi thi các định tuyến khác có thể tụ nó tải được hết. Thứ hai, cả hai định tuyến này có hai kết nối tới mạng đường írục. Thứ ba, có hai thiết bị liên kết nối POP và/hoặc có môi trường truyền dẫn vật lý bị lồi. Tập írung POP chuyển mạch Giải pháp slY dụng chuyển mạch ờ lớp 2 giCra các POP'truy nhập và định tuyến biên lõ i (hình 4.12). A1'M hoặc Ethernet được xem xét. Hạn chế của ATM là chi phí thiết bị quá cao. Điều dó khônu the dùng hct các đặc lính mạnh QoS của ATM V! có thừa băng ihông. Bộ định tuyến biẻn OC-48/STM-16 POS đ ư ờ n g trụ c (2,5 Gbit/S) Gigabit Ethernet Chuyển mạch (1 Gbit/S) lièn kết POP OC-12/STM-4 ATM (622 Mbit/S) Fast Ethernet (100 Mbit/s) Truy nhập POP 0C-3/STM-1 ATM (155 Mbit/s) Hình 4. ỉ 2: Các POP-truy nhập và địníi tuyến hiên iỏi có kết nốỉ tởỉ cả chuyển mạch lớp 2 trong thiết kế POP chuyển mạch Kht dùng công nghệ Ltherncl, giao diện Fast Ethernet và Gigabit-lùhcrnct hiện dang dược phô bicn hiộn nay và 10 Gigabii trong tương lai gần. Giữa POP-truy nhập và định luyến biên lỏi đặt hai chuyển mạch để cung cấp dự phòng dư thừa. Kiểu điền hình hiện nay, mỗi l*()I^-lruy nhập nối với hai chuyền mạch với Fast-Bthemet đường lên.
  14. c 'hương 4: Các phương pháp điều khiên trong mạng í hóng tin quang ihé hệ sau 337 Định tuyến biên lõi nối với Gigabit đường lên tới chuyển mạch. Do đó phân cấp trong bàng thông với 100 Mbiưs từ POP-truy nhập, 1 Gbit/s tới định tuyến biên lõi và đạt được 2,5 Gbit/s đi vào lõi. Đê tránh vòng lặp bác cầu gây ra bởi việc nối tới các định tuyến soni> song thuật toán cây mò rộng STA được sử dụng. Theo cách này có rất nhiều thuận lợi. Đầu tiên Ethernet là công nghệ dề triền khai và đã đirực kiểm chứng. Giải pháp Ethernet được phân cấp đáp ứng các yêu cầu băng thông trong tirơng lai nlìư sự phát triến từ 10 Mbiưs lên 100 Mbiưs và 1000 Mbit/s. Hơn nữa sự phân cấp thực hiện thông qua chuyển mạch mô-đun mà dễ dàng ghép với nhiều đường lên trong chuyển mạch lớp 2 cho các kểt nối tới các định tuyến thêm vào. Bất lợi là có chuyển mạch thêm vào thi cũng là thêm các nguồn gây lồi. Ngày nay sử dụng ATM tốc độ đạt được giao tiếp là ỉ55 Mbit/s với OC-3c/STM-l, 622 Mbiưs với OC-12c/STM-4c, 2,5 Gbit/s với OC-48c/STM-16c. Cũng giống như giải pháp Ethernet hai chuyển mạch ATM được đặt vào giữa POP-truy nhập và định tuyến biên ỉõi để dự phòng. Ví dụ các POP-truy nhập có thể kết nối với đường lên 0C-3c/STM-l tới cả hai chuyển mạch và dịnh tuyến biên lõi nối với đường lên OC-12c/STM-4c. Đê tích hợp thế giới IP hướng-không kết nối với ATM hướng-kết nối cần có những xử lý khác. Giải pháp đầu tiên là IP cổ điển (CLỈP) trong đó các định tuyến IP ánh xạ tới đường ảo ATM VP. Giải pháp thứ hai gọi là LAN emulation (LANE) nghĩa là LAN được thiết lập ào giũa định tuyến truy nhập và lõi. Khả năng đặc biệt của côrm nghệ này không bàn trong cuốn sách này. Thực tế cả hai giải pháp đem lại kết quả chi phí đội thêm và dộ phức tạp tăng lên. Một điểm thuận k/i cùa tích hợp chuyền mạch ATM POP đó là ATM dễ liên kết với các liên kct nối POP dạng mesh hoàn toàn. Bưi vậy kết nối trực tiép giữa POf’-truy nhập cho các luồng POP-liên kết là có thể thực hiện được. Bất lợi chính là chi phí thiết bị ATM rất cao và vưọt quá lớn yêu cầu tích hợp [P và ATM Tập trung POP điếnt-điểm POS, ATM, Gigabit-Ethernet dùng để triển khai kết nối điểm-điểm. Mỗi POP-truy nhập kết nối trực tiếp kiểu điểm-điểm tới cả hai định tuyến biên mạng lõi, POS hoặc liôn kết nối ATM ngày nay được tạo ra nối kết 0C-3c/STM-l tốc độ 155 Mbiưs hoặc ()C-12c/STM-4c ớ tốc độ 622 Mbiứs. Với giao tiếp OC-192c/STM-64c (rong mạn« lõi tix>ng luxrng lai gần, giao tiếp OC-48c/S'FM-16c ở tốc độ 2,5 Gbit/s sẽ dùng tập trung POP. '1'huận lợi chính cùa giải pháp đó là không cần thiết bị liên kết nối. Khi dùng POS thi có công nghệ tương tự dùng cho cả mạng lõi và lớp phân phối (hình 4.13). Bất lợi chính đó là cần mỗi giao tiếp cho mồi POP-truỵ nhập ironíỉ định tuyến biên lõi nià kct quà sẽ có mật độ giao diện rât lớn. Tập írutíỊ’ POP mạng vòng ring quang DPT Khi dùng còng nghệ DPT, cần thiết lập mạng vòng ring truy nhập chứa các định tuyển biC‘n lõl và POI^-truy nhập (hình 4.14). 'I rong đó sử dụng sơ đồ 2 hub sonu song. Băng thông
  15. 338 Mạng íhông íin quang thê hệ sau mạng vòng ring taiy nhập phụ thuộc vào các giao diện DPT sử dụng. Hiện nay, có OC-2c/STM-4c hoặc OC-48c/STM-16c. Tương lai gần sẽ có giao diện OC*192c/STM-64c. OC-48/STM-16POS Bộ định tuyến biên (2.5 Gbiưs) đường trục Gigabit Ethernet (1 Gbiưs) OC-12/STM-4 ATM t^oặc POS (622 Mbìưs) Điểm POP-truy nhâp 0C-3/STM-1 ATM (155 Mbiưs) Hình 4,13: Liên kết nối POP iruy nhập trực tiếp với định tuyến hiên lôi hợi bỏ các iỉĩiét bị liên kết nối OC-48/STM-16 POS (2,5 Gbít/S) Bộ định tuyến biên đường trục Điẻrn POP-truy nhập OC-48/STM-16 (2,5 Gbiưs) ÒC-12/STM-4 ATlVi (622 Mbỉưs) Hìỉth 4.14: Mô ỉúíih ĩộp trung POP mạng vòng ring quang DPT (cả POP-Ịruy nễtập và địnỉĩ íuyến biên lôi kết hợp vào 2 vòng quay ngược sonỵ sotĩỊỊ)
  16. ( hương 4: c ác phương pháp điều khiên trong mạng íhông íin quang thế hệ sau 339 Sử dụng DPT có một số thuận lợi trong lớp phân phối. Trước hết, cỏ một số kết nối sợi quang và một số giao diện được yêu cầu cho cá POP-truy nhập và định tuyển biên lõi vì tô-pô mạng vòng ring cần có khi triển khai. Thứ hai, DPT cung cấp băng thônu rắl tốt và hiệu quà thòng qua khả năng tái sừ dụng không gian và SRP-fa. Hơn nữa iPS cung cấp độ dao động cao. Điẻm bât lợi chính là khả năng cập nhật chi có thê cho toàn mạnẹ vòng ring và không thè thực hiện cho từng phần. 4.2.1.2.2. Phát írión hạ láng truyèn dần quang Công nghệ DWDM được dùng trong hạ tầne mạng truyền tái quang như thế nào và kiểu ràng buộc ra sao khi thiết kế mạng DWDM-CƠ sờ, điều này được mô tả troníỉ phần tiếp theo. Hệ thống DVVDM Hạ tầng truyền tải quang thường được triển khai với hệ thống DWDM đồng hướng. Các hệ thống này sử dụng tất cả các bước sóng trên một sợi quang truyền dần theo một hướng. Công nghệ nghệ DWDM đã được trình bày ở chương trước, ở đây chỉ tóm tắt một số vấn đề cliính trong hệ thống DWDM. S(f đồ khối hệ tlưmg DWDM Các hộ thống DWDM bao gồm các các thiết bị phía đầu cuối và các bộ khuếch đại đường quang (01.A). ở vị trí đầu cuối cùa hệ thống DWDM có 3 thiết bị cơ bản: bộ chuyển dôi bước sóng, bộ ghép kênh/tách bước sóng và khuếch đại quang. Hỉnh 4.15 chi ra sơ đồ khối cũa hệ thốniỉ DWDM kicLi điếm-diểm cho một hướng. Để truyền dẫn 2 hướng, các thiết bị ở vị trí đầu cuối à bên trái và bên phải có cã uhép và tách kênh bước sóng và cà hai phía đề có mộl cổng phát và công thu đa bước sóny. Thiết hị đầu cuối OADM Thiết bị đầu cuối Hìn!t 4.Ĩ5: Khốìxãy dựng hệ thông DWDM Các bộ chuyền đổi bước sóng được nối tới các bộ định tuyến gigabit và thiết bị lớp dịch vụ khác. Ghép kênh tổ hợp các bước sóng thành tin hiệu quang dó dược khuếch đại bàng bộ khucch dại Boostcr. 'rại đầu thu có một bộ khuếch đại quang khác khucch đại lại tín hiệu quang và sau đỏ phân chia qua bộ tách bước sóng thành các kônh quang khác nhau. Ngược với hệ thống điểm-điểm, tại vị trí đâu cuối của các hệ thống mạng vòng ring ỉ)Wi)M có hai cồng phát và hai cổng thu da bước sóng đe ket nối hai chiỏu sáng các dicm lân
  17. 340 Mạnịỉ, íhông /in quang thế hệ sau cận bên trái và bên phái của vòng mạng. Bộ tách và ghép kênh được gộp lại thành bộ ADM quang (OADM). Tại OADM tín hiệu đưa đến được tách thành tín hiệu quang đơn bước sóng đề truyền sang vị trí đầu cuối bên phía đông hoặc tây. Từ hai tín hiệu nhận được (phía đông hoặc phía tây) một vài bước sóng được kéo ra chuyển tới các bộ tách sóng phía nhận và ngược lại. Một số nhà sàn xuất DWDM phân chia sự hoạt động DWDM cho dái bước sóng từ 1529 đến 1602 nm thành 2 hoặc 3 bàng tần. Các bàng tần được ghép kênh và tách kênh riêng biệt tạo ra mô-đun. Bộ khuêch đại OLA dùng để khuếch đại tín hiệu quang bù suy hao tín hiệu quang trong sợi quang. Một số vị trí trí cần thiết sừ dụng OADM ứể xen/rẽ các bước sóng theo nhu cầu. Bộ chuyển đổi bưởc sóng Bộ chuyển đồi bước sóng là phần từ rất quan trọng trong các hệ thống DWDM khi tồ chức mạng DWDM. dùng để chuvển đồi tín hiệu từ thiết bị lớp dịch vụ tỏi kênh DWDM với bưóc sóng tưong ứng, Chúng có thế hỗ trợ cả chuẩn íỉiao diện quang tại cưa sổ bước sóng ngẳn 1300 nm hoặc bước sóng dài 1550 nm hoặc cá hai. Hầu hết hệ thống DWDM sử dụng bộ chuyển đổi bước sóng hoại động ở một hoặc nhiều bước sóng. Có hai kiểu chuyển đổi bước sóng; chuyền đồi bước sóng dịch vụ cụ thể và chuyển dối bước sóng không phụ thuộc dịch vụ. Bộ chuyển đối bước sóng dịch vụ cụ thể yêu cầu kiểu khung và lốc dộ đưò'ng truyền nhất dịnh. Bộ tách sóng này thực hiện chức năng 3R. Điều này có nghĩa chúng chuyển đổi tín hiệu quang thành tin hiệu điện, thực hiện lại tín hiệu và khôi phục đồng hồ sau đó chuyền đổi tín liiệu quav lại miền quang. Hầu hết các bộ chuyển đồi bước sóng phụ thuộc dịch là các bộ chuyến đối bước sóng SONBT/SDH làm việc ở tốc độ của OC-12/STM-4, OC-48/STM-16 và OC-192/S rM-64. Bằng cách yêu cầu khung S0NE17SDH giám sát lỗi bit dể xem trạng thái tín hiệu và khơi tạo chức năng bảo vệ quang trong trường hợp tín hiệu bị suy giám. Bộ chuyển đồi bước sóng không phụ thuộc dịch vụ (bộ tách sóng trong suốt) chỉ cung cấp chức năng IR bởi vậy chi truyền bước sóng từ chuẩn 1310 nm hoặc bước sóng 1550 nm tới các bước sóng kênh WDM cụ thể. Bộ chuyển đồi bước sóng trong suốt không phức tạp và bời vậy rè hơn nhiều bộ chuyền dối bước sóng dịch vụ cụ thề. Hơn nũa, bất cứ tín hiệu yêu cầu từ máy trạm như P(3S, DPT. {iiuabil-lálicriicl lioặc ATM dcu dược cluiycn dổi vi các bộ chuvcii dôi binVc sóim náy dộc lập vứi lốc dộ bit và khung tín hiệu. MỘI hạn chc của bộ chuyền dổi bưóc sóng loại này là sự tínli toán quỹ nguồn quang trở nên phức tạp vì bộ chuyền đồi bước sóng loại nùy không cung cấp dicm ranh giới rõ rệt. Han nữa chuyển mạch bào vệ quang chi thực hiện tuỳ theo công suấl tín hiệu quang. I!ầu hcl các hệ lliống DWDM cung cấp sự lựa chọn không sừ dụng bộ tách sóng, rhay vào dó tliiốt bị lớp dịch vụ có thể kcl nối trực liếp tới ghép kênh cúa các dầu cuối WDM với }>ia« tiếp màu. Giao tiếp này cũng cung cấp bước sóng kênh WDM đặc biệt.'Tất nhiên bước sóng này phái chính xác và ổn dịnh để tránh giao thoa kênh.
