Nghiên cứu công nghệ tích hợp ip trên quang ip wdm và ứng dụng cho mạng viễn thông đường trục của việt nam

I HC QUC GIA HNI

KHOA CễNG NGH

Ngô Văn Bình

Một số ph-ơng pháp khai phá dữ liệu
và ứng dụng trong bài to¸n lËp thêi kho¸ biĨu

LUẬN VĂN THẠC SĨ


ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i
MỤC LỤC .......................................................................................................................ii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ...............................................................................................v
DANH MỤC HÌNH VẼ và BIỂU BẢNG .......................................................................viii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
TRUYỀN TẢI IP TRÊN QUANG ......................................................... 3
1.1 Cơ sở khoa học, tính thực tiễn của giải pháp IP trên quang.....................4
1.1.1 Cơ sở khoa học ...........................................................................................4
1.1.1.1 Xu thế phát triển dịch vụ truyền thông trên thế giới ..............................4
1.1.1.2 Xu thế phát triển công nghệ trên thế giới ..............................................4
1.1.1.3 Xu thế chế tạo, áp dụng công nghệ của các nhà chế tạo và các tổ chức
viễn thông Quốc tế .................................................................................5
1.1.1.4 Xu thế phát triển của mạng viễn thơng Việt nam ...................................6
1.1.2 Tính thực tiễn của ứng dụng IP trên quang ............................................6
1.2 Giao thức Internet (IP - Internet protocol) ................................................7

1.2.1 Phiên bản IPv4 ...........................................................................................7
1.2.1.1 Cách tổ chức địa chỉ IPv4 .......................................................................7
1.2.1.2 Nhƣợc điểm của IPv4. ............................................................................8
1.2.1.3 Cảnh báo về khả năng IPv4 sẽ cạn kiệt tài nguyên .................................8
1.2.2. Phiên bản IPv6 ..........................................................................................9
1.2.2.1 Phân loại địa chỉ IPv6 .............................................................................9
1.2.2.2 Các đặc tính vƣợt trội của IPv6 so với IPv4 ...........................................10
1.2.2.3 Các phƣơng pháp chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 ....................................10
1.2.2.4 IPv6 ứng dụng cho IP/WDM ..................................................................11
1.2.2.5 Hoạt động chuyển giao IPv6 trên thế giới ..............................................11
1.3 Công nghệ ghép kênh đa bước sóng (WDM) ..............................................13
1.3.1 Nguyên lý cơ bản của ghép kênh WDM...................................................13
1.3.2 Các đặc điểm của công nghệ WDM..........................................................15
1.3.3 Các thành phần cấu thành hệ thống WDM .............................................15
1.3.3.1 Bộ phát quang .........................................................................................15
1.3.3.2 Bộ thu quang ...........................................................................................16
1.3.3.3 Bộ tách ghép bƣớc sóng quang ...............................................................16
1.3.3.4 Bộ lọc quang ...........................................................................................18
1.3.3.5 Bộ đấu nối chéo quang OXC ..................................................................18
1.3.3.6 Bộ xen/rẽ quang OADM .........................................................................20
1.3.3.7 Bộ chuyển mạch quang ...........................................................................21
1.3.3.8 Bộ khuếch đại quang sợi .........................................................................21
1.3.3.9 Các chủng loại sợi quang ........................................................................23
1.4 Các giai đoạn phát triển tiến tới mạng IP trên quang ...............................26
1.4.1 Giai đoạn I : IP trên ATM/SDH/DWDM ....................................................27
1.4.2 Giai đoạn II : IP trên NG-SDH/DWDM ......................................................27
1.4.3 Giai đoạn III : IP trên DWDM .....................................................................27


iii

CHƢƠNG 2 : CÁC GIẢI PHÁP TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG .......................... 28
2.1 Giới thiệu các giải pháp tích hợp IP trên quang ........................................29
2.2 Các giải pháp tích hợp IP trên quang .........................................................30
2.2.1 Thích ứng IP trên lớp mạng quang (WDM) ............................................30
2.2.2 Các giải pháp tích hợp IP trên quang ......................................................32
2.2.2.1 Giải pháp IP/ATM/SDH/WDM ..............................................................32
2.2.2.2 Giải pháp IP/ATM/WDM .......................................................................34
2.2.2.3 Giải pháp IP/SDH/WDM ........................................................................36
2.2.2.4 Giải pháp IP/SDL/WDM ........................................................................37
2.2.2.5 Giải pháp IP/GbE/WDM ........................................................................38
2.2.2.6 Giải pháp IP/NG-SDH/WDM .................................................................40
2.2.2.7 Giải pháp IP/MPLS/WDM .....................................................................40
2.2.2.8 Giải pháp IP/WDM [7,11] ......................................................................41
2.2.2.9 Giải pháp IP trực tiếp trên sợi quang ......................................................41
2.3 So sánh các giải pháp truyền tải IP trên quang nhằm xác định các giải pháp
áp dụng vào mạng viễn thơng đường trục..................................................42
2.3.1 Tiêu chí đánh giá các giải pháp ................................................................43
2.3.2 So sánh và đánh giá giữa các giải pháp....................................................43
2.3.2.1 Đánh giá giải pháp IP/ATM/WDM ........................................................43
2.3.2.2 Đánh giá Giải pháp IP/ SDL/SDH/WDM ...............................................46
2.3.2.3 Đánh giá giải pháp IP/ SDH/WDM .........................................................46
2.3.2.4 Đánh giá giải pháp IP/GbE/WDM ..........................................................48
2.3.2.5 Đánh giá giải pháp IP/WDM ...................................................................50
2.3.2.6 Đánh giá giải pháp IP trực tiếp trên sợi quang ........................................51
2.4 Giải pháp truyền tải IP/WDM trong mạng toàn quang ............................52
2.4.1 Nguyên lý hệ thống.....................................................................................52
2.4.2 Các mơ hình giải pháp mạng IP/WDM....................................................53
2.4.2.1 Mơ hình giải pháp mạng IP/WDM ngang hàng ......................................53
2.4.2.2 Mơ hình giải pháp mạng IP/WDM xếp chồng ........................................55

2.4.2.3 Mơ hình giải pháp mạng IP/WDM lai ....................................................56
2.4.2.4 So sánh các mơ hình giải pháp mạng IP/WDM ......................................57
2.4.3 Các phương pháp định tuyến trong mạng IP/WDM ..............................58
2.4.3.1 Phƣơng pháp định tuyến tích hợp ...........................................................58
2.4.3.2 Phƣơng pháp định tuyến địa chỉ vùng. ...................................................59
2.4.3.3 Phƣơng pháp định tuyến chồng lấn ........................................................60
2.4.4 Các mơ hình dịch vụ trong mạng IP/WDM.............................................60
2.4.4.1 Mơ hình dịch vụ miền .............................................................................60
2.4.4.2 Mơ hình dịch vụ hợp nhất .......................................................................61
2.4.5 Kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM ...............................................62
2.4.5.1 Mơ hình kỹ thuật lƣu lƣợng xếp chồng...................................................62
2.4.5.2 Mơ hình kỹ thuật lƣu lƣợng tích hợp. .....................................................63


iv

CHƢƠNG 3 : ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IP TRÊN QUANG VÀO MẠNG
VIỄN THƠNG ĐƢỜNG TRỤC VIỆT NAM .................................65
3.1 Phân tích hiện trạng mạng viễn thông Việt Nam .......................................65
3.1.1 Hạ tầng mạng viễn thông đường trục hiện tại ........................................66
3.1.2 Hạ tầng mạng liên quan tới việc ứng dụng ..............................................69
3.1.2.1 Mạng truyền dẫn quang liên tỉnh ............................................................69
3.1.2.2 Mạng truyền dẫn quang nội hạt ..............................................................69
3.1.2.3 Các cổng quang kết nối quốc tế ..............................................................69
3.1.2.4 Hạ tầng mạng NGN của VNPT ..............................................................70
3.1.2.5 Hạ tầng mạng chuyển mạch hiện tại .......................................................74
3.1.2.6 Hạ tầng và sự phát triển mạng Internet Việt Nam ..................................75
3.1.3 Hiện trạng mạng cáp quang của Việt nam ..............................................81
3.1.4 Một số thiết bị trong mạng truyền tải IP .................................................83
3.1.4.1 Thiết bị định tuyến ..................................................................................83

