Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍCH HỢP IP/QUANG

1.1 Giới thiệu
1.1.1 Giao thức IP

IP là giao thức cung cấp dịch vụ truyền thông theo kiểu không liên kết.
Phương thức này cho phép bên gửi và bên nhận không cần phải thiết lập liên kết
trước khi truyền dữ liệu, và do đó khi không truyền dữ liệu, không cần giải phóng
kết nối.
1.1.1.1 Cấu trúc của IP datagram trong IPv4
Hình 1.1 là cấu trúc của một datagram trong phiên bản IPv4. Việc xử lý
datagram xảy ra trong phần mềm, nội dung và định dạng của nó không bị ràng
buộc bởi bất kỳ phần cứng nào. Vì vậy, nó đáp ứng được yêu cầu của mạng
Internet là hoàn toàn độc lập các lớp thấp hơn

Hình1.1 : Định dạng datagram của IPv4
Ý nghĩa của các trường như sau:
 Ver (4 bit): chứa giá trị của phiên bản giao thức IP đã dùng để tạo
datagram. Nó đảm bảo cho máy gửi, máy nhận và các bộ định tuyến
cùng thống nhất với nhau về định dạng gói datagram. Với IPv4 thì
giá trị là (0100).
0 3

Flags
Fragment Offset
TTL
Protocol
Header Checksum
Source IP Address
Destination IP Address
Options (nếu cần)
Padding (nếu cần)
Data
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
2
 HL – Header Length (4 bit): cung cấp thông tin về độ dài vùng tiêu
đề của datagram, được tính theo các từ 32 bit.
 TOS – Type of Service (8 bit): xác định cách các datagram được xử
lý nhờ vùng Identification của datagram đó như sau:
0 2 3 4 5 6 7
Precedence
D
T
R
0
0
+ Precedence (3 bit): xác định độ ưu tiên của datagram, cho phép nơi gửi
xác định độ quan trọng của mỗi datagram. Nó cung cấp cơ chế cho phép điều
khiển thông tin, nghĩa là khi mạng có hiện tượng tắc nghẽn hay quá tải xảy ra thì
những datagram có độ ưu tiên cao sẽ được ưu tiên phục vụ. 000 là độ ưu tiên thấp
nhất, 111 là độ ưu tiên mức điều khiển mạng.
+ D – Delay (1 bit): D = 0 độ trễ thông thường.


Bit 0: dự trữ, được gán giá trị 0.
Bit 1: DF → DF = 0: có thể phân mảnh.
→ DF = 1: không phân mảnh.
Bit 2: MF → MF = 0: fragment cuối cùng.
→ MF = 1: vẫn còn fragment.
 Fragment Offset (13 bit): trường này chỉ vị trí fragment trong
datagram. Nó tính theo đơn vị 8 octet một (64 bit). Như vậy, độ dài
của các Fragment phải là bội số của 8 octet trừ Fragment cuối cùng.
Fragment đầu tiên có trường này bằng 0.
 TTL - Time to Live (8 bit): trường này xác định thời gian tối đa mà
datagram được tồn tại trong mạng tính theo đơn vị thời gian là giây.
Công nghệ hiện nay gán giá trị cho trường Time to Live là số router lớn
nhất mà các datagram phải truyền qua khi đi từ nguồn tới đích. Mỗi khi datagram
đi qua một router thì giá trị của trường này sẽ giảm đi một. Và khi giá trị của
trường này bằng 0 thì datagram bị huỷ.
 Protocol (8 bit): giá trị trường này xác định giao thức cấp cao nào
(TCP, UDP hay ICMP) được sử dụng để tạo thông điệp để truyền tải
trong phần data của IP datagram. Về thực chất, giá trị của trường này
đặc tả định dạng của trường Data.
 Header Checksum (16 bit): trường này chỉ dùng để kiểm soát lỗi cho
tiêu đề IP datagram. Trong quá trình truyền, tại các router sẽ xử lý
tiêu đề nên có một số trường bị thay đổi (như Time to Live) vì thế nó
sẽ kiểm tra và tính toán lại tại mỗi điểm này.
0
DF
MF
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
4