  18. Chương 4: Các phương pháp điều khiên Irong mạng (hông íin íỊuaniị thế hệ sau 341 Thiết kc mạng W DM Khi thiêt kê hạ tầng mạng truyền tải quang một số tiêu chí như tô-pô, không gian kênh, tòc độ đường truyên tối đa, quỹ nguồn quang và khà năng nâng cấp được xem xél. cáu hình mạng Nhìn chung, các tô-pô mạng dạng mạng vòng ring hoặc điểm-điếm dè có thế triển khai ờ tâng mạng quang. Hệ thống điểm-điểm sứ dụng chính trong mạrg đường đê tạọ ra kết nối băng rộng. Tô-pô cùa lớp dịch vụ IP có thể là hình sao, mạng vòng ring hoặc kiều mesh. chúng được sử dụng làm các đường truyền điểm-điểm cùa hệ thống DWDM đề kết nổi các vị trí liên quan. Điêm trờ ntíại chính việc dùng hệ thong điểm-điểm là lưu lượng đi qua được xử lý ờ lớp dịch vụ !P. Khi triền khai mạng vòng ring DWDM, một số iượng nhò kết nối sợi quang cần thiết để kêt nôi tới tât cả các vị trí. Thiết kế mạng phái tạo được khả nănẹ cung cấp bất cứ tô-pô mạng nào tới lớp dịch vụ IP. Thực tế, trong trường hợp ờ những chỗ mà mô hình iưu lượng là mesh đầy đù thì việc thiết kế sẽ đơn giản đi rất nhiều. Hình 4.16, chì ra cách mà một mạng với 5 vị trí và lớp dịch vụ IP dạng mesh đầy đủ đưọc triển khai. ề 8 B Hình 4, ĩ 6: Độ linh hoại và ĩinh đơn giản của mạng vòng rỉng DWĐM Khi sử dụnií hộ thống điểm-điềm, một đầu cuối DWDM phải được thêm vào ớ cả hai diòm dầu cuối của kcl nối lớp dịch vụ IP mong muốn. Trong khi đó, thực hiện mạng vòng ring chỉ cần 2 bộ chuycn đổ! được chèn vào các thiết bị ờ các vị trí được két nối. Một sự so sánh về việc yêu cầu thiết bị đổi với việc thực hiện mạng DWDM được biều diễn ở bảng 4.1. Bảna 4,1: Yêu cầu về thiết bị DWDM để thực hiện một mạng IP lỉịch vụ đầy đù Hệ thống điểm-đÌẲm Hệ thống mạng vòng ring Số đầu cuối DWDM 20 5 Số bước sóng mỗi liên kết 1 3 Số kết nối cáp 10 5
  19. 342 Mạng thông tin quang thế hệ sau Khoảng cách kênh Liên minh Viễn thông Quốc tế đã tiêu chuẩn hoá khoảng cách kênh là là 50, 100 và 200 GHz để cung cấp đảm bảo vận hành được với nhau. Khoảng cách kênh 200 GHz chù yếu sử dụng cho giải pháp mạng WDM đô thị. Còn khoảng cách kênh 50 và 100 GHz được sử ',ụng cho các hệ thống DWDM đưòng dài. Số lượng các kênh yêu cầu phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng và được phân thành các giai đoạn trong quá trinh phát triển. Giai đoạn đầu hầu hết trong các trường hợp thường được tính toán là khá thấp. Thông thường, các hệ thống DWDM có thể được cấu hình với việc ghép kênh và tách kênh hoạt động ờ khoảng cách kênh 100 GHz khi bắt đầu. Tuy nhiên, việc thiết kế khoảng cách kênh ban đầu rất quan trọng trên cơ sờ dự báo nhu cầu trong tương lai. Nếu thiết kế khoảng cách kênh ban đầu là 100 GHz mà sau này có yêu cầu với khoảng cách các kênh 50 GHz, hệ thống DWDM không thể được nâng cấp hệ thống trong trạng thái hoạt động (ir.-service), mà cần phải tắt hệ thống lắp thêm các bộ ghép kênh và tách kênh 50 GHz và phải kết nổi thêm các bộ chuyển đổi bước sóng. Như vậy, nó đã xoá sạch thiết kế mạng ban đầu khi trong tương [ai yêu cầu khoảng cách kênh là 50 GHz. Vì thế, nên thiết kế ban đầu sử dụng ngay các phần tử có khoảng cách kênh 50 GHz. Tốc độ đường truyền íối da Nếu thiết kế hệ thống DWDM với các tốc độ đường truyền rất cao (ví dụ: OC-I92/STM-64 ở 10 Gbiưs) được yêu cầu, thi việc bù tán sắc phải đirợc tính toán ngay. Đầu tiên, là sừ dụng các sợi quang bù tán sác nonzero, như bộ NZDs (NonZero Đispertion Pibres) và các sợi tán sắc dịch chuyển DS (Dispersion-Shiữed). Thêm vào đó, các khối bù phân tán đặc biệt phải được tính đến trong hệ thống DWDM để đảm bảo việc truyền dẫn quang được bảo đảm. Một cách khác để có thể đạt đến giới hạn tán sắc là sử dụng bộ tái tạo 3R. Các mô-đun tái tạo được chèn vào giữa các OLA trung gian. Như thế, tín hiệu quang DWDM sẽ được chuyền đổi thành tín hiệu điện, được phục hồi hình dạng, chỉnh lại thời gian và được chuyển đồi về lại phần quang. Quỹ công suất quang Một điểm chính trong việc thiết kế mạng DWDM là phải tính toán nguồn quỹ công suất quang dựa trên việc dự đoán mức công suất truyền khắp mạng. Mỗi bộ phát quang được thiết kế để hoạt động với một mức công suất đầu ra gần như không đổi. Một loại công suất đầu ra cụ thể mà ở đó ta có thề tạo ra công suất phát thay đổi. Mồi bộ thu quang được thiết kế đề hoạt động với chi tiêu lỗi bit (điển hình là lOE-12) xác định nếu công suất đầu vào nằm trong dài động của bộ thu quang. Hiệu số giữa công suất phát nhỏ nhất và độ nhạy công suất thu nhỏ nhất được gọi là quỹ công suất quang (Power Budget). Để đảm bào thiết kế một hệ thống tin cậy, thi quỹ công suất quang phải lớn hơn nhiều hoặc ngang so với tổng số tổn thất trên đường từ bộ phát quang đến bộ thu cộng với số dự phòng thiết kế. Bao gồm tất cả các tổn thất kết nối/ghép nối, suy hao sợi quang và sự bù công suất. Đổ tránh cho bộ thu quang quá tài, thi một độ suy hao tối thiểu cũng phải được đảm bảo. Hinh 4.17 minh hoạ việc tính toán này.
  20. ( Ììiarng 4: Cúc phương pháp điểu khién írong mạniỊ ỉhông nn c/uaniỊ ỉhê hộ sau 343 Cóng suáí phát lởn nhất Tx Độ suy hao tối thiểu Công suất phát Sự quá tải bên nhỏ nhắt Tx Rx cực đại Tón thất kết nối/ghép nối Suy giảm quang Quỹ còng suất Bù công suất Dự phòng íhiết kế Độ nhạy Rx nhỏ nhất Hìnỉỉ 4. ỉ 7: Quỹ công suất và sự suy giảm tối íhiéu đối với mội kết nối quang Đê bù lại việc tốc độ lồi bị tăng lên bới vì nhiễu và giao thoa gây nên, một số công suất cộnu thêm phải điíọc thêm vào tín hiệu phát. Phần này của công suất được gọi là pcnver penaỉíy, Nói chung, powcr penalty được xem là một phần trong các tham số của giao diộn quang. Một độ dự trừ thiết kế (design margin) là để bù cho khả năng tổn thất sẽ tăng lên trong íưoTig iai. Công suất phát, độ nhạy phía thu và power penalty là các cụ thẻ như điều kiện xấu nhẩt (worst-case), íuổi thọ, khả năng của các nhà cung cấp thiết bị. Như vậy, khi tính toán các phần tứ của nguồn quỹ côns suất không ỵôu cằu một độ dự trCr thiết ke. Độ dự trìr thiết kế được ycu cầu cho các trưòng hợp ví dụ: đối với các bộ cộng ghép nối quang để sửa chữa một cáp bị hỏng. Cìiá trị điẻn hinh thường sử dụng ià 1 - 3 dB. Một so giá trị điển hình đối vói các phần từ được sử dụng để tính toán Cịiiỹ công suắt dược minh hoạ Irong bảng 4,2. Báng 4,2: Các giá trị điển hình đu‘Ợc sù' dụng tronịị việc tính toán quỳ công suất Phần tử úiả trị Tồn íhấí kết nối Õ,2dB/kếí nốÌ Tồn thất ghép nối 0,01 dB/ghẻp nối Tồn thầt quang 0.4 dB/km (tại 1310 nm) 0,3 dB/km (tại 1550 nm) Power penaltỵ 1 -2dB ! Dự phòng thiết kế ,1 - 3 ỐB Việc ihicl ké toàn bộ một mạng DWDM là khá phức tạp bới vì cá nhiều tham số phai lính dén. Minh 4.18 minh hoạ ihiét ké một tuyén quang giữa hai nút lớp dịch vụ irong mạng DWDM. Dồ đàm bào độ tin cậyviệc truyền dẫn DWDM, các dặc tính kỹ thuật vè giao diện quang cua các bộ dịnh tuycn và chuyền mạch, trưck hél phải dược so sánh với các dặc lính kỹ thuật cua các bộ chuycn dồi bước sóng trong DWDM. Không chì bước sóng hoạt động phài phù hợp, tliêm vào đó quỹ công suất giữa giao diện thiết bị lớp dịch vụ và giao diện của các bộ cliuycn dỏi bước sóng cúa [)\VDM cũng phải phù hợp.
