Đồ Án Các giải pháp truyền IP trên mạng quang

LỜI MỞ ĐẦU


Sự phát triển mạnh mẽ của Công nghệ thông tin và truyền thông đặc biệt là Internet trong những năm gần đây đã làm một cuộc cách mạng hoá đến rất nhiều khía cạnh trong cuộc sống của chúng ta. Nó làm thay đổi hẳn các hoạt động mang tính chất truyền thống của con người. Bằng cách sử dụng Internet người ta có thể đọc một tờ báo ở một thành phố rất xa, hoặc tìm kiếm một bộ phim hành động đang chiếu ở đâu đó, người ta có thể gửi mail, trao đổi dữ liệu, nói chuyện với một người lạ ở bất kỳ nơi nào người ta muốn. Chính sự đơn giản trong sử dụng, đa dạng trong số các dịch vụ cung cấp và tương đối rẻ so với các loại hình thức dịch vụ khác, Internet đã phát triển một cách mạnh mẽ và nhanh chóng tại các quốc gia trên thế giới.
Bên cạnh đó, các nhà cung cấp dịch vụ ngày càng cung cấp các loại hình dịch vụ khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Các loại hình dịch vụ như: thoại, âm thanh, hình ảnh đều có thể sử dụng giao thức Internet (IP) nhờ tính phổ thông và giá thành rẻ của nó. Mỗi loại dịch vụ đều có một yêu cầu về băng thông, tốc độ truyền dẫn, chất lượng dịch vụ phục vụ nhu cầu của người sử dụng.
Trong những năm gần đây, lưu lượng qua mạng Internet tăng trưởng đột biến, những nhà cung cấp dịch vụ ICT, đặc biệt là các công ty sở hữu và khai thác hạ tầng mạng phải liên tục nâng cấp mạng để đáp ứng nhu cầu về băng thông và dịch vụ. Tuy vậy, hầu như tất cả các dự án giải quyết về lưu lượng mạng đều chậm hơn so với thực tế. Trong tình huống này đã có một sự đột phá về công nghệ nhằm giải quyết vấn đề dung lượng và chất lượng mạng cho xã hội thông tin, đó chính là công nghệ chuyển mạch dựa trên bước sóng (D)WDM, và với sự tiến bộ nhanh chóng, công nghệ DWDM xứng đáng là giải pháp hợp lý cho vấn đề này hiện nay và cả trong tương lai. Đó là kỳ vọng đáp ứng cho sự tăng trưởng hàm mũ của lưu lượng qua mạng (như Internet) và sự cam kết khắt khe ngày càng cao về chất lượng dịch vụ. Khái niệm IP over DWDM mô tả công nghệ cho phép chuyển gói tin IP thô trên lớp DWDM, 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 (all-optical network). Do đó, việc ứng dụng kỹ thuật IP trên quang là một xu hướng tất yếu của các mạng viễn thông hiện nay. Để tìm hiểu và nghiên cứu kỹ thuật này, 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 bằng cách sử dụng lại các công nghệ hiện có như: PDH, SDH, ATM và sử dụng các công nghệ mới như: DTM, SDL Qua đó đánh giá về QoS của các phương thức và trình bày công nghệ được ứng dụng trong mạng viễn thông hiện nay.
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. Đánh giá sơ bộ về ưu điểm và nhược điểm của các mô hình truyền dẫn IP trên quang. Yêu cầu đối với việc truyền dẫn IP trên quang.
- Chương 2: Trình bày về công nghệ ghép kênh theo bước sóng, các thiết bị của hệ thống và yêu cầu đối với các thiết bị này. Và một số chú ý khi sử dụng công nghệ DWDM.
- Chương 3: Tìm hiểu về giao thức IP với hai phiên bản là IPv4 và IPv6. Bao gồm: khuôn dạng gói tin, quá trình phân mảnh và tái hợp, định tuyến, đặc tính vượt trội của IPv6 so với IPv4 và sự chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6.
- Chương 4: Nghiên cứu các phương thức truyền dẫn IP trên quang. Đặc biệt lưu ý giai đoạn cuối cùng - truyền dẫn IP datagram trực tiếp trên quang: nguyên lý, kiến trúc, các yêu cầu đối với hệ thống.
- 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.
Do hạn chế về thời gian và năng lực nên nội dung của đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót và nhầm lẫn. Em mong quý Thầy, Cô giáo và các bạn quan tâm, đóng góp ý kiến thêm.










