Chuyên đề tốt nghiệp công nghệ ip mpls trên nền wdm

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ IP/MPLS TRÊN NỀN WDM

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC......................................................................................................................1

PHỤ LỤC HÌNH VẼ.....................................................................................................4

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT...............................................................................6

LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................................8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC……...

SÓNG WDM..................................................................................................................9

1.1 Nguyên lý cơ bản của hệ thống WDM...............................................................9

1.1.1 Định nghĩa..........................................................................................................9

1.1.2 Mục đích............................................................................................................9

1.1.3 Hệ thống WDM.................................................................................................9

1.1.4 Chức năng của hệ thống WDM.......................................................................10

1.1.5 Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống WDM......................................................12

1.2 Sự phát triển của WDM....................................................................................13

1.3 Lớp quang...........................................................................................................14

1.4 Mạng quang trong suốt.....................................................................................15

1.5 Tổng kết chương................................................................................................16

CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ…….

THỐNG WDM............................................................................................................17

2.1 Giới thiệu chung................................................................................................17

2.2 Giới thiệu chuyển mạch kênh quang chia bước sóng....................................17

2.3 Bộ chuyển đổi bước sóng trong chuyển mạch kênh quang chia bước sóng.18

2.3.1 Bộ chuyển đổi bước sóng quang điện..............................................................18

2.3.2 Bộ chuyển đổi bước sóng bằng cách trộn sóng...............................................19

2.3.3 Bộ chuyển đổi bước sóng dùng cách tử quang................................................20

2.4 Phần tử nối chéo quang OXC (Optical Cross-connection)............................21

2.4.1 Giới thiệu phần tử nối chéo quang OXC.........................................................21

2.4.2 Các yêu cầu của bộ OXC.................................................................................22

2.4.3 Các cấu hình khác nhau cho OXC...................................................................23

SVTH: Nguyễn Huy Cường Trang 1

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ IP/MPLS TRÊN NỀN WDM

2.4.4 Cấu hình toàn quang OXC...............................................................................24

2.5 Giới thiệu lớp khách hàng của WDM.............................................................27

2.5.1 Mô hình IP trên ATM trên SONET/SDH trên WDM.....................................27

2.5.2 Mô hình IP trên ATM trên WDM....................................................................28

2.5.3 Mô hình IP trên SONET/SDH trên WDM......................................................28

2.5.4 Mô hình IP trên WDM.....................................................................................28

2.6 Tổng kết chương................................................................................................29

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ IP TRÊN NỀN WDM................................................30

3.1 Giới thiệu về công nghệ IP................................................................................30

3.1.1 Lịch sử ra đời của IP........................................................................................30

3.1.2 Mô hình phân lớp của IP..................................................................................30

3.2 IP/ATM/SONET/SDH trên nền WDM...........................................................31

3.3 IP/SONET/SDH trên nền WDM......................................................................32

3.4 IP/ATM trên nền WDM...................................................................................32

3.4.1 Mào đầu của IP và ATM..................................................................................32

3.4.2 Các phương pháp đóng gói IP vào cell ATM..................................................33

3.5 Truyền dẫn IP trên nền WDM thông qua lớp trung gian ppp.....................34

3.6 Truyền dẫn IP trực tiếp trên nền WDM.........................................................35

3.6.1 Giới thiệu.........................................................................................................35

3.6.2 Ánh xạ địa chỉ IP vào kênh bước sóng WDM.................................................37

3.6.3 Mạng con IP.....................................................................................................38

3.7 Tổng kết chương................................................................................................38

CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ MPLS TRÊN NỀN WDM.......................................40

4.1 Giới thiệu về công nghệ MPLS........................................................................40

4.1.1 Tổng quan về công nghệ MPLS......................................................................40

4.1.2 Ưu điểm của chuyển mạch nhãn đa giao thức.................................................40

4.2 Một số khái niệm và hoạt động cơ bản của MPLS.........................................41

4.2.1 Các khái niệm cơ sở trong MPLS....................................................................41

4.2.2 Phân phối (distribution) và liên kết (binding) nhãn.........................................43

4.2.3 Trao đổi nhãn và chuyển tiếp lưu lượng..........................................................44

4.2.4 Kỹ thuật lưu lượng MPLS...............................................................................44

SVTH: Nguyễn Huy Cường Trang 2

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ IP/MPLS TRÊN NỀN WDM

4.3 Chuyển mạch  đa giao thức...........................................................................45

4.3.1 Giới thiệu về chuyển mạch  đa giao thức.....................................................45

4.3.2 Mối liên hệ giữa OXC và MPLS.....................................................................46

4.3.3 Tương quan giữa bước sóng quang và MPLS.................................................47

4.3.4 Lỗi kết nối quang.............................................................................................48

4.4 Các mặt phẳng điều khiển quang, IP và MPLS.............................................49

4.4.1 Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển Internet......................................49