  21. 344 Mạng ihóng Ỉỉn quan^ thế hệ sau Thiét bị đầu cuối phát Thlếí bi đầu cuối thu OIA ỒƯK D E H M D> u X H Y X Quỹ công suất Y dB cho Bộ định Quỷ công suấí cho 3 đoạn nổi, Quỹ công suấĩ Y dB cho Bộ định tuyển và chuyển mạch ATM mỗi đoạn X dB tuyến và chuyển mạch ATM Hình 4,18: Các mức công suấí quang của mội tuyến íừ đầu cuối-đến-đầu cuối giữa ỉidi nút lớp dịcỉĩ vụ Phần thứ hai là thiết ké hợp lý của mộl tuyến từ các bộ chuyền đổi bước sóng phía đầu phái đến các bộ chuyển đổi bước sóng cùa phía thu. Các nhà cung cấp DWDM điển hinh cho biết việc tính toán quỹ công suất quang giữa thiết bị đầu phát và thiết bị đầu cuối ihu cần thông qua quỹ công suất các đoạn nối. Phụ thuộc vào kiều cúa các bộ chuyển đối bước sóng được sử dụng và sổ OLA được triển khai, người ta tính toán cụ thể quỹ công suất cho một đoạn luyến {span budgct). 4 , 2 Pỉiục hồi Đẻ cung cấp độ tin cậy trong mạng quang tĩnh, các chức nãng phục hồi và bào vệ có thể dược thôm vào ờ lớp dịch vụ và/hoặc ở lớp truyền lái quang. Mạng quaníí đa bước sóngđàn hồi chủ yếu sử dụng chức năng bảo vệ nhanh tại lớp quang, Thiết bị DWDM tại lớp quang không hề cỏ chức năng mạng thông minh nào. Vi thế, nó chì đơn giản cung cấp cho chức năng truyền tải. ĩại lớp dịch vụ, một chức năng phục hồi tiên tiến đà được sừ dụng đề cung cấp độ lin cậy cho dịch vụ đầu cuối-đến-đầu cuối. 4.2.1.3.1. Bao vệ quang Cơ chế bảo vệ tại lớp truyền tải quang rất bị giới hạn trong mạng quang da bước sóng khi so sánh với cơ che bào vệ bời mạng quang thông minh. Chức năng phục hồi quang bị giới hạn den các mạng quang con kiểu diềm-diềm hoặc kiểu mạng vòng ring. Vai Irò chính cúa chức năng bao vộ quang trong mạng quang da butVc sóng là dc cung cấp kct nối điềm-điem tin cậy sử dụng để kết nối giừa các nút lớp dịch vụ. C'hức năng phục hồi dầu CLiối-dcti-dầu cuối dược phânphối thông qua chức năng phục hồi lớp dịch vụ. Như 1 ru đà dịnh nghĩa ba lớp quang trong “Kiến trúc của inạng truyền lài quang”, theo kliiiycn nghị Cí.872, clìức năng bảo vộ quang có thề được cung cấp ở ba kVp khác nhau (hình 4.19): l.ớp doạn íntyẻn dan quanị*: sử dụng hình thức bảo vệ dường quang ỈMỊ) đoạn ịịhủp kênh quang: chủ yếu sử dụng cơ chế bào vệ của SONHT/SDH Ijrp kênh cỊuang. sử dụng chức năng bào vộ kênh quang
  22. ( 'hiarng 4: Các phương pháp điều khiên irong mạng thông tin quang thê hệ sau 3 4 5 Bảo vệ kênh quang Lớp kênh quạng Bảo vệ 1+1 Bảo vệ đoạn ghép kênh quang Lớp đoạn ghép Bảo vệ 1+1 (VV-UPSR) kênh quang Bảo vệ (W-BISR) Bảo V ệ đường quang Lớp đoạn truyền dẫn quang Bảo vệ 1+1, 1:1 Hình 4.19: Bảo vệ trong kiên trúc OTN Bão vệ cỉuừnịỊ quưng Hầu hết việc thực hiện điểm-điểin hoặc mạng vòng ring WDM dều cung cấp một cách í' nhất dộ tin cậy lớp quang tại iớp đoạn truyền dẫn với cư chế bảo vệ đường đơn giản là 1 + ỉ iioặc I: i và phục hồi tất cá các kênh tại thời điểm. Khi sứ dụng bào vệ 1 + 1, toàn bộ tín hiệu DWDM được bảo vệ thông qua một bộ chia tiìành hai tín hiệu ở nút DWDM và được truyên dan qua hai cáp rièng biệt (hình 4.20). Tại nút thu, cá hai tín hiệu được so sánh và tín hiệu nào có tỷ lệ tín hiệu/nhiễu (OSNR) tốt hơn hoặc lốc độ lỗi bit tốt hơn thi được chọn. Bộ chia quang 50/50 Khối so sánh quang C =ZỈ- - c — w \ ^ ề - Cáp bảovặ ^ < w -í ỵ Bộ tách sống Tin hiệư dự trử Hình 4,20: Cơ chế hảo vệ quanỵ /+ /
  23. 346 Mạng ĩhông íin qucm^ ihế hệ sau Khi sử dụng cơ chế bảo vệ 1:1, thi tín hiệu DWDM được gừi chi bàng một cáp tại một thời điềm. Nếu như cáp làm việc bị lỗi thì tín hiệu DWDM được chuyền mạch đến cáp bào vệ (hình4.2ỉ). Khối chuyển mạch quang Khối chuyển mạch quang Đường truyền bị iỗl Ị ^ / \ ' ^ Chuyển mạch bảo vệ \ Sợi bảo vệ Hình 4,21: Cơ chế bảo vệ quang ỉ:ĩ 'ĩương tự như vậy, tất cà các kênh quang được bảo vệ đe chổng lại các việc cắt cáp. Thời gian bảo vệ của các phương tiện là nhò hơn 10 ms. Bủo vệ kêntt quang Bước tiếp theo là sử dụng một khối báo vệ kênh quang trong cái giẳc nối với một cái làm việc và một cải bảo vệ đầu cuối DWDM dề cung cấp chế jdộ bảo vệ 1; ỉ đối với các kênh quang dựa trcn cơ sờ kenh - kênh tại lớp kônh quang. Đơn vị bào vệ ở đây bao gồm một đoạn truyền dẫn và một doạn thu. Trẽn đoạn truyền dẫn, khi lín hiệu quang đơn truyền đến, nó được chia ra thành một cặp 50/50 và được gửi tới bộ tách sóng phái cùa đầu cuối đang làm việc và bào vệ đầu cuối (hinh 4.22). Trên đoạn thu, khi tín hiệu đcn từ bộ tách sóng thu của dòng đang làm viẹc và tiến hành bảo vệ dòng trong nìộl don vị chuvcn mạch CỊuang 1x2 (OSU), lại dủy íicn hànli !ựa chọn lron<4 trường hợp có lỗi trong phạm vi lứp quang. Kênh được chọn sau đó dược gừi tới bộ thu khách hàng. Tiêu chuan chuyển mạch có ihề dược dựa trên một bộ phát tín hiệu bời các bộ tách sóng phía thu, bời vì mộl đầu vào dữ liệu bị mất. 'l’iêu chuẩn cũng có thồ bơi bộ OSNR quang. Thời gian phục hồi tối đa từ khi xày ra lỗi đến khi hoàn thành phục hồi của các liên^kếl quang xa là nỉu') hcrn 50 m s. i)ặc điểm chính của việc bào vệ kênh quang là những kênh quang không chi được bảo vệ chống lại việc cắt cáp mà còn chống lại các lỗi trong các quá trinh ghép kênh/tách kênh (MUX/DlíMUX) và tách sóng.
  24. ( 'hic(mg 4: Cúc phương pháp điểu khién trong mang (hónọ, í in qiuỉHí^ ỉhế hệ sau 347 Hình 4.22: Cư chế háo vệ kênh quang ỉ:ĩ Bão vệ đoạn ghép kênh quang Cư chế bào vệ quang phức lạp nhai là bảo vệ đoạn ghép kênh quang, nơi mà có chức năng phục hồi SONf:T/SDH. vấn đề này đà được trinh bày trong chương 3 '‘Các công nghệ cơ bán của mạng quang ihé hệ sau”. Cuốn sách sẽ Irinh bày bảo vệ chù yếu cho phần quang trên ca sớ cấu hình lại DWDM ADMs để cung cấp định vị các kênh bước sóng dộng và báo vệ việc chuyến mạch dc bảo vệ các kênh quang chốiis lại các lỗi mạng, Khi nìô lả trong phần “Các ỉiguyỗn tẫc bầo un mạng’' cúa chu'ơng 3, cuốn sách dă phân biệt giQa "Các mạng vòng ring chuyền mạch tuyén truyền dẫn quang một hướng (0-UPRS)” và “Các mạng vòng ring chuyển mạch đường truyền dẫn quang hai hướng (O-BLSR)”. Kiến trúc O-LỈPSR sử dụng một cấu hình mạng vòng ring 2 sợi quay ngược. Một sợi dược dành để cho các bước sóng làm việc và một sợi sứ dụng dc cho các bước sóng bảo vệ. Một O-UPSR sử dụng ca chc bào vộ ỉ ^'1. Một bước sóng írcn các sợi làm viộc và báo vệ được dịnlì \ Ị và phát cho moi kciiỉi. ơ píiía thu so sánh ca hai tín hiẹu quaiii4 vá qiiyct dịnlì mộl cái vói OSNR lốt Ikti). Một sơ dồ khối logic cúa việc cấu hình lại OADM sử dụng cơ che bảo vệ 1 + 1 trong một O-UPSR dược biểu diễn trong hinh 4.23. Bộ tách sóng phát được kết nối đến cặp 50/50, và mỗi kênh dược chia thành 2, một bước sóng làm việc và một bước sóng bảo vệ, sau đỏ nó được cộng vào lín hiệu Ỉ)WDM trong vòng bởi mô-đun OADM. Bộ tách sóng phía thu được kết nối với hai bộ chuycn mạch quang, nó thực hiện chọn hoặc bước sóng làm việc hoặc bước sóng bảo vệ một cách ngẫu nhiên bời mô-dun OADM
  25. 348 Mọtiịỉ, ỉhông ỉin cỊuang ihế hệ sau Bước sỏng Tx Bước sổng làm việc Bước sóng bảo vệ Bước sóng Rx Hình 4.23: cấu ỉtình lại OADM clio chế độ bào vệ ĩ:ì dirợc sử dụng (rong 0~UPSR Kién írúc O-BLSR sử dụng cấu hình vòng quay ngược 2 sợi hoặc 4 sợi. Trong 0-BLSR sử dụng 2 sợi, vài bước sóng được sử dụng đề định vị các kênh iàm việc; phần còn lại được sử dụng như dung ỉirợng bào vệ. Nếu một lỗi xuất hiện, bộ chuyền mạch ADM cấu hinh lại sẽ chuyến bước sóng bị lỗi đến bước sóng bảo vệ trên đường truyền thay thế. Ncu số bước sóng đang hoạt động tưưng đươntỊ với số bước sóng báo vệ thì O-BLSR sẽ dùng cách báo vệ là I.i. Hướng tiếp cận cho dung lượng hiệu quả hơn là cách dùng bào vệ tỳ lệ 1 ;n. ở đỏ chưa dến một nữa số bước sóng được chia sẻ cho các bước sóng còn lại cần bào vệ (ví diụ cách bảo vệ tv lệ ỉ :3 ở trong một hệ thống DWDM 64 kênh, thì 48 bước sóng được bào vệ bởi 16 bước sóng). Già thiết cách bảo vệ !à 1:1 thi có hai cách phân phối bước sóng kha thi. Cách phân phối tluV n\rk là dùng các birớc sóng giống nhau đc bảo vệ a ca hai sợi cáp. ( ’ácii phàn phối thử hai dùng như ví dụ saii: [)ùng nữa dưới cùa các bước sóng dê bao vệ clio sựi cáp ơ hirứng cùng chicu kim dong hồ và nừa kia Irên sợi cáp hướng ngược chiều kim dồng hồ. u'u đicm cửa cách thứ hai !à chuyển mạch bảo vệ đó có thc có thề thực hiện mà không can cỏ sự chuyến đổi bước sóng ờ trong OADM. Sự chuyển đổi bước sóng có thề được thực Ịiiện hoàn loàn quang ơ tương iai nhưng thưởng ihi sẽ được làm ihỏng qua bộ chuyen đồi diện - quang (ỉí/()). Uu dicm này có thể không có nhiều ý nghĩa khi ứng dụng cho các luyến đường dài, nơi mà việc chuyển đổi điện - quang là yêu cầu bắt buộc trong bắt cứ trường hợp nào đề lạo ra các tín hiộu quang.