MỤC LỤC


Trang
DANH MỤC BẢNG BIỂU V
DANH MỤC HÌNH VẼ VI
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VIII
LỜI MỞ ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Xu hướng tích hợp IP trên quang. 3
1.2. Quá trình phát triển. 4
1.2.1. Các giai đoạn phát triển. 4
1.2.1.1. Giai đoạn I: IP over ATM . 5
1.2.1.2. Giai đoạn II: IP over SDH 6
1.2.1.3. Giai đoạn III: IP over Optical 6
1.2.2. Mô hình phân lớp của các giai đoạn phát triển. 7
1.3. Các yêu cầu đối với truyền dẫn IP trên quang. 10
Chương 2: CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG 11
2.1. Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật WDM . 11
2.2. Các đặc điểm của công nghệ WDM . 13
2.3. Một số công nghệ then chốt 14
2.3.1. Bộ tách ghép bước sóng quang. 14
2.3.2. Bộ lọc quang. 16
2.3.3. Bộ đấu nối chéo quang OXC 18
2.3.4. Bộ xen/rẽ quang OADM . 20
2.3.5. Chuyển mạch quang. 21
2.3.6. Sợi quang. 24
2.3.7. Bộ khuếch đại quang sợi 26
2.4. Một số điểm lưu ý. 27
Chương 3: INTERNET PROTOCOL – IP 30
3.1. IPv4. 30
3.1.1. Phân lớp địa chỉ 30
3.1.2. Các kiểu địa chỉ phân phối gói tin. 32
3.1.3. Mobile IP. 33
3.1.4. Địa chỉ mạng con (subnet). 33
3.1.5. Cấu trúc tổng quan của một IP datagram trong IPv4. 34
3.1.6. Phân mảnh và tái hợp. 39
3.1.7. Định tuyến. 41
3.2. IPv6. 44
3.2.1. Tại sao lại có IPv6?. 44
3.2.2. Khuôn dạng datagram IPv6. 45
3.2.3. Các tiêu đề mở rộng của IPv6. 46
3.2.4. Các loại địa chỉ IPv6. 51
3.2.5. Các đặc tính vượt trội của IPv6. 52
3.2.6. Sự chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6. 52
3.2.7. IPv6 cho IP/WDM . 56
Chương 4: CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN IP TRÊN QUANG 57
4.1. kiến trúc IP/PDH/WDM . 59
4.2. kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM . 59
4.2.1. Mô hình phân lớp. 59
4.2.2. Ví dụ. 64
4.3. kiến trúc IP/ATM/WDM . 66
4.4. kiến trúc IP/SDH/WDM . 67
4.4.1. kiến trúc IP/PPP/HDLC/SDH 68
4.4.2. kiến trúc IP/LAPS/SDH 71
4.5. Công nghệ Ethernet quang (Gigabit Ethernet- GbE). 72
4.6. Kỹ thuật MPLS để truyền dẫn IP trên quang. 74
4.6.1. Mạng MPLS trên quang. 74
4.6.1.1. Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. 74
4.6.1.2. MPLS trên quang. 76
4.6.2. Kỹ thuật lưu lượng MPLS trên quang. 77
4.6.2.1. Các bó liên kết và các kênh điều khiển. 78
4.6.2.2. Giao thức quản lý liên kết LMP. 78
4.6.2.3. Mở rộng giao thức báo hiệu. 78
4.6.2.4. Mở rộng báo hiệu. 79
4.6.3. Mặt điều khiển MPLS. 80
4.7. GMPLS và mạng chuyển mạch quang tự động (ASON) – Hai mô hình cho mảng điều khiển quang tích hợp với công nghệ IP. 80
4.7.1. MPLS trong mạng quang hay GMPLS (Generalized MPLS). 81
4.7.1.1. Sự khác nhau giữa MPLS và GMPLS. 81
4.7.1.2. Các chức năng mảng điều khiển. 82
4.7.1.3. Dịch vụ mảng điều khiển. 83
4.7.1.4. Các giao thức mảng điều khiển. 83
4.7.1.5. Giao thức báo hiệu. 83
4.7.1.6. Mở rộng định tuyến thiết kế lưu lượng. 84
4.7.1.7. Giao thức quản lý tuyến (LMP). 84
4.7.2. Mạng quang chuyển mạch tự động (ASON). 84
4.7.2.1 kiến trúc ASON 85
4.7.2.2. Các giao diện CP ASON 85
4.7.2.3. Các yêu cầu chung của ASON 86
4.8. Công nghệ truyền tải gói động (DPT). 87
4.9. Phương thức truyền tải gói đồng bộ động (DTM). 88
4.9.1. Truyền tải IP qua mạng DTM . 88
4.9.2. Cấu trúc định tuyến. 89
4.9.3. Phân đoạn IPOD 89
4.9.4. Tương tác với OSPF. 90
4.10. kiến trúc IP/SDL/WDM . 90
4.11. kiến trúc IP/WDM . 91
4.11.1. IP over WDM . 91
4.11.1.1. Nguyên lý hệ thống. 91
4.11.1.2. Định tuyến tại tầng quang. 92
4.11.1.3. Vì sao chọn OXC làm nhân tố cơ bản?. 94
4.11.1.4. Mô hình kiến trúc mạng IP over WDM . 95
4.11.1.5. Các yêu cầu đối với mạng IP/WDM . 97
4.11.2. IP over Optical 101
Chương 5: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ ỨNG DỤNG IP TRÊN MẠNG QUANG TRONG NGN CỦA TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM (VNPT). 106
5.1. Mạng thế hệ sau (NGN). 106
5.1.1. Khái niệm về NGN 106
5.1.2. Nguyên tắc tổ chức mạng thế hệ sau (NGN). 108
5.1.3. Các đặc điểm của NGN 108
5.1.4. Các công nghệ nền tảng cho NGN 109
5.1.5. Mạng thế hệ sau của VNPT 110
5.2. Phân tích và đánh giá các phương thức tích hợp IP trên quang. 114
5.2.1. Các chỉ tiêu phân tích và đánh giá. 114
5.2.2. Phân tích và đánh giá. 116
5.3. Tình hình triển khai IP trên quang của VNPT 120
5.3.1. Giai đoạn trước năm 2004. 120
5.3.2. Giai đoạn từ năm 2004 đến 2005. 121
5.3.3. Giai đoạn 2005-2007. 122
5.3.4. Giai đoạn 2007-2010. 123
5.4. Đề xuất phương án IP trên quang cho những năm tới 125
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI. 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO