NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MAN TRÊN NỀN MẠNG VIỄN THÔNG BƯU ĐIỆN NGHỆ AN

=1=
MỞ ĐẦU
I. LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
Sự phát triển chóng mặt của công nghệ viễn thông đang mang lại những bước
đột phá trong nghành thông tin liên lạc đặc biệt là sự hội tụ giữa công nghệ thông
tin và viễn thông – Giao thức Internet (Internet Protocol) đang bùng nổ trong lĩnh
vực thông tin tại các nước phát triển và đang phát triển. Việc tích hợp đa dịch vụ
trên một mạng thống nhất là xu hướng tất yếu nhằm đem lại cho khách hàng những
dịch vụ với tiện ích “3 trong 1” Triple play: Voice-Data-Video. Để có thể chuyển
tải những gói dịch vụ “khổng lồ” nêu trên, người ta đã phải suy nghĩ đến việc xây
dựng những xa lộ thông tin cao tốc. Vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ mạng và
dịch vụ băng rộng hiện đang trở thành cao trào tại nhiều quốc gia phát triển và đang
phát triển. Với những đặc điểm ưu việt, tiên tiến, dịch vụ băng rộng mang lại rất
nhiều tiện ích , đáp ứng hợp lý nhu cầu sử dụng của từng đối tượng khách hàng
như: Cá nhân, doanh nghiệp, nhà nước, Tuy nhiên, để có thể triển khai công nghệ
mạng và dịch vụ băng rộng, mạng viễn thông hiện hữu không thể đáp ứng mà cần
có sự đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng mạng lõi – mạng truy nhập thích hợp theo xu
hướng tích hợp công nghệ, tiến tới xây dựng mạng NGN trong khu vực và toàn
quốc.
Với những tiền đề nêu trên, học viên quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu ứng
dụng công nghệ MAN trên nền mạng viễn thông Bưu điện Nghệ An” làm đề tài
nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp với hy vọng đóng góp một phần trong việc triển
khai mạng đô thị trên địa bàn tỉnh Nghệ An giai đoạn 2008-2010.
II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Luận văn gồm 4 chương bắt đầu bằng việc giới thiệu về xu hướng phát triển
thị trường, dịch vụ và công nghệ MAN, tiếp đến là phân tích nêu ưu, nhược điểm,
khả năng ứng dụng và so sánh giữa các công nghệ, cuối cùng là đề xuất xây dựng
một mạng MAN của tỉnh Nghệ An cho giai đoạn 2008-2010, các đề xuất, khuyến
nghị của đề tài và đưa ra hướng nghiên cứu tiếp theo.
=2=
Chương I giới thiệu về xu hướng phát triển thị trường, dịch vụ, công nghệ

Metro và tìm kiếm các giải pháp công nghệ mới, các sản phẩm mạng mới để đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường mạng viễn thông.
Chương II chủ yếu phân tích các đặc điểm, ưu nhược điểm của các công nghệ
áp dụng cho mạng đô thị (IP/ATM; WDM; NG-SONET/SDH; RPR;
MPLS/GMPLS; GigaEthernet).
Chương III phân tích, đánh giá và lựa chọn công nghệ áp dụng xây dựng
mạng đô thị cho mạng viễn thông tỉnh Nghệ An giai đoạn 2008-2010. Chương III
cũng đưa ra các phương pháp thiết kế và tính toán dung lượng trong E-MAN của
VNPT, từ đó xây dựng chương trình phần mềm tính toán cho mạng MAN Nghệ An.
Chương IV là phần tổng kết, khuyến nghị của đề tài và đưa ra hướng nghiên
cứu tiếp theo.
III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Mạng băng rộng là xu hướng công nghệ và dịch vụ tất yếu trong thế kỷ 21 và
cũng là một trong những đề tài nghiên cứu khá rộng, được các nhà khai thác dịch vụ
viễn thông rất quan tâm. Việc nghiên cứu để phát triển các dịch vụ mạng băng rộng
mà cụ thể là mạng Metropolitan Area Network (MAN) tại Nghệ An có những điều
kiện đặc thù do điều kiện về phát triển kinh tế, nhu cầu sử dụng dịch vụ và cơ sở hạ
tầng trên địa bàn thành phố. Với mục đích là nghiên cứu và tìm hiểu thêm về lý
thuyết của công nghệ sau đó áp dụng triển khai trên mạng viễn thông tỉnh Nghệ An.
Trong quá trình nghiên cứu tác giả đã viết được 1 phần mềm nhằm hỗ trợ tính toán
băng thông các thiết bị thu thập lưu lượng trong mạng MAN -CES (Carrier Ethernet
Switch) và băng thông của các Ring. Tuy nhiên do thời gian và thông tin có hạn,
khả năng dự báo về phát triển dịch vụ còn hạn chế nên trong thời gian tới sẽ còn rất
nhiều việc phải hoàn thiện. Ngoài mục đích để làm đề tài tốt nghiệp, người viết
mong rằng bản luận văn này sẽ có tác dụng như một bản tiền nghiên cứu và là cơ sở
để hoàn thiện việc nghiên cứu, triển khai mạng đô thị băng rộng trên địa bàn tỉnh
Nghệ An.
=3=
CHƯƠNG I
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG ĐÔ THỊ

(MAN-METROPOLITAN AREA NETWORK)
1.1. Xu hướng phát triển thị trường mạng đô thị
Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh về kinh tế, xã hội và văn hoá
trong môi trường các đô thị và thành phố lớn nên nhu cầu trao đổi thông tin là rất
lớn, đa dạng cả về loại hình dịch vụ, tốc độ. Với sự hình thành và phát triển bùng nổ
các tổ hợp văn phòng, khu công nghiệp, công nghệ cao, các khu chung cư thêm
vào đó các dự án phát triển thông tin của chính phủ, của các cơ quan, các công ty
làm cho nhu cầu trao đổi thông tin như trao đổi tiếng nói, dữ liệu, hình ảnh, truy
nhập từ xa, truy nhập băng rộng, tăng dẫn đến nhiều vấn đề cần phải giải quyết.
Các mạng nội bộ LAN (Local Area Network) chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu
trao đổi thông tin với phạm vi địa lý rất hẹp (trong khoảng vài trăm mét). Trong khi
đó nhu cầu kết nối với mạng bên ngoài (truy nhập Internet, truy nhập cơ sở dữ liệu,
kết nối chi nhánh văn phòng, ) là rất lớn. Điều này dẫn đến việc cơ sở hạ tầng
thông tin hiện tại với công nghệ TDM (chuyển mạch kênh PSTN, công nghệ SDH)
sẽ rất khó đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin rất lớn như vậy cả về loại hình dịch vụ
và cường độ lưu lượng trao đổi thông tin. Do vậy việc tìm kiếm công nghệ để xây
dựng một cơ sở hạ tầng mạng đô thị (MAN) đáp ứng được yêu cầu trao đổi thông
tin nói trên là công việc cấp thiết đối với những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông
trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.
Trong vài năm trở lại đây các nhà khai thác mạng viễn thông có khuynh
hướng tập trung đầu tư xây dựng mạng đường trục (backbone) để đáp ứng yêu cầu
băng thông truyền tải cho lưu lượng bùng nổ của Internet. Hiện nay khuynh hướng
phát triển mạng đã có sự thay đổi, người ta tập trung sự chú ý đến việc xây dựng
mạng nội vùng, nội hạt nói chung và mạng MAN tại các đô thị, thành phố nói riêng,
nơi cần thiết phải đầu tư xây dựng, tổ chức lại để có thể đáp ứng được nhu cầu đa
dạng hoá dịch vụ của người sử dụng, đưa dịch vụ đến gần với khách hàng hơn, đảm
bảo việc kết nối với khách hàng “mọi nơi, mọi lúc, mọi giao diện”.
=4=
Không giống như mạng đường trục, nơi có khuynh hướng hội tụ các loại hình
lưu lượng truyền tải về loại hình giao thức truyền tải phổ biến nhất là IP/MPLS

