Lựa chọn công nghệ phù hợp cho mạng truy nhập cố định NGN

Lựa chọn công nghệ phù hợp cho mạng truy nhập cố định NGN



Tóm tắt: Để đáp ứng được nhu cầu dịch vụ băng rộng trong tương lai, mục tiêu của các mạng truy nhập cố định là thay thế các công nghệ cáp đồng bằng công nghệ cáp quang hướng tới đối tượng khách hàng có nhu cầu lớn. Trong quá trình chuyển đổi này, nhiều công nghệ cho mạng truy nhập cố định đã được áp dụng như DSL, cáp đồng trục, PON, CWDM, Ethernet, PLC nhằm đem lại hiệu quả cao nhất cho các nhà cung cấp cũng như người sử dụng dịch vụ viễn thông. Bài báo tập trung trình phân tích, đánh giá và so sánh các công nghệ mạng truy nhập cố định chủ yếu hiện nay làm cơ sở lựa chọn công nghệ mạng truy nhập cố định cho mạng NGN.

• Giới thiệu

Các dịch vụ viễn thông ngày nay đã có những thay đổi về căn bản so với dịch vụ truyền thống trước đây (chẳng hạn như thoại). Lưu lượng thông tin trên mạng là sự hòa trộn giữa lưu lượng thoại và các dịch vụ phi thoại trong đó lưu lượng dịch vụ phi thoại liên tục gia tăng và biến động rất nhiều. Hơn nữa các kết nối truyền số liệu diễn ra trong khoảng thời gian tương đối dài so với thoại thông thường chỉ vài phút. Đây là những nguyên nhân chính tạo đòi hỏi đối với mạng viễn thông hiện thời, phải đảm bảo truyền tải thông tin dung lượng lớn tốc độ cao với giá thành hạ.
Mạng viễn thông thường được cấu thành bởi ba mạng chính: mạng lõi, mạng phía khách hàng và mạng truy nhập. Mạng truy nhập đảm nhiệm việc kết nối giữa tổng đài truy nhập dịch vụ và thiết bị khách hàng, do đó nó là một phần rất quan trọng. Với xu hướng phát triển dịch vụ băng rộng của khách hàng ngày nay việc đưa sợi quang vào mạng truy nhập được quan tâm đặc biệt. Nhiều giải pháp truy nhập quang như FTTC/B, FTTH đã đáp ứng được sự mong đợi của cả hai phía nhà cung cấp và khách hàng. Trong môi trường cạnh tranh đòi hỏi các mạng truy nhập phải có khả năng chia sẻ tài nguyên cho nhiều khách hàng. Đây là một yếu tố quan trọng để giảm chi phí dịch vụ.

• Các công nghệ mạng truy nhập

Mạng truy nhập NGN thực chất một mạng cung cấp đa dịch vụ trong phạm vi nội vùng (thảnh phố /tỉnh) với dịch vụ chủ đạo dựa trên nền IP. Các dịch vụ NGN được cung cấp tới khách hàng thông qua mạng biên của mạng truy nhập NGN. Mạng lõi truy nhập có nhiệm vụ gom, định tuyến và truyền dẫn lưu lượng:
Các công nghệ chủ yếu cho mạng biên truy nhập bao gồm:
· Công nghệ DSL
· Công nghệ HFC
· Công nghệ PON
Các công nghệ cho mạng lõi truy nhập bao gồm:
· Công nghệ SDH (SDH truyền thống, SDH-Ng)
· Công nghệ WDM
· Công nghệ RPR
· Công nghệ Ethernet
· Công nghệ MPLS
Tuy nhiên, vấn đề đặt ra cho các nhà xây dựng và cung cấp dịch vụ mạng là trên cơ sở mục tiêu xây dựng mạng cần phải lựa chọn được những công nghệ phù hợp để áp dụng vào việc xây dựng mạng. Trên cơ sở những công nghệ mạng được lựa chọn, các nhà thiết kế mạng sẽ xây dựng những cấu hình mạng thích hợp, lựa chọn thiết bị phù hợp để xây dựng được mạng đáp ứng với những mục tiêu đề ra ban đầu.
Mục này sẽ thực hiện phân tích đặc điểm, ưu nhược điểm và khả năng áp dụng của từng công nghệ có khả năng áp dụng cho việc xây dựng mạng như đã nêu ở trên
Các công nghệ mạng biên truy nhập
Xét về khía cạnh giao diện đối với khách hàng, hiện tại có 3 dòng công nghệ được sử dụng nhiều nhất trong mạng truy nhập là DSL, cáp đồng trục và PON (Bao gồm APON, BPON, EPON, GPON và WDM PON). Sau đây là một số đặc điểm chính về các công nghệ này
Cáp đồng trục và DSL
Cáp đồng trục và DSL là hai công nghệ truy nhập được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, đây là hai công nghệ sử dụng truyền dẫn hỗn hợp cáp quang và cáp đồng cung cấp dịch vụ đến nút truy nhập tận dụng được hạ tầng mạng sẵn có (cáp đồng trục hay cáp điện thoại), rẻ tiền và có thể nhanh chóng đưa vào khai thác. Bảng 1 trình bày sơ lược các đặc điểm chính về hai công nghệ này