với path MTU hướng ngược.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
5
Để các datagram có thể đóng gói vào các frame của tầng liên kết thì IP phải
có khả năng phân mảnh datagram thành các fragment có kích thước phù hợp. Việc
phân mảnh có thể ở ngay nguồn hay ở các bộ định tuyến mà tại đó datagram có
kích thước lớn hơn kích thước vùng dữ liệu của frame. Các fragment đầu sẽ có
kích thước tối đa sao cho vừa với vùng dữ liệu của frame, riêng fragment cuối
cùng sẽ là phần dữ liệu còn lại (nhỏ hơn hoặc bằng vùng dữ liệu của frame). Quá
trình phân mảnh được thực hiện nhờ các trường Flag, Fragment Offset và làm thay
đổi các trường Total Length, Header Checksum.
b) Tái hợp
Các Fragment được truyền như những datagram độc lập cho đến máy đích
mới được tái hợp lại. Thực hiện tái hợp sẽ nhờ vào trường Flag để biết được
Fragment cuối cùng cũng như sử dụng Identification để biết được fragment thuộc
vào datagram nào. Như vậy, các fragment có giá trị bốn trường Identification,
Source Address, Destination Address và Protocol giống nhau thì sẽ thuộc cùng vào
một datagram để truyền lên lớp cao.
Chỉ khi phía thu nhận đủ fragment thì mới thực hiện quá trình tái hợp. Vì
vậy, cần có các bộ đệm, một bảng theo bit chỉ các khối fragment đã nhận được,
một bộ đếm thời gian tái hợp. Dữ liệu của fragment được đặt vào một bộ đệm dữ
liệu và vị trí của nó phụ thuộc vào Fragment Offset, bit trong bảng tương ứng với
Fragment nhận được sẽ được lập. Nếu nhận được fragment đầu tiên có Fragment
Offset bằng 0 tiêu đề của nó được đặt vào bộ đệm tiêu đề. Nếu nhận được
fragment cuối cùng (có MF của trường Fragment bằng 0) thì độ dài tổng sẽ được
tính. Khi đã nhận đủ các fragment (biết được bằng cách kiểm tra các bit trong bảng
bit khối Fragment) thì sau đó datagram được gửi lên tầng trên. Mặt khác, bộ đếm
thời gian tái hợp nhận giá trị lớn nhất là giá trị của bộ đếm thời gian tái hợp hiện
thời hoặc giá trị của trường Time to Live trong Fragment.

a, Định tuyến tĩnh
Phương pháp định tuyến tĩnh sử dụng một bảng định tuyến (cấu trúc đã
trình bày ở trên) để lưu trữ thông tin về các đích có thể đến và làm sao có thể đến
được đó. Vì cả máy tính và router đều phải chuyển datagram nên cả hai đều có các
bảng định tuyến. Để chuyển datagram đi thì trước hết phải tìm thông tin trong bảng
định tuyến. Có ba bước tìm kiếm thông tin trong bảng định tuyến theo thứ tự như
sau:
+ Tìm xem có host nào có địa chỉ phù hợp với địa chỉ đích không (trùng
hợp cả vùng net ID và vùng host ID). Khi này, có thể truyền trực tiếp datagram tới
đích.
+ Tìm xem có host nào có địa chỉ phù hợp với địa chỉ đích không (trùng
hợp vùng net ID). Khi này, datagram được gửi tới router (được xác định tại cột
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
7
next hop address) hay giao diện kết nối trực tiếp (được xác định tại cột interface)
với mạng trên.
+ Tìm kiếm một đầu ra mặc định (đầu ra mặc định trong bảng định tuyến
thường được xác định là một địa chỉ mạng). Datagram được gửi ra theo next hop
router được xác định tương ứng với dòng này.
Nếu không bước nào thực hiện được thì datagram sẽ không được chuyển đi.
Nếu datagram đang trên host tạo ra nó thì lỗi “host unreachable”, hay “network
unreachable” được gửi về ứng dụng đã tạo ra datagram này.
b, Định tuyến động
Định tuyến động là công nghệ tối ưu bởi nó thích ứng với những điều kiện
thay đổi của mạng. Các router sử dụng các giao thức định tuyến động để trao đổi
các thông tin cần thiết cho nhau. Quá trình trao đổi thông tin này sẽ thực hiện cập
nhật bảng định tuyến cho các router. Và việc định tuyến sau đó lại dựa vào thông
tin của bảng định tuyến.
Bộ định tuyến sử dụng các số liệu được đánh giá theo một chỉ tiêu nào đó

