các giải pháp truyền ip trên mạng quang

§å ¸n tèt nghiÖp
§Ò tµi
Quy Nhơn, tháng 06 năm 2010
CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN IP
TRÊN MẠNG QUANG
Trường Đại Học Quy Nhơn
Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ
Giáo viên hướng dẫn : ThS Lê Thị Cẩm Hà
Sinh viên thực hiện : Đào Anh Ngọc
Lớp : ĐTVT – K28-B
T ng quanổ
Trong những năm gần đây, lưu lượng qua mạng Internet tăng
trưởng đột biến. Khái niệm IP over OPTICAL mô tả công nghệ cho
phép chuyển gói tin IP thô trên quang, mở ra một số định hướng mới
cho mạng tốc độ siêu cao Terabit, đồng thời cũng là nền móng vững
chắc tiến đến kỷ nguyên mạng thuần quang. Do đó, việc ứng dụng kỹ
thuật IP trên quang là một xu hướng tất yếu của các mạng viễn thông
hiện nay. Đồ án tốt nghiệp của em với đề tài “Các giải pháp truyền IP
trên mạng quang” sẽ trình bày tổng quan các phương thức hướng
đến công nghệ IP trên quang.
Nội dung của đề tài được chia thành 5 chương như sau:

Chương 1: Giới thiệu chung về sự phát triển của Internet, xu
hướng tích hợp IP trên quang.

Chương 2: Công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM.

Chương 3: Tìm hiểu về giao thức IP với hai phiên bản là IPv4 và
IPv6.

Chương 4: Nghiên cứu các phương thức truyền dẫn IP trên

quang.

Chương 5: Phân tích và đánh giá các giải pháp đã trình bày ở
chương 4. Tìm hiểu nguyên tắc tổ chức và phương thức ứng dụng
trong NGN của Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam - VNPT.
Néi dung b¸o c¸o

Xu hướng tích hợp IP trên quang
- Do sự phát triển của Internet.
- Do sự phát triển của công nghệ truyền dẫn.
- Sự nỗ lực của các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông và các tổ chức.
Chương 1
TỔNG QUAN
WDM
IP
WDM
SDH
IP
WDM
SDH
ATM
IP

Quá trình phát triển

Giai Đoạn 1 Giai Đoạn 2 Giai Đoạn 3

Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật WDM
Chương 2
CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG

WDM 1 Hướng
WDM 2 Hướng

IP là giao thức được thiết kế để kết nối các hệ thống
chuyển mạch gói nhằm mục đích phục vụ trao đổi thông
tin giữa các mạng.

Có 2 phiên bản của IP, đó là: IPv4 và IPv6.
Chương 3
INTERNET PROTOCOL – IP
IPv4
Khuôn dạng của datagram của IPv4
Mô hình phân lớp địa chỉ IPv4

IPv6 là sự mở rộng của IPv4, trong đó nó dùng 64 bit cho phần
phần định danh mạng và 64 bit cho phần định danh trạm. Với IPv6
chúng ta sẽ có 2128 địa chỉ). Như vậy với IPv6 chúng ta có thể
đảm bảo đủ không gian địa chỉ cho tất cả các thiết bị điện tử tích
hợp dịch vụ IP trong tương lai.
Chương 3
INTERNET PROTOCOL – IP
Khuôn dạng của datagram của IPv6

IPV6 cho IP/ WDM

Sử dụng IPv6 trong phần lõi của mạng WDM đem lại hiệu
quả và khả năng mở rộng.

IPv6 có mào đầu nhỏ, hiệu quả cao, không có chức năng
kiểm tra lỗi trong giao thức. Trong khi đó hạ tầng WDM yêu

cầu phân phối dung lượng truyền tải tin cậy.

Sử dụng IPv6 trong phần lõi của mạng WDM sẽ đem lại hiệu
quả, khả năng mở rộng lớn hơn so với IPv4.
Chương 3
INTERNET PROTOCOL – IP
Chương 4
CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN TẢI IP TRÊN QUANG
Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM
Fiber
WDM
SDH
ATM
ALL5
LLC/SNAP
IP
Đóng gói LLC/SNAP
Xử lý tại lớp thích ứng ATM AAL5
Khung STM-N.
Sắp xếp các tế bào ATM vào VC-3/VC-4
- Các tế bào được truyền trực tiếp trên các
phương tiện vật lý.
Ưu điểm:
-
Công nghệ truyền dẫn đơn giản đối với các tế
bào ATM.
-
Tiêu đề của tín hiệu truyền dẫn trên lớp vật lý
nhỏ.
-

ATM là phương thức truyền dẫn không đồng
bộ.
-
Không đòi hỏi cơ chế định thời nghiêm ngặt
với mạng.
-
Giảm chi phí lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng
cho tầng SDH.
Nhược điểm:
-
Chỉ có thể thực hiện cho các tế bào ATM.
-
Việc tách xen các luồng nhánh không linh hoạt.
Fiber
WDM
ATM
ALL5
LLC/SNAP
IP
Kiến trúc IP/ATM/WDM
Kiến trúc IP/SDH/WDM
a) Sử dụng đóng gói PPP và các
khung HDLC.
-
Tầng IP: gói số liệu.
-
Tầng PPP: đóng gói các datagram.
-
Tầng HDLC: tạo khung chứa PPP.
-