  26. ( hương 4: Các phương pháp điểu khiến trong mạny thông tin quang ihư hệ sau 3 4 9 4.2. ỉ.3.2. Phục hoi lớp dịch vụ Thiết bị ở lớp dịch vụ, điển hinh là các bộ định tuyến, có khả năng phục hồi và bảo vệ đa dạng. Đặc biệt là trong các mạng đa bước sóng, sư phuc hồi iP được sừ dụnu để thực hiện hiệu quà việc đấu nối mạng từ đầu cuối này tới đầu cuổi kia. Chuyển mạch bảo vệ tự động Chuyển mạch bào vệ tự động (APS) được dùng trong các mạng SONET hoặc bảo vệ phần ghép kênh (MSP) được dùng trong các mạng SDH. Đồng thời nó cũng có thể được dùng trong các mạng quang. Các thiết bị đầu cuối DWDM đã có thề cung cấp một cơ chế làm việc và một cơ chế bảo vệ giao diện tương thích SONET'SDH (hinh 4.24). Trong trường hợp có lỗi thì một íìiao diện chuyển đồi có thể được kích cbuvển thông qua các bộ APS/MSP. Điều này yêu cầu các bộ chuyển đổi trong hệ thống DWDM xừ lý các byte mào đẩu của SONET/SDH được sử dụng bởi APS/MSP. Khung SDH ^ -jwiào đầu í Phần.''-'"' ;.íảf ịihốt' p Tải 0 ~ - 'ContrồAU tỉn H - KiỊ tỹ'' ' 'lừặSàu'- , 4 Bộ chuyển đổi '/lĩ. tótphàt/ ■■ V công tác Hhth 4.24: Giao diện hảo vệ với APS (SONET) hoặc MSP (SDH) Nhừng ứng dụng như trên có ữiề rất phổ biến ưong các kiểu thực ihi mạng, nơi mà các thiết ồỉ SONET/SDH thế hệ mới với chức năng DVVDM tích hợp được sử dụng. Báo vệ APS/MSP có ìiai nhược điểm chính. Một là 50% lưu lượng (cùa rnộ^t giao diện đầy đủ) bị làng phí vào việc bảo vệ, và thử hai là giao diện chuyền đổi vẫn vêu cầu tích hợp lại giao thức định tuyéa. Chuyên mạch bảo vệ thông minh ('ác niạnu vòng ring sợi kép tự hàn gần DPT cung cắp tính luoníi tliích cao bói vi chức lãiig Il\s cua SRỈ'', giao ihức MAC ơ lớp hai được sứ dụng bơi các thiết bị DPT, nội dung này Jà dược miêu tả chi tiết ở chương 3 cùa cuốn sách ''Các công nghệ mạng quang”. Trong trường lợp mội liên kết hoặc một nút mạng bị lỗi, IPS khời tạo các mạch nôi 2 mạng vòng ring và mycn lưu lượng vào sợi bào vệ (hình 4.25). IPS có thể được xem như là bàn sao cùa APS/MSP dùng trong mạng SONinvSDH, tuy iliicn nỏ có mộl vài ưu điểm so với APS. IPS không kích hoại hoặc thôi kích hoạt các kênh hoặc sợi quang một cách chắc chắn, ;:iỗnu như DPT, nó vẫn là một công nghệ dựa trẽn nền làng chuyển mạch gói. IPS hoạt động
  27. 350 Mạng ihông lin cỊuanĩị thế hệ sai một cách hiệu quà đối với lưu lượng được ghép kênh thống kê. Nó tích hợp lớp 2 và lớp 3 và( cơ chế bào vệ, ngược lại với APS các hững thao tác này hoàn toàn độc lập đối với việc địnl tuyến ờ lớp 3. Thông qua việc tích hợp với lớp 3, IPS sẽ truy nhập tới các thông tin giao thức c lớp 3. Với đặc điểm này, IPS có khả năng phân phát băng thông được đàm bào cho các ứnị c.ìng âm thanh, hinh ảnh, công việc khẩn cấp và cung cấp các bàng thông còn lại cho các lưi lượng khác. Hình 4.25: Các mạch nối 2 mọng vòng ring (ring ỊVrap) được thực hiện hởi IPS Bời vì thời gian bảo vệ có thể đạt được với iPS là thấp hơn 100 ms, không có sự hội íụ giao thức định tuyến nào được yêu cầu. Việc cắt đoạn các sợi cáp có thề được xứ lý hoàn toàn ở lớp 2. Để có những miêu tả chi tiết vè cơ chế bảo vệ IPS, các bạn có thể xem thêm ở chương 3 cùa cLiôn sách "Các nguyên tẳc cơ bản cùa công nghệ mạng quang”. Phục hồiIP Phục hồi dựa trên lớp ứng dụng Thực hiện phục hồi diễn ra ở lớp 3 sẽ đưa lại lợi điềm rất quan trọng. Đó là tính linh dộng cao. Chính việc cung cấp các đường dẫn phục hồi và định rõ các mức tái tạo đã tạo nên tinh linh động cao. Vi dụ, lưu lượng tiếng nói, mà độ trễ là rất cao, rất nhạy càm với jiucr, có thể khác nhau và được tái lại với mức phục hồi cao nhất. Còn lưu lượng Internet thông thường có thể được phục hồi ớ mức ihấp nhất bới vì nó được dễ dàng lưu lại trên các bộ nhớ dệm và định luyến Irèn mạng. Vi vậy, các nhà cung cấp dịch vụ có thế dịnh nghĩa các the loại lưu lượng xác định và có thê cung cấp một số lựa chọn cho khách hàng cùa họ. Hội (ụ định tuyếiì lởp 3 Bcn cạnh ưu dicm về tính linh dộng, có mộl nhược điểm rấl lớn: 'l'hời gian tái tạo cùa các giao thức dịnh tuyến tiêu chuẩn, như là OSPF, giao thức giữa các hệ ihống irung gian (IS-IS) hoặc giao thức cổng đường biên (BGP) là khá lớn, mà điển hinh là trong dài rộng khoáng vài giây. Tuy các bộ đếm thời gian và cơ chế định tuyến tất dần cung cấp tính ổn định cua mạng, nhưng dẫn dến thời gian hội tụ rất dài.
  28. ( hưong 4: Các phương pháp điều khiên trong mạng thông ùn ỉhê hệ sau 351 Hướng tiẻp cận đầu tiên đề giảm nhỏ thời ííian phục hồi ở lớp 3 là giảm các giá trị định ^iờ cùa các giao thức định tuyến. Với việc làm này, thời gian hội tụ có thể được điều chinh i^ìàm xuống còn một hoặc hai giây. Tất nhiên là điều này dẫn đến việc lưu lượng tạo ra bời bán hân giao thức định tuyến sẽ cao hơn. Khi băng thông định đường truyền tàng lên đáng kể, thi íiồu đó sè khỏng còn vấn đề nữa. Một khả năng khác là các giao diện cùa bộ định tuyến dùng ớ lớp một hoặc lớp hai cho /iệc phát hiện ra các lồi đường truyền và thông báo lỗi ngay lới các íhiét bị định íuyén. Một ví iụ về khả năng này là trường hợp APS/MSP được dùng Irong mạne S0NE Ỉ7SDH. Căn bẳiĩỊỊ tái Cân băng lải là kỹ thuật rất pho biến đê cộng thêm phần dự írũ vào một mạng. Bằng việc lùng kỹ thuật cân bang tài, các tuyến song song được dùng đẻ chia lưu lượng ra và truyền trên ả hai đường truyền cùng một lúc. Đe dễ dàng thực hiện cân bằng tải, giao thức định tuyến lược điẽu chinh thông qua việc gán các giá trị met xác định cho các đường truyền trẽn mạng. U i quà là, có các đường truyền song song với cùng các giá trị mei giữa vùng đi và vùng đến,; ì vậy, giao thức dịnh tuyến có hai mục dầu vào trong bảng định ỉ;u\'én cho cùng một đích đén. ỉ linh 4.26 chi ra giái pháp cân bằng tải có thể được sử dụng đc bảo vệ luồng lưu lượng giừa ac bộ dịnh tuyẽn A và D và giừa các bộ định ti)\én B và E. Tron^ trường hợp của một đoạn cắt JÌ quang, uiao thức định tuyến chi đơn eìản !à hũy bò mục đầu vào đối với liên kết bị lỗi và loại 0 bảng định tuyến của nó. Không cần đen tính toán SPr nào, mà nó dần đén mộl thòi gian phục 01 rất nhanh. 1'roỉm khoảng thời gian đó, chỉ có 50% lưu lượng đường truyền bị ánh huxrng. Hình 4.26: Cãn bằnỵ táỉ OSPt' qua một mạnỵ iôi dụnỵ mesh Giải pháp dịnh tuyến nìtanh MPLS-TE Một cách rất hay để thực hiện chức nàng khôi phục ờ lớp dịch vụ là dùng các cơ chế vạc hồi cùa MPỈ.S-'Ỉ'H, cách này rất linh hoại khi chi dịnh các dường dần nào, các liên két io, và/hoặc các nút mạng nào sẽ được bào vệ. Hơn thế nữa, kiểu lưu lượng nảo cần được bảo : cùng có thề được định nghĩa, tương đương với việc có bao nhiêu tài nguyên cần phải để inh cho clườnu dư phòng.
  29. 352 Mạng í hông tin quang (hê hệ sau MPLS-TE đưa ra cách bào vệ đường truyền và bảo vệ các nút mạng hay liên kết nội bộ. Báo vệ đường truyền được chi ra trên hinh 4.27 dùng một đường dự phòng từ đầu cuối này tới đầu cuối kia đề tái tạo lưu lượng trong trường hợp có lỗi. Đường hầm LSP chinh Đường hầm LSP dự phòng Hình 4,27: Một đirờng truyền đang hoại động và một đường dụ'phòng đuợc thiết lập bởi việc sử dụng các đuờng hầm MPLS l'hời gian phục hồi đạt được có thề bằng hoặc nhiều hơn 1 giây. Đối với lưu lượng thời gian thực hay lưu lượng cần tuyền tái tức thi bảo vệ nội bộ cho các nút mạng hay đường liên ket nào dó có thể được sử dụng đề định tuyến lưu lượng xung quanh một sự cố mạng trong \'òng thời gian ít hơn 50 ms. MPLS- ll: đưa ra dịnh nghĩa thuật ngữ "Trung kế iưu lượng", nó đại diện cho một nhóm các hioniị lưu lượng có cùng một nút mạng vào-ra ờ trong mạng MPLS. Mỗi một Irung kế lưu lưcrng được íịủn nhiều các thLiộc tính cúa trung kế. Một trong số đó ỉà thuộc tính khôi phục,mà nó xác dịnli làm cách nào dc lưu lượng đó được bào vệ. Sử dụng thuộc lính khôi phục trên mộl vài chính sách phục hồi có thể dược đưa ra một cách linh động hơn đê xử iý các sự cố mạng. 4.2.2. Phirong pháp điều khiển IP trên quang động Sự cung cấp bước sóng là vấn đề then chốt đối với các mạng đa bước sóng, ờ phần trước đà trinh bày việc cung cấp bước sóng đối với các mạng đa bước sóng tĩnh. Sau đây sẽ giải cỊuyct vắn dỏ này trong các mạng dịnh tuyến btrớc sóng. IP là "lưu lượng cua sự lựa chọn". Vì vậy, sự dấu nối chéo quang oxc (Optical cross-conncct) được kct hợp vcVi sự ihông minh cùa dịnh luyến IP để điều khiển sự phân phối bước sóng, thiết lập và chia nhỏ một cách linh hoạt. Kct quà là có một mạng ổn định cao hơn với quá trình cung cấp bước sóng được liến hành và khả năng phục hồi được tăng cường. Bất cứ cấu trúc mạng ảo nào dcu có thề được đưa ra. về lính dộng, việc cung cấp bước sóng dược thực hiện bằng dừ liệu điều khiển nhằm đàm bao việc lận dụng mạng một cách híộu quà. Đe tương thích với sự thay dối 3ạng lưu lượng, một số giới hạn các bước sỏng được xừ lý đồng thời được sắp xép lại mộl cách tự động hoặc sap \òp lại thcí) yêu cầu một cách thù công.
  30. c hương 4: Các phương pháp điều khiển írong mạng thông tin quari^ thê hệ sau 353 Đẽ tránh các lỗi dịch sai, thuật ngừ o x c không nhất thiết phái có nghĩa là chuyển mạch quang hoàn toàn. Hầu hếl các OCX kếi nối các tín hiệu quang tại cổng vào, chuyền mạch các tín hiệu điện thông qua một cơ cấu chuyển mạch điện và chuyền đồi các tin hiệu trờ iại thành bước sóng gân đúng. 4.2.2.1. Mô hình xếp chồng định tuyến hước sáng Một vài nhà sản xuất đã cung cấp các giải pháp định tuvến bước sóng độc quyền. Điều này khiên cho các nhà cung cấp dịch vụ xây dụng nên một OTN thông minh, ngược Ịại với một OTN tĩnh, mà chi đơn giản là bao gồm. một DWDM điểm-điểm và các mạng con dạng mạng vòng ring. Một mạng định tuyến theo bước sóng bac gồm một hồn hợp các liên kết DWDM diểni-điểm và các bộ định tuyến bước sóng (WRs) tại các điểm nối. Tất cả các giải pháp định tuyến bước sóng sẵn có hiện nay đều tập trung vào lớp truyền lài. Các giao thức định tuyến IP nổi tiếng như OSPF và IS-IS, hoặc các giao thức định tuyến như giao thức giao diện mạng riêne (PNNỈ), đu-ợc làm thích ứng để tạo ra một giao thức định luyến được dùng bởi WR. Sử dụne eiao thức định tuyến bước sóng này, các đấu nối có thế cung cấp một cách linh động cho các bộ định tuyến IP nổi liền nhau hoặc các thiết bị ở ióp dịch vụ khác mà mà tập trung ở phần trên của OTN Bời vi giao thức định tuyến bước sóng chỉ ià giao thức chạy trên WR, mạng IP không tham gia vào quá trình dịnh tuyến bước sóng và íLiong tác với OTN trong một mối quan hệ Client server. Kiểu mạng này (nơi mà hai lớp mạng dộc lập dược triển khai với nhau) được gọi là tììõ hình xếp chon^ và được minh họa ở hình 4.28 dưói đày. Bộ định tuyến !P A Bộ định tuyến IP B Mạng IP Mạng định iuý ến bước sóng Bộ định tuyến Độ định tuyến bước sỏng bước sóng Hhìh 4.28: Định tuyến bước sòn^ írong mô hìnỉt xếp chồnỵ lỉiẹn nay, tắt cá WR phái xual phát từ một chu.ẳn giống nhau dc chúng có thể tham gia vào quá trinh định iuyén. Đề đảm bảo cho các thao tác hợp chuấn mà nó cho phép một tồ hợp các WR khác nhau được sử dụng trong OTN, một kiều cấu trúc phái được tiêu chuẩn hóa. Một tố chức ticu chuân đã bắt đầu triền khai Irong phạm vi này. Một khung hoạt động cùa lớp truyền tải IP ờ phía trên lớp mạng quang đã được đề xuất trong bán dự tháo ỉírri- ”IP over Optical Nctworks - A Franiework” (11: ri' -11). Chi tiếl vc yêu cằu và cơ cấu phục hồi, quản lý băng thông trongcac mạng định tuyến bước sóng được miêu lả trong bán dự thào của "Control of Lightpalhs trong m ột mạng quang ’ [IE'ri'-12]. Sự suy xét về kicu cấu Irúc dược miêu là ở phần này là dựa trên hai bàn dự thào này.