3.1.4.2 Thiết bị chuyển mạch ..............................................................................87
3.1.4.3 Thiết bị truyền dẫn ..................................................................................88
3.2 Giải pháp ứng dụng tích hợp IP trên quang vào mạng viễn thông đường
trục của Việt Nam .........................................................................................92
3.2.1 Giải pháp mạng đường trục tới năm 2010 ...............................................93
3.2.1.1 Về mục tiêu phát triển mạng trục............................................................93
3.2.1.2 Lựa chọn và phân tích giải pháp áp dụng IP trên quang. .......................94
3.2.2 Giải pháp mạng đường trục mục tiêu sau năm 2010 ..............................96
3.2.2.1 Về tiêu phát triển mạng trục ...................................................................96
3.2.2.2 Phân tích và lựa chọn giải pháp áp dụng ................................................96
3.3. Lộ trình ứng dụng cơng nghệ IP trên quang cho mạng viễn thông đường
trục của Việt Nam .........................................................................................98
3.3.1. Các bước chuyển đổi trong mạng trục ....................................................98
3.3.1.1 Chuyển đổi mặt số liệu ...........................................................................98
3.3.1.2 Chuyển đổi mặt quản lý và điều khiển ...................................................99
3.3.1.3 Chuyển đổimặt chuyển mạch quang .......................................................99
3.3.2 Chuyển đổi trong lớp mạng IP .................................................................101
3.3.2.1 Giai đoạn tới năm 2010...........................................................................101
3.3.2.2 Giai đoạn 2010-2015 ..............................................................................101
3.3.2.3 Giai đoạn sau 2015 ................................................................................101
KẾT LUẬN......................................................................................................................102
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................105
PHỤ LỤC ........................................................................................................................I
Phụ lục 1 : Kết quả dự báo lƣu lƣợng giữa các điểm nút chính của mạng viễn thơng
đƣờng trục Việt Nam .........................................................................I
Phụ lục 2 : Dự báo lƣu lƣợng mạng vòng ring của mạng trục ..............................III
mặt phẳng 2 tại các điểm nút chính tới các tỉnh/thành. .........................................III
Phụ lục 3 : Dự báo lƣu lƣợng Internet của Việt Nam ..........................................VI
Phụ lục 4 : Sơ đồ hệ thống mạng quang của Việt Nam .......................................VII

v

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
AAL
ADM
APD
APS
ARP

ATM Adaptation Layer
Add/Drop Multiplexer
Avalanche PhotoDetector
Automatic Protection Switch
Address Resolution Protocol

ATM

Asychronous Transfer Mode

BGP
DBR
DFB

Border Gateway Protocol
Distribute Bragg Reflect
Distribute FeedBack
Dense Wavelength Division
Multiplex
Digital Cross-Connect

External Gateway Protocol
Frame Check Sequence
Forward Error Correction
Frame Relay

DWDM
DXC
EGP
FCS
FEC
FR
HDLC
Host ID
ICMP
IGMP
IGP
IP
IS - IS
ITU
LAN
LEAF
LMP
LSA

Lớp thích ứng ATM
Bộ xe/rẽ kênh quang
Bộ tách quang thác
Chuyển mạch bảo vệ tự động
Giao thức chuyển đổi địa chỉ
Phương thức truyền tải không

đồng bộ
Giao thức cổng biên
Laser phản xạ Bragg phân bố
Laser phản hồi phân bố
Ghép kênh bước sóng mật độ cao

Kết nối chéo số
Giao thức ngồi cổng
Chuỗi kiểm tra khung
Sửa lỗi trước
Trễ khung
Điều khiển liên kết dữ liệu mức
High-level Data Link Control
cao
Host Identification
Phần chỉ thị host
Giao thức bản tin điều khiển
Internet Control Message Protocol
Internet
Internet Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm
Internal Gateway Protocol
Giao thức trong cổng
Internet Protocol
Giao thức Internet
Intermediate System-to-Intermadiate Giao thức node trung gian-node
System
trung gian
International Telecommunication
Liên hiệp viễn thông quốc tế
Union

Local Area Network
Mạng địa phương
Sợi quang có diện tích hiệu dụng
Larger Effect Area Fiber
cao
Link Management Protocol
Giao thức quản lý liên kết
Link State Algorithm
Thuật toán trạng thái liên kết


vi

LSP
LSR
MPLS
MPLS TE
MPλS
MSOH
MTU
Net ID
NMS
NNI
OADM
OAM&P
Och
OCHP
ODSI
OIF
OMS

OMSP
OSPF
OTN
OTS
O-UNI
OXC
PCM
PDH
PIN
POH
PPP
PSTN
PVC
QoS
RARP

Đường chuyển mạch nhãn
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Kỹ thuật lưu lượng MPLS
Chuyển mạch bước sóng đa giao
MultiProtocol Lambda Switching
thức
Multiplex Section OverHead
Mào đầu đoạn ghép
Maximum Transmission Unit
Đơn vị truyền dẫn lớn nhất
Network Identification
Chỉ thị mạng
Network Management Station

Trạm quản lý mạng
Network-Network Interface
Giao diện mạng-mạng
Optical ADM
ADM quang
Operation, Administation,
Các chức năng vận hành, quản lý,
Maintaince and Provisioning
bảo dưỡng và giám sát
Optical Channel
Kênh quang
Optical CHannel Protection
Bảo vệ kênh quang
Optical Domain Service Interconnect Kết nối dịch vụ miền quang
Optical Internetworking Forum
Diễn đàn kết nối mạng quang
Optical Multiplex Section
Đoạn ghép kênh quang
OMS Protection
Bảo vệ đoạn ghép kênh quang
Open Shortest Path First
Lựa chọn đường đi ngắn nhất
Optical Transport Network
Mạng truyền tải quang
Optical Transmission Section
Đoạn truyền dẫn quang
Optical User-Network Interface
Giao diện mạng-người sử dụng
Optical Cross-connect
Kết nối chéo quang

Pulse Code Modulaion
Điều chế xung mã
Plesiochronous Digital Hierarche
Phân cấp số cận đồng bộ
Positive Intrinsic Negative
Bộ tách sóng quang loại PIN
Path OverHead
Mào đầu đường truyền
Point to Point Protocol
Giao thức điểm nối điểm
Public Switching Telephone
Mạng chuyển mạch điện thoại
Network
công cộng
Permanent Virtual Channel
Kênh ảo cố định
Quality of Service
Chất lượng của dịch vụ
Giao thức chuyển đổi địa chỉ
Reverse ARP
ngược
Lable Switch Path
Lable Switched Router
MultiProtocol Lable-Switch
MPLS Traffic Engineering


vii

RIP

RSOH
RSVP
RTCP
RTP
SAPI
SAR
SDH
SLA
SPM

Routing Information Protocol
Regeneration Section OverHead
Resource Reservation Protocol
RTP Control Protocol
Real Time Protocol
Service Access Point Identifier
Segmentation and Reassembly
Synchronous Digital Hierarche
Semiconductor Laser Amplifier
Self Pulse Modulation

SRS

Stimulated Raman Scattering

SVC
TCP
TE
TLV
UBR

UCP
UDP
UNI
VBR-rt
VC
VCI
VP
VT
WAN
WP

Switched Vitual Channel
Transmission Control Protocol
Traffic Engineering
Type Length Value
Unspecified Bit Rate
Unified Control Plane
User Datagram Protocol
User-Network Interface
Variable Bit Rate-real time
Virtual Channel
VC Identification
Virtual Path
Virtual Tributary
Wide Area Network
Wavelength Path

