Các công nghệ được áp dụng cho mạng thế hệ sau

Lớp mạng chuyển tải trong cấu trúc mạng mới bao gồm cả truyền dẫn và chuyển mạch. Theo tài liệu từ các hãng cung cấp thiết bị và thông tin về tình hình phát triển mạng viễn thông ở một số quốc gia thì công nghệ áp dụng cho lớp chuyển tải trong mạng thế hệ sau là:

- Công nghệ truyền dẫn quang SDH, WDM

- Chuyển mạch ATM/IP; IP/MPLS

+ Hữu tuyến (wire): cáp đồng(xDSL), cáp quang

+ Vô tuyến (Wireless): thông tin di động: công nghệ GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh

2.3. Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS:

Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS có vai trò quan trọng trong mạng NGN. Việc hình thành và phát triển công nghệ MPLS xuất phát từ nhu cầu thực tế và được các nhà công nghiệp viễn thông thúc đẩy rất nhanh chóng. Đặc biệt sự thành công và nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường công nghệ này có được chủ yếu dựa vào việc tiêu chuẩn hoá công nghệ. Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ quá trình nghiên cứu hai thiết bị cơ bản trong mạng IP: tổng đài chuyển mạch và bộ định tuyến. Sau đây giới thiệu một số khái niệm cơ bản về vấn đề này:

Các nhà sản xuất thiết bị hướng tới mạng viễn thông truyền thống không có nhiều nghiên cứu về MPLS mà chủ yếu bằng cách mua lại hay sáp nhập các công ty nhỏ hơn (như Ericsson với Juniper, Lucent Tech. với Ascend, Alcatel với NewBridge, Siemens với Unisphere...) chuyên về thiết bị mạng. Có thể nhận thấy tất cả các nhà sản xuất thiết bị đều rất quan tâm đến MPLS và phát triển các sản phẩm MPLS. Do có sự hội nhập và xu hướng hòa đồng giữa thiết bị chuyển mạch và các thiết bị định tuyến nên xu hướng phát triển các sản phẩm MPLS là tất yếu và đang diễn ra rất mạnh. Quá trình hình thành và ra đời của các tiêu chuẩn có thời gian ngắn, các tiêu chuẩn được các nhà sản xuất thiết bị liên tục đóng góp, cập nhật và sửa đổi cho phù hợp với thực tế.

Sự lựa chọn MPLS hiện nay đang được coi là sự lựa chọn đúng đắn cho tất cả các nhà khai thác, từ nhà khai thác độc quyền trước đây đến những nhà khai thác mới xuất hiện. Tuy nhiên nguyên tắc hoạt động, tổ chức, các giao thức có thể phát triển để ứng dụng cho các công nghệ sau này mà hiện nay đã được xác định đó là GMPLS – Generalized Multiprotocol Label Switching.

GMPLS là giai đoạn phát triển nâng cao của MPLS, nó cung cấp mảng điều khiển chung dựa trên cơ sở IP cho tất cả các lớp; sử dụng phương thức chuyển mạch gói (bộ định tuyến và chuyển mạch), chuyển mạch kênh (SDH ADM), chuyển mạch bước sóng và chuyển mạch cổng vật lý (chuyển mạch quang). GMPLS cho phép tận dụng những kinh nghiệm trong khai thác, hoạt động của MPLS. Mảng điều khiển GMPLS trên cơ sở tiêu chuẩn mở cho phép các nhà khai thác lựa chọn thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau. Hơn nữa, GMPLS cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tạo ra độ mềm dẻo hơn trong thiết kế mạng. Mặc dù tiến trình tiêu chuẩn hoá GMPLS được thực hiện rất nhanh và các đặc tính cơ bản nhất đã được định nghĩa nhưng vẫn còn nhiều việc đang được tiến hành. Khó khăn lớn nhất hiện nay là vấn đề định nghĩa sử dụng các tham số cơ bản như thế nào để tích hợp đặc điểm riêng và đặc tính của từng lớp.

Có nhiều công nghệ chuyển mạch gói, chẳng hạn X.25, Frame Relay, ATM..., chúng ta sẽ lần lượt xem xét các công nghệ này.

X.25 được thiết kế để sử dụng qua các PDN. Chồng giao thức X.25 cung cấp truyền thông giữa giữa hai mạng cục bộ trên mạng diện rộng bằng cách sử dụng các thiết bị đầu cuối dữ liệu (DTE - Data Terminal Equipment) và thiết bị cuối kênh dữ liệu DCE (Data Circuit-terminating Equipment).