  31. 354 Mạng íhỏng Ị in quang íhé hệ sau 4.2,2.2, Kiến trúc và các pỉtần iử Yếu tố then chốt của các mạng định tuyến bước sóng là "định tuyến bước sóng" (WR - Wavelength Router). N ó là một b ộ dịnh tuyến IP k ế t hợp với một o x c đưọc dùng như m ộ l n ú t đấu nối trung gian Irong các mạng quang hỗn hợp. Các thiết bị ở lớp dịch vụ như các bộ định t yến IP và các chuyển mạch ATM trong giao diện các mạng quang đưọc quy cho là các bộ đầu cuối bước sóng (WT - Wavelength Terminals). Một bộ định tuyến bước sóng được nối qua nhiều cổng mạng (netvvork ports) tới các thiết bị đầu cuối DWDM, mà chúng cung cấp đấu nối DWDM tới WRs khác. Những cồng drop của WR được dùng để kết nối WR tới các thiết bị lớp dịch vụ. Các cổng drop và cồng mạng là các giao diện bước sóng đơn thường được hoạt động ở 1300 nm hoặc '1500 nm. Trong trirờng hợp các thiết bị lớp dịch vụ có tính năng DWDM, các hệ thống DWDM được đấu nối íới các cổng drop đề cung cấp một tín hiệu DWDM đề kết nối với bộ định tuyến, chuyển mạch ATM, hoặc thiết bị đầu cuối SONET/SDH. Cũng có nhiều bộ định tuyến bước sóng với các thiết bị đầu cuối DWDM tích hợp. Troiig trường hợp đó, mạng được đề cập ở trên và các cổng drop chỉ tồn lại áo và lương ứng với các bước sóng cùa các tín hiệu DWDM. Kiến trúc điển hình được chỉ ra trên hình 4.29. Đầu cuối bước sóng LmSC Cổng mạng Đoạn sợĩ quang Bộ định tuyến bưởc sóng Bộ định tuyến chặnq đầu DVVDM-enable Bộ định tuyến DWDM-enable Nguồn Cổng drop Bộ định tuyến bước sóng Hình 4.29: Các phần từ cùa mội nĩạng quang ihônịỊ mình rhco như 0'FN dạng chuẩn hóa được định nghĩa trong khuyến nghị G.872 của ITU-T, Vìộc dịnh Icn cho các Ihành phần mạng cũng sõ được thào ra. Kct nối vật lý giừa các thiếl bị đầu cuối DWDM cạnh nhau bao gôm mội cặp cáp sợi quang dược định nghĩa trong G.872 là đoạn truyền dẫn quang (OTS trail - Opíical Transmission Scction trail). C'ũng dược thực hiện trong công việc này, một OTS trail thườim được quy cho một
  32. ( hươnị’ 4: í ác phương pháp điêu khiên Ironịỉ mạng thông tin c/uaníi thê hệ sau 355 đoạn sợi quang (íiber span). Các hệ thống DVVDM SỪ dụng nhiểu bước sÓHiỉ irên một đoạn sợi quang. Một đường truyền dẫn (link) được định nghĩa là một tập hợp nhiều kênh giữa hai nút ’ mạng nơi mà inôi kênh (channel) ià một đấu nối nhánh quang có hirớng duy nhất. Nói chung mồi một kênh đại diện cho một bước sóng nhất định. Nếu như một WR thực hiện dễ dàng việc ghép kênh các tín hiệu điện, các kênh được ghép sẽ được truyền trên một bước sóng đơn. Ví dụ, bôn kênh STM-16 được ghép vào trong một bước sóng ờ lôc độ đường dày là STM-64. Việc định tên của ITU-T tương ứng cho tất cả các kênh truyền được mang đi trên một đoạn sợi quang được định nghĩa như là một đuôi phần ghép kênh quang (OMS trail) trong G.872. Ta cũng thấy một vài điểm tương đồng khi so sánh mạng định tuyến bước sóng có chức năng TDM với mạng ATM như trong hình 4,30. Trong mạng ATM kết nối logic được tạo bời nhận dạng các đường dẫn ào (VPI) và nhận dạny các kênh ảo (VCI). Trong mạng định tuyến bu'ớc sóng với chức năng TDM kết nối logic được íạo bởi bước sóng (= VPI) và các kênh (khe thời gian TDM = VCl). Bộ định tuyến bước sóng chuyến mạch kênh động giữa cổng đầu vào và đầu ra để cunp cấp kết nổi quang từ đầu cuối-đến-đầu cuối thông qua OTN được kết thúc ở biên. Kết nối đầu CLiối-đến-dầu cuối được định nghĩa trong G.872 một kênh quang (OCH trail - Optica! Channei trail). Có 2 kiểu khác nhau của OCH Irail. Trong mạng quang không có chuyến đồi bước sóng thì các bưóc sóng giông nhau định vị tới OCH traii rộng khắp mạng. Trong trường hợp này OCH irail được gọi là đưòng dẫn bước sóng (\VLP - Waveỉength path), Nếu có chuyển đổi bước sóng thì các bưcVc sóng khác nhau được dùng cho OCH trail và gọi là đưòng ánh sáng (light path). Tổ họ^ VPtA/CI 1 \ À1 / TI T2 T3 Tn 1 * VPI-VCI = 1/1 1/n 1 » . X 2 ; 1 ' ^ U - VPI/VC! = 2/1 ‘ » I _ \ ■■ V »» VPI VCI = m-1 Hình 430: So sánh ATM với mạĩỉfỉ íĩịnh iuyến buớc sỏnỵ cỏ chức năng TĐM Đường ánh sáng là mội kél nối băng thông rộng cố dịnh đáng hướng được xác dịnh ihòng qua định vị cùa một kênh mà trên mỗi đoạn dọc luyến mong muỏn Uiỏng qua mạng quanu. [)ườnu sáng song hướng được thiét lập bởi hai đường sáng cỏ hướng ngược nhau. Mặc dù dịnh Uiyén IP dùng đồ dịnh toạ độ đường sáng cho trước, duừnu sáng cũng vẫn có thề mang ỉiru lirọnu không 11^ như là A'I'M hoặc Sí)! 1. CTing giống như cấu trúc ATM, có hai giao diện khác nhau. WR kết nối nhau thông qua các cống/trung ké mạng, mà nó cung cấp một giao diện két nối mạng-mạng quang (0-NNI). riiict bị dầu cuối bước sóng được gắn vào định tuyến bước sóng thông qua các cồng/lrung kế ra lạo ra giao diộn người sừ dụng - mạng quang (0-UNI). 4.2.23, Giải pháp diều khiển định tuyến hước sónịỉ Mặt phăng điều khiển đàm nhiệm việc thiết lập kết nối đầu cuối-đén-đầu cuối và mặt phãnu dicu khiển định tuycn bước sóng thiét lập kết nối đầu cuối-đến-đầu cuối được hiểu ià lạo
  33. 356 Mạng thông tin íỊuaní' thé hệ sau ra một đường ánh sáng. Tiếp theo, đường ánh sáng được sử dụng để bất đầu khởi tạo giao thức lớp IP hoặc lớp dịch vụ khác. Có 2 cách để thực hiện mặt phẳng điều khiển dựa trên nền IP sừ dụng trong mạng định tuyến bước sóng (hình 4.31). Cách thứ nhất là gắn vào bộ định tuyến IP ngoài thông qua giao . iện điều khiển chuẩn tới mồi o x c . Các bộ định tuyến này được xem như là các bộ điều khiển định tuyến bước sóng (WRC - Wavelength Routing Controller) và cung cấp các chức năng như là quản lý tài nguyên quang, quản lý cấu hình và dung lượng, địa chi, định tuyến, kỹ thuật lưu lượng, phát hiện trạng thái mạng và cả sự phục hồi. oxc vó-i WRC WRC Giao diện Bộ định tuyến điều khiẻn bước sóng Tín hiệu điều oxc Kênh dừ liệu Hình 4 3 ĩ: WRC với giao diện điều khiển và o x c chuyển (hành hộp đơn íiịtìh tuyến huớc sóng Giao diện điều khiển chỉ ra lập í^ốc mà WRC sử dụng đề cấu hình oxc. Giao diện gốc bao gồm: Connect (kết nối): Đẻ két nối qua các kênh từ các kết nối đi vào với ‘kênh kếl nối ra lìiong muốn (cross-connect) Disconnect (giai phỏng kết nối): Tháo gỡ cấu hình kết nối ngang. Smích (chuyển mạch): Thay đổi kênh/kết nối đi vào tổ hợp cấu hinh két nối. Cổng Kênh Cổng Kẽnh Cổng Kênh vào vào ra ra vào ra 1 1 2 3 1 7 - Hình 4,32: Bàng kết nối chéo của bộ định tuyến hước sótìỊỊ có hoặc kltônỵ có thiết hị dầu cuối tích hợp DWDM
  34. ( hiarnịỊ 4: Lúc phương pháp điều khiến (rong /nạng ílĩớng Un quang ỉhc hộ sau 357 Ngược lại, o x c truyền đạt với WRC. Ví dụ là Alarm (cánh báo) Thông báo WRC trường hợp bị lỗi. Cách thứ hai là tích hợp chức năriíỉ định tuyẽn IP vào o x c và phát triền íhành các hộp định tuyến bước sóng đơn. Định tuyên bước sóng duy tri bảng kẻí nôi chéo dùng đê phân tách luồng dừ liệu từ cổng đi vào tới công đi ra cung cấp kết nối quang đầu cuối-đến-đầu cuối thông qua OTN. Các WR với thiết bị đầu cuối tích hợp DWDM duy trì bảng kết nối chéo với đầu vào có các cồng vào và kônh vào tới công ra và kênh ra. Sự khác nhau này thề hiện trong hình 4.32. Mặt phăng điều khiển trao đồi luồng điều khiển thông qua DCN (Mạng thông tin số). DCN này có thẻ là mạng điều khiển trong bánR hoăc riRoài băng thông. Với các kết nối DCN trong băng giừa các bộ định tuyến bước sórm, đường ánh sáng định tuyến mặc định (một bước nháy) được xác định trên mồi kết nối lới WR. Như trong hinh 4.33, kênh thứ nhất mỗi kết nổi ĩrên đó định vị cho quàn lý trong băng. Bản tin điều khiền gói chứa trong gói IP và được yửi qua dường ánh sáng định tuyến mặc định. Đường ánh sáng định tuyến mặc định __ / 1 . ch# 1 ì ch#2 Ị ch#n >, / Hình 4,33: Đuờĩĩg ánh sáng định tuyến mặc địĩih giữa các định iuyến bước sóng đư-Ợ(r dùng và phát triến thành DCN Dối với các kếl nối DCN trong băng lớị CÍG thiếl bị dầu cuối bước sóng với giao diện [)WDM thi sử dụng đường ánh sáng định tuyến n-iặiC định. Ncu WR kỏt nối với giao diện bước sóng đơn tới lớp dịch VỊI, kết nối DCN trong băng được bồ sung qua các gói IP truyền trong các khung nằm trên giao diện thiết bị lớp dịch \ ụ. Cách thứ hai dùng DCN ngoài băng. Dùng các bộ định luyến và đường thuê riêng để thiết lập mạng IP riỏng biệt kết nối trong tất cà bộ định tuyến bước sóng và thiết bị dầu cuối bước sóng. Qua các giao thức dịnh tuycn IP iức; thời cúa mồi bộ dịiih Uiyốn bước sóng trao dôi thông tin về tô-pô và trạng thái cúa OTN G iaiO thức định tuyến IP bô sung này thường dược sử dụng để định tuyến bước sóng, tất cà các thành viên của mạng phái có địa chỉ IP duy nhất và dược địa chi hoá. Và sẽ kèm theo các bộ định tuyến bước sóng và giao diện cùa nó và các phần tử khác cùa mạng trong OTN (như !à bõ khuếch đại quang đường.truyền trên các tuyến quang đường dài). Hình 4,34 chi ra một ví dụ các thiết bị đầu cuối DWDM giữa các bộ định tuyến không dược chi ra. Tất cả các WR Irong mạng có các địa chi host IP 10.1 .o.x. Các thiết bị khác như bộ klnicch dại quang dường Iruyền có dịa chi host IP 10.2.0.X.