Giao thức thông tin định tuyến
Mào đầu đoạn lặp
Giao thức chiếm tài nguyên

Giao thức điều khiển RTP
Giao thức thời gian thực
Chỉ thị điểm truy cập dịch vụ
Phân mảnh và tái hợp
Phân cấp số đồng bộ
Bộ khuếch đại laser bán dẫn
Hiệu ứng tự điều chế pha
Hiệu ứng tán xạ bị kích thích
Raman
Kênh chuyển mạch ảo
Giao thức điều khiển truyền dẫn
Kỹ thuật lưu lượng
Kiểu mã hố loại-độ dài-giá trị
Tốc độ bit khơng xác định
Mặt điều khiển chung
Giao thức gói dữ liệu người dùng
Giao diện mạng-người dùng
Tốc độ bit khả biến-thời gian thực
Kênh ảo
Nhận dạng kênh ảo
Đường ảo
Luồng ảo
Mạng diện rộng
Đường bước sóng


viii

DANH MỤC HÌNH VẼ và BIỂU BẢNG
Danh mục hình vẽ :

Hình 1.1 : Mơ hình phân lớp địa chỉ IP. ................................................................... 9
Hình 1.2 : Các phương thức chuyển đổi IPv4 sang IPv6. ........................................ 11
Hình 1.3 : a) Hệ thống WDM một hướng. ............................................................... 14
b) Hệ thống WDM song hướng.............................................................. 13
Hình 1.4 : Diode tách quang p – n. ..........................................................................16
Hình 1.5 : Thiết bị phân tán góc. .............................................................................. 17
Hình 1.6 : Thiết bị ghép sợi...................................................................................... 17
Hình 1.7 : Bộ lọc màng mỏng điện mơi có nhiều khoang cộng hưởng. .................. 18
Hình 1.8 : Bộ đấu chéo quang OXC. ....................................................................... 19
Hình 1.9 : Cấu trúc của bộ xen rẽ quang OADM. ................................................... 20
Hình 1.10 : Giản đồ năng lượng của ion Er3+ trong sợi quang Silica. ..................... 22
Hình 1.11 : Quá trình phát triển của tầng mạng. ...................................................... 26
Hình 2.1 Các giải pháp IP trên quang qua từng giai đoạn phát triển. ...................... 29
Hình 2.2 Mơ hình phân lớp thích ứng IP trên quang của 3 giai đoạn phát triển...... 30
Hình 2.3 Phân lớp giải pháp IP/ATM/SDH/WDM .................................................. 33
Hình 2.4 Giải pháp mạng khả thi sử dụng IP/ATM/SDH/WDM ............................ 33
Hình 2.5 : Phân lớp giải pháp IP/ATM/WDM. ........................................................ 35
Hình 2.6 : Sơ đồ đấu nối thiết bị theo IP/SDH/WDM ............................................. 36
Hình 2.7 : Phân lớp giải pháp IP/SDH/WDM.......................................................... 37
Hình 2.8 : Phân lớp giải pháp IP/SDL/WDM. ......................................................... 38
Hình 2.9 : Sơ đồ đầu nối của mạng truyền tải IP/GbE/WDM ................................. 39
Hình 2.10 : Khung Gigabit Ethernet. ....................................................................... 39
Hình 2.11 : Phân lớp giải pháp IP/NG-SDH/WDM. ............................................... 40
Hình 2.12: Phân lớp giải pháp IP/MPLS/WDM. ..................................................... 41
Hình 2.13 : Giả pháp phân lớp IP/WDM. ................................................................ 41
Hình 2.14 : Giải pháp IP trực tiếp trên sợi quang. ................................................... 42
Hình 2.15 : Mơ hình mạng IP/WDM ngang hàng.................................................... 54
Hình 2.16 : Mơ hình mạng IP/WDM xếp chồng...................................................... 55
Hình 2.17 : Mơ hình giải pháp mạng IP/WDM lai .................................................. 57
Hình 2.18 : Sơ đồ định tuyến tích hợp trong mạng IP/WDM. ................................ 58

Hình 2.19 : Sơ đồ định tuyến địa chỉ vùng trong mạng IP/WDM. ........................ 59
Hình 2.20 : Mơ hình dịch vụ miền của IP/WDM..................................................... 61
Hình 2.21 : Mơ hình dịch vụ hợp nhất của IP/WDM............................................... 61


ix
Hình 2.22 : Kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM ............................................. 62
Hình 2.23 : Kỹ thuật lưu lượng xếp chồng trong IP/WDM ..................................... 63
Hình 2.24 : Mơ hình kỹ thuật lưu lượng tích hợp trong mạng IP/WDM ................. 63
Hình 3.1 Mạng đường trục DWDM 2.5G LH hiện có của VTN ............................. 67
Hình 3.2 Mạng đường trục DWDM 2.5G LH nâng cấp lên 2x10G của VTN ........ 67
Hình 3.3 Mạng đường trục SDH hiện có của VTN ................................................. 68
Hình 3.4 : Tuyến cáp quang SMW3 ....................................................................... 70
Hình 3.5 : Mơ hình phân lớp mạng NGN. ............................................................... 71
Hình 3.6 : Hạ tầng kết nối giữa mạng NGN và mạng PSTN của VNPT ................. 73
Hình 3.7 : Cấu trúc phân cấp mạng chuyển mạch viễn thơng Việt Nam hiện tại. ... 75
Hình 3.8 : Lược đồ thị phần Internet giữa các ISP tính đến 01/2007 ......................76
Hình 3.9 : Cấu hình triển khai ADSL trong mạng viễn thơng của VNPT .............. 76
Hình 3.10 : Cấu trúc mạng trục và IAPs .................................................................. 77
Hình 3.11 : Cấu trúc mạng trục ISP hiện tại ............................................................ 78
Hình 3.12 : Mạng quang đường trục mặt phẳng 2 sử dụng IP/MPLS/DWDM ....... 83
Hình 3.13: Bộ định tuyến đường trục Internet M160 của Juniper. .......................... 84
Hình 3.14 : Mạng Internet đường trục sử dụng bộ định tuyến Cisco 7200 ............. 85
Hình 3.15 : Bộ định tuyến Cisco7200 VXR ............................................................ 85
Hình 3.16 : Bộ định tuyến Cisco dòng 7500 và mạng kết nối. ................................ 86
Hình 3.17 : Mạng internet sử dụng bộ định tuyến Cisco 3600. ............................... 87
Hình 3.18 : Kết nối vịng ring của bộ ghép kênh SDH TN-1X. .............................. 88
Hình 3.19 : Vòng ring quang sử dụng bộ ghép kênh dịng thiết bị FLX 600A. ...... 89
Hình 3.20 : Hệ thống đường trục DWDM sử dụng OPTera Long Haul 1600. ........ 91
Hình 3.21 : Vị trí của mạng đường trục trong mạng tổng thể của VNPT. ............... 92