4.4.2 Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển MPLS........................................49

4.4.3 Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển quang.........................................50

4.4.4 Phối hợp hoạt động giữa ba mặt phẳng điều khiển quang, IP và MPLS.........51

4.5 Cơ cấu tổ chức cho IP trên mạng quang.........................................................52

4.5.1 Giới thiệu cơ cấu tổ chức cho IP trên mạng quang..........................................52

4.5.2 Cơ cấu tổ chức cho IP trên mạng quang..........................................................53

4.5.3 Mô hình dịch vụ hợp nhất................................................................................54

4.5.4 Các liên kết nối cho IP trên quang...................................................................54

4.6 Bảo vệ đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) và đường dẫn chuyển mạch…..

quang (OSP).................................................................................................................56

4.6.1 Bảo vệ đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP)...................................................56

4.6.2 Bảo vệ đường dẫn chuyển mạch quang (OSP)................................................57

4.6.3 Sự tương quan giữa OSP trong quang và LSP trong MPLS............................59

4.6.4 Kỹ thuật xếp chồng LSP và OSP.....................................................................64

4.6.5 Ví dụ về kết hợp hoạt động giữa nhãn và bước sóng.......................................66

4.6.6 Các ưu điểm khi sử dụng MPLS kết hợp với quang........................................67

4.6.7 Xếp chồng IP/MPLS/WDM.............................................................................70

4.7 Tổng kết chương................................................................................................75

KẾT LUẬN..................................................................................................................76

Tài liỆu tham khẢo.......................................................................................................77

SVTH: Nguyễn Huy Cường Trang 3

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ IP/MPLS TRÊN NỀN WDM

PHỤ LỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM đơn hướng………….…..........9

Hình 1.2: Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM song hướng….………..….…10

Hình 1.4: Sự phát triển của các hệ thống WDM……………….….............................13

Hình 1.5: Mạng WDM định tuyến bước sóng………………………………..………14

Hình 1.6: Phân cấp các lớp ghép kênh trong hệ thống quang………………..………15

Hình 2.1: Cấu trúc của một phần tử chuyển mạch kênh phân chia bước sóng………18

Hình 2.2: Các loại chuyển đổi bước sóng quang điện………...…………………......19

Hình 2.3: Cấu trúc của bộ chuyển đổi bước sóng……………………………………20

Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động chuyển đổi của cách tử quang…...…………………21

Hình 2.5: Mô hình mạng sử dụng bộ OXC……………………………………… ….22

Hình 2.6: Cấu hình OXC có lõi chuyển mạch điện……………………………….…23

Hình 2.7: Cấu hình OXC lõi chuyển mạch quang có các bộ chuyển đổi O/E/O….....23

Hình 2.8: Cấu hình OXC có lõi chuyển mạch điện………………………………….23

Hình 2.9: Cấu hình OXC có lõi chuyển mạch quang………………………………..24

Hình 2.10: Mô hình nút mạng toàn quang sử dụng bộ OXC lõi quang/điện…….......25

Hình 2.11: OXC mặt phẳng bước sóng lõi quang…………………………………....26

Hình 2.12: Xen/rẽ trong mặt phẳng bước sóng……………………………………....26

Hình 2.13: Xu hướng chuyển đổi của mạng truyền tải……………………………....27

Hình 3.1: Cấu trúc phân lớp IP/ATM/SONET-SDH/WDM………………………....31

Hình 3.2: Kết nối giữa các phân lớp trong mô hình IP/ATM/SONET/SDH trên WDM……31

Hình 3.3: Ví dụ về mạng truyền tải IP/ATM/SDH (SONET) trên WDM………......32

Hình 3.4: Mào đầu của IP và ATM……………………………………………...…..33

Hinh 3.5: Đóng gói IP vào cell ATM theo phương pháp sử dụng PPP đầy đủ……...34

Hình 3.6: Vận hành IP trên WDM dùng PPP làm lớp trung gian…………………...35

Hình 3.7: Cấu trúc tổng quan về mạng truyền tải IP trên nền WDM…………….….36

Hình 3.8: Định tuyến IP qua mạng quang……………………………………….......36

Hình 3.9: Tách nhập và kết nối lưu lượng IP giữa các bộ định tuyến…….……..….37

SVTH: Nguyễn Huy Cường Trang 4

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ IP/MPLS TRÊN NỀN WDM

Hình 4.1: Lớp chuyển tiếp tương đương…………………………………………...42

Hình 4.2: Các loại nút MPLS……………………………………………………....43

Hình 4.3: Các mặt phẳng điều khiển quang và MPLS……………………………..46

Hình 4.4: Mô hình MPS………………………………………………………......46

Hinh 4.5: Quá trình sử lý lưu lượng của người sử dụng………………………...…48

Hình 4.6: Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển Internet…………………...49