  35. 358 Mạng íhóng Ịịn quan^ íhé hệ sau Mạng định tuyến bước sóng Mạng IP Mạng IP 10.1.0.1/32 194 23.1.3/32 194 68,5.2/32 194.23. 100.1/30 194,23.100,2/30 H'mh 4.34: Các yếu tố mạng yêu cầu địa chỉ IP để kích hoạt điều khỉến dựa trên nền IP Mỏ hinh xếp chồng đưực sử dụng điển hình trong trường hợp khi OTN là một trong mạng sóng mang quang biến đổi. Các nhà cung cấp dịch vụ khác mua các dường ánh sáng để thiết lập mạng IP của họ ở lớp dịch vụ và sử dụng không gian ỈP cùa họ cho thỉết bị lớp dịch vụ của họ. Bời vậy bộ định íuyến IP bên trái có địa chỉ 194.23. i .3 và bên phải là 194.68.5.2. Đe tạo đường ánh sáng giữa hai hộp địa chi của lớp dịch vụ trong miền định tuyến bước sóng, WR có thể có địa chi ỈP ngoài mạng con 10.255.0.0/30 gán với giao diện tương ứng của chúng. Dường ánh sáng cung cấp cho kết nối IP lớp dịch vụ giữa hai bộ định tuyến. Điều đó có nghĩa là giao diện định tuyến !P íương ứng có thể gán địa chi IP. 4,2,2,4. Cung cấp đường ánh sáng Mỏ hinh xếp chồng được định nghĩa là một mô hình clienưserver trong đó lớp dịch vụ ià clicnt của lớp tnayền tải quang. Hai mặt phẳng điều khiển là độc lập, một cho lớp dịch vụ, một cho !ớp Iruyền tài quang. Do đó, định tuyến và tín hiệu được tách biệt nhau. Lớp truyền tài quang cung cấp các đường ánh sáng dạng điếm-điềm đến lớp dịch vụ. Các đường ánh sáng cung cấp các kcl nối tới các núl lớp dịch vụ và dưa ra lỏ-pỏ ủc) mong tiuiốiì dùng cho truyền tái ị\\ Dường ánh sáng qua 0'1’N có ihc được thiết lập iTnh nhờ thực hiộn bãỉìg nhân công hoặc tliict lập động qua cư chế định tuyến bước sóng. Giao thức dịnh luyến bước sóng trước đây là một giài pháp độc quycn cùa một vài hàng cung cấp, Song do nhu cầu sử dụng, nhiều nhà cung cấp yêu cầu có một giao thức chuẩn. Một giao thức dịnh luycn bước sóng chuẩn là chuyển mạch bước sóng da giao ihức (MPLmS - Mulliprotocol Lambda Swiíching) do lE I'F phát triền. MPLS dùng dc định tuyến đường ánh sáng và cung cấp dịch vụ trong một 0T7^J. Trong mô hình xếp chồng, một mặt phẳng điều klìicn MPLmS cỏ thẻ sử dụng đc điều khiển đường ánh sáng cung cấp Irong OTN và mặt
  36. ( htariig 4: Lác phương pháp điêu khiên írong maníỊ tháng íin quang ihể hệ sau 359 phẳng điều khiển MPLS phần tách riêng biệt dùng kết nối này tới đường chuyển mạch nhãn (LSP - Labe! Switched Path) trong mạng đinh tuyến cùa iớp dịch vụ. Phần sau sẽ mỏ tả chi tiết MPI.mS với tiêu chí “Giải pháp điều khiền tích hợp IP trên quang”. Cùng như giải pháp tích hợp IP/ATM, mô hình xếp chồng cũng có hạn chế khi sừ dụng mạng quang. Định tuyên ỈP yêu cầu các mắt lưới ngang hàng giữa các bộ định tuyến ở lớp dịch vụ. Vỉ vậy mô hinh xếp chồng không phải là giải pháp hoàn hào trong trường hợp lớp truyền tái quang và lớp dịch vụ đều do một nhà cung cấp dịch vụ. Trường hợp điền hình trong mô hình xếp chồng được quan tâm là khi nhà cung cấp dịch vụ thuê hạ tầng cơ sở truyền tài từ các nhà cung cấp sóng mang quang hoặc cung cấp băng thông. Trong trường hợp đó, chúng ta có 2 miền quản trị riêng biệt - một cho OTN và một cho lóp dịch vụ và mỗi mien đều đÒ! hòi điều khiển riêng. Một thuận lợi của giải pháp định tuyến bước sóng và mô hình xếp chồng đó là một số nhà cung cấp các WR bổ sung một vài chức nàng vào giải pháp định tuyến bước sóng của họ. Ví dụ nhu cơ chế bào vệ nhanh hoặc chức năng QoS được bồ sung. Sừ dụng giải pháp cunp cấp bước sóng trong OTN và tổ hợp nó vơi mặt phẳng điều khiến MPLS bàng phương pháp \ểp chồng cho lớp dịch vụ sẽ tạo ra giải pháp tốt với mô hinh xếp chồng. ( ác thuộc tính của đưòng ánh sáng Chức năng của các WR là tạo ra các đường ánh sáng được thiết lập hoặc giải phóng như kếl nối tới lóp dịch vụ, thường là lưu lượng IP, Để thực hiện được chức năng đó, một số thuộc lính phải đirợc định nghĩa trong vấn đề này. Đầu tiên, mỗi đường ánh sáng được biển diễn qua một tên nhận dạng đường ánh sáng ÌLiy nhất. Khả năng của nó biểu diễn bởi thuộc tinh băng thông và Ihuộc tính này được giới hạn xVi 2 giá trị biên. Các mạng quang cung cấp kết nối băng thông cao cho các lớp trên. Ma trận .'huyền mạch hiện nay sử dimg trong các bộ định tuyến bước sóng và được lối ưu hoá cho ;huycn mạch OC-48/STM-16 hoặc kênh OC-192/STM-64. Vì vạy, giá trị băng thông của Urờng ánh sánu có thể đạt giá trị lừ 2,5 đến 10 Gbiưs. Tuỳ thuộc vào công nghệ quang, giá trị Dăng thông cao hơn của đường ánh sáng sẽ được tạo ra. Do bản chất của kết nối quang, đường ánh sáng là đẳng hướng. Đối với luồng dừ liệu 2 chiều hì cần một kết nối 2 chiều. Khi đó 2 đường ánh sáng đẳng hướng phải có hướng ngược nhau. Bằng cách phân loại các đường ánh sáng thành một vài lớp khôi phục dược, phàn ứng .'ó'i các lỗi cua mạní> dirợc xác định trên cơ sở cua mỗi dường ánh sáng, [)ịnh tuyến ílưòng ánh sáng tập trung Như hình 4.35, có thể thực hiện định tuyến cho đường ánh sáng tập trung bằng sừ dụng một náy chú kỹ ihuật lưu lượng. Các WR hoạt động như máy trạm tương ứng. Máy chú duy tri một cơ ;ơ dữ liệu thông tin bao gồm tô-pô và bàng thống kê cùa các nguồn tài nguyên vậi lý, Thông tin về ,:ác vị trí nguồn tài nguyên và địa chi áp dụng cũng như !ưọ'c đồ tên cũng dược duy tri. Thuật loán Irỏn máy chù thực hiện duy tri trạng thái và cư chc dịnh vị băng thông. Thuật oán dề quán lý định vị tài nguyên và tối ưu hoá lại được sứ dụng dể đáp ứng việc thay đổi nạng. Dc đám bảo lính đàn hồi cao cúa mạng, thuật toán phát hiện lồi và khôi phục được bồ iiiiig thOm.
  37. 3 6 0 Mạng í hỏng í in quang í hể hệ sau Máy chủ điều khiển lưu lượng Dòng dữ ííệu từ nguồn đến Yẻu cầu thiết t ' ^ ' lập tuyến nối ' ^ Nguồn @ cấu hình oxc Dòng dữ ỉiệu hướng đích Hình 4.35: Định tuyến tập trung để íhiếí lập đường ánh sánỊỊ Các bộ định tuyến bước sóng yêu cầu một đường ánh sáng nối tới máy chú. Máy chù kiểm tra tài nguyên có sẵn và bắt đầu khởi tạo tài nguyên có liên quan ở từng chặng của tuyến nối xuyên qua mạng. Phương pháp tập trung để thực hiện điều khiên mạng và cung cấp dịch vụ mang !ại một sự rất đơn giản. Trong trường hợp mạng có lỗi, sự phục hồi lập trung rất khó thực hiện trong thời gian yêu cầu đối với các mạng quang. Định tuyến đưòng ánh sáng phân tán Điều khiển mạng phân tán, như hinh 4.36, bảo đàm đường ánh sáng được cung cấp trong thời gian rất nhỏ, Đó là điều đặc biệt quan trọng trong việc phục hồi mạng, Mỗi bộ định tuyến bước sóng duy trì một cơ sờ dữ liệu riêng và khởi tạo một thuật toán riêng của nó. o o Dòng dữ liệu từ nguồn đến Yêu cầu thiết !ặp tuyến nối Nguồn Cấu hinh oxc Dòng dữ liệu hưởna đich Hìnỉỉ 4.36: Tliiếí lập dịnh ỉuyến với điều kễtiến phCm tán Các bộ dịnh tuyén theo bước sóng thực hiện khám phá các bộ định tuyến lân cận ngay sau khi hệ thống khời động. Đẻ sừ dụng các thông tin tập hợp được, bộ định tuyến bước sóng xây dựng mộl bàn dò lô-pô cấu trúc liên kết. Bộ định tuyến bước sóng sau cló truy lục thông tin
  38. ( 'hương 4: c 'ác phicong pháp điểu khiên ỉrong mạn^ íhâníỊ ỉìn quang íhé hệ sau 3 6 1 vc các lài nguyên trong bộ đấu nối chéo quang khu vực mà nó quản lý và íạo ra tài nguyên phân cáp. Thông tin tài nguyên của router đang hoạt động được trao dối với tất cà các bộ định tuyến bước sóng (WR) khác bằng cách mờ rộng chức năng giao thức định tuyến IP. Các cập nhậl ihòng tin định tuyến được ihông báo cho toàn mạng. Mỗi bộ định tuyến duy trì một bàng định tuyến và một bộ đấu nối chéo quang nối tới nguồn tài nguyên thông tin cơ sớ. Việc định tuyên cưỡng bức được sừ dụng để xác định một đường dẫn dành riêng xuyên qua mạng định luvến theo bước sóng. Hình 4.37 chi cho thấy một biểu đồ mức cao đơn giàn cùa quá trinh cung cấp đường dẫn ánh sáng để miêu tả nguyên tắc bàn cùa các thù tục. Trong thực té, quá trình thực hiện có thể khác không đáng kể tuỳ theo sử dụng giao thức báo hiệu nào. Nếu một đường dẫn ánh sáng dirợc yêu cầu tới mộl điểm xác định nào đó, thì bộ định tuyến bước sóng o‘ chặng đầu tiên xác dịnh nìột đường đi xác định trên mạng và bắt đầu thiết lập bằng cách gừi đi một thông báo yêu cầu thiết lập. Thông báo yêu cầu thiếl lập chuyền qua đường dẫn thích hợp thông qua mạng quang. Tại mỗi chặng, bộ định tuyến theo bước sóng (WR) cùa chặng đó kiếm tra xem cỏ dủ tài nguyên có sẵn hay khôníi. Nếu có, các íài nguyên được phân phát và thiết lập bản tin thông háo giri lói chặnu (hop) tiếp theo. Néu khòna, thì thiết lập bản tin thòng báo lồi và gửi trớ !ại VVR ờ chặng đầu tiên. Lớp dịch vụ yéu cầu Đường kết nối đă đưực thiết lập Hình 4.37: Biếu đồ thiết lập dỉvửnỵ dẫn ánh sánịỊ một cách đơn ỵián Sau klìi bán lin ycu cầu thiết lập được thu bời bộ định tuyến bước sóng ờ chặng cuối và ^ác tài nguyên được cấp phát thành công ờ mỗi chặng, một tín hiộu xác nhận được gửi íới bộ Jịnh tuyến bước sóng ờ chặng đầu tiên. Ọúa trinh thiết lập kếí thúc và các bộ dịnlì luyến theo birớc sóng cấu hinh (thực hiện dấu nối) tạị các bộ dấu nối chéo quang cua chúnu. Thực hiện :;ấu hình và các tuyến ánh sáng thành công, quá trinh có thể được kiém soái bởi sự xác minh, nhận ihực tại các luyến nối trung gian như đă đề cập Irong cấu trúc mạng truyền dẫn quang ;() 1'N) dược dề cặp trong G.872.