Do các mạng X.25 được phát triển khi mạng điện thoại chưa hoàn toàn được tin cậy, nên X.25 thực hiện chức năng kiểm tra và sửa lỗi. Chính vỡ lý do này,tốc độ các mạng X.25 chậm đi và chỉ đạt tới tốc độ xấp xỉ 64Kb/s.

Các mạng X.25 cung cấp các kết nối không lỗi, đáng tin cậy, tuy nhiên chúng ngày càng ít phổ biến do sự phát triển của Frame Relay và ATM.

Frame Relay ra đời sau X.25. Đây là giao thức mạng diện rộng tầng 2, cung cấp các kết nối tốc độ cao giữa các thiết bị DTE (chẳng hạn cầu nối hoặc Router). Frame Relay nhanh hơn X.25 do loại bỏ chức năng điều khiển và sửa lỗi, các chức năng đó làm giảm khả năng chuyển gói của X.25. Các kết nối Frame Relay có thể hoạt động ở tốc độ khoảng 56Kb/s tới 1.544Mb/s.

Frame Relay sử dụng các kênh ảo thường trực cho các tác vụ truyền thông giữa các điểm trên mạng diện rộng. Các kênh ảo này được nhận biết bởi một số hiệu nhận dạng kết nối liên kết dữ liệu (DLCI – Data Link Connection Identifier), một giá trị do nhà cung cấp dịch vụ Frame Relay cung cấp. Do nhiều kênh ảo có thể tồn tại trên một giao diện Frame Relay nên DLCI dành cho một kênh ảo cụ thể có thể được sử dụng làm tham chiếu để đảm bảo các gói tin được chuyển đúng đích. Điều này được thực hiện bằng cách ánh xạ địa chỉ giao thức (chẳng hạn địa chỉ IP nếu dùng giao thức IP) của các DTE gửi và nhận với DLCI của kênh ảo chúng ta sử dụng để truyền thông.

Một trong những điều hấp dẫn khách hàng là các kết nối Frame Relay có thể được thiết lập cho bất kỳ sự đũi hỏi nào về băng thông. Hiện nay, các kết nối Frame Relay khá phổ biến vỡ chỳng cung cấp một trong cỏc kết nối mạng diện rộng tốc độ cao nhưng giá thành rẻ. Các kết nối Frame Relay có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ thích ứng Frame Relay CSU/DSU và một cầu nối hoặc Router.

ATM (Asynchronous Transfer Mode) là một công nghệ chuyển mạch gói tốc độ cao, có thể cung cấp khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao qua mạng diện rộng. ATM có thể được sử dụng qua nhiều phương tiện truyền thông với các hệ thống truyền thông băng cơ sở và băng hẹp.

Việc thực hiện chuyển mạch gói của ATM được gọi là chuyển mạch tế bào (cell-switching) vỡ nú sử dụng cỏc gúi dữ liệu cú độ dài cố định. Không giống như Frame Relay, nơi độ dài các gói dữ liệu có thể thay đổi, các gói ATM (được gọi là các tế bào) có độ dài cố định 53 byte. Trong số 53 byte này có 48 byte chứa dữ liệu và 5 byte mào đầu. Do các gói dữ liệu chuẩn dễ dàng di chuyển hơn các gói có kích thước ngẫu nhiên, ATM thực hiện hầu hết việc vận tải và chuyển mạch qua các thiết bị phần cứng. Hiệu quả của việc sử dụng chuyển mạch phần cứng với các gói dữ liệu nhỏ cho phép ATM có thể đạt tới tốc độ thực tế 622Mb/s (tốc độ lý thuyết có thể đạt tới 1.2Gb/s).

Giống như Frame Relay, ATM để lại việc sửa lỗi cho các thiết bị tầng liên kết dữ liệu tại mỗi đầu của kết nối và cũng thiết lập một kênh ảo thường trực giữa hai điểm qua mạng diện rộng.

ATM được xem như là công nghệ của tương lai trong môi trường mạng LAN cũng như cho phép tích hợp thoại, dữ liệu và video vào một mạng vật lý duy nhất có băng thông lớn, mềm dẻo. Tuy nhiên, để thực hiện các tính năng đó yêu cầu công nghệ rất phức tạp mà chỉ có thể thích hợp với các đường truyền dữ liệu gói cực lớn và việc truyền các dịch vụ thoại, video bằng các quá trình ghép kênh.