Hình 3.22 : Cấu hình mạng quang đường trục tới năm 2010................................... 95
Hình 3.23 : Giải pháp điểm truy nhập POP-trục điển hình giai đoạn tới 2010........ 95
Hình 3.24 : Cấu trúc mạng trục mục tiêu sau năm 2010 của VNPT........................ 97
Hình 3.25 : Giải pháp điểm truy nhập trục sau năm 2010 ....................................... 98
Hình 3.26 : Giải pháp mạng chuyển mạch quang mụ tiêu cho mạng trục 2010.....100
Danh mục biểu bảng :
Bảng 1.1 Các bước sóng bơm quang ....................................................................... 22
Bảng 2.1 : Khả năng duy trì của các lớp mạng trong giải pháp .............................. 45
Bảng 2.2 : So sánh 3 mơ hình giải pháp mạng IP/WDM ......................................... 57
Bảng 3.1 : Bảng giải pháp kết nối trong mạng Internet của 3 lớp 1,2,3 .................. 79
Bảng 3.2 : Lưu lượng các hướng kết nối quốc tế của Internet Việt nam (2007). ... 80


viii

DANH MỤC HÌNH VẼ và BIỂU BẢNG


1

MỞ ĐẦU
Trong nhiều thập niên gần đây (1970 – 2007), nhờ có sự phát triển của cơng
nghệ tin học - viễn thông mà nền kinh tế (văn minh nhân loại) phát triển mạnh mẽ
như hiện nay và giúp loài người khám phá - trinh phục tự nhiên. Kéo theo đó, nhu
cầu trao đổi thơng tin, giải trí của con người ngày càng gia tăng. Đòi hỏi các nhà
cung cấp dịch vụ viễn thông phải không ngừng nghiên cứu phát triển để đổi mới cả
về chất lượng, số lượng các dịch vụ mới: truyền hình trực tuyến, trị chơi trực tuyến,
truyền số liệu, VoiceIP, Internet ... Càng ngày, số lượng người sử dụng internet và
nhiều dịch vụ viễn thông mới một tăng dẫn đến sự bùng nổ lưu lượng thông tin ngày
càng tăng. Chính vì vậy, việc đầu tư nghiên cứu để tìm ra các giải pháp nhằm tăng

lưu lượng đường truyền, và nâng cao hiệu suất mạng luôn được sự quan tâm của
các nhà cung cấp dịch vụ nhằm đáp ứng được yêu cầu của khách hàng.
Thực tế đã cho thấy, việc sử dụng mạng lõi dùng cáp sợi quang là giải pháp
hiệu quả nhất. Bởi vì, cáp sợi quang với cơng nghệ WDM có băng thơng rất lớn
(tới hàng Tera Bit) và chi phí đầu tư khơng cao. Do đó, cho tới nay mạng cáp
quang đã được triển khai rộng khắp trên toàn thế giới và mạng này đảm nhận việc
truyền phần lớn lưu lượng thông tin trao đổi tồn cầu. Lưu lượng thơng tin trong đó
phần lớn đều xuất phát từ mạng internet, sử dụng các gói tin IP. Hiện nay, để
truyền các gói IP được thơng qua sợi cáp quang cần rất nhiều bước trung gian như
sau : IP/ATM/SDH/WDM (sợi quang), qua nhiều bước trung gian tất yếu sẽ kéo
theo việc tăng lượng thông tin dư thừa (giảm hiệu suất mạng), tăng chi phí đầu tư
mạng, phức tạp quản lý-điều hành... Với cách tiếp cận đó, các nhà cung cấp dịch
vụ, các nhà khoa học, các tổ chức viễn thông quốc tế đã đề xuất nhiều giải pháp
truyền tải gói tin IP trên quang, nhằm thống nhất điều khiển việc truyền gói tin IP
qua WDM hiệu quả và đơn giản hơn.
Nhận thấy giải pháp truyền tải IP trên quang (WDM) là giải pháp hữu hiệu và
khả dụng cho mạng viễn thơng thế giới nói chung, mạng đường trục của Việt Nam
nói riêng. Vì vậy em đã chọn đề tài: “Nghiên cứu cơng nghệ tích hợp IP trên
quang (IP/WDM) và ứng dụng cho mạng viễn thông đường trục của Việt Nam”.
Nội dung của đề tài được chia thành 3 chương như sau :


2

Chương 1 : Tổng quan về công nghệ truyền tải IP trên quang. Mở đầu bằng
cách trình bày cơ sở khoa học và tính thực tiễn của cơng nghệ truyền tải IP trên
quang, nhằm giúp đọc giả dễ tiếp cận với đề tài. Sau đó, giới thiệu chung về cơng
nghệ IP (IPv4, IPv6, cách thức chuyển dần từ IPv4 sang IPv6, IPv6 cho truyền tải
IP trên quang), về công nghệ truyền tải quang (ghép kênh đa bước sóng WDM, các
thành phần cấu thành mạng truyền tải quang, các kỹ thuật chuyển mạch quang cho

mạng IP trên quang). Cuối cùng trình bày khái quát các giai đoạn phát triển của
công nghệ truyền tải IP trên quang hiện có trên thế giới.
Chương 2 : Nghiên cứu các giải giải pháp truyền tải IP trên quang :
Chương này sẽ trình bày chi tiết (nguyên lý, kiến trúc, định tuyến, vấn đề lưu
lượng,...) từng giải pháp truyền trải IP trên quang đã liệt kê tại chương 1. Đồng
thời, tiến hành so sánh các giải pháp này để chọn lựa ra giải pháp phù hợp cho
mạng viễn thơng đường trục của Việt nam. Vì vậy, chương 2 còn được coi là cơ sở
cho chương 3 để ứng dụng công nghệ một cách hiệu quả nhất.
Chương 3 : Ứng dụng cơng nghệ tích hợp IP trên quang cho mạng viễn
thông đường trục của Việt Nam : Đây được coi là chương quan trọng và có ý
nghĩa nhất của luận văn. Bởi vì, đó chính là kết quả của việc nghiên cứu khoa học
đạt được của luận văn(đề xuất giải pháp áp dụng, xây dựng lộ trình áp dụng). Trên
sở cứ khoa học đó là: vận dụng các cơ sở đã trình bày trong 2 chương trên, phân
tích hiện trạng mạng viễn thơng của Việt Nam.
Tóm lại, đề tài nghiên cứu cơng nghệ tích hợp (truyền tải) IP trên quang tuy
không phải là ý tưởng mới, nhưng cũng mang lại nhiều ý nghĩa trong việc tiếp tục
nghiên cứu giải pháp truyền tải IP trên quang. Bởi vì, vấn đề cần giải quyết trong
đó để đưa đến mạng toàn quang (IP/WDM) cho tới nay vẫn chưa được thực tế hố.
Trong nội dung của luận văn chắc sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót, em rất
mong q thầy cơ và các bạn đọc quan tâm, đóng góp ý kiến, để luận văn được
hoàn thiện hơn.


3

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
TRUYỀN TẢI IP TRÊN QUANG
Trong những năm cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21, nhu cầu sử dụng các ứng
dụng trên mạng internet (IP) ngày một gia tăng, đặc biệt trong việc trao đổi thơng

tin trên diện tồn cầu : email, mua sắm trực tuyến, truyền hình hội nghị... điều này
đã có những ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển đời sống kinh tế xã hội. Chính sự
phát triển này làm thay đổi cách sống và cách làm việc của con người và đưa loài
người sang một kỷ nguyên mới - kỷ nguyên cuộc sống số, thơng tin tồn cầu.
Đồng thời, sự phát triển về công nghệ của các linh kiện quang đã đạt tới tầm
cao, giúp cho công nghệ ghép kênh đa bước sóng WDM đã phát triển và triển khai
rộng khắp toàn cầu với ưu điểm siêu việt về lưu lượng.
Kết hợp hai công nghệ trong cùng một mạng truyền tải đã được quan tâm
nghiên cứu, đầu tư của các nhà khoa học, các nhà cung cấp dịch vụ và nhiều cá
nhân quan tâm. Việc này, thực tế đã đạt được rất nhiều thành tựu lớn trong việc
truyền tải các gói tin trên sợi quang, song hiện tại vẫn còn qua lớp công nghệ trung
gian ATM, SDH. Tiếp tục nghiên cứu, cải tiến mạng nhằm hữu hiệu băng thông
kênh truyền và đơn giản điều khiển mạng để sớm đạt đƣợc mục đích mạng tồn
quang hay truyền trực tiếp IP/WDM. Đồng thời, đây cũng là một xu thế tất yếu
công nghệ mạng viễn thông của thế giới.
Công nghệ truyền tải IP trên quang chính là một giải pháp hữu hiệu để phát
triển các mạng viễn thông, nhằm tiến tới một mạng viễn thông :
- Công nghệ hiện đại.
- Chất lượng cao.
- Chuẩn hoá quốc tế.
- Khai thác đơn giản, thuận tiện và mang lại hiệu quả kinh tế cao.