  39. 362 Mạng tháng tin qt/aniỊ thé hệ sai Nêu một đường dẫn ánh sáng được huỳ bò, một thông báo giải phóng được gừi tới mồ WR yêu câu huỳ bò tuyến nối giải phóng tài nguyên đã được cung cấp. Báo hiệu UNI quang (Optical User to Network Interface signalling) Diễn đàn liên mạng quang 01F (Optical Internetworking Forum) đưa ra chuầr O-UNl (Optical User to Netvvork Interíace) như được miêu tả trong chương 2 ‘Tình hinh tiêt chuẩn hoá mạng quang”. Với chuẩn 0-UNI này, các yêu cầu động (dynamic on-dernanc request) được xác định giữa các mặt phẳng điều khiển tách rời của lớp truyền tài quang với lóp dịch vụ. Việc thiết lập đường dẫn ánh sáng là tương tự như đã nêu ơ phần trước, nhưng yêu cầu thiết lập đường dẫn ánh sáng là một yêu cầu động được gửi tới những thiết bị đầu cuối định tuyến theo bước sóng. Nó được gìri tự động qua mạng quản lý của các bộ định tuyến bước sóng. 4.2.2.5. Chuyển đổi hước sóng Khi sử dụng các bộ định tuyến theo bước sóng thi việc chì định bước sóng là rất đơn gian. Các bộ định tuvến theo bước sóng đó có một ma trận chuyển mạch là các phần tử điện và vi vậy nó cung cấp đầv đủ chuyền đồi bước sóng. Hơn nữa, các mạng quang sừ dụng bộ định tuyên bước sóng điều khiển bằng điện (còn gọi ià các mạng quang khôns trong suốt - opaque oplical network) cung cấp sự tái tạo 3R bao gồm; tạo !ại hình dạng, định lại thời gian và lạo lại biẽn dộ. Trong các mạng quang trong suốt (transparent optical network), các bộ định tuyến theo bưóc sóng dược sừ dụng và việc sừ bước sóng trở nên phức tạp hơn, tinh vi hon. Hầu hết các bộ ^ịnh tuyến theo bước sóng dựa trên cơ sờ là hệ thống vi cơ điện lử (MEMS - Microelectronicmechanical System), nên các bước sóng cho phép có thế được chuyển mạch giiìa các giao diện DWDM nhưng không cung cấp khả năng kết nổi giữa các bước sóng. Nếu trường hợp mà bước sóng giống nhau fcó thể hình thành đướng ánh sáng nối thông hoàn toàn qua mạng mạng quang, Vì số lượng bước sóng có thề cung cấp trên mỗi bộ dịnh tuyến bước sóng là có hạn nên khồiig có khả năng thực hiện các tuvến nối khi sô bước sóng bị giới hạn. 4.2.2.6. Phục hồi Nhũng mạng số liệu sử dụng giao thức định tuyến IP chuẩn không yêu cầu mức độ phục hồi cho những ứng dụng hiện tại và tương lai. Tích hợp thoại và các ứng dụng đa phương tiện lạo ra yêu cầu cho các mức “đàn hồi” tương ứng như đã biết trong mạng viễn thông. Cỏ nhiều các ticp cận trong vấn dề phục hôi mạng sò liệu. N4ỘI trong các cácli tiếp cận dó là sứ dụng máy chú điều khiển tập trung để cung cấp dịch vụ và bào dám liru lượng niộl cách lin cậy. Thời gian phục hồi có thề vượt quá vài phút, Tuy nhiên, thời gian phục hồi phụ thuộc vào kiến trúc mạng, kiến Irúc điều khiển và sự hội tụ của giao thức định luyến. Dối với các mạng vòng ring quang SONET/SDH, các chức năng chuyền mạch bào vệ, khôi phục lồi mạng nhỏ hơn 50ms đc tránh bất kỳ sự gián đoạn nào cho ứng dụng lớp trên. Mặl hạn chc cúa mạng vòng ring quang SONET/SDH là độ rộng băng tliòng sử dụng không hiỘLi quà bời vì 50% dung lượng được dự trữ dành cho mục dích bào vệ an toàn mạng (dự phòng). Mạna mcsh cung cấp hiệu suất sử dụng băng thông hiệu quả nhất vi nó có thể bảo vệ
  40. Chương 4: Các phương pháp điều khiển trong mạng thông tin quang thể hệ sau 363 lưu lưgrng đang hoạt động bằng cách mỗi tuyến nối đều có sự dự phòng từ nhiều tuyến nối khác khi mạng bị lỗi. Thời gian có thể khôi phục lại tuỳ thuộc vào việc thực hiện trong giao thức điều khiển phân tán. Cấu trúc định tuyến theo bước sóng (như đã miêu tả ở trên) có thể mang đến sự cơ động, có thề quản lý được cho những mạng quang sử dụng cơ cấu điều khiển theo bước sóng. Một trong những bí quyết đem lại sự phát triển trong sừ dụng tuyến theo bước sóng trong mạng truyền tải quang OTT^ là cung cấp các đường dẫn động từ đầu cuối tới đầu cuổi thông qua mạng được tự động định tuyến lại lưu lượng đang làm việc trên đường dự phòng. Chiến lược bảo vệ Việc định tuyến theo bước sóng mang lại cấu hình các đường dẫn ánh sáng một cách mềm dẻo với khả năng đảm bảo an toàn cao và đặc tính về chất lượng dịch vụ thoà mãn yêu cầu mà ứng dụng yêu cầu. Việc lựa chọn thuộc tính thích hợp sẽ mang lại một phương thức bảo vệ phù hợp cho đường dẫn ánh sáng. Mức chất lượng dịch vụ được thiết lập sẽ tạo ra nhiều khả năng khác nhau giữa các đường dẫn ánh sáng để có thể tạo chọn một đưÒTig tốt nhất trong đó. Bảo vệ dự phòng trước Sử dụng kiểu bào vệ nàv thì tại cùng một thời điểm cả 2 đường chính và đường dự phòng đều được cung cấp. Điều này rất quan trọng, đưỏmg dự phòng cũng bao gồm trong tất :ác nút mạng nhưng đường nối là độc lập để ngăn chặn tạo ra đường dự phòng không đúng khi mạng lỗi. Có hai loại khác nhau của giải pháp bào vệ dự phòng trước được quan tâm chú ý. Thứ nhất là phương thức bảo vệ 1 + 1 (hình 4.38). ở phương thức này, cà hai đường làm v-iệc và đường dự phòng được thiết lập cùng một lúc và băng thông được cấp cho cả hai, lun lượng tải được gửi đồng thời trên cà hai đường. Bằng cách này, núl đích có thể lựa chọn nút lào một cách độc lập với núí nguồn, đường làm việc được giám sát về chất lượng hay tỳ !ệ lỗi bít. Vậy là không cần phải biến đổi tín hiệu hay thông tin (tín hiệu truyền trên haị đường là giống nhau). Tốc độ iỗi bit? Chất lượng tin hiệu? Yêu cầu thiết lập tuyến nối Hình 4.38: Phương (hức hảo vệ dự phòng kiểu /+/ (lưu lượng làm việc được gửi qua hai đường riêng biệt và phía thu lựa chọn một đường)
  41. 364 Mạng tháng (in quang íhế hệ sau Thứ hai, tài nguyên có thề sừ dụng hiệu quả hơn, đó là phương thức I: I (như hinh 4.39). Khi cung cấp cho đường đang làm việc, người ta dành ra một độ rộng băng thông thích hợp với mức ưu tiên thấp làm đường dự phòng. Nếu lỗi được những nút liền kề phát hiện, các nút này thông báo lỗi dọc theo đường dẫn tới các nút khác. Sau vài ms núí nguồn phát hiện ra lỗi. Sau nút nguồn gửi thông báo ờ hướng lên cho nút đích, yêu cầu nút đích huỷ bò mức ưu tiên thâp và chuyển sang đường dự phòng cung cấp băng thông rỗi cho đường dự phòng. Thông tin trao đổi giữa các nút bao gồm báo hiệu và quảng bá lồi cỏ thể sử dụng kênh báo hiệu xác định được tạo ra trong mào đầu cùa các gói dữ liệu lớp 1 hoặc ỉớp 2 hoặc cơ chế quảng bá để bảo đàm cho thông tin đầy đù được truyền kịp thời qua mạng. Thông báo lỗi Đường chính Yèu cầu iưu lượng Đường tín hiệu khichuyển mạch và phân phối iại băng thông Đường dự phòng Hình 439: Phương thức bảo vệ dự phòng kiéu ỉ: ĩ (đuờng dự phòng chỉ được sử dụng khỉ cỏ íỗi) Kiểu bảo vệ thứ ba là phương thức Ỉ:N, trường hợp đặc biệt khi N 1 chính là phương thức bảo vệ 1:1, với phương thức này cách thức thực hiện cũng tương tự như phương thức bào vệ 1; I nhưng khác là N đường hoạt động chia sé 1 đường dự phòng. Phương thức bảo vệ này đáp ứng tối da yêu cầu nhiệm vụ truyền tài lưu lượng, phân bố mức ưu tiên cao (băng thông kVn) cho lưu lirựng làm việc và có thời gian phục hồi tốt nhất. Trong S0NE17SDH giới hạn này là 50 ms. Bảo vệ theo yêu cầu '['rong phương Ihức dự phòng này, đường dự phòng không đưọc thicl lập từ trước, nếu lỗi dược tim ihấy ờ một nút nào đó, các nút lân cận sè phát quảng bá lồi ở nút đó tới nút nguồn và núí đích. Nút nguồn theo tuần tự bắt đầu thiết lập ra một đường nối một cách độc lập và lưu luợng làm viộc dược chuyền qua dường nối này khi nỏ hoàn thành việc kél nối. Tuy nhiên, thời gian phục hồi trong trường hợp này sè làu hưn so với trường hợp bào vệ dự phòng trước. Thời gian phục hồi có thề thay đồi tuỳ thuộc vào tinh huống cụ thể và nó nằm Irong khoáng 200 ms đến 1 giây. Lợi ích chính cùa kiều bào vệ này là kha năng báo vệ được chia sè với tấl cà các dường ánh sáng hoạt động. C ác cầp dộ QoS Qua cấp dộ QoS để xác định đường ánh sáng phù hợp đề đáp ứng mức độ bào vệ, khỏi phục dữ liỘLi như đă dăng ký. Hơn nữa một đường ánh sáng có thề được chọn đề khôi phục tuỳ ihco mức ưu tiên của nó so vứi các dường ánh sáng khác.
  42. c 'hương 4: Các phương pháp điểu khiến írong mạng thông í in CỊuaníỊ thê hệ sau 365 Phối hợp nhiều kiểu bảo vệ, người vận hành mạng có công cụ để phát triển một chiến lược bảo vệ, mà chiến lược này được sừ dụng đề phân bố chơ các lớp dịch vụ khác nhau đáp ứng vêu cầu của khách hàng. Các thiết kế bào vệ chuyên sâu Bảo vệ cục bộ Cả hai tuyên bảo vệ khu vực và đầu cuối tới đầu cuối đều được sử dụng đề tối ưu hoá khả năng phục hồi mạng. Khi sử dụng bào vệ khu vực, nút liền kề với lỗi mạng sẽ định tuyến đường ánh sáng vòng quanh lỗi mạng. Điều đó có thể xảy ra nhanh hơn nhiều. Bảo vệ phân cấp Một vài giao thức định tuyến theo bước sóng có thể được phân cấp một cách tự nhiên. Điều đó có nghĩa là mạng định tuyến theo bước sóng có thể được phân chia thành nhiều khu vực như chì ra trong hình 4.40 để tối ưu khả năng mau phục hồi tại mọi nút trong mạng. Đích BWR điều khiển bảo vệ Đường chính Đường dự phòng cùa khu vực bảo vệ bên trong BWR; Bộ định tuyến biên theo bước sóng Hình 4,40: Việc bảo vệ có íhểphân cấp thônỵ qua sựphũn chia ntạnỊỊ định tuyến hu‘ởc sónỊị thành nhiều khu vực '1'rong cách làm này, mộl mạnu phái dược phân biệl là khu vực bao vệ bèn Irong hay bên ngoài bứi vi mạng dược phân chia thành nhiều khu vực khác nhau. Các bộ định tuyến theo bLixVc sóng nối hai hay nhiều khu vực gọi ỉà các bộ định tuyến biên theo bước sóng BWR. Bào vệ khu vực bên trong bao hàm một lỗi có khà năng được khôi phục trong một khu vực bị !ỗi. Điều đó có thế hoặc không báo vệ trong khu vực (lức là nút Hồn kề bị lỗi) hoặc bởi các bộ dịnh luyến biên llìco bước sóng trên tuyén tới nguồn. 'ĩhông thường luyến bảo vệ đầu cuối tới đầu cuối qua mạng định tuyến theo bước sóng cỏ thc dược xem như bào vộ liẽn vùng (interarea prolection).