nhằm đạt được hiệu suất sử dụng mạng cao, mạng đô thị thực hiện tiếp cận với rất
nhiều loại hình ứng dụng và giao thức truyền tải cần phải truyền một cách “trong
suốt” giữa người sử dụng hoặc các mạng văn phòng với nhau. Do vậy vấn đề đặt ra
là cần phải cân nhắc giữa mục tiêu là truyền lưu lượng trong suốt và đạt hiệu suất sử
dụng mạng cao, đó là một bài toán đặt ra đối với các nhà xây dựng mạng đô thị. Nó
sẽ quyết định đến chiến lược triển khai mạng và dịch vụ cũng như như việc lựa
chọn nhà cung cấp thiết bị mạng.
Xu hướng phát triển của mạng của thế hệ kế tiếp NGN là từng bước thay thế
hoặc chuyển lưu lượng mạng sử dụng công nghệ TDM sang mạng sử dụng công
nghệ chuyển mạch gói. Do vậy, công nghệ áp dụng xây dựng mạng MAN cũng
không nằm ngoài xu hướng nói trên, đó là xây dựng cơ sở hạ tầng mạng với mục
tiêu hội tụ các loại hình dịch vụ dữ liệu, tiếng nói, truyền hình để truyền tải trên
cùng một cơ sở hạ tầng mạng. Hiện nay một số công nghệ chủ yếu ở phân lớp 2 như
là GbE (Gigabit Ethernet), RPR (Resilient Packet Ring), SDH-NG (Next
Generation SDH) được xem là có triển vọng áp dụng để xây dựng mạng MAN thế
hệ kế tiếp.
Với xu hướng phát triển mạng hiện nay, mạng cung cấp dịch vụ trên cơ sở
mạng MAN có thể xem là một thị trường mới. MAN đang là một mảnh đất tiềm
năng đối với các nhà khai thác và cung cấp mạng. Rất nhiều nhà cung cấp cơ sở hạ
tầng đang triển khai các công nghệ mới nhằm giải quyết những vấn đề của nhà khai
thác và những nhu cầu của khách hàng.
Lưu lượng trao đổi thông tin xuất phát từ các loại hình dịch vụ trao đổi số liệu,
chẳng hạn như lưu lượng xuất phát từ các mạng LAN, lưu lượng từ các trung tâm
cung cấp dịch vụ lưu trữ dữ liệu (SAN), lưu lượng từ các nhà cung cấp dịch vụ
Internet (ISP), Một thực tế cho thấy rằng: trong khi các mạng trục (backbone)
thường được xây dựng với dung lượng truyền tải khả lớn và hầu hết các mạng này
đều có thể đáp ứng được như cầu truyền tải lưu lượng gia tăng thì các kết nối trong
=5=
nội bộ mạng đô thị hiện tại có thể đang trở thành những “nút cổ chai” do việc tắc
nghẽn lưu lượng. Điều này xuất phát từ việc phần lớn các mạng MAN hiện tại được

xây dựng trên cơ sở các giải pháp sử dụng hệ thống truyền dẫn SONET và SDH với
các cấu trúc mạng đặc thù là các cấu trúc Ring. Do giải pháp công nghệ truyền dẫn
SONET/SDH không hiệu quả đối với số liệu dạng gói và không có những chức
năng quản lý băng thông một cách mềm dẻo nên hiệu suất sử dụng băng thông là
không cao và khó triển khai một số chức năng định tuyến cũng như một số dịch vụ
cơ sở được kiến tạo trong công nghệ chuyển mạch gói. Một giải pháp công nghệ
mạng điển hình hiện nay là phương thức truyển tải lưu lượng dạng
IP/ATM/SDH/WDM. Theo phương thức này thì công nghệ IP và ATM có thể đưa
lại cho nhà khai thác dịch vụ những khả năng thiết lập dịch vụ và điều khiển băng
thông khá mềm dẻo và hiệu suất sử dụng băng thông cao nhưng chi phí cho việc
xây dựng mạng là khá cao, phức tạp về mặt quản lý.
Nói tóm lại, việc xây dựng mạng MAN dựa trên cơ sở các công nghệ truyền
thống sẽ không có khả năng cung cấp các dịch vụ, băng thông cho khách hàng một
cách đa dạng, linh hoạt và mềm dẻo cũng như không đáp ứng được những yêu cầu
về hiệu suất khai thác và tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng mạng như nhà khai thác
mạng mong muốn.
1.2. Xu hướng phát triển công nghệ và dịch vụ của mạng đô thị
Xu hướng các công nghệ được lựa chọn áp dụng để xây dựng mạng MAN thế
hệ mới chủ yếu tập trung vào 6 loại công nghệ chính, đó là:
- IP/ATM
- SONET/SDH-NG.
- Ethernet/Giagabit Ethernet (GbE).
- RPR.
- WDM.
- Chuyển mạch kết nối MPLS/GMPLS.
Các công nghệ nói trên này được xây dựng khác nhau cả phạm vi và các
phương thức mà chúng sẽ được sử dụng. Trong một số trường hợp, các nhà cung
=6=
cấp cơ sở hạ tầng lại triển khai cùng một công nghệ cho các ứng dụng khác nhau.
Ví dụ, GbE có thể được sử dụng để cung cấp năng lực truyền tải cơ sở hoặc để cung

cấp các dịch vụ gói Ethernet trực tiếp đến khách hàng.
Các nhà khai thác mạng có xu hướng kết hợp một số loại công nghệ trên cùng
một mạng của họ, vì tất cả các công nghệ sẽ đóng góp vào việc đạt được những mục
đích chung là:
- Giảm chi phí đầu tư xây dựng mạng.
- Rút ngắn thời gian đáp ứng dịch vụ cho khách hàng.
- Dự phòng dung lượng đối với sự gia tăng lưu lượng dạng gói.
- Tăng lợi nhuận từ việc triển khai các dịch vụ mới.
- Nâng cao hiệu suất khai thác mạng.
Các dịch vụ chủ yếu được cung cấp bởi mạng MAN bao gồm:
+ Truy nhập internet tốc độ cao: Đây là loại dịch vụ rất phát triển hiện nay.
+ Mạng lưu trữ (SAN): Thị trường dịch vụ mạng lưu trữ hiện đang phát triển
nhanh chóng và đây là một trong các dịch vụ đòi hỏi kết nối băng tần lớn 100Mbps
và cao hơn nữa. Sự phát triển bùng nổ về số liệu đã khiến cho việc quản lý các
nguồn tài nguyên này trong các doanh nghiệp ngày một khó khăn hơn. Các dịch vụ
mạng SAN sẽ là một giải pháp kinh tế và tin cậy hơn trong việc duy trì các kho dữ
liệu khổng lồ. Việc lưu trữ số liệu từ xa còn đáp ứng được các yêu cầu phục hồi
trước những thảm hoạ, ngăn ngừa sự gián đoạn và đảm bảo sự liên tục trong các
hoạt động kinh doanh.
+ Các mạng riêng ảo lớp 2 (L2VPN): Các giải pháp VPN đem đến cho các
khách hàng khả năng tăng hiệu suất công việc nhờ đường truy nhập an toàn đến các
ứng dụng và dữ liệu.
+ Các dịch vụ ứng dụng gia tăng: Các nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng hiện
đang cố gắng tìm kiếm thị trường cho các sản phẩm của họ, tuy nhiên họ mới chỉ
đạt được những thành công mức độ với một vài ứng dụng cơ bản.
+ Dịch vụ LAN thông suốt (LAN điểm-điểm và LAN đa điểm-đa điểm).
+ VoIP.
=7=
+ Hạ tầng đường trục mạng đô thị.
+ LAN - FR/ATM VPN.