4

1.1 Cơ sở khoa học, tính thực tiễn của giải pháp IP trên quang
1.1.1 Cơ sở khoa học
1.1.1.1 Xu thế phát triển dịch vụ truyền thông trên thế giới
Trước kia, trao đổi thông tin thoại (băng thông hẹp 64kb/s) là chủ yếu, còn dữ
liệu truyền dẫn trên kênh thoại là thứ yếu. Do vậy, người ta thiết kế các mạng viễn

thơng chủ yếu là để truyền thoại, cịn số liệu được truyền dẫn trên kênh thoại (data
over voice).
Ngày nay, do sự bùng nổ nhu cầu sử dụng Internet đã khiến cho nhu cầu trao
đổi thông tin tăng, lưu lượng từ các dịch vụ trên nền IP tăng rất nhanh. Chứng tỏ
việc truyền dữ liệu lại là chủ yếu, thông tin thoại là thứ yếu hoặc có thể truyền thoại
thơng qua số liệu (Voice over data : Voice-IP). Theo số liệu thống kê trên thế giới
trong 7 năm qua, lưu lượng Internet đã tăng 86% mỗi năm, hơn 6 lần tốc độ phát
triển của lưu lượng thoại. Hiện khoảng 48% dân số EU kết nối Internet. Các nước
Châu Á tuy tỷ lệ kết nối Internet hiện còn thấp, nhưng đang rất nhanh cùng với số
lượng máy tính có kết nối internet tăng nhanh, đặc biệt là các thị trường tiềm năng
như Trung Quốc, Ấn Độ, Singapore, Việt Nam... Như vậy, cần thiết phải luôn luôn
nghiên cứu thiết kế mạng để truyền số liệu là chính và nâng cao lưu lượng mạng.
Mặt khác, do sự bùng nổ thông tin nên lưu lượng ngày càng lớn, địi hỏi mạng
viễn thơng truyền tải phải có băng thơng lớn. Đó chính là sử dụng cáp sợi quang,
đặc biệt là mạng truyền tải quang sử dụng phương pháp ghép kênh đa bước sóng
(WDM). Kết hợp hai công nghệ IP và công nghệ WDM tạo thành mạng truyền
tải tích hợp IP/WDM có lưu lượng cực lớn (tới hàng Terabit), hồn tồn có thể đáp
ứng được nhu cầu của khách hàng.

1.1.1.2 Xu thế phát triển công nghệ trên thế giới
Trong quá khứ, công nghệ truyền thông tin thoại là chủ yếu, các dữ liệu là thứ
yếu và cũng được truyền thông trên kênh thoại (data over voice). Ngày nay, công
nghệ truyền dẫn dữ liệu lại là chủ yếu, cịn thoại là thứ yếu và thơng tin thoại được
truyền trên các kênh dữ liệu (voice over data).
Đặc biệt, sự ra đời của giao thức IPv6 giúp cho Internet có tốc độ cao hơn, dễ
dàng mở rộng mạng lớn hơn và phát triển nhiều dịch vụ chất lượng tốt hơn. Đồng


5

thời, sự ra đời của công nghệ ghép kênh đa bước sóng (WDM) – một cơng nghệ
cho phép nâng cao dung lượng truyền dẫn của tuyến quang tới hàng Terabit/s. Kết
hợp hai công nghệ này trên một mạng sẽ mang lại một mạng viễn thông linh hoạt,
dung lượng cực lớn, chất lượng cao và nhiều cấp độ dịch vụ. Đó chính là mạng tích
hợp IP trên quang. Một xu thế tất yếu trong mạng viễn thông thế giới.
Công nghệ truyền tải IP có nhiều điểm ưu việt so với cơng nghệ truyền dẫn
kênh truyền thống. Bởi vì, nó là hình thức truyền dẫn thơng tin theo các gói nên
định tuyến các gói tin là độc lập nhau, hiệu suất sử dụng tài nguyên mạng cao, quản
lý đơn giản, khai thác dễ dàng... và nó sẽ là xu hướng phát triển tất yếu. Ngồi ra,
cơng nghệ vật liệu chế tạo sợi quang, chuyển mạch quang, tin học luôn là nền tảng
cho sự phát triển của các kỹ thuật tiên tiến mới.

1.1.1.3 Xu thế chế tạo, áp dụng công nghệ của các nhà chế tạo và các tổ
chức viễn thông Quốc tế
Nhằm đáp ứng được nhu cầu sử dụng băng thông, các dịch vụ mới của khách
hàng, đòi hỏi các nhà viễn thông và các tổ chức viễn thông phải luôn nỗ lực đầu tư
nghiên cứu các phương thức truyền dẫn hiệu quả. Với những lợi ích kinh tế của
cơng nghệ IP trên quang mang lại, đẩy mạnh việc nghiên cứu ứng dụng nhanh
chóng cơng nghệ này vào mạng truyền dẫn của mình là một tất yếu. Cụ thể, với
DWDM cho phép ghép STM-16 (2,5 Gbps) hay STM-64 (10 Gbps) kênh thoại dưới
dạng bước sóng để truyền dẫn song song trên một sợi cáp quang.
Một số nhà cung cấp cho rằng các chức năng của tầng truyền dẫn đồng bộ
ATM hay tầng SDH - các thành phần chính trong cơ sở hạ tầng của nhiều mạng cần nên loại bỏ để tiến tới tầng IP trực tiếp trên tầng quang. Vì điều này, dẫn đến
loại bỏ được một số phần cứng và giảm chi phí vận hành mạng, cơ sở hạ tầng của
mạng sẽ có giá thành thấp và đơn giản hơn. Tất nhiên nó khơng đúng cho mọi
trường hợp, cụ thể là đối với các nhà cung cấp còn sử dụng các dịch vụ ATM hay
TDM.
Đối với các tổ chức viễn thông quốc tế, Tổ chức kỹ thuật internet (IETF) luôn
nghiên cứu, cải tiến để tìm ra những phương pháp truyền dẫn IP trên mạng quang
hiệu quả hơn, để quy chuẩn thống nhất cho các hãng sản xuất. Đặc biệt, nhóm làm

việc về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (MultiProtocol Label Switching) đã
đề xuất việc mở rộng để có thể thực hiện được tại các kết nối chéo quang OXC


6

(Optical Cross Connect) và được gọi là chuyển mạch bước sóng đa giao thức MPλS
(MultiProtocol Lambda Switching). Ngồi ra, cịn nhiều tổ chức khác : Diễn đàn kết
nối mạng quang (OIF), Kết nối song hướng dịch vụ miền quang (ODSI) và Liên
hiệp viễn thông quốc tế (ITU) cũng đang nỗ lực nghiên cứu để nhanh chóng tiến tới
mạng tồn quang. Vì thế, IP trên DWDM đang nhận được sự quan tâm của các nhà
nghiên cứu, các nhà sản xuất cũng như các tổ chức viễn thông trên thế giới.

1.1.1.4 Xu thế phát triển của mạng viễn thông Việt nam
Sớm nhận định được xu thế phát triển mạng viễn thông của thế giới, Tập đồn
Bưu chính cũng đã xác định xu thế phát triển mạng viễn thơng của mình tn theo
xu hướng chung của thế giới : tiến tới mạng toàn quang trong tương lai. Hiện tại,
Tập đồn đã có nhiều cơng trình nghiên cứu cơng nghệ IP trên quang áp dụng vào
mạng tổng công ty, đặc biệt là mạng viễn thơng đường trục và liên tỉnh.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ IP trên quang và áp dụng để phát
triển cho mạng viễn thơng Viêt nam nói chung và mạng đường trục nói riêng là
rất cần thiết. Do đó, đề tài nghiên cứu này hồn tồn có sở cứ khoa học.