quang để tận dụng tối đa băng tần của sợi, Hơn nữa, mỗi bước sóng quang có thể
mang các tải trọng ở các tốc độ số khác nhau( OC-3c, OC-12c, OC-48c, OC-
192c…)với các định dạng khác nhau (SONET,Ethernet, ATM…).Ví dụ, có rất
nhiều mạng WDM được hỗ trợ một bộ trộn tín hiệu SONET vận hành ở tốc độ xấp
xỉ 2,5Gbps và 10Gbps qua một sợi quang đơn, tạo ra sự nhảy vọt trong cấu trúc hạ
tầng mạng viễn thông đa dịch vụ được tối ưu cho truyền số liệu bởi nó tận dụng
được ưu thế băng thông lớn, tốc độ cao, không ảnh hưởng bởi sóng điện từ của sợi
quang. Ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM (Dense Wavelength
Division Multiplexing) được phát triển từ WDM với khoảng cách giữa các kênh
ghép sát nhau, sẽ trở thành phương tiện truyền dẫn chính trong các mạng ngày nay.
Nếu khoảng kênh ( khoảng cách giữa hai bước sóng kề nhau, được xác định bằng
băng tần hoạt động của bộ khuếch đại quang và dung lượng của máy thu) bằng hay
nhỏ hơn 200Ghz được gọi là DWDM.
Hiện nay, các công nghệ mạng quang đang có sự phát triển nhảy vọt cả về
chức năng và năng lực. Mạng IP/quang và mối liên kết giữa hai miền quang - điện
ngày càng nhận đợc sự tập trung chú ý của các nhà cung cấp dịch vụ, thiết bị viễn
thông cũng như các tổ chức tiêu chuẩn. Trong đồ án này thuật ngữ "optical
network" được sử dụng để chỉ cả mạng truyền tải trên cơ sở SONET/SDH và
mạng toàn quang.
1.1.3 Các khái niệm liên quan đến mạng quang
Một bộ OXC là một bộ chuyển mạch phân chia theo không gian, có thể
chuyển tín hiệu quang từ một cổng đầu vào đến một cổng đầu ra . Có thể thực hiện
chuyển đổi quang điện ở đầu vào và chuyển đổi điện quang ở đầu ra, cũng có khi
không cần xử lý tín hiệu điện, tín hiệu đều là quang. Loại thứ nhất gọi là OXC
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
9
không trong suốt, loại thứ hai là OXC trong suốt. Cấu tạo của OXC có 3 thành
phần chính:
♦ Bộ tách kênh chia bước sóng quang ở đầu vào: thực hiện tách các kênh