+ Extranet
+ LAN kết nối đến các tài nguyên mạng (các thành viên của mạng LAN có thể
truy nhập trung tâm dữ liệu từ xa).
1.3. Kết luận
Là một thị trường mới, MAN đang là một mảnh đất tiềm năng đối với các nhà
khai thác và cung cấp mạng. Trong đó, sự phát triển về lưu lượng số liệu và kết nối
băng rộng, và sự hội tụ dịch vụ là những yếu tố cơ bản thúc đẩy sự phát triển của
mạng MAN. Tuy nhiên, mạng MAN hiện nay đang có xu hướng ngày càng khó
quản lý do sự thay đổi theo hướng chuyển từ lưu lượng định hướng kênh sang lưu
lượng định hướng gói trong các mạng ngày nay.
Để giải quyết những khó khăn hiện nay của mạng MAN cũ được xây dựng
trên nền SONET/SDH, đáp ứng những nhu cầu về phát triển dịch vụ, các nhà cung
cấp cơ sở hạ tầng mạng đã tìm đến những giải pháp công nghệ mới. Đó là:
SONET/SDH-NG, Ethernet, RPR, WDM/DWDM, chuyển mạch MPLS/GMPLS.
Tất cả các các công nghệ mới này đều rất khác nhau cả về phạm vi và các phương
thức mà chúng sẽ được sử dụng. Các nhà khai thác mạng có xu hướng kết hợp một
số loại công nghệ trên cùng một mạng của họ và phần lớn các trường hợp được tổng
kết đã sử dụng các kiến trúc hỗn hợp, ít nhất là trong giai đoạn chuyển đổi nhằm:
Cắt giảm các chi phí, giảm thời gian cung cấp, đối phó với sự tăng nhanh chóng lưu
lượng gói, tăng lợi nhuận từ các dịch vụ mới, đẩy mạnh hiệu suất khai thác mạng.
Bên cạnh việc tìm kiếm những giải pháp công nghệ mới, các nhà cung cấp
cũng không ngừng phát triển các sản phẩm mạng, trong đó chú ý nhất hiện này là
công nghệ MSPP. MSPP tích hợp các công nghệ SDH, Ethernet, MPLS, VPN, IP
và băng rộng để cung cấp các dịch vụ dữ liệu khác nhau một cách kinh tế và hiệu
quả nhất [ICT news].
=8=
CHƯƠNG II
CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MẠNG ĐÔ THỊ
2.1. Công nghệ truyền dẫn
2.1.1. Công nghệ IP/ATM-MAN

2.1.1.1. Tổng quan
Công nghệ ATM đã từng được sử dụng như là công nghệ chủ yếu trong mạng
backbone từ khi lần đầu được đưa ra thương mại đầu những năm 1990. ATM được
thiết kế nhằm tối ưu hóa truyền tải nhiều loại thông tin khác nhau như dữ liệu,
voice, video đáp ứng cả yêu cầu thời gian thực, và đáp ứng được yêu cầu về QoS
cho mỗi loại thông tin. Để thực hiện yêu cầu này, rất nhiều chức năng và giao thức
đã được thiết lập trên nền công nghệ ATM: PNNI (Private Network Node Interface)
cung cấp các chức năng kiểu OSPF [7] cho tín hiệu và dẫn hướng cho thông tin về
QoS trong toàn mạng ATM, đa giao thức trên ATM (MPOA) cho phép thiết lập
những kết nối tắt giữa các điểm hay hệ thống trong các mạng con khác nhau, khắc
phục được hiện tượng nghẽn cổ chai xảy ra giữa các router và các chức năng để
nâng cao khả năng kết nối vật lý. Hiện nay việc truyền tải tín hiệu IP qua ATM trên
các mạng thông tin quang được thực hiện chủ yếu qua hai phương thức:
IP/ATM/SDH/WDM và IP/ATM/WDM.
2.1.1.2. IP/ATM/SDH trên truyền dẫn WDM.
Truyền tải IP qua ATM được thực hiện dưới nhiều giao thức IP/ATM cổ điển,
LAN mô phỏng, đa giao thức trên ATM, Ở đây chúng ta tập trung chủ yếu vào
giao thức cổ điển đã được chuẩn hóa và hoàn thiện. Để truyền tải trong các tuyến
WDM, phần lớn các định dạng tuyến truyền dẫn chuẩn sử dụng khung SDH. Hình
2.1.biểu diễn kiến trúc mạng khả thi sử dụng IP/ATM/SDH/WDM.
Theo mô hình này, các gói IP được phân tách trong các tế bào ATM và được
gán vào các kết nối ảo (VC) qua Card đường truyền SDH/ATM trong bộ định tuyến
IP. Tiếp đến các tế bào ATM được đóng trong khung SDH và được gửi tới chuyển
mạch ATM hoặc trực tiếp tới bộ Transponder WDM để truyền tải qua lớp mạng
quang (biểu diễn đơn giản như trong hình 2.1 cho ring OADM).
=9=
Hiện tại, một cách thực hiện đảm bảo QoS cho dịch vụ IP là cung cấp một
băng tần cố định giữa các cặp thiết bị đinh tuyến IP cho từng khách hàng (quản lý
QoS lớp 2). ATM cung cấp tính năng thực hiện điều này với tính năng băng tần
thay đổi nhờ các kênh ảo cố định (PVC) qua hệ thống quản lý ATM hoặc thiết lập

kênh chuyển mạch ảo (SVC) linh hoạt, tất cả nằm trong luồng ảo (VP). Hoặc cũng
có thể sử dụng phương pháp ghép kênh thống kê cho phép người sử dụng có thể
truy cập băng tần phụ trong một khoảng thời gian ngắn. Điều này đảm bảo băng tần
tùy ý và cố định từ 1Mbps đến vài trăm Mbps cho các khách hàng khác nhau. Ngoài
ra, với tính hạt mịn của băng tần có thể cho phép các bộ định tuyến IP kết nối logic
dạng Mesh một cách dễ dàng, do trễ được giảm thiểu giữa các bộ định tuyến trung
gian. Một lợi điểm khác của việc sử dụng giao thức ATM là khả năng thực hiện các
hợp đồng lưu lượng khác nhau với nhiều mức chất lượng dịch vụ tùy theo ứng dụng
yêu cầu. Đối với lưu lượng IP (thực chất là phi kết nối) mạng ATM sẽ chủ yếu sử
dụng hợp đồng lưu lượng UBR (tốc độ bit không xác định). Tuy nhiên, nếu các ứng
dụng IP nào đó yêu cầu mức QoS riêng, đặc biệt với các ứng dụng thời gian thực
cần sử dụng năng lực chuyển giao khác như tốc độ bit không đổi (CBR) hoặc VBR-
rt. Tuy nhiên khi sắp xếp các gói IP có độ dài biến thiên vào các tế bào ATM có độ
dài cố định chúng ta phải cần đến phần mào đầu phụ (do gói một gói IP có thể cần
đến nhiều tế bào ATM), và đây được gọi là thuế tế bào. Sự khác biệt về kích thước
cũng tạo ra yêu cầu lấp đầy khoảng trống trong các tế bào mà có phần mào đầu phụ.
Một giải pháp để ngăn chặn yêu cầu trên là sắp xếp các gói trực tiếp liền kề nhau,
nhưng điều này cũng đồng nghĩa với việc tăng rủi ro mất hai gói liền nhau khi tế
bào bị mất.
=10=
OADM
OADM
OADM
OADM
ATM
switch
IP
router
IP
router

e.g. 32
λ
WDM
STM16c/ATM
interface
IP
router
STM16c/ATM interface
STM16c
interfaces
STM1/ATM
interface
Hình 2.1: Mô hình mạng truyền tải IP/ATM/SDH/WDM
IP/ATM cũng có thể được sử dụng trong MPLS. Trong trường hợp này, PVC
không được thiết lập từ hệ thống quản lý ATM mà linh hoạt từ giao thức MPLS.
Đối với MPLS dựa trên ATM, nhãn có thể được lưu trong VCI ATM.
2.1.1.3. IP/ATM trực tiếp trên WDM
Một giải pháp khác là truyền tải trực tiếp tế bào ATM bao gói IP trên kênh
WDM. Kịch bản này giống như kịch bản trên theo quan điểm kiến trúc. Sự khác
biệt ở đây là các tế bào ATM không được đóng trong các khung SDH mà chúng
được gửi trực tiếp qua môi trường vật lý bằng sử dụng tế bào ATM tạo nên lớp vật
lý.
Tế bào tạo nên lớp vật lý là một kỹ thuật tương đối mới đối với truyền tải
ATM. Tế bào dựa trên cơ chế vật lý đã được phát triển dành riêng cho giao thức
ATM; kỹ thuật này không hỗ trợ cho bất kỳ giao thức nào ngoài những giao thức
thiết kế cho ATM.
Tế bào ATM dựa trên các lớp vật lý được định nghĩa trong một số tổ chức tiêu
chuẩn 155Mbps và 622Mbps của ITU, và hiện tại thì diễn đàn ATM đã hoàn thành
chỉ tiêu cho tốc độ 622Mbps và 2488Mbps.
2.1.1.4. Đặc tính kỹ thuật của IP/ATM

Diễn đàn ATM đã định nghĩa một tập hợp đầy đủ các nội dung liên quan đến
lưu lượng ATM trong khi ITU-T cũng đã định nghĩa năng lực lưu lượng và phân
lớp QoS của ATM. Do có những đặc tính như vậy nên công nghệ ATM trở thành lý
tưởng cho mạng đa dịch vụ. Tuy nhiên, hiện có một trở ngại đó là ứng dụng ATM
=11=
cho PC rất hiếm cũng giống như những ứng dụng hỗ trợ trực tiếp từ ATM. Ngày
nay, phần lớn PC và các ứng dụng đều hỗ trợ IP nên cần sắp xếp giữa IP và các địa
chỉ ATM, giữa IP và CoS hoặc QoS ATM.
2.1.1.5. Đánh giá ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của công nghệ
IP/ATM
a. Ưu điểm
- Phương thức chuyển mạch gói, các giao thức định tuyến áp dụng trong công
nghệ IP cho phép truyền tải lưu lượng với hiệu suất cao, tận dụng băng thông truyền
tải, do đó tiết kiệm được dung lượng kênh truyền dẫn.
- Phần lớn các phần mềm ứng dụng thực hiện trao đổi dữ liệu mạng liên kết
trong các sản phẩm máy tính cá nhân, máy chủ, các thiết bị định tuyến đều được
thiết kế để có thể chạy trên nên mạng IP. Đây là một lợi thế rất lớn của công nghệ
này.
- Các thuật toán định tuyến ứng dụng trong công nghệ IP cho phép trao đổi dữ
liệu trong mạng liên kết một cách mềm dẻo, linh hoạt.
- Công nghệ IP có khả năng tích hợp đa dịch vụ, dựa trên nền tảng giao thức
IP, người sử dụng có thể kiến tạo rất nhiều các ứng dụng, các loại hình dịch vụ khác
nhau và các dịch vụ gia tăng trên nền tảng của các ứng dụng cơ bản được cung cấp
bởi mạng IP.
- ATM thực hiện chuyển mạch/ghép kênh thống kê do đó đạt được hiệu suất
sử dụng băng thông truyền tải lớn.
- Công nghệ ATM có khả năng tích hợp truyền tải nhiều loại hình dịch vụ có
đặc tính lưu lượng khác nhau để truyền tải trên cùng một tiện ích truyền dẫn.
- ATM có khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu đối với các ứng
dụng đòi hỏi chất lượng dịch vụ nghiêm ngặt

b. Nhược điểm
- Do tính thông dụng của giao thức IP (phần lớn máy tính cá nhân đều được
cài đặt các phần mềm trao đổi dữ liệu bằng giao thức IP) nên yếu tố bảo mật dữ liệu
là một vấn đề cần phải quan tâm xem xét.
=12=
- Cơ cấu điều khiển truyền tải lưu lượng trong mạng IP còn chưa có độ tinh tế
cao. Do đó, vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cũng là một vấn đề mà các
nhà nghiên cứu công nghệ IP đang nỗ lực tập trung giải quyết.
- Mạng xây dựng trên cơ sở công nghệ ATM đòi hỏi một cơ hạ tầng thống
nhất với mô hình chuyển mạch ATM, truyền dẫn SDH. Vấn đề tận dụng cơ sở hạ
tầng mạng đã có và mang tính “hỗn tạp” là tương đối khó.
- Giá thành thiết bị ATM hiện tại là tương đối đắt.
c. Khả năng ứng dụng
- Do tính chất hiệu quả về truyền tải lưu lượng., công nghệ IP được xem là
một trong những công nghệ lựa chọn để triển khai trong mạng lõi MAN.
- Xét về mô hình phân lớp mạng, giao thức IP phù hợp cho chức năng định
tuyến ở lớp mạng, nghĩa là tại các vị trí là ranh giới tiếp giáp mạng (lõi/biên, giao
tiếp giữa nhà cung cấp mạng với nhau, giao tiếp với mạng đường trục).
- Mạng sử dụng công nghệ ATM áp dụng tốt cho việc triển khai mạng MAN
có mục đích hỗ trợ cung cấp các loại hình dịch vụ theo thời gian thực.
- Do tính chất khó tiếp cận trực tiếp với người sử dụng (hạn chế về các loại
hình giao diện truy nhập) nên mạng ATM thường được sử dụng để xây dựng mạng
thực hiện chức năng tích hợp các dịch vụ (xây dựng mạng ở phạm vi mạng biên và
phạm vi mạng lõi).
2.1.2. Công nghệ WDM-MAN
2.1.2.1. Mô hình cấu trúc tổng quan của mạng triển khai trên cơ sở công
nghệ WDM
Công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM hay DWDM là công nghệ truyền
dẫn quang trong đó tín hiệu được ghép trên các bước sóng khác nhau và truyền đi
trên cùng một sợi quang. Các hệ thống WDM hiện nay có tốc độ truyền dẫn kênh