1.1.2 Tính thực tiễn của ứng dụng IP trên quang
Đề tài sẽ có tính thực tiễn cao bởi vì :
+ Đề tài sẽ cung cấp được các sở cứ khoa học về một công nghệ truyền dẫn
thông tin tiên tiến – một trong những công nghệ truyền dẫn chủ đạo trong mạng
viễn thông tương lai, để định hướng phát triển công nghệ cho mạng viễn thông của
Việt Nam.
+ Đồng thời đề tài sẽ đề xuất cấu trúc, công nghệ và lộ trình triển khai cho

mạng viễn thơng đường trục của Việt Nam.
+ Kết quả đề tài sẽ là tài liệu tham khảo tốt cho các cán bộ quy hoạch, phát
triển mạng viễn thông trong việc triển khai công nghệ IP trên quang vào mạng viễn
thông.


7

1.2 Giao thức Internet (IP - Internet protocol)
Giao thức IP đã được phát minh cách đây khoảng 31 năm, được đưa vào sử
dụng cách đây 25 năm. IP nguyên bản là giao thức IP sử dụng cho mạng Internet.
Mạng truyền thơng kết nối tồn cầu và được coi là kho thơng tin khổng lồ mà ai
cũng có thể truy nhập từ một số trang web đặc biệt sử dụng cho mục đích riêng.
Ngày nay, giao thức IP được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như thoại,
mobile, video…
Hiện nay, có hai phiên bản giao thức IP : IP version 4 (IPv4) và IP version 6
(IPv6). Chương này sẽ tìm hiểu về hai giao thức IP này, trên cơ sở đó làm nền tảng
kiến thức tiếp cận cho việc phát triển công nghệ IP trên quang. [6,9]

1.2.1 Phiên bản IPv4
1.2.1.1 Cách tổ chức địa chỉ IPv4
Trong giao thức IPv4, sử dụng việc đánh địa chỉ IP cho từng máy để phân biệt
- nhận dạng sự hiện diện của máy trạm trên mạng, với 32bit (chia làm 4 Octet) để
đánh địa chỉ (logic) cho các máy, do tổ chức IAB quản lý. Ngồi ra, cịn có các khái
niệm về địa chỉ vật lý là phần duy nhất trong 1 mạng LAN hay WAN và địa chỉ
cổng để gán nhãn cho các dịch vụ đồng thời.
32 bit địa chỉ IP được phân thành các lớp như sau :
Lớp A

Net ID

Host ID

Lớp B

1 0

Lớp C

1 1 0

Lớp D

1 1 1 0

Địa chỉ Multicast

Lớp E

1 1 1 1

Dự phòng cho tương lai

Net ID

Host ID

Net ID

Hình 1.1 : Mơ hình phân lớp địa chỉ IP.

Host ID


8

Lớp A : cho phép định danh 27 – 2 mạng và tối đa 224 – 2 host trên mỗi mạng. Lớp
này dùng cho các mạng có số trạm cực lớn.
Lớp B : cho phép định danh tới 16384 mạng với tối đa 65534 host trên mỗi mạng.
Lớp C : cho phép định danh 221 – 2 mạng với tối đa 254 host trên mỗi mạng.
Lớp D : WDM dùng để gửi datagram tới một nhóm các host trên một mạng.
Lớp E : dự phòng để dùng cho tương lai.
Như vậy, mỗi địa chỉ IP là một cặp net ID và host ID với net ID xác định một
mạng và host ID xác định một máy trên mạng đó. Khi IP có host ID = 0 thì nó sẽ
được dùng để hướng tới mạng định danh bởi vùng net ID. Ngược lại, host ID gồm
tồn số 1 thì được dùng để hướng tới tất cả các host nối vào mạng được định danh
net ID, và nếu vùng net ID cũng gồm tồn số 1 thì nó hướng tới tất cả các host trên
tất cả các mạng.

1.2.1.2 Nhƣợc điểm của IPv4.
Mặc dù, phiên bản IPv4 đã được ứng dụng rộng rãi và thực sự đã góp phần
quan trọng trong việc phát triển mạng internet, nhưng với sự phát triển chóng mặt
của Internet, tới nay IPv4 khơng cịn phù hợp với nhu cầu thực tế với một số lý do
sau :
- Không gian địa chỉ sắp cạn kiệt, đặc biệt là địa chỉ lớp B.
- Cấu trúc bảng định tuyến không phân lớp.
- Mạng truyền dẫn Internet yêu cầu về thời gian thực cao trong truyền dẫn hình
ảnh, âm thanh và do ngày càng có nhiều dịch vụ khác nhau sử dụng IP.

1.2.1.3 Cảnh báo về khả năng IPv4 sẽ cạn kiệt tài nguyên [16]

Sự phổ dụng của điện thoại thông minh, truyền hình trực tuyến (IPTV) và
các thiết bị kết nối Internet đang làm giao thức Internet hiện tại nhanh chóng hết tài
nguyên. Hơn nữa, chuẩn IPv4 hạn chế các dịch vụ nội dung đa phương tiện và liên
kết dữ liệu, như địa chỉ IP cho điện thoại, P2P và các cuộc gọi video. Theo ước tính
của cơng ty nghiên cứu thị trường IDC, đến năm 2012, sẽ có 17 tỷ thiết bị kết nối
Internet. “2012 cũng là thời điểm chuẩn IPv4 hết nguồn tài nguyên địa chỉ web.
Đến khoảng năm 2015 và 2020 thì điều này chắc chắn xảy ra”, Sam Masud, nhà
phân tích cao cấp của Frost & Sullivan, đồng tình. Mặc dù một số cơng ty đã rậm


9

rịch chuyển sang chuẩn IPv6 nhưng lại gặp nhiều khó khăn về việc chuyển đổi ứng
dụng, quản lý mạng, vận hành và kể cả việc đào tạo nhân viên.
Theo Cục quản lý và ngân sách Mỹ, đến giữa năm 2008, tất cả các mạng sẽ
phải có khả năng nhận và g ửi các gói dữ liệu IPv6. Tuy nhiên, Viện cơng nghệ và
chuẩn mực quốc gia (NIST) dự đốn, chỉ 30% mạng hỗ trợ chuẩn Internet mới này
vào năm 2010, và 6 năm nữa mới có 30% người dùng sử dụng mạng này. Mặc dù
IPv4 sẽ không biến mất ngay lập tức nhưng các nhà cung cấp Internet cần phải xây
dựng các chiến lược nâng cấp. Tất cả các ứng dụng giao tiếp trên IP sẽ phải điều
chỉnh để tương thích với IPv6.

1.2.2. Phiên bản IPv6
Khắc phục những thiếu sót trên của IPv4, IPv6 ra đời là một phiên bản chuẩn,
hứa hẹn nhiều tính năng nổi trội, phù hợp với việc triển khai IP trên quang. Định
dạng và chiều dài của các địa chỉ IP được thay đổi cho phù hợp với định dạng gói
tin. Các giao thức khác trong lớp mạng như ARP, RARP và IGMP hoặc là được xoá
bỏ hoặc là được thêm vào giao thức ICMP. Các giao thức định tuyến như RIP và
OSPF cũng thay đổi để phù hợp với sự biến đổi trên.

1.2.2.1 Phân loại địa chỉ IPv6
Địa chỉ IPv6 được phân loại thành 3 loại như sau :
- Unicast : xác định một giao diện duy nhất mà datagram được gửi đến.
- Anycast : xác định một tập hợp các giao diện có thể thuộc các mạng khác nhau
và datagram có thể gửi đến bất kỳ một giao diện nào phù hợp nhất với
giá trị đo của giao thức định tuyến.
- Multicast : xác định một tập hợp các giao diện có thể thuộc các mạng khác nhau
mà datagram sẽ được gửi đến tất cả các giao diện này.
Địa chỉ trong IPv6 chỉ được sử dụng để chỉ đến từng máy (từng giao diện) chứ
khơng mang thơng tin về mạng. Vì thế, nó cịn khắc phục được nhược điểm của hệ
thống đánh địa chỉ IPv4 đó là, máy có thể di chuyển đến các mạng khác nhau mà
không cần thực hiện kết nối lại.


10

Biểu diễn địa chỉ IP dưới dạng x : x : x : x : x : x : x : x hay x : x : x : x : x :
x:d.d.d.d (sử dụng khi tồn tại cùng với IPv4). Trong đó, x dùng mã cơ số 16 và d
dùng mã cơ số 10.