đoạn ghép kênh quang, cung cấp chức năng đo kiểm và quản lý của đoạn ghép
kênh quang để vận hành và bảo dưỡng mạng.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
10
Lớp đoạn truyền dẫn quang (OTS): cung cấp các chức năng truyền dẫn
cho tín hiệu quang thông qua các phương tiện khác nhau. Lớp này định nghĩa cách
truyền tín hiệu quang trên các phương tiện quang đồng thời thực hiện tính năng đo
kiểm và điều khiển đối với bộ khuếch đại quang và bộ lặp. Lớp này thực hiện các
vấn đề sau: cân bằng công suất, điều khiển tăng ích của EDFA, tích luỹ và bù tán
sắc.
Lớp sợi quang: là tầng vật lý ở dưới cùng, gồm các sợi quang khác nhau
như: G.652, G.653, G.655
Mạng truyền tải quang OTN sẽ cung cấp luồng quang tới client như là các
bộ định tuyến IP, các phần tử mạng SONET/SDH và chuyển mạch ATM. Một lớp
điều khiển chuyển mạch cần để thiết lập tuyến trên mạng và nó tương tác với bộ
điều khiển OXC để khởi tạo chuyển mạch trong OXC. Một kênh báo hiệu giữa các
nút đảm bảo rằng mỗi OXC biết được trạng thái tài nguyên mạng, các tuyến khả
dụng.
Một lighpath được coi là thỏa mãn thuộc tính liên tục của bước sóng nếu
nó được truyền tải cùng một bước sóng end to end. Tính liên tục cuả bước sóng
được yêu cầu trong mạng quang không có sự chuyển đổi bước sóng. Một lightpath
thỏa mãn thuộc tính liên tục của bước sóng được gọi là wavelength path. Có hai
loại mạng quang, mạng quang trong suốt và không trong suốt
Một mạng quang trong suốt là mạng mà trong đó tín hiệu quang được
truyền từ thiết bị truyền dẫn trong môt miền quang đến thiết bị thu mà không cần
chuyển đổi OEO. Tổng quát các node chuyển mạch trung gian trong một mạng
quang trong suốt không thể can thiệp gì vào các tín hiệu quang là tải trọng được
truyền qua. Chú ý rằng, sự khuếch đại tín hiệu qua node chuyển mạch được cho
phép trong mạng quang trong suốt, ví dụ sử dụng EDFA

hóa chi phí điều hành của nhà cung cấp dịch vụ và tăng lợi nhuận. Chúng ta có thể
loại bỏ hẳn ATM, SDH khi nhu cầu lưu lượng cao để truyền trực tiếp IP(MPLS)
trực tiếp trên quang WDM

Hình 1.2 : Xu hƣớng tích hợp IP/ quang
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
12
1.2.3 Tích hợp IP/ quang nhằm giảm lớp giao thức, thiết bị
Trước đây, chỉ có 1 cách duy nhất để truyền tải các gói tin IP trên sợi quang
sử dụng công nghệ WDM là kết nối các bộ định tuyến IP tới các chuyển mạch
ATM. Sau đó, các tế bào ATM sẽ được gửi qua các thiết bị SONET được kết nối
tới hệ thống truyền dẫn WDM. Kết quả là ngăn xếp giao thức có đầy đủ 4 tầng.
Trong đó, IP mang ứng dụng và dịch vụ, ATM cần thiết cho tích hợp đa dịch vụ
(thoại và số liệu), SONET cần cho sự kết hợp và bảo vệ các luồng, ví dụ như kết
hợp các luồng ATM 155Mbit/s thành các luồng STM-16. Kiến trúc này có sự
chồng chéo chức năng giữa các tầng, thời gian thiết lập đấu nối chậm, thời gian trễ
lớn. Do đặc tính băng tần không được thiết kế để bám theo kích thước gói IP nên
khả năng mở rộng kém trước sự bùng nổ lưu lượng, giới hạn khả năng mở rộng
của từng lớp do đó sẽ ảnh hưởng đến toàn mạng, tăng chi phí quản lý, bảo dưỡng.
Khi tầng ATM,SDH cũng bị loại bỏ, các gói tin IP được chuyển trực tiếp
xuống tầng quang. Việc loại bỏ tầng ATM và SDH tương đương với việc có ít tầng
phải quản lý hơn. Khi đó IP có chức năng xử lý lưu lượng dữ liệu và cả các loại
lưu lượng khác trong tương lai bao gồm ghép kênh, định tuyến, cơ chế phục hồi và
điều khiển lưu lượng, DWDM cung cấp chức năng truyền dẫn, bảo vệ và phục hồi.
trong mạng IP. Truyền tải IP hoặc tín hiệu SDH qua WDM. Một phần mềm
điều khiển sẽ điều khiển cơ cấu chuyển mạch. IP đóng vai trò là một công
nghệ lớp mạng dựa trên lớp liên kết dữ liệu để cung cấp:
o Khung(trong SONET hoặc Ethernet)
o Phát hiện lỗi (CRC)
o Điều khiển lỗi (yêu cầu phát lại tự động ARQ)
Một mục tiêu của mạng quang là cung cấp phương tiện truyền tải từ đầu
cuối đến đầu cuối giảm thiệu được chi phí. Yêu cầu này đòi hỏi các giao diện toàn
quang và các cơ cấu chuyển mạch toàn quang cho các phần tử mạng biên và giữa.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
14
Transponder được sử dụng để tăng cường tín hiệu quang. Có các bộ transponder
toàn quang (laser điều hướng)và các bộ transponder chuyển đổi O-E-O
Giảm lớp giao thức đồng nghĩa với việc giảm xử lý trong thiết bị mạng.
Mô hình tích hợp cho phép tương tác giữa các lớp mạng chặt hơn do đó hiệu quả
về dung lượng, giảm lớp giao thức Hiện nay một số hãng (Tellium, Cisco, NEC,
TILAB, Siemens, Alcatel ) đã đưa ra các giải pháp tích hợp IP/quang thống nhất,
cho phép phát triển mạng một cách liên tục. Tuy nhiên để đảm bảo có được môi
trường mạng cạnh tranh, thì cũng cần có các tiêu chuẩn phù hợp và thống nhất.
Tính tương thích và điều khiển kiểu IP đang trở thành hiện thực, hiện nay các tổ
chức công nghiệp đang thử nghiệm và hy vọng tới đây sẽ có chuẩn thống nhất.
1.3 Mô hình tích hợp IP/optical