2,5 Gbps hoặc 10Gbps và có thể tích hợp tới 100 bước sóng trên một sợi quang cho
phép truyền dẫn dung lượng hàng trăm Gigabit trên một sợi quang. Các hệ thống
WDM tốc độ Terabits ghép trên một sợi quang đã được thử nghiệm trong các phòng
thí nghiệm trên thế giới và hứa hẹn nhiều ứng dụng trong thực tế. Có thể thấy rằng
=13=
giải pháp truyền dẫn kết hợp kỹ thuật WDM và TDM cho phép nâng hiệu suất sử
dụng băng tần sợi quang và dung lượng hệ thống lên rất cao, có thể đáp ứng được
nhu cầu về băng tần của hệ thống hiện tại cũng như trong tương lai với hiệu quả
cao. Do đó công nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) đã trở thành một trong
những nhân tố chính góp phần đáp ứng sự đòi hỏi ngày càng lớn về băng tần của
các dịch vụ mạng và được sử dụng làm công nghệ mạng truyền dẫn chủ yếu của các
quốc qia trên thế giới.
Mạng WDM có thể thiết lập các cấu hình điểm nối điểm, ring và mesh. Việc
chuyển đổi hay nâng cấp giữa các cấu hình tương đối linh hoạt.
Để tối ưu hóa việc truyền tải số liệu dạng gói trên các tuyến WDM, có hai
phương pháp chủ yếu được áp dụng hiện nay là sử dụng IP/SDL trực tiếp trên
WDM và IP/Gigabit Ethernet/WDM.
2.1.2.2. Giải pháp IP/SDL trực tiếp trên WDM
Tuyến số liệu đơn giản (SDL) là một phương pháp lập khung do Lucent đề
xuất. So với HDLC, khung SDL không có cờ phân ranh giới thay vì đó nó sử dụng
trường độ dài gói tại điểm bắt đầu khung. Điều này rất thuận lợi ở tốc độ bit cao khi
thực hiện đồng bộ (rất khó thực hiện đối với dãy cờ). Định dạng SDL có thể đưa
vào trong tải SDH cho truyền dẫn WDM hoặc thiết bị SDH. Định dạng này cũng có
thể được mã hóa trực tiếp trên các sóng mang quang: SDL định rõ tính năng tối
thiểu đủ để thực hiện điều này.
SDL sử dụng 4 byte mào đầu gồm độ dài gói như biểu diễn trong hình 2.2, gói
có thể dài tới 65.535 byte. Các mã kiểm tra lỗi phụ (CRC-16 hoặc CRC-32) có thể
tùy lựa chọn sử dụng cho gói và nó có thể bị thay thế sau mỗi gói. Tất cả các bit trừ
mào đầu được trộn theo bộ trộn x
48

. Các bộ trộn của phần phát và thu được duy trì
đồng bộ qua các gói đặc biệt truyền không thường xuyên.
Hình 2.2: Cấu trúc mào đầu SDL
=14=
SDL không có bất kỳ byte thêm nào dành cho các giao thức chuyển mạch bảo
vệ (giống như byte K1 và K2 của SDH). Sử dụng các CRC tải tùy lựa còn cho phép
giám sát tỷ lệ lỗi bit.
Cho đến nay, ứng dụng của các hệ thống WDM vẫn hạn chế trong các mạng
lõi và mạng đường trục, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ truy
nhập như xDSL, SAN, UMTS/3G, LMDS Các hệ thống truyền dẫn trên công
nghệ WDM đang dần dần được ứng dụng trong các mạng MAN cỡ lớn.
Trong SDL không hỗ trợ chức năng bảo vệ và khôi phục. Chức năng này được
thực hiện nhờ các ngăn mạng bên dưới như SONET/SDH hoặc WDM.
Mục đích của SDL là đưa ra một cách giải quyết phân định ranh giới các gói
có độ dài thay đổi trong cả trường hợp trực tiếp trên sợi hoặc trong tải của một giao
thức tuyến khác (ví dụ như SONET/SDH). Một số khả năng cung cấp dịch vụ của
mạng dựa trên giải pháp công nghệ truyền SDL trên WDM là:
Hỗ trợ QoS và VPN: SDL có khả năng hỗ trợ QoS bằng cách cung cấp cho
trường độ dài thông tin chuyển mạch Lớp 2. MPLS có thể được sử dụng trong
trường hợp này. Nếu tích hợp với MPLS, SDL có thể cung cấp dịch vụ VPN.
2.1.2.3. Giải pháp IP/Gigabit Ethernet trên WDM
a. Mô hình tổng quan và phương thức thực hiện
Hình 2.3 biểu diễn cấu trúc điển hình mạng IP dựa trên giao diện Gigabit
Ethernet sử dụng truyền dẫn WDM. Các Card đường truyền Gigabit Ethernet hoặc
chuyển mạch Ethernet lớp 2 nhanh được sử dụng cho các bộ định tuyến IP trong
mạng. Mạng Ethernet tốc độ thấp (ví dụ 10Base-T hoặc 100Base-T) sử dụng kiểu
truyền hoàn toàn song công, ở đây băng tần truyền dẫn hiệu dụng được chia sẻ giữa
tất cả người sử dụng và giữa hai hướng truyền dẫn. Để kiểm soát sự truy nhập vào
băng tần chia sẻ có thể sử dụng công nghệ CSMA/CD. Điều này sẽ làm giới hạn
kích thước vật lý của mạng vì thời gian chuyển tiếp không được vượt quá “khe thời

gian” có độ dài khung nhỏ nhất (chẳng hạn 512 bit đối với 10 Base-T và 100 Base-
T). Nếu tốc độ bit là 1Gbps mà sử dụng độ dài khung nhỏ nhất là 512 bit thì mạng
Ethernet chỉ đạt chừng 10m vì thế độ dài khung tối thiểu trong trường hợp này được
=15=
định nghĩa bằng 4096 bit cho Gigabit Ethernet. Điều này làm giới hạn kích thước
mạng trong phạm vi 100m. Tuy nhiên, kiểu hoàn toàn song công vẫn hấp dẫn trong
môi trường Gigabit Ethernet.
Khi Gigabit Ethernet (1000Base-X) sử dụng kiểu song công, nó trở thành một
phương pháp tạo khung và bao gói đơn giản, tính năng CSMA-CD không còn được
sử dụng. Chuyển mạch Ethernet cũng được sử dụng để mở rộng topo mạng thay thế
cho các tuyến điểm-điểm.
Hình 2.3 thể hiện quá trình truyền tải IP trên vòng ring WDM bằng khung
Gigabit Ethernet là 1500 byte nhưng có thể mở rộng lên đến 9000 byte (khung
Jumbo) trong tương lai. Tuy nhiên, kích thước tải lớn sẽ khó tương hợp với các
chuẩn Ethernet trước đây và hiện tại cũng chưa có chuẩn cho vấn đề này.
Hình 2.3: Mô hình mạng áp dụng giải pháp truyền Gigabit Ethernet trên WDM
Phần trống
12
Phần mào đầu 7
Phân định ranh giới bắt đầu 1
Địa chỉ đích 6
Địa chỉ nguồn 6
Độ dài khung 2
Trường điều khiển tuyến logic + tải tin
(độ dài tối đa 1500 byte)
.
.
Dãy kiểm tra khung 4
Tổng số mào đầu 38
Bảng 2.1: Phân bổ số lượng byte trong khung Gigabit Ethernet

=16=
Gigabit Ethernet cung cấp một số CoS như định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE
802.1Q và 802.1P. Những tiêu chuẩn này dễ dàng cung cấp CoS qua Ethernet bằng
cách gắn thêm thẻ cho các gói cùng chỉ thị ưu tiên hoặc cấp độ dịch vụ mong muốn
cho gói. Những thẻ này cho phép tạo những ứng dụng liên quan đến khả năng ưu
tiên hoặc cấp độ dịch vụ mong muốn cho gói. RSVP hoặc DiffServ cũng được hỗ
trợ bằng cách sắp xếp trong 802.1P lớp dịch vụ.
b. Một số đặc tính của giải pháp công nghệ IP/Gigabit Ethernet truyền
trên WDM.
Hỗ trợ VPN và QoS: Trong giải pháp DiffServ, lưu lượng được chia thành các
mức ưu tiên khác nhau và được bộ định tuyến xử lý theo mức độ ưu tiên này. Kiểu
phân tập dịch vụ tương đối này được gọi là Phân lớp dịch vụ (CoS). CoS có thể
được cung cấp từ chuyển mạch lớp 2 hoặc các bộ định tuyến lớp 3; nhưng do người
ta muốn duy trì tính ưu tiên của số liệu qua các lớp nên nhiều lớp có khả năng thực
thi ưu tiên số liệu thì CoS cung cấp cũng tốt hơn.
Bảo vệ và khôi phục: Trong kịch bản IP/GbE/WDM, GbE kiểu khung cho kết
nối điểm - điểm giữa các bộ định tuyến IP phù hợp cho mạng đường trục. Trong khi
đó kiểu GbE chuyển mạch có một số nhược điểm khi ứng dụng trong mạng này. Do
đó, lớp gói IP đảm nhiệm việc định tuyến mức gói và lớp quang thực hiện định
tuyến bước sóng.
Duy trì đa lớp: Với GbE sử dụng khung sẽ không cung cấp bất cứ chức năng
bảo về và khôi phục nào, kiến trúc này là cực kỳ đơn giản theo quan điểm duy trì đa
lớp. Giải pháp hợp lý nhất là kết hợp bảo vệ OCh WDM với khôi phục IP.
Bảo vệ OCh cung cấp khả năng khôi phục nhanh trong trường hợp đơn lỗi
trong lớp mạng quang, bao gồm cả sai hỏng bộ Transponder, trong khi định tuyến
lại IP cho phép chống lại những sai hỏng có nguyên nhân khác như sai hỏng cổng
bộ định tuyến hoặc đa sai hỏng.
Đứt cáp (sợi): Bảo vệ OMS/OCh và dự phòng Ethernet NIC được giả thiết là
phát hiện lỗi theo cùng thang thời gian, nghĩa là một vài ms. Khôi phục trong lớp
Ethernet (tức là tính toán lại spanning tree) hoạt động theo cùng cách như bảng định

=17=
tuyến IP và nó sẽ không ứng tác khi các phương pháp khác khôi phục lưu lượng
khác có kết quả trong phân vùng mạng. Khái niệm EtherChannel của Cisco bao
hàm phương pháp bảo vệ mà có khả năng khôi phục tính theo giây.
Sai hỏng nút WDM: Nếu trong trường hợp nút WDM sai hỏng và lại không có
phần dự phòng cho nút Ethernet thì dịch vụ sẽ bị mất. Để không gây gián đoạn dịch
vụ thì nút Ethernet cần được kết nối đồng thời tới một nút WDM khác. Các Host
gắn với nút Ethernet có thể được bảo vệ cũng theo cách giống như trường hợp đứt
cáp nếu OSMP không được sử dụng. Nếu sai hỏng thiết bị trong nút WDM thì nên
sử dụng bảo vệ OCh.
Bên cạnh đó tính năng P&R cho lớp Ethernet cũng áp dụng cho Gigabit
Ethernet, các bộ chuyển mạch định tuyến có chức năng khôi phục như các bộ định
tuyến gốc nhờ các giao thức định tuyến như RIP, OSPF và BGP.
2.1.2.4. Khả năng cung cấp dịch vụ của mạng dựa trên cơ sở công nghệ
WDM
Khả năng cung cấp dịch vụ của mạng WDM về thực chất dịch vụ cung cấp bởi
lớp mạng WDM sẽ là dịch vụ cung cấp các bước sóng để truyền tải mạng thông tin
giữa các nút thiết bị với các giao diện cụ thể (các giao diện quang hoặc giao diện
điện). Việc các thiết bị nút mạng sử dụng giao thức truyền tải nào để truyền tải
thông tin là phụ thuộc vào công nghệ áp dụng phía trên của lớp mạng WDM như đã
mô tả ở trên. Do đó các loại hình dịch vụ triển khai tới khách hàng sẽ quyết định bởi
công nghệ đó. Tuy nhiên mạng triển khai trên cơ sở công nghệ WDM sẽ có khả
năng cung cấp những dịch vụ có tính chất đặc thù. Trong số các dịch vụ được ứng
dụng, hai ứng dụng cơ bản nhất của công nghệ DWDM trong mạng MAN là trong
các lĩnh vực mạng SAN và mở rộng từ hạ tầng các mạng SONET/SDH.
2.1.1.5. Đánh giá ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của công nghệ
WDM
a. Ưu điểm
- Cung cấp các hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng được
các yêu cầu bùng nổ lưu lượng của các loại hình dịch vụ.

=18=
- Nâng cao năng lực truyền dẫn cáp sợi quang, tận dụng khả năng truyền tải
của hệ thống cáp quang đã được xây dựng.
b. Nhược điểm
- Giá thành thiết bị đắt.
c. Khả năng ứng dụng
- Ứng dụng phù hợp cho những nơi mà mạng còn thiếu về tài nguyên cáp/sợi
quang, cần phải tận dụng năng lực truyền tải của sợi quang.
- Nâng cấp dung lượng, thay thế hệ thống truyền tải quang hiện có.
- Ứng dụng cho những nơi mà cần dung lượng hệ thống truyền tải lớn (mạng
lõi, mạng đường trục).
2.1.3. Công nghệ SDH-NG-MAN
2.1.3.1. Hạn chế của công nghệ truyền dẫn SONET/SDH truyền thống.
SONET/SDH truyền thống là công nghệ TDM đã được tối ưu hóa để truyền
tải các lưu lượng dịch vụ thoại. Khi truyền tải các lưu lượng dựa trên dịch vụ IP, các
mạng sử dụng công nghệ SONET/SDH truyền thống gặp phải một số hạn chế sau:
+ Liên kết cứng: do các tuyến kết nối giữa hai điểm kết nối được xác lập cố
định, có băng tần không đổi, thậm chí khi không có lưu lượng đi qua hai điểm này
thì băng thông này cũng không thể được tái sử dụng để truyền tải lưu lượng của kết
nối khác dẫn tới không sử dụng hiệu quả băng thông của mạng. Trong trường hợp
kết nối điểm điểm (hình 2.4a), mỗi kết nối giữa hai điểm chỉ sử dụng 1/4 băng
thông của cả vòng ring. Cách xác lập kết nối cứng như vậy làm giới hạn băng thông
tối đa khi truyền dữ liệu đi qua hai điểm kết nối, đây là một hạn chế cơ bản của
mạng SONET/SDH truyền thống khi truyền tải các dịch vụ IP, do các dịch vụ này
có đặc điểm thường có sự bùng nổ về nhu cầu lưu lượng một cách ngẫu nhiên.
+ Lãng phí băng thông khi sử dụng cấu hình mesh: khi mạng SONET/SDH
thiết lập các liên kết logic để tạo ra cấu trúc mesh như hình 2.4b, băng thông của
vòng ring buộc phải chia thành 10 phần cho các liên kết logic. Việc định tuyến phân
chia lưu lượng như vậy không những rất phức tạp mà còn làm lãng phí rất lớn băng
thông của mạng.

=19=
+ Các lưu lượng truyền dữ liệu quảng bá: Trong các Ring SONET/SDH, việc
truyền các dữ liệu quảng bá chỉ có thể thực hiện được khi phía phát và tất cả các
điểm thu đều đã được xác lập kết nối logic. Các gói tin quảng bá được sao chép lại
thành nhiều bản và gửi đến từng điểm đích dẫn tới việc phải truyền nhiều lần cùng
một gói tin trên vòng ring. Điều này gây lãng phí lớn đối với băng thông của mạng.
+ Lãng phí băng thông cho việc bảo vệ mạng: Thông thường đối với các mạng
SONET/SDH 50% băng thông của mạng được dành cho việc dự phòng cho mạng.
Mặc dù việc dự phòng này là hết sức cần thiết nhưng các công nghệ SONET/SDH
truyền thống không cung cấp khả năng cho phép nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn
lượng băng thông sử dụng cho việc dự phòng các sự cố.
Ngoài ra, khi sử dụng mạng SONET/SDH truyền thống để truyền các lưu
lượng Ethernet, ngoài các hạn chế trên thì còn có một yếu tố nữa là tốc độ của
Ethernet không tương đương với SONET/SDH. Điều này dẫn đến phải thiết lập các
tuyến kết nối của mạng SONET/SDH có tốc độ cao hơn so với của Ethernet, đó lại
là nguyên nhân làm giảm hiệu quả sử dụng băng thông của mạng lưới.
Ethernet SONET SDH
Tốc độ
truyền
Hiệu suất sử dụng băng
thông
10Mbps STS-1 VC-3 48,4Mbps 21%
100Mbps STS-3c VC-4 150Mbps 67%
1Gbps STS-28c VC-4-16c 2,4Gbps 42%
Bảng 2.2: Hiệu suất sử dụng băng thông khi truyền dịch vụ Ethernet qua mạng
SONET/SDH
Hình 2.4: Kết nối trong mạng SONET/SDH: a. Điểm nối điểm; b.Cấu hình mesh
=20=
2.1.3.2. Những đặc trưng của NG SONET/SDH.
Nhu cầu truyền tải các loại dịch vụ như IP, Ethernet, Fiber Channel,