1.2.2.2 Các đặc tính vƣợt trội của IPv6 so với IPv4
- Không gian địa chỉ tăng 4 lần : 128 bit.
- Định dạng tiêu đề tốt hơn : IPv6 tách riêng các options với các tiêu đề cơ sở và
được thêm vào giữa tiêu đề cơ sở và dữ liệu lớp cao hơn khi cần thiết. Điều này
làm cho đơn giản và tăng tốc độ trong q trình xử lý định tuyến các gói tin.
- Bổ sung nhiều option mới.
- Cho phép mở rộng : IPv6 dễ dàng mở rộng giao thức để thích ứng với các công
nghệ và ứng dụng mới.
- Hỗ trợ cho định vị tài nguyên : trong IPv6, các trường Type of Service được
loại bỏ, nhưng một cơ chế (được gọi là Flow Lable) đã được thêm vào để tài

nguyên được phép yêu cầu xử lý gói tin một cách đặc biệt. Cơ chế này có thể
được sử dụng để hỗ trợ lưu lượng như vấn đề thời gian thực (real time) của âm
thanh và hình ảnh.
- Hỗ trợ cho tính bảo mật cao hơn : các option về việc mã hoá…trong IPv6 cung
cấp độ tin cậy và kiểm tra gói tin.
- Hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS.
- Tính di động : IPv6 hỗ trợ việc chuyển vùng (roaming).

1.2.2.3 Các phƣơng pháp chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6
Mặc dù IPv6 có nhiều tính năng rất nổi trội và hứa hẹn nhiều lợi ích cho việc
truyền thơng tồn cầu. Việc chuyển sang sử dụng IPv6 trong tương lai là một xu thế
tất yếu. Song hiện nay IPv4 đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều hệ thống
trong mạng Internet và vẫn đang đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng thông
thường, nên việc chuyển đổi IPv4 sang IPv6 không thể thực hiện một cách tức thì
mà phải cần một thời gian dài. Tổ chức IETF đưa ra 3 phương pháp để làm cho giai
đoạn chuyển đổi này dễ dàng hơn, như được trình bày theo hình dưới.


11

Các phương thức
chuyển đổi

Ngăn kép

Đường hầm

Chuyển đổi tiêu đề

Hình 1. 2 : Các phương thức chuyển đổi IPv4 sang IPv6.

1.2.2.4 IPv6 ứng dụng cho IP/WDM
Mục đích chính của việc nghiên cứu giao thức IP là phải xác định xem những
gì cần cho mạng và những gì nên loại bỏ để làm cho truyền tải IP trên mạng WDM
hiệu quả hơn. Trên cơ sở phân tích trên, IPv6 được coi là phiên bản hợp lý nhất để
hiện thực hoá IP trên mạng WDM. Điều này có nghĩa là yêu cầu cơ bản đối với hạ
tầng WDM là phân phối dung lượng truyền tải tin cậy, đó là một trong những điểm
giá trị nhất của nó. Trong bất kỳ trường hợp nào, sự thích ứng mới giữa IP và WDM
cần được phát triển và sự thích ứng mới này phải có khả năng dành trước tài
nguyên.

1.2.2.5 Hoạt động chuyển giao IPv6 trên thế giới
+ Châu Âu:
Hoạt động thử nghiệm, tiến tới ứng dụng IPv6 diễn ra rất tích cực. Uỷ ban
Châu Âu (Euro Commission) thành lập Uỷ ban thúc đẩy phát triển IPv6 (IPv6 Task
Force), nhằm mục đích theo dõi và đẩy mạng các hoạt động về IPv6 của Châu Âu.
Tại hàng loạt các quốc gia Châu Âu, các Uỷ ban thúc đẩy phát triển IPv6 quốc gia
được thành lập, hoạt động trao đổi thông tin với nhau rất phổ biến. Ủy ban thúc đẩy
phát triển IPv6 Châu Âu là đầu mối tập hợp mọi hoạt động tại các quốc gia để thiết
lập nên q trình IPv6 của tồn bộ Châu Âu. Triển khai các dự án thiết lập nhiều
mạng IPv6: 6NET, Euro6IX (European IPv6 Internet Exchange Backbone),
GEANT.
+ Châu Mỹ:
Tại Châu Mỹ, sự quan tâm và phát triển IPv6 tuy có tốc độ thấp hơn nhưng
đều đặn (tại khu vực châu Mỹ do đã sở hữu rất nhiều không gian địa chỉ IPv4 và
chưa sử dụng hết). Uỷ ban thúc đẩy phát triển IPv6 Bắc Mỹ NAv6TF được thành
lập, tập trung vào ứng dụng IPv6 tại mạng chính phủ và mạng của Bộ quốc phòng


12

Mỹ (US Department of Defense – US DoD) đã giành được sự ủng hộ của Nhà
Trắng. Ngày 13/6/2003, Bộ quốc phịng Mỹ cơng bố đã ứng dụng IPv6 và sẽ hoàn
thành ứng dụng IPv6 vào 2007, triển khai IPv6 tới từng binh lính và các thiết bị
quân trang.
+ Châu Á - Thái Bình Dƣơng :
IPv6 tiếp tục giành được sự quan tâm nhanh chóng trong khu vực Châu Á –
Thái Bình Dương. Một phần cũng là do sự hạn chế về địa chỉ IPv4 đã đặt một cản
trở nhất định đối với sự phát triển của Internet tại những khu vực kinh tế quan trọng
của Châu lục này: Trung Quốc, Nhật Bản, Đài Loan, Hàn Quốc.
Các quốc gia này có một mối liên hệ hợp tác chặt chẽ trong việc thúc đẩy
phát triển IPv6 nói riêng và cơng nghệ thơng tin nói chung. Ngày 8/9/2003 Trung
Quốc- Nhật Bản, Hàn Quốc đã tổ chức hội thảo cấp Bộ trưởng về công nghệ thơng
tin. Trong đó có ký kết hiệp ước giữa các nước này về quan hệ tương hỗ trong thúc
đẩy công nghệ Châu Á: Hệ thống mobile 3G, tiến tới 4G, broadband, IPv6. Đồng
thời, Trung Quốc và Nhật Bản có hội thảo song phương về hợp tác phát triển IPv6,
công nghệ thông tin 3G. Bao gồm: trao đổi thông tin và cùng hợp tác tổ chức các
hội thảo về IPv6, hợp tác trong việc nghiên cứu, phát triển và tiêu chuẩn hoá về
IPv6, thúc đẩy các ứng dụng dịch vụ IPv6, trao đổi các chính sách cũng như chuyên
gia trong lĩnh vực IPv6, thiết lập nhóm phụ trách (working group) nhằm thúc đẩy
các hoạt động hợp tác nói trên.
+ Thực trạng thử nghiệm IPv6 tại Việt Nam:
Tại Việt Nam, những năm qua đã có một số hoạt động thử nghiệm trong lĩnh
vực IPv6. Cơng ty Điện tốn và Truyền số liệu VDC và công ty Netnam đã tham
gia một nhánh của đề tài cấp nhà nước (đề tài nhánh: Triển khai thử nghiệm mạng
IPv6 ở Việt Nam và kết nối mạng IPv6 quốc tế). Mạng thử nghiệm kết nối với
6BONE của VDC đã được triển khai trên thực tế nhưng mới chỉ là mạng thử
nghiệm cỡ nhỏ kết nối thông qua mạng IPv6 của đối tác của VDC (được cấp một
vùng địa chỉ IPv6 kích cỡ /48), chưa xây dựng được các tuyến kết nối thuần IPv6
(IPv6 native) kết nối với cộng đồng mạng 6BONE. Đặc biệt chưa có các thử

nghiệm diện rộng đánh giá tính tương thích, khả năng hỗ trợ đa dịch vụ IPv4/IPv6,
chưa có kết quả đo năng lực hệ thống lớn khi áp dụng IPv6. [Nguồn :
].