Tính phức tạp làm gia tăng chi phí và làm cho người dùng chưa sẵn sàng chuyển lên dùng ATM. Trong quá trình chạy một thời gian dài người ta chỉ thấy lợi ích của việc áp dụng ATM vào mạng LAN là khả năng đạt được chất lượng dịch vụ QoS và các loại dịch vụ CoS. Việc lắp đặt ATM trong các mạng đồng trục chỉ để loại bỏ tắc nghẽn và băng thông lớn, tuy nhiên các mạng đường trục không thể luôn thay đổi vì chi phí đầu tư lớn.

Khi nhu cầu sử dụng các dịch vụ băng thông rộng và chất lượng cao như hội nghị truyền hình, Internet tốc độ cao ngày càng tăng nhanh thì mạng truy nhập cần được phát triển hướng tới băng thông rộng, chất lượng và độ linh hoạt cao sử dụng các môi trường truyền dẫn khác nhau: cáp quang, cáp đồng, vô tuyến và sử dụng các công nghệ truy nhập hiện đại để có thể cung cấp được các dịch vụ mới.

Công nghệ đường dây thuê bao số (DSL) bắt đầu với mạng số tích hợp đa dịch vụ (ISDN). Đối với các dịch vụ triển khai tại nhà khách hàng, ISDN DSL được cung cấp với tốc độ 144 kb/s đối xứng (2B+D) qua giao diện tốc độ cơ sở (BRI). Các công nghệ xDSL sau này có nhiều đặc điểm nổi bật hơn như cho phép truyền dẫn đối xứng hoặc bất đối xứng và truyền dẫn với tốc độ cao hơn. Các công nghệ đó là: HDSL (đường dây thuê bao số tốc độ cao); SDSL (đường dây thuê bao số đối xứng); ADSL(đường dây thuê bao số bất đối xứng) và VDSL(đường dây thuê bao số tốc độ rất cao).

Công nghệ đường dây thuê bao số tốc độ cao (HDSL) là công nghệ truyền dẫn đối xứng (tốc độ trên hai hướng bằng nhau). Tốc độ trên hướng đi và về là 1,5 Mb/s (theo chuẩn Mỹ) hoặc 2 Mb/s (các nước khác). Với tốc độ này, HDSL tương xứng với các hệ thống truyền tải T1 hoặc E1 trước đây. Trong thực tế với công nghệ HDSL này được ứng dụng cho truyền tải các luồng tín hiệu với tốc độ 1,5 hoặc 2 Mb/s qua đôi cáp đồng ở các hệ thống DLC hoặc các kết nối mạng diện rộng (WAN) giữa các mạng cục bộ (LAN). Phiên bản mới nhất là HDSL2 chỉ sử dụng một đôi dây và khả năng tương thích giữa các nhà cung cấp thiết bị cao.

2. 
   SDSL (Symmetric DSL):
   

2. 
   ADSL (Asymmetric DSL):
   

2. 
   RADSL (Rate adaptive DSL):
   

2. 
   CDSL (Consumer DSL):
   

2. 
   IDSL (ISDN DSL):
   

2. 
   VDSL (Very high-speed DSL):
   

Công nghệ truyền tải qua WDM là công nghệ sử dụng cáp quang làm môi trường truyền dẫn chủ yếu để truyền thông tin thuê bao. So cới công nghệ truy nhập cáp đồng, nó có nhiều ưu điểm và triển vọng ứng dụng rất rộng lớn.

WDM dùng các bước sóng khác nhau cho các khối mạng cáp quang (ONU) khác nhau. Do đó không cần linh kiện điện tử phức tạp, đồng thời tận dụng cửa sổ bước sóng suy hao thấp của sợi qung. Về mặt xử lý tín hiệu đưa vào và lấy ra, có thể dùng bước sóng khác nhau để phân biệt. Như áp dụng bước sóng ở đoạn 1.310 nm truyền tín hiệu băng hẹp đưa vào, dùng đoạn băng 1.550 nm truyền tín hiệu băng rộng lấy ra, đồng thời kênh đưa vào và lấy ra hoàn toàn trong suốt. Nếu tín hiệu lấy ra suy hao tương đối lớn, có thể sử dụng bộ khuếch đại quang trộn Erbơ (EDFA). Hình 5.9 đưa ra ứng dụng phương thức WDM thuộc cấu trúc hệ thống mạng cáp quang thụ động không nguồn (PON). Nó điều chế tín hiệu truyền dẫn đưa vào của các ONU thành tín hiệu quang có bước sóng khác nhau, đưa đến bộ chia đường quang (OBD), đồng thời phối hợp vào cáp sợi quang. Tín hiệu ghép này sau khi đến thiết bị đầu cuối đường quang (OLT), qua linh kiện WDM được tách thành tín hiệu quang của các ONU và đi qua bộ đo thăm dò quang/ điện (PD) giải điều chế thành tín hiệu điện.