ESCON/FICON qua mạng SONET/SDH đã xuất hiện từ rất lâu. Tuy nhiên chỉ đến
khi lưu lượng số liệu bùng nổ trong những năm đầu thập kỷ 90 người ta mới thực
hiện nghiên cứu các giao thức nhằm sắp xếp lưu lượng số liệu vào trong tải đồng bộ
SONET/SDH. Từ đó cho đến nay đã có nhiều giao thức thực thi được công bố và
chuẩn hóa trong các tổ chức tiêu chuẩn như ANSI, ETSI, ITU-T và tổ chức công
nghiệp như EITF,
2.1.3.3. Đặc tính kỹ thuật của NG SDH
a. Gói trên SONET/SDH (POS )
Gói trên SONET/SDH (POS ) sử dụng sắp xếp IP trong SDH hoặc SONET
chuẩn hoá nhờ giao thức điểm-điểm (PPP) hoặc điều khiển tuyến số liệu tốc độ cao
(HDLC) như định nghĩa trong IETF [RFC1619]. Gói trên SONET/SDH hoặc IP
trên SONET/SDH nhất thiết liên quan đến việc thêm các giao diện SONET/SDH
cho bộ định tuyến mà kết cuối PPP. PPP cung cấp bao gói đa giao thức, kiểm soát
lỗi và các đặc tính điều khiển khởi tạo tuyến. Các gói số liệu IP tạo bởi PPP được
lập thành khung nhờ giao thức HDLC [RFC 1662] và sắp xếp trong tải SDH (SPE).
Chức năng chính của HDLC là chỉ ra các gói số liệu IP được bao bởi PPP qua tuyến
truyền dẫn đồng bộ. FCS (Dãy kiểm tra khung) khung HDLC tính toán để xác định
lỗi và gói tạo ra là các byte nhồi. Sau đó khung HDLC được trộn để đảm bảo có số
lượng chuyển tiếp thích hợp trước khi tạo thành khung SDH cuối cùng. Khung SDH
thêm 36 byte mào đầu ngoài tổng kích thước 810 byte. Ngoài ra, giao thức PPP
dùng nhồi byte làm tăng đáng kể kích thước tải tin. Điều này có thể gây nguy hại
đến việc phân bổ băng tần kết nối với sự quản lý QoS.
=21=
IP
PPP/ HDLC
SONET/ SDH
Flag
Address
Control
Protocol

ID
Informa
-
tion
Padding
FCS
01111110
11111111
00000011
1 or 2
bytes
Variable
Variable
2 or 4
bytes
PPP
Flag
01111110
Hình 2.5. Ngăn giao thức và khung POS
POS không sử dụng chức năng ghép kênh của SDH. Kết nối nhiều container
với nhau tạo ra một container đơn (mà tải được sắp xếp trong đó) và tốc độ giao
diện cao. Sự sắp xếp này cũng được biết dưới một tên gọi khác, đó là “kết chuỗi” tải
SDH.
b. Khả năng mở rộng
POS cung cấp kết nối hoàn toàn song công điểm-điểm giữa hai giao diện bộ
định tuyến, sử dụng khung SDH. Khả năng mở rộng không phải là vấn đề: liên kết
giữa hệ thống SDH và WDM là tuyệt vời và không có giới hạn thuộc bản chất về số
lượng nút. Tuy nhiên, có hai điểm cần quan tâm:
- Đối với các bộ định tuyến có giao diện SDH tốc độ bit cao hơn 155 Mbps,
các container ảo thường được kết chuỗi và truyền qua mạng SDH truyền thống sẽ

không thực hiện được vì chúng không hỗ trợ kết chuỗi container ảo đó. Do đó cần
phải thiết lập tuyến nối trực tiếp giữa các bộ định tuyến.
- Kết nối trực tiếp giữa hai bộ định tuyến cần sử dụng tuyến SDH và đây cũng
chính là giới hạn vì phải cần đến số lượng lớn giao diện trên các bộ định tuyến và
tuyến kết nối.
c. Hỗ trợ VPN và QoS
Hỗ trợ VPN và QoS chỉ được cung cấp bởi năng lực POS truyền tải nhãn
MPLS. Lý do đó là vì POS chỉ cung cấp tải kết chuỗi (ví dụ VC-4c) giống như kết
nối điểm – điểm giữa các bộ định tuyến IP. VPN đòi hỏi cung cấp phần nhỏ tải kết
chuỗi. MPLS là cơ chế để cung cấp kết nối ảo qua giao diện POS (VPN).
MPLS cũng có thể thêm khả năng hỗ trợ còn thiếu đối với QoS cho POS.
Bằng cách thêm các thuộc tính trung kế MPLS đề xuất [RFC 2702] cho giao diện
=22=
POS thì bộ định tuyến IP có thể coi thông tin này giống như những bộ định tuyến đã
được thiết lập. Dựa trên thông tin thuộc tính có thể thiết lập nên đường kết nối đáp
ứng đầy đủ yêu cầu về CoS.
d. Bảo vệ và khôi phục
Khôi phục có thể thực hiện tại các lớp IP, SDH hoặc là quang.
Trong lớp IP, khôi phục được thực hiện bằng cách cập nhật bảng định tuyến
qua giao thức định tuyến.
Tại Lớp 2, khôi phục được thực hiện bằng cách chuyển mạch tới đường MPLS
dự phòng (tương đối nhanh) hoặc nhờ đến giao thức LDP định nghĩa đường mới
(tương đối chậm). Tất nhiên khi có mặt SDH thì kỹ thuật khôi phục truyền thống
cũng được áp dụng.
Trong mạng WDM, các Khối truyền tải quang (OTU) được định tuyến qua
mạng.
Tương tự, bảo vệ có thể thực hiện trong lớp SDH hoặc lớp quang.
Xu hướng dễ thấy đó là đơn giản hoá lớp SDH với chức năng khôi phục chủ
yếu trong lớp IP và bảo vệ trong lớp quang.
Đoạn ghép kênh Đoạn ghép kênh