Hình 4.7: Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển MPLS………………….…50

Hình 4.8: Mặt phẳng điều khiển quang và mặt phẳng dữ liệu quang……………...51

Hình 4.9: Kết hợp hoạt động của ba mặt phẳng…………………………………...52

Hình 4.10: Mô hình ngang cấp………………………………………………….…55

Hình 4.11: Mô hình chồng lớp………………………………………………….…55

Hình 4.12: Đường đi chính trong mạng MPLS……………………………………56

Hình 4.12: Nhãn dùng cho đường đi chính………………………………………..56

Hình 4.13: Nhãn dùng cho đường dự phòng………………………………………57

Hình 4.14: Tương quan nhãn MPLS và bước sóng quang: OXC O/E/O………….58

Hình 4.15: Nút OXC O/E/O…………………………………………………….…58

Hình 4.16: Nút OXC O/O/O…………………………………………………….…59

Hình 4.17: Các OSP và LSP……………………………………………………….60

Hình 4.18: Xếp chồng hai miền định tuyến…………………………………….….65

Hình 4.19: Kết hợp nhãn và bước sóng trong mạng……………………………….66

Hình 4.20: Tích hợp nhiều địa địa IP vào một nhãn……………………………….67

Hình 4.21: Kết hợp giữa mạng WDM và mạng Internet chuyển mạch nhãn……...68

Hình 4.22: Kết hợp hoạt động giữa nút Internet và các nút khác trong mạng….….69

Hình 4.23: Ánh xạ nhãn MPLS vào các kênh WDM……………………………..70

Hình 4.24: Các bảng trong mặt phẳng dữ liệu của nút E……………………….…71

Hình 4.25: Mặt phẳng dữ liệu tại nút F……………………………………………73

Hình 4.26: Cấu trúc và hoạt động của MENS…………………………………......73

Hình 4.27: Các mặt phẳng dữ liệu tại nút G……………………………………….74

SVTH: Nguyễn Huy Cường Trang 5

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ IP/MPLS TRÊN NỀN WDM

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt Chú giải tiếng Anh Chú giải tiếng Việt

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không

đồng bộ

CR-LDP Constraint Routing Label

Distribution Protocol

Định tuyến ràng buộc với giao

thức phân bổ nhãn

CSPF Constraint Shortest Path First Định tuyến cưỡng bức đường đi

ngắn nhất

LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên chuyển mạch

nhãn

LIB Label Information Base Bảng cơ sở dữ liệu nhãn

LDP Label Distribution Protolcol Giao thức phân bổ nhãn

AS Autonomous System Vùng tự trị

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ.

FEC Forwarding Information Class Lớp chuyển tiếp tương đương

EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên

CR Cell Router Bộ định tuyến tế bào

DLCI Data Link Connection Identifier Trường nhận diện kết nối liên kết

dữ liệu.

RFC Request For Comments Tài liệu chuẩn cho Internet

PHB Per Hop Behavior Ứng xử theo từng chặng

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên

MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry Mục chuyển tiếp nhãn tiếp theo

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên

VC Virtual Circuit Kênh ảo

VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo

VPI Virtual Path Identifier Trường nhận dạng đường ảo

IETF Internet Engineering Task Force Ủy ban tư vấn kỹ thuật Internet

IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến trong phạm

vi miền

LSP Label Switch Path Đường chuyển mạch nhãn

SVTH: Nguyễn Huy Cường Trang 6

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ IP/MPLS TRÊN NỀN WDM

LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm

PVC Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định

TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối

LIS Logic IP Subnet Mạng con Logic IP

ILM Incoming Label Map Ánh xạ nhãn đầu vào

TTL Time to Live Thời gian sống

CoS Class of Service Lớp dịch vụ

Diffserv Differentiated Services Dịch vụ phân biệt

Intserv Integrated Service Dịch vụ tích hợp

SVTH: Nguyễn Huy Cường Trang 7