Kiến trúc mạng IP/quang có 3 mô hình :
 Mô hình xếp chồng (Overlay Model)
 Mô hình ngang hàng (Peer to peer Model)
 Mô hình lai gia tăng (Augmented Hybrid Model)
Chúng ta sẽ xét mô hình xếp chồng và mô hình ngang hàng.
1.3.1 Mô hình xếp chồng

khiển lớp quang được chuyển sang lớp IP. Nó xem xét kiến trúc mạng trên quan
điểm chuyển mạch gói.
Khi có sự liên kết giữa mạng quang và mạng IP, cần phải có giao thức
chung trong định tuyến và báo hiệu. Giải pháp ở đây là đánh địa chỉ IP cho cả hai
miền quang và IP. Khi đó các phần tử mạng quang sẽ trở thành các thực thể được
đánh địa chỉ IP.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
16 Hình 1. 5: Mô hình ngang hàng

Mô hình này quá trình điều khiển thiết lập bước sóng quang động nhờ các
Router ở biên được nối với mạng quang. Khi Router có tắc nghẽn, thì hệ thống
quản lý mạng NMS hay chính Router sẽ yêu cầu thiết lập luồng quang động. Sau
đó các chuyển mạch quang sẽ tạo mới hay cải thiện kênh quang trên lớp quang để
đáp ứng nhu cầu của Router. Vì vậy, thiết lập bước sóng động có thể thích nghi
được với nhu cầu lưu lượng. Mô hình ngang hàng giả định rằng các Router điều
khiển lớp mạng quang. Mối quan hệ giữa IP và OXC là bình đẳng về mặt điều
khiển. Vì vậy về mặt báo hiệu và định tuyến sẽ không có sự phân biệt nào giữa
UNI, NNI và giao diện giữa các Router. Trong mô hình này cần một khối lượng
lớn thông tin trạng thái và điều khiển chuyển qua lại giữa lớp IP và quang. Do đó
sẽ khó hơn cho việc kết nối trong môi trường nhiều nhà khai thác khi so với mô
hình xếp chồng.
1.3.3 Nhận xét

Cả hai mô hình đều giả định phát triển mạng quang thế hệ sau có Topo mắt
lưới với nền điều khiển IP dựa trên chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multi
Protocol Label Switching). Các mô hình này đều sử dụng kiến trúc điều khiển theo