quang
Sai hỏng nút 4.3 ms 7.3 ms
Sai hỏng tín hiệu song hướng 5.2 ms 8.2 ms
Sai hỏng tín hiệu đơn hướng 5.8 ms 8.8 ms
Thăng giáng tín hiệu đơn hướng 7.7 ms 13.7 ms
Bảng 2.3. Thời gian chuyển mạch bảo vệ trong ring 7 nút
Trong kịch bản này, lớp IP chỉ thực hiện chức năng định tuyến. Ứng với các
tiêu chuẩn POS, các gói IP được thích ứng để truyền tải trong lớp SDH nhờ giao
thức PPP và khung tương tự như HDLC.
Lớp SDH có thể phân theo tính năng thành hai lớp: Lớp luồng và Lớp đoạn
(bao gồm Lớp đoạn ghép kênh và Lớp đoạn lặp). Do đó có hai lựa chọn thực thi:
- Mạng SDH thực sự với sự hiện diện của cả hai tính năng Lớp đoạn và Lớp
luồng.
=23=
- SDH xuất hiện chỉ với giao diện bộ định tuyến và do đó chỉ có tính năng lớp
đoạn được sử dụng.
Trong trường hợp đầu tiên, SDH cũng có thể thực hiện định tuyến luồng qua
thiết bị ADM hoặc DXC. Trường hợp này có thể áp dụng khi mạng SDH được xem
như lớp chủ cho mạng client khác và IP chỉ là một trong số chúng.
Trong trường hợp thứ hai, vai trò của SDH chỉ là cung cấp truyền dẫn điểm -
điểm các gói IP giữa các bộ định tuyến, do đó phải cần đến tính năng Lớp đoạn và
SDH bị bó trong các giao diện bộ định tuyến, nghĩa là không có thiết bị thuần tuý
SDH lắp đặt trong mạng. Trường hợp này điển hình cho mạng trục được tối ưu để
truyền tải IP. Trong mạng IP đường trục toàn bộ đoạn STM-n được sử dụng để
truyền tải băng rộng nhờ việc kết chuỗi các VC (VC-4c hoặc VC-16c).
e. Hỗ trợ VPN và QoS
Với một cấu trúc khung đơn giản dựa trên việc cân chỉnh byte, giảm thiểu byte
mào đầu nên GFP không có chức năng hỗ trợ cho VPN cũng như QoS.
GFP kết hợp với VCAT không thay làm đổi bản chất điểm-điểm của
SONET/SDH truyền thống. Đối với kết nối mesh của tín hiệu client yêu cầu

SONET/SDH phải cung cấp kênh SONET/SDH dạng mesh kể cả với kết chuỗi ảo.
Hiện việc cung cấp kênh SONET/SDH dạng mesh vẫn là thách thức đối với nhà
khai thác vì sẽ tạo nên chi phí cung cấp dịch vụ quá lớn (do chi phí khai thác cho
mạng này rất lớn).
Hiện tại GFP chỉ được sử dụng để cung cấp đường kết nối cho lưu lượng Lớp
2 điểm-điểm. Chính vì vậy chức năng VPN và QoS sẽ được hỗ trợ bởi giao thức
Lớp 2 khác được sắp xếp trong khung GFP.
Cơ chế thích ứng động kích cỡ của kênh SONET/SDH của LCAS là một giao
thức đảm bảo đồng bộ giữa phía phát và thu khi tăng/giảm kích thước các kênh kết
chuỗi ảo theo cách không can thiệp vào tín hiệu số liệu. Do đó nó không thể thích
ứng linh hoạt kênh SONET/SDH theo tính sử dụng bùng nổ tức thời của người sử
dụng. Hơn nữa, nó thiếu một giao thức để xác định độ khả dụng của các Container
=24=
vừa giải phóng và không thể phân bổ các kênh cung cấp cho các nút trung gian. Vì
vậy khả năng hỗ trợ CoS là tương đối hạn chế [8].
f. Bảo vệ và khôi phục
Mạng hoạt động trên GFP kết hợp với các công nghệ VCAT và LCAS được
truyền tải bởi các khung SONET/SDH. Do đó nó không có chức năng bảo vệ và
khôi phục; chức năng này được tận dụng từ giao thức ASP sẵn có trong
SONET/SDH.
Tính đa dạng trong định tuyến của LCAS cho phép bảo vệ một nhóm kết
chuỗi ảo với băng tần tối thiểu trước một sự kiện sai hỏng mạng. Theo nguyên lý,
nhóm kết chuỗi này có thể được thực hiện bằng cơ chế bảo vệ SONET/SDH tuy
nhiên đặc tính động của định tuyến trong LCAS dường như làm cho cơ chế bảo vệ
này mất hiệu lực.
2.1.3.4. Đánh giá ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của công nghệ
NG-SDH
a. Ưu điểm
- Cung cấp các kết nối có băng thông cố định cho khách hàng.
- Độ tin cậy của kênh truyền dẫn cao, trễ truyền tải thông tin nhỏ.

- Các giao diện truyền dẫn đã được chuẩn hóa và tương thích với nhiều thiết bị
trên mạng.
- Thuận tiện cho kết nối truyền dẫn điểm - điểm.
- Quản lý dễ dàng.
- Công nghệ đã được chuẩn hóa.
- Thiết bị đã được triển khai rộng rãi.
b. Nhược điểm
- Công nghệ SDH được xây dựng nhằm mục đích tối ưu cho truyền tải lưu
lượng chuyển mạch kênh, không phù hợp với truyền tải lưu lượng chuyển mạch gói.
- Do cấu trúc ghép kênh phân cấp nên cần nhiều cấp thiết bị để ghép tách,
phân chia giao diện đến khách hàng.
- Khả năng nâng cấp không linh hoạt và giá thành nâng cấp là tương đối đắt.
=25=
- Không phù hợp với tổ chức mạng theo cấu trúc Mesh.
- Khó triển khai các dịch vụ ứng dụng Multicast.
- Dung lượng băng thông giành cho bảo vệ và phục hồi lớn.
- Phương thức cung cấp kết nối phức tạp, thời gian cung ứng kết nối dài.
c. Khả năng ứng dụng.
Khả năng cung cấp dịch vụ của mạng SDH-NG về thực chất là cung cấp các
tuyến kết nối truyền dẫn quang giữa các nút mạng (sử dụng các giao diện quang
hoặc giao diện điện). Việc các thiết bị nút mạng sử dụng giao thức truyền tải nào để
truyền tải thông tin là phụ thuôc vào công nghệ áp dụng phía trên lớp mạng SDH
như đã mô tả ở trên (xem hình 2.6). Do đó các loại hình dịch vụ triển khai tới khách
hàng sẽ quyết định bởi công nghệ đó. Tuy nhiên mạng triển khai trên cơ sở công
nghệ SDH-NG có những khả năng cung cấp những dịch vụ có tính chất đặc thù.
Cụ thể, mạng truyền tải dựa trên công nghệ SDH-NG có thể cung cấp các loại
hình dịch vụ như đối với mạng SDH truyền thống, ngoài ra mạng tại các ADM của
thiết bị SDH-NG có thể cho phép cung cấp nhiều loại hình giao diện với tốc độ
khác nhau để kết nối với các thiết bị mạng NGN, chẳng hạn như: 622 Mbps (STM-
4), 2,5 Gbps (STM-16), 10 Gbps (STM-64), 40 Gbps (STM-128)

Đặc biệt mạng được triển khai theo công nghệ SDH-NG tích hợp cơ sở hạ
tầng mạng SDH cũ, điều này cho phép tận dụng cơ sở hạ tầng mạng truyền dẫn
đang có, tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng mạng.
2.1.4. Công nghệ ring gói tự hồi phục RPR
2.1.4.1 Tổng quan
RPR (Resilient Packet Ring) hay IEEE 802.17, giao thức lớp MAC đang được
chuẩn hóa bởi IEEE, là giải pháp cho vấn đề bùng nổ nhu cầu kết nối tốc độ cao và
chi phí thấp trong khu vực thành phố. Bằng cách ghép thống kê gói IP truyền trên
hạ tầng vòng sợi quang, có thể khai thác hiệu quả dạng vòng quang và tận dụng ưu
điểm truyền gói như Ethernet. Khi có lỗi node hay liên kết xảy ra trên vòng sợi
quang, RPR thực hiện chuyển mạch bảo vệ thông minh để đổi hướng lưu lượng đi
xa khỏi nơi bị lỗi với độ tin cậy đạt tới thời gian nhỏ hơn 50 ms.