Hình 5.9: Mô hình WDM- PON

Nhược điểm chủ yếu của WDM là yêu cầu độ ổn định bước sóng của nguồn quang rất cao, số đường truyền đưa vào bị hạn chế, không thể dùng chung thiết bị quang OLT, giá thành tương đối cao.

“Dịch vụ viễn thông” là dịch vụ truyền ký hiệu, tín hiệu, số liệu, chữ viết, âm thanh, hình ảnh hoặc các dạng khác của thông tin giữa các điểm kết cuối của mạng viễn thông.

Nói một cách khác dịch vụ viễn thông là các hoạt động trực tiếp hoặc gián tiếp của các doanh nghiệp viễn thông (doanh nghiệp cung cấp dịch vụ, doanh nghiệp cung cấp hạ tầng mạng) cung cấp cho khách hàng khả năng truyền đưa hay tiếp nhận các loại thông tin (âm thanh, ký tự, tín hiệu, văn bản, hình ảnh) thông qua mạng viễn thông (hình 6.1 minh hoạ điều này).

Nhà cung cấp hạ tầng mạng: Là doanh nghiệp nhà nước hoặc doanh nghiệp mà vốn góp của nhà nước chiếm cổ phần chi phối hoặc cổ phần đặc biệt, được thành lập theo quy định của pháp luật để thiết lập hạ tầng mạng và cung cấp dịch vụ viễn thông.

Các doanh nghiệp cung cấp hạ tầng mạng tại Việt Nam hiện nay có 7 doanh nghiệp (thời điểm 12/2004), bao gồm: Tổng công ty Bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT), Công ty điện tử viễn thông quân đội (VieTel), Công ty cổ phần dịch vụ BC-VT Sài gòn (SPT), Công ty viễn thông điện lực (ETC), Công ty cổ phần viễn thông Hà nội (Hanoi Telecom), Công ty thông tin điện tử hàng hải (Vishipel), công ty công nghệ truyền thông FPT. Ngoài ra còn có một số công ty khác như: NetNam, OCI...

Nhờ việc lắp đặt các tổng đài điện thoại, các thiết bị truyền dẫn hiện đại nối giữa các tổng đài nên mạng điện thoại có thể vươn ra rất xa và đi tới mọi vùng trong một nước. Các thiết bị đầu cuối của mạng này là các thuê bao hay các máy điện thoại công cộng, các ghisê hoặc các tổng đài riêng của các cơ quan. Nhờ đó số lượng khách hàng tăng lên đáng kể, thoả mãn được nhu cầu toàn xã hội về đàm thoại ở bất kể nơi nào.

Ngoài các dịch vụ thoại, kể cả máy cố định và máy di động, còn nhiều loại hình dịch vụ phi thoại khác được đáp ứng qua mạng viễn thông. Điều đó rất phù hợp với nhu cầu phát triển của xã hội. Ngoài việc trao đổi tin tức bằng lời nói, con người còn trao đổi với nhau nhiều loại thông tin hay những tin tức khác. Trong mỗi lĩnh vực hoạt động của xã hội, nhu cầu trao đổi, nhu cầu tìm kiếm thông tin có những hình thức và mức độ khác nhau. Nguồn tin cũng được cất giữ và bảo quản khác nhau bằng những phương tiện kĩ thuật khác nhau. Do vậy sự hoạt động của các nhà doanh nghiệp, các chính trị gia, các nhà sử học,... đều cần các nguồn thông tin nhanh chóng, chính xác, bí mật, đầy đủ nhất kéo theo những hình thức truyền tin hiện đại, chất lượng nhất để phục vụ cho sự nghiệp của mình. Ngành viễn thông cần đáp ứng những yêu cầu đa dạng và khắt khe ấy của khách hàng. Những loại hình dịch vụ khác nhau có thể cần có những mạng riêng của nó, cũng có thể ghép nối chúng với mạng thoại vốn đã rộng khắp và phát triển thành hệ thống ISDN.