Tầng SDH: đặt các khung HDLC
vào tải của các VC-4 hay VC-4-Xc.
Sau đó, các khung này được xếp
lên khung STM-1.
b) Sử dụng LAPS.
LAPS là giao thức đơn giản được sử dụng để truyền dẫn IP
(IPv4, IPv6), PPP và các giao thức khác của tầng trên.
Fiber
WDM
SDH
HDLC
PPP
IP
Fiber
WDM
SDH
LAPS
IP
a) b)
Công nghệ Ethernet quang (GbE)
Sử dụng để mở rộng dung
lượng LAN tiến tới MAN và
WAN nhờ các card đường
truyền Gigabit trong các bộ
định tuyến IP.
 Thuận lợi trong môi trường
Metro để truyền tải lưu lượng IP
qua các mạch vòng WDM hoặc
các tuyến WDM cự ly dài.
Sử dụng kiểu truyền song

công.
 Phương pháp tạo khung và
bao gói đơn giản.
Phần trống
Phần mào đầu
Phân định ranh giới bắt đầu
Địa chỉ đích
Địa chỉ nguồn
Độ dài khung
Trường điều khiển tuyến


logic + tải tin
(độ dài tối đa 1500 byte)
Dãy kiểm tra khung
Tổng số mào đầu
- Cấu trúc khung Gigabit Ethernet
Kỹ thuật MPLS để truyền dẫn IP trên quang
-
Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một giải pháp
chuẩn hoá cho vấn đề định tuyến ở lớp 2.
-
“Nhãn” là 1 số được gán tại bộ định tuyến IP ở biên của miền
MPLS hoặc chuyển mạch nhãn xác định tuyến qua mạng.

Các gói được định tuyến 1 cách nhanh chóng mà không phải
tìm kiếm địa chỉ đích trong gói IP.
-
MPLS đem lại 1 số lợi ích cho nhà cung cấp IP:


Phát chuyển hiệu quả

Dịch vụ phân biệt

Mạng riêng ảo MPLS (VPN)

Thiết kế lưu lượng
Kiến trúc IP/WDM
Nguyên lý hệ thống:
-
Các IP datagram phải được tập trung thành 1 luồng
trước khi biến đổi để truyền dẫn ở miền quang trên
bước sóng tương ứng nó.
- Tại đích, các datagram được đưa đến các Router tốc
độ cao thực hiện định tuyến cho nó.
Mô hình kiến trúc mạng IP/WDM
SDH
SDH
IP
IP
IP
UNI
UNI
UNI
UNI
OXC
OXC
OXC
UNI
(IP)

OXC
(IP)
OXC
(IP)
OXC
IP
IP
IP
IP
IP
Mô hình overlay
Mô hình peer
Kiến trúc IP/WDM
IP OVER OPTICAL
Về cơ bản, chỉ cần nâng cấp các thiết bị tại các nút của mạng IP
over WDM.
-
Trong giai đoạn này, các datagram có thể nằm cùng trên 1
bước sóng khi truyền dẫn nhưng tại các nút nó được xử lý
riêng rẽ mà không cần thực hiện biến đổi E/O  Cần trang bị
các phần tử chuyển mạch gói quang tại các nút mạng.
Sơ đồ khối thiết bị chuyển mạch gói quang
Tình hình triển khai IP trên quang của VNPT

Giai đoạn trước năm 2004

Giai đoạn từ năm 2004 đến 2005

Giai đoạn 2005 – 2007
Mạng thế hệ sau của VNPT

* Mục tiêu: mảng điều khiển quang cho mạng quang
 GMPLS

GMPLS là sự mở rộng của giao thức MPLS nhằm hướng tới
mảng điều khiển quang cho mạng quang.

GMPLS tập trung vào mảng điều khiển, thực hiện quản lý kết nối
cho mảng số liệu gồm cả chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh.

GMPLS cho phép phối hợp hoạt động nhiều kiểu giao diện khác
nhau.
 Mang lại khả năng mở rộng tốt hơn bằng cách tạo nên sự phân
cấp phát chuyển. Ngoài ra, GMPLS hứa hẹn mang lại chất lượng
dịch vụ tốt hơn và thiết kế lưu lượng trên Internet  Xu hướng và
mục tiêu chính của bất cứ nhà cung cấp dịch vụ nào.
Tình hình triển khai IP trên quang của VNPT
Đề xuất phương án IP trên quang cho những năm tới

Giai đoạn sau năm 2010
Với tình hình thực tế và các mục tiêu hướng tới

Các nội dung sau cần được triển khai:
Xây dựng mạng DWDM cho các vùng và các công ty Viễn
thông trên cơ sở mạng trục quốc gia DWDM.
Tổ chức IP trên quang cho các công ty Viễn thông.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

KẾT LUẬN
1. Tìm hiểu sơ bộ về các giai đoạn truyền dẫn IP trên quang.
2. Công nghệ ghép kênh theo bước sóng.

3. Giao thức Internet IP với hai phiên bản là IPv4 và IPv6.
4. Các phương thức tích hợp IP trên quang.
5. Nguyên tắc tổ chức, cấu trúc mạng thế hệ sau, tình hình
triển khai và đề xuất phương án IP trên quang trong NGN cho
VNPT.

Hướng phát triển của đề tài:
Nghiên cứu các giải pháp nâng cấp dung lượng truyền dẫn
mạng NGN của VNPT.
Lời cảm ơn
Để có được kết quả như ngày hôm nay, trước hết em
xin chân thành cảm ơn cô giáo Th.S Lê Thị Cẩm Hà đã
tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình
thực hiện đề tài.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo
trong Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ và các thầy cô khoa
khác - những người đã truyền đạt cho em những kiến
thức quý báu trong thời gian học tập và rèn luyện tại
trường.
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè
đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong
thời gian vừa qua.
Quy Nhơn, 6/2010
Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n!
Kính chúc các thầy giáo, cô giáo sức khỏe.
Chúc Hội đồng bảo vệ thành công.