Tốt hơn
Hỗ trợ VPN
Không
Có
Khả năng tương thích
Tốt hơn
-
Điều khiển luồng đầu-cuối
Không
Có
Thông tin điều khiển
Có
Nhiều hơn
Bảng 1.1: So sánh giữa hai mô hình xếp chồng và ngang hàng
Mô hình chồng lần gần với hiện nay đang triển khai , các lớp mạng IP,
MPLS, SDH , WDM triển khai độc lập nhau, dễ triển khai. Do vậy, có lẽ tiến trình
phát triển mạng IP/quang sẽ bắt đầu trên cơ sở mô hình này và chưa có sự trao đổi
thông tin định tuyến giữa IP và quang. Bước tiếp theo có lẽ là sự tương tác giữa 2
vùng IP và quang cho phép luồng quang như là một phần của thiết lập chuyển
mạch nhãn LSP điểm-điểm. Và giai đoạn cuối sẽ hỗ trợ toàn bộ mô hình ngang
hàng với trao đổi đầy đủ thông tin định tuyến giữa hai miền IP và quang.
1.4 Kiến trúc truyền tải IP/quang
1.4.1 Kiến trúc dựa trên ATM (IP/ATM/ SDH/ WDM và IP/ATM/WDM)
IP/ATM/SDH/WDM là kiến trúc đầu tiên được thiết kế để truyền tải IP trên
mạng quang. Trong giai đoạn này, muốn truyền tải IP qua lớp mạng quang phải
qua các tầng ATM và SDH. Do đó, phải sử dụng các giao thức được định nghĩa
cho mỗi tầng. Hiện nay, kiến trúc này vẫn được sử dụng rất rộng rãi trong mạng
đường trục. Tuy nhiên, nó không còn phù hợp với những yêu cầu đang nổi lên
trong mạng trục do sự phức tạp, những giới hạn về chức năng, khả năng mở rộng
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Để giảm bớt lớp giao thức có thể sử dụng kiến trúc IP/ATM/WDM. Trong
trường hợp này, các tế bào ATM không được đóng trong các khung SDH mà được
gửi trực tiếp qua môi trường vật lý (các kênh WDM). Về mặt kiến trúc nó hoàn
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
19
toàn như kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM chỉ khác ở việc truyền dẫn trên cơ sở tế
bào.
1.4.2 Kiến trúc IP/ SDH/ WDM
Có thể thực hiện một cách đơn giản để truyền dẫn khung SDH có đóng gói
các IP datagram qua mạng WDM nhờ sử dụng các Transponder (bộ thích ứng
bước sóng). Hoặc cũng có thể truyền dẫn các khung SDH mang thông tin của các
gói IP qua mạng truyền tải SDH đồng thời với các lưu lượng dịch vụ khác. Nhưng
cùng với sự phát triển của cơ sở hạ tầng mạng truyền tải quang thì truyền dẫn trên
mạng WDM là xu thế tất yếu và có nhiều ưu điểm hơn.
Trong kiến trúc này tầng ATM đã bị loại bỏ và gói tin IP được chuyển trực
tiếp xuống tầng SDH. Do xu thế phát triển yêu cầu các bộ định tuyến IP cần phải
nhanh hơn nữa và khi QoS được đảm bảo ở lớp IP thì ATM sẽ không còn cần thiết
nữa. Do đó, đã loại bỏ được các chức năng, sự hoạt động và chi phí bảo dưỡng cho
riêng mạng ATM. Việc có thêm kỹ thuật MPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức)
bổ sung vào tầng IP sẽ xuất hiện 2 khả năng mới. Đầu tiên, nó cho phép thực hiện
kỹ thuật lưu lượng nhờ vào khả năng thiết lập kênh ảo giống như trong ATM. Thứ
hai, MPLS tách mặt điều khiển ra khỏi mặt chuyển tiếp nên cho phép giao thức
điều khiển có thể dễ dàng xử lí đối với những gói tin IP có độ dài thay đổi. Với hệ
thống SDH ta có thể thực hiện chuyển mạch bảo vệ cho các liên kết lưu lượng IP
khi đứt cáp nhờ các chuyển mạch bảo vệ tự động ASP. Quá trình thực hiện tại tầng
quang
Để thực hiện truyền dẫn IP trên SDH có thể sử dụng các giao thức
PPP/HDLC . Gói trên SDH hay IP trên SDH liên quan đến việc bổ sung thêm các
giao diện SDH vào bộ định tuyến kết cuối PPP. Các card đường dây trong các bộ