  43. 3 6 6 Mạng íliónịỉ lin LỊuanị’ ihé hệ sau 4.2.3. PhuoTig pháp điều khiển tích hợp IP trên quang Sứ dụng cơ chế điều khiển MPLS-TE (Multi Protocol Lambda vSwitching - 7'raffic Hngineering) để thực hiện cho mặt phảng điều khiển trên cơ sờ hạ tầng IP cúa các inạng định tuyến theo bước sóng đã được nghiên cứu và đưa ra đề xuất bởi 1ETF trong dự thảo "Multi p-otocol Lambda Switching: phối hợp điều khiển MPLS-TE với đấu nối quang chéo OXCs’'. Dồng thời, 1ETF cũng đề xuất có thể sử dụng mặt phẳng điều khiển của MPLS-TE cho việc điều khiển o x c và nêu trong dự thào: “Multi Protocol Lambda Switching”. 4.2.3. ĩ. ửng dụng Cff chế điều khiển MPLS-TE để điều khiển các o x c Một ưu điềm rất quan trọng khi sử dụng MPLS-TE đe thực hiện điêu khiền cho mạng quang là việc sừ dụng này sẽ mang lại khả năng rất tốt để cung cấp các đường dẫn quang với thời cian thực qua mạng Sau đây ta sẽ nghiên ciai việc sử dụng MPLS-TE đế thực hiện điều khiên cho mạng quang. Có ba yêu cầu chính khi sử dụng MPLS-TE để thoả mãn cho mặt phẳntỉ điều khiển OXC: - Cần phai cỏ khà năng đề lạo ra các đường ánh sáng ồn dịnh; - Cung cấp chức năng kỹ thuật lưu lượng để sử đụng hiệu quả các lài nguyên sẵn có; - Cơ chế bảo vệ và phục hồi cần phài được cung cấp đề báo đam khá năng phục hồi nhanh của mạng. Lý do đầu tiên vi sao lại chọn MPLS-TE là giải pháp cho mặt phăng điều khiển o x c . V^ấn đề là ở chỗ các bộ định tuyến bước sóng (WR) và các định tuyến chuyến mạch nhãn (LSR) là rất giống nhau về cấu trúc và các chức năng. Cả WR và LSR đều có mặt phẳng điều khién và mặt phẳng số liệu riêng biệt. Vì vậy, chuyến mạch kết nối quana hoặc truyền tài Uai lượng số liệu được thực hiện một các riêng biệt bằng các cơ chế định tuyến và báo hiệu. Một i,SR cung cấp các kết nối ảo điểm-điểm đẳng hướng, gọi là các LSP. Lưu lượng thuộc lớp tirơng dưưng được truyền lại và truyền tài đến các LSP khác. MỘI WR cung cấp các kốl nối quang diếni-diểm đẳníỉ hướng gọi là các đường ánh sáng, mà các dường ánh sáng này dược sử dụng dể truyền lưu lượng tập trung bởi thiết bị của lớp dịch vụ được kết nối. LSR một bảng NHLÍ'E (Next-Hop Label For\varding Entries) và vi vậy sẽ biết được nhãn nào sẽ được sử dụng để truyền lưu lượng đến mỗi chặng (hop) tiếp theo. WK duy tri mộl báng đấu nối chéo. Theo bàng này, ma trận chuyền mạch được chưmig trinh hoá đế chuyển mạch mộl kênh tliông qua WR dến WR bên cạnh mong muốn, 1 hcni vào dó, cỏ hai sự khác nhau chính, riiír nhấl là LSR can phai \LI lý các gói dc thực liiện Ira cứu nhãn. WR không cần thực hiện xử lý bất cứ loại gói nào. Nó lliực liiộn chuyển mạch các kênh bất chấp loại tủi và lưu lượng truyền lãi nào. rhứ hai. thòng lin chuyén mạch cho WR là II) đường dẫn ánh sáng và không mang nhàn như dường cúa gói số liệu. ì.ỷ do thứ hai chọn MPLS-'rii là vì các đường ánh sáng rất giống các LSP. Củ hai dều là các tuvcn áo dicm-diềm, dảng hưứng giữa một nút vào và một núl ra. rhông qua quá trình xừ lý liêu dề (header) các gói cùa LSR, tải tin tức được truyền đến các phần lử mạng cùa cá hai mạng I.SR và WR. Các i.SP được định nghĩa là một tô-pô ảo trên mạng dừ liệu, còn các đường
  44. ( 'lìiarng 4: Các phương pháp điều khiên trong mạng thõng í in cịìHiníỉ thê hệ .sau 367 dẫn ánh sáng ià những tô-pô ảo trên mạng OTN, Nếu như xác định một nhàn cho một LSP thi tưong diKĩng xác một kênh cho một đường dẫn ánh sáng. Ilìiih 4.41 hai nghĩa khác nhau của từ '‘nhãn” (label) trong kiến trúc iớp dịch vụ của MiM.S và trong kiến trúc MPL.mS cùa mạng OTTnI. Hìnlt 4.41: Định nghĩa các từ “nhăn ” trong kiên trúc MPLS và MPLmS Trong kiến trúc MPLS, từ “nhăn” biểu thị một giá trị chiều dài cố định trong tiêu đề cùa lố bào/gói. Các LSR xử lý tiêu đề để phân biệt giữa các LSP khác nhau, mà các LPS được mang trên điròim dần (link). 'i'rong kicn trúc MF^LmS, từ “nhàn” biểu thị một bước sóng xác định trên một đoạn :ruyền dẫn quang hoặc là một kênh TDM xác định của mộí bước sóng nếu các WR có đặc tinh rOM. Vi vậy, WR xử !ý lưu lượng đến tại mức cồng/kênh và phàn biệt giữa các LSP khác ihau phù hợp với việc nhận biết các cổng/kênh đến chúng. Không gian nhãn có giá trị là không xác định khi thực hiện cho mạng MPLS các bộ định Liycn IP hoặc chuyển mạch ATM. Hãy xem xét mạng OTN, sổ lưọìig các nhãn có giá trị trên Iiỗi WR được xác định là số bước sóng được cung cấp bởi các hệ thống DWDM; không gian ihãn trờ nên hữu hạn. Thông thường, một mạng MPLS yêu cầu một nhãn cho một FEC. Đối /ói một nlià cung cấp mạng tiêu biểu có thể có hơn 60.000 tuyến trong bàng định tuyến kết quả .iẫn đến có hàng ngàn FEC. Vi vậy, MPLS đơn giàn trong OTN sẽ không hoạt động đưọc, bởi /i không gian nhăn cho các mạng DWDM sẽ rất lớn; mỗi cồng phải dược cung cấp từ 40 đến 1 2X nhãn (bưóc sóng). Như là một hẹ qua, MPLS-'1'1Ì (vứi một vai sự mớ rộng phân cấp) du'ực sư dụng trong cicn trúc Mf’LmS đề giảm bớl sổ lượníỉ các nhãn yêu cầu. Thành phần cơ bán trong kiến trúc V11M.S-Tíi là trung kế lưu lượng (irarík trunk). Một trung kế lưu lượng có thể tập trung các liồng lưu lượng chuyển đến cùng một đích và thuộc cùng một loại iưu lượng. Một Irung kế liru ượng dại diện cho một LSP. Các thuộc tính đặc trưng cho một trung kồ lưu lượng là băng hông VÔII cầu, dộ nhạy, quyền ưu tiên, khả năng phục hồi và loại lài ngLiyôn. Ncu trién khai ;iến trúc M1H,S-TE Irong mạng O TN, một đường dẫn ánh sáng sẽ mang một số LSP có cùng ỉích dcn và có các Ihuộc tính tương hợp. Vi vậy, từ “trung kế lưu lượng” có thể đồng nghĩa với ủ “dirờim dẫn ánh sáng".
  45. 368 M ạng thông lin quang thế hệ SOI 4.2.3.2. Mô hình MPLmS MPLmS sẽ mang lại một mặt phẳng điều khiển đơn lớp truyền tái quang và lớp dịch vụ Mặt phẳng điều khiển không thay đồi này là cơ sờ cho MPLS và làm cho ca hai lớp truyền tả quang và lớp dịch vụ không thể còn là những lớp đơn lè. Trong mô hinh kiến trúc này, các bộ định tuyển IP của lớp dịch vụ và các WR cùa lớp tniyền tái quang duy trì các quan hệ ngang hàng (hình 4.42). Bời vi tất cả các thành phần cùa mạng là một bộ phận của cùng phạm vi định tuyến, tô-pô cùa mạng OTN là sẵn sàng cho lớp dịch vụ của mạng. Các kết nối có thể được cung cấp qua mạng trong suốt mà không có bất kỳ một tác động nhân công bên ngoài hay chuyển đồi tại biên cùa mạng OTN. Các yêu cầu khởi tạo LSP được bicn đổi hoàn toàn giũa các LSR và WR thành các các yêu cầu khởi tạo đường ánh sáng giống như sử dụng các cơ chế cùa MPLS. Mạng MPLmS Bộ định tuyến Bộ định tuyến Bộ định tuyén IP A bước sóng bước sóng Bộ định tuyến IP B ME3 Yèu cầu khời tạo tuyến IP Yéu cầu khỞ! íạo tuyến IP chuyển thảnh khời tạo chuyển thành khởi tạo đường dẫn ánh sáng đường dẫn ánh sáng Hhth 4.42: Trong mô hình ngaitg hàng, cả các bộ định tuyến ĨP và H^R là mộí bộ phận của cùng phạm vi định tuyến và hành độnịỉ ỉĩỊỉanỊỊ ỉĩùttỵ 4.2.3,3, Kiến trúc và các phần iử rùy íhco mô hinh kiến trúc, một mạng MPLmS gồm có các WR vả có các đường bao quanh các LSR. MỘI mạng MPLmS điển hình được chi ra ở hinh 4.43. OXC-LSR LSR biên OXC-LSR Hình 4.43: OTN với các WR và LSR
  46. ( 'lìtnrniỊ 4: ( 'ác phương pháp điêu khiứn ífong ỉnaníỊ íhún^ un c/iainiỊ ỈÌĨC hệ sau 369 ('ác I.SR tại biên của mạnti đượ^ eọi là các [.SR bièn (ỉidgc-LSRs) và nó có iiai chức năng; - C^ác luỏng lưu lượnu cúa lớp dịch vụ mạng dược tập irung thành các dòng kru lượng tỏc dộ cao, phù hợp cho việc sứ clụtm hiệu quà sô lượng hữu hạn các đường ánh sáng có sẵn. - C^ác LSR biên yêu cầu các đườne dẫn quanụ đaníí hirớrm (cùim dược uọi là LSP) để khởi tạo các VVR qua OTN. WRs vói mặt plìẳng điều khiển MPLmS được xcm như OXC-LSR, iưoiìg tự như chuyển mạch AT M và ['rame Relay, được eọi ỉà ATM-LSR và PR-LSR. 4.2,3.4. Mật phẳìĩịỊ điều khiển MPLmS Cãc ycu câu chung đối vởi mặt phăng đicu khiến o x c là đê cung cắp khà năng thiết lập các kẻnh quang, đế cung cấp các chức năng kỹ thuật kru lượng và tạo các cơ chế báo vệ và phục hồi. Các thuộc tính khác nhau của đường dẫn (iink) cằn được kc khai thành bàng khi thiết lập mội ciườiìg ánh sániz qua OTN. Tiêu chuần chất lượng của rnộl đường ánh sáng được quvét dịnh bơi cầc ihanì số cua các link được su dụnR. Vì vậy, cần phai có khả nảng hạn chế tuvén dt) dưcVng ánh sáng tạo ra đế bào đam các íicu chuân chắt lirợng yêu cầu. Các cơ chế cần phải kích hoại và kẽl thúc kích hoạt các đườim ánh sáng, kiêm tra SỤ' hoại dộng cua dường ánh sáng có dúng quy dịnh hay không và xác dịiìỉi cliíinu cho l.SP. Điẻu này linh đến cá các đặc điém cụ ihc cúa OXC’ dố thict lập báng đấu nối cliéo ciio o x c . Tấl nhiên, các đưòng dẫn dành ra cho niục đich báo vộ cLÌne cần dược nhận dạne. Các khối chức năng cúa mặt phang điêu khicn iMPLmS, như chi ra ơ hình 4.44, là giống vói mặi phẳng dicii khiển MPLS-TT' chuẩn. Một trạng thái đường dẫn cua IGP (Interior (ja(c\vay ỉ^rotocol), mà nó có thổ là OSPỈ’ hặc là ỈS-IS với các mở rộnu phạm vi dặc trưng quang, dam bao các thônu tin phân phối vc tỏ-pô o i’N, tính sẵn sàng vc tài nguyên và các Uạim ihái của mạng. Bồng ihừi, các thỏnụ tin ĩìày dưọ'c dưa vàu só‘ kỹ thuậl lưu ỉưc/ng. Một ehức Iiăng dịnlì luyến cưỡng bức kích hoại bộ ^:tiọn tuycn út tÍỊill loán định tuycn cho các LSP qua mạng quang. Dồng thời, các giao tluVc báo hiệu như RSVP-'rii và CR-LDP dược sừ dụng dô thiél lập và duy trì các LSP bàng viộo trao dồi với bộ chọn tuycỉì. CR-LDP OSPF ỉỂaL._MÉỂỀÌẩÊẾầ ;ơ sờ di :ơ sờ dQ Niệu TE •#^lìệu TE RSVP-TE IS-IS ĩỉìỉth 4.44: Sơ dồ khối chúc nănỵ Cíia MPLmS