13

1.3 Cơng nghệ ghép kênh đa bƣớc sóng (WDM) [1, 2]
Mạng viễn thông đường trục xuyên lục địa, vượt đại dương hiện đang sử dụng
cáp sợi quang, mạng này đang giữ vai trị chính trong việc truyền tín hiệu trên tồn
cầu. Trong đó, cốt lõi của mạng đường trục hiện đang sử dụng công nghệ WDM,
DWDM. Đây là một tất yếu vì hệ thống truyền dẫn thơng tin quang có nhiều ưu
điểm trội hơn hẳn các hình thức thơng tin khác như : băng thông rộng, tốc độ cao,
không chịu ảnh hưởng của sóng điện từ. Cũng vì vậy mà xu thế trong tương lai, các
hệ thống truyền dẫn thông tin quang sẽ dần thay thế các hệ thống truyền dẫn truyền
thống - sử dụng cáp đồng thơng tin.
Nhờ có hệ thống truyền dẫn thông tin quang ghép kênh theo bước sóng
(WDM) mà dung lượng, tốc độ, băng thơng của hệ thống ngày càng nâng cao.
DWDM (ghép kênh theo bước sóng mật độ cao) là bước phát triển tiếp theo của
WDM, cho phép băng thông lên tới hàng Tera bit. Nguyên lý của nó tương tự như
WDM chỉ khác là khoảng cách giữa các kênh bước sóng gần hơn, tức là số kênh
ghép được nhiều hơn, khoảng cách kênh ghép là khoảng 0.4 nm (tương ứng với dải
50GHz).

1.3.1 Nguyên lý cơ bản của ghép kênh WDM
Hiện nay, thông tin quang đã được ứng dụng rộng rãi, đó là các hệ thống cáp
quang đã được lắp đặt từ trước và đang triển khai. Song nguồn tài nguyên đường
truyền của nó dường như đã cạn kiệt. Yêu cầu đặt ra là phải có các giải pháp để
khắc phục vấn đề này. Nếu phải lắp thêm các đường cáp quang mới thì chi phí sẽ rất
cao, do vậy việc tìm ra một cách truyền mới để nâng cao lưu lượng mà vẫn sử dụng

trên đường cáp hiện có là một giải pháp có tính kinh tế cao. Mặt khác, sự ra đời của
các loại nguồn quang laser bán dẫn có phổ hẹp cho phép phổ của tia sáng là rất nhỏ
so với băng thơng của sợi quang. Về mặt lý thuyết, có thể làm tăng dung lượng
truyền dẫn của hệ thống bằng cách truyền đồng thời nhiều tín hiệu quang trên
cùng một sợi nếu các nguồn phát có phổ cách nhau hợp lý và ở đầu thu có thể
thu được tín hiệu quang riêng biệt khi sử dụng các bộ tách bước sóng. Và đây
chính là cơ sở của cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM.
WDM có nghĩa là độ rộng băng quang của hệ thống được phân thành các vùng
phổ cố định, không chồng lấn. Mỗi vùng tương ứng với một kênh có bước sóng λ i.
Các kênh khác nhau độc lập với nhau và truyền với các tốc độ xác định. Như vậy,


14

cho phép WDM trong quá trình truyền dẫn được xem như là hệ thống truyền dẫn
trong suốt.
1

Máy phát
quang

1
Bộ ghép
kênh

N

1'

N’

1

N

1'

N’

Máy phát
quang
Máy thu
quang

Máy thu
quang

Máy phát
quang

Máy phát
quang
Máy thu
quang

Máy thu
quang

1

a)

N

Bộ khuếch
đại quang
sợi

N

1

1

N

Bộ khuếch
đại quang
sợi

Bộ ghép
kênh

N

1, 2 ,...,N
1

N

1'

1

b)

1, 2 ,...,N
Bộ
ghép/
tách
kênh
quang

Bộ khuếch
đại quang
sợi

1' , '2 ,..., 'N

1

Máy thu
quang

N

Máy phát
quang

1'

Máy phát
quang

N’

Máy thu
quang

1

Bộ tách
kênh

1, 2 ,...,N

Bộ tách
kênh

Máy thu
quang

Bộ  N Máy thu
quang
ghép/
tách
kênh  ' Máy phát
1
quang
quang

 'N

 'N

Máy phát
quang

N

1'

N’

Hình 1.3 : a) Hệ thống WDM một hướng.
b) Hệ thống WDM song hướng.
Hệ thống WDM một hướng được phát triển và ứng dụng tương đối rộng rãi do
công nghệ tách ghép kênh ở mức bình thường, tuy phải sử dụng gấp đôi thiết bị
song độ phức tạp không cao. Ngược lại, hệ thống WDM song hướng tuy cần ít thiết
bị, tiết kiệm được 1 sợi quang, xong yêu cầu cơng nghệ phát triển cao hơn vì khi
thiết kế gặp phải nhiều vấn đề như can nhiễu nhiều kênh (MPI), ảnh hưởng của
phản xạ quang, cách ly giữa các kênh hai chiều, xuyên âm… Khi công nghệ tách
ghép kênh, xử lý can nhiễu được triệt tiêu thì hệ thống WDM song hướng sẽ lại
mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.


15

1.3.2 Các đặc điểm của công nghệ WDM
▪ Tận dụng tài nguyên dải tần rất rộng của sợi quang.

Nếu chưa sử dụng công nghệ WDM, mỗi sợi quang chỉ sử dụng 1 bước sóng.
Khi có cơng nghệ WDM, ghép nhiều bước sóng cùng truyền đồng thời trên 1 sợi
quang, làm dung lượng truyền dẫn của sợi quang so với truyền dẫn bước sóng đơn
tăng từ tới hàng trăm lần. Việc truyền dẫn có thể hồn tồn xong cơng. Điều này, rất
hữu ích khi truyền dẫn thơng tin đường dài với dung lượng lớn, vì có chỉ cần sử
dụng ít sợi quang. Tạo khả năng nâng cao dung lượng mạng trên chính hạ tầng sợi
quang sẵn có. Với điều kiện, hệ thống cũ vẫn cịn dư cơng suất tương đối lớn thì có
thể tăng thêm dung lượng mà khơng cần thay đổi nhiều đối với hệ thống cũ.
▪ Có khả năng đồng thời truyền dẫn nhiều tín hiệu.
Mỗi bước sóng độc lập với nhau nên có thể truyền dẫn nhiều tín hiệu có đặc
tính hồn tồn khác nhau. Điều này tạo thuận lợi thực hiện việc tổng hợp, phân chia
các dịch vụ viễn thơng. Bao gồm tín hiệu số và tín hiệu tương tự, tín hiệu PDH và
tín hiệu SDH, truyền dẫn tín hiệu đa phương tiện (thoại, số liệu, đồ hoạ, ảnh
động…). Dẫn đến khả năng ứng dụng đa dạng : mạng đường trục, mạng phân phối
quản bá, mạng đa địa chỉ, mạng cục bộ nhiều đường... Chỉ cần dùng thêm một bước
sóng là có thể tăng thêm một dịch vụ mới hoặc dung lượng mới mong muốn.
▪ Kênh truyền dẫn IP.
WDM đối với khuôn dạng số liệu là trong suốt, khơng có quan hệ gì với tốc
độ của tín hiệu và phương thức điều chế tín hiệu xét trên phương diện điện.
▪ Có khả năng truyền dẫn hai chiều trên cùng một sợi quang.
▪ Cấu hình mạng có tính linh hoạt, tính kinh tế và độ tin cậy cao.

1.3.3 Các thành phần cấu thành hệ thống WDM
1.3.3.1 Bộ phát quang
Các bộ phát quang trong thông tin quang sợi WDM là các lazer đơn mode,
phát ra bước sóng có độ đơn sắc cao. Laser đơn mode chỉ tạo ra một mode dọc
chính, cịn các mode bên bị loại bỏ nên được sử dụng để làm nguồn quang cho hệ