Hình 1.9: Khuôn dạng khung HDLC
Khung HDLC có thêm các byte cờ để phân biệt đầu cuối của mỗi khung.
Trường cờ ở trước trường địa chỉ được gọi là cờ mở đầu khung, trường kia gọi là
cờ kết thúc khung hoặc có thể là cờ mở đầu của khung tiếp theo. Trường giao thức
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
21
để chỉ loại dịch vụ từ tầng trên đưa xuống được đóng gói, ở đây là PPP. Trường
FSC để kiểm soát lỗi cho khung HDLC.
Nhiều container được kết nối với nhau tạo ra một container và tải được sắp
xếp vào đó tạo tốc độ giao diện cao. Sự sắp xếp này còn được gọi là “kết chuỗi ảo”
tải SDH. Kết chuỗi ảo là một cơ chế cung cấp khả năng khai thác tải SONET/SDH
hiệu quả và mềm dẻo. Từ “ảo” ngụ ý xâu chuỗi các tải trong SONET/SDH để cung
cấp băng tần mềm dẻo phù hợp với kích thước số liệu. Các luồng bậc cao tạo thành
có dung lượng phù hợp với giao diện của các bộ định tuyến.
Ngoài ra, còn có các kỹ thuật để truyền tải IP trên SDH sử dụng giao thức
SDL và LAPS
1.4.3 Kiến trúc IP/ RPR/WDM
RPR (Resilient Packet Ring) hay IEEE 802.17 là giao thức lớp MAC đang
được chuẩn hóa bởi IEEE. 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. RPR là giao thức lớp MAC vận hành ở lớp 2 của mô hình OSI, nó
không nhận biết lớp 1 nên độc lập với truyền dẫn nên có thể làm việc với WDM,
SDH. Gồm có hai mức
 Mức giao thức tái sử dụng không gian
 Mức chuyển mạch bảo vệ thông minh IPS (Intelligent Protection
Switching).
RPR sử dụng vòng sóng hướng gồm hai sợi quang truyền ngược chiều
nhau, cả hai vòng đồng thời được sử dụng để truyền gói dữ liệu và điều khiển.
RPR cho phép nhà cung cấp dịch vụ giảm chi phí thiết bị phần cứng cũng như thời

và nó cạnh tranh với các công nghệ ATM trong môi trường mạng dùng riêng.
Gigabit Ethernet sử dụng giao thức truy nhập cảm nhận sóng mang có phát
hiện xung đột CSMA/CD (carrier sense multiple access/collision detection), cùng
định dạng khung, và vùng kích thước khung.
Như đã nói, Gigabit Ethernet được thiết kế dành cho đường trục băng thông
cao, kết nối các bộ định tuyến, các bộ chuyển mạch, hub, bộ lặp, và máy chủ cho
các khu trường đại học hay các toà nhà công sở. Hiện nay, Ethernet chiếm tới 85%
trong tổng số những ứng dụng mạng LAN. Chuẩn Gigabit Ethernet có thể được sử
dụng để mở rộng dung lượng mạng LAN tiến tới MAN và thậm chí đến cả WAN
nhờ các card đường truyền Gigabit trong các bộ định tuyến IP. Các máy chủ được
trang bị card mạng Gigabit Ethernet phải có khả năng quản lý hàng triệu gói tin
mỗi giây. Những card này có giá rẻ hơn 5 lần so với card đường truyền cùng dung
lượng sử dụng công nghệ SDH. Nhờ đó, công nghệ Gigabit Ethernet trở nên hấp
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
23
dẫn trong môi trường mạng Metro để truyền tải lưu lượng IP qua các mạch vòng
WDM hoặc thậm chí cho cả các tuyến WDM cự li dài. Hơn thế nữa, các cổng
Ethernet 10Gbit/s sẽ được chuẩn hoá trong tương lai gần. Kết nối giữa Gigabit
Ethernet và Desktop rất cần thiết cho tương lai.
Khung Gigabit Ethernet có cấu trúc như hình 1.11

Hình 1.11 : Khung Gigabit Ethernet
Độ dài cực đại của khung Gigabit Ethernet là 1500 byte nhưng có thể mở
rộng đến 9000 byte trong tương lai. Khung Ethernet được mã hoá trong sóng mang
quang sử dụng mã 8B/10B. Do đó, thông lượng đầu ra 1Gbit/s thì tốc độ đường
truyền là 1,25Gbit/s. Việc mã hoá cũng được đảm bảo điền đầy khi các gói không
phát đi để đảm bảo khả năng khôi phục đồng hồ.
Gigabit Ethernet hỗ trợ chế độ truyền thông song công giữa hai thiết bị
chuyển mạch với nhau và giữa chuyển mạch và trạm đầu cuối, cũng như hỗ trợ chế

quang riêng lẻ bao gồm các mạng nhỏ hơn và báo hiệu giữa chúng sử dụng giao
diện INNI( Inter Network-Network Interface). Một mạng quang nhỏ hơn đó gồm
nhiều node quang(bộ OXC) được nối với nhau bởi sợi quang. Các mạng khách
hàng như IP, ATM, SONET giao tiếp với mạng quang thông qua giao diện
UNI(User-Network Interface). Các kĩ thuật chuyển mạch quang quyết định loại
dịch vụ mà mạng quang có thể cung cấp cho mạng khách hàng
Với kiến trúc IP /WDM các datagram được xử lý hoàn toàn trong miền
quang từ nguồn tới đích theo từng đơn vị truyền dẫn. Nó có thể lợi dụng được ưu
điểm nổi bật của kỹ thuật gói là nâng cao được hiệu quả tài nguyên mạng (thiết bị
truyền dẫn, thiết bị chuyển mạch) do các gói của cùng một đích có thể đi theo các
hướng khác nhau tuỳ vào khả năng đáp ứng của tài nguyên theo hướng đó. Đồng
thời kết hợp với hệ thống truyền dẫn quang tốc độ cao, băng thông rộng. Giai
đoạn này chỉ có thể thực hiện khi công nghệ cho phép xử lý gói tại miền quang. Về
cơ bản, chỉ cần nâng cấp các thiết bị tại các node của mạng IP over WDM sao cho
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang
Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
25
đáp ứng được năng lực xử lý gói quang. Các datagram khác nhau có thể nằm cùng
trên một bước sóng khi truyền dẫn nhưng tại các node nó được xử lý riêng rẽ mà
không cần thực hiện biến đổi E/O. Công nghệ chuyển mạch gói quang sẽ cố gắng
để đạt được hiệu năng nhóm gói tin truyền qua mạng quang tốt nhất. Luồng thông
tin tiêu đề hoặc thông tin điều khiển trên một kênh điều khiển riêng sẽ thiết lập
đường truyền đơn hướng
Chúng ta sẽ xét ba kiến trúc mạng IP/ WDM
1.4.5.1 IP over point to point WDM
Các thiết bị như OADM không tạo thành mạng WDM mà cung cấp một liên
kết lớp vật lý giũa các router IP. SONET có thể được sử dụng để truyền các khung
trên các kênh WDM. Gói IP được đóng khung trong khung SONET. Hệ thống này
có thể trải rộng nên phát triển ở các mạng có khoảng cách xa. Kiến trúc này đòi hỏi
các router IP liên kết trực tiếp với nhau qua các liên kết sợi quang đa bước sóng.