Bảng 1: So sánh hai công nghệ HFC và DSL

DSL và HFC là hai công nghệ truy nhập chủ yếu trước khi tiến tới mạng truy nhập quang. Tùy theo tình hình phát triển và nhu cầu của khách hàng mà các nút đầu cuối quang làm mạng truyền tải cho DSL và HFC được đẩy dần về phía khách hàng để vừa đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như tính kinh tế.
Mạng truy nhập băng rộng phía khách hàng của VNPT chỉ sử dụng công nghệ DSL, đây là lựa chọn tối ưu đối với các nhà cung cấp dịch vụ thoại và trong thời gian tới, công nghệ truy nhập chủ yếu của VNPT vẫn là DSL. Để mở rộng phạm vi cũng như khả năng cung cấp dịch vụ, mạng DSL có thể được phát triển theo hai hướng:
Tăng thêm số lượng các DSLAM
Đối với các khu vực mới có mức độ tập trung nhu cầu dịch vụ cao, việc mở rộng mạng bổ sung các điểm đặt DSLAM có nhiều cổng dịch vụ là cần thiết, tuy nhiên cũng cần bổ sung các thiết bị truyền dẫn kết nối với hệ thống và nhà trạm để đặt thiết bị.
Sử dụng các DSLAM kết nối từ xa
DSLAM kết nối từ xa (Remote DSLAM) là một giải pháp mở rộng mạng DSL một cách hiệu quả đối với các khu vực tương đối biệt lập và có nhu cầu dịch vụ không quá cao (20 đến 30 cổng), DSLAM từ xa có thể nối với mạng hiện tại thông qua việc xếp tầng các DSLAM sử dụng kết nối Ethernet quang hoặc qua mạng quang thụ động.
Mạng quang thụ động PON
Do tính lịch sử phát triển về công nghệ truyền dẫn, có nhiều cấu trúc kiến trúc PON được xây dựng và phát triển bao gồm APON, BPON, EPON, GPON và WDM PON. Theo hướng phát triển cung cấp dịch vụ qua cáp quang đến tận nhà thuê bao, mạng PON là mạng mục tiêu cung cấp đa dịch vụ qua sợi quang đến người dùng cuối với chi phí thấp. Bảng 2 trình bày so sánh đặc điểm cũng như tình hình chuẩn hóa giữa các giải pháp mạng PON cho đến hiện tại.

Trong các giải pháp mạng PON, giải pháp EPON được hỗ trợ và phát triển nhanh nhất. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã chọn giải pháp này để làm mạng truy nhập và truyền tải lưu lượng mạng Metro (MEN) để cung cấp đa dịch vụ. Tuy nhiên cơ chế duy trì và phục hồi mạng của giải pháp EPON còn chậm nên chỉ có thể áp dụng cho mạng có quy mô vừa và nhỏ. Đối với các mạng có quy mô lớn đòi hỏi phải có các giải pháp công nghệ mạnh hơn, đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống.
Công nghệ cho mạng lõi truy nhập
· Công nghệ SONET/SDH thế hệ sau
Đặc điểm công nghệ
Công nghệ SDH hiện tại là công nghệ truyền dẫn được áp dụng phổ biến nhất trong mạng của những nhà cung cấp dịch vụ trên thế giới. Công nghệ SDH được xây dựng trên cơ sở hệ thống phân cấp ghép kênh đồng bộ TDM với cấu trúc phân cấp ghép kênh STM-N cho phép cung cấp các giao diện truyền dẫn tốc độ từ vài Mbít/s tới vài Gigabít/s. Đặc tính ghép kênh TDM và phân cấp ghép kênh đồng bộ của công nghệ SDH cho phép cung cấp các kênh truyền dẫn có băng thông cố định và cố độ tin cậy cao với việc áp dụng các cho chế phục hồi và bảo vệ, cơ chế quản lý hệ thống theo cấu trúc tô-pô mạng phù hợp và đã được chuẩn hóa bởi các tiêu chuẩn của ITU-T.
Từ trước tới nay công nghệ truyền dẫn SDH được xây dựng chủ yếu cho việc tối ưu truyền tải lưu lượng thoại. Theo những dự báo và phân tích về thị trường mạng viễn thông gần đây, các doanh nghiệp có sẽ gia tăng mạnh mẽ các loại hình dịch vụ truyền dữ liệu và có xu hướng chuyển dần lưu lượng của các dịch vụ thoại sang truyền tải theo các giao thức truyền dữ liệu (ví dụ như dịch vụ thoại qua IP (VoIP).. Trong khi đó, các cơ sở hạ tầng mạng SDH hiện có khó có khả năng đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng gia tăng trong tương lai gần. Do vậy yêu cầu đặt ra là cần phải có một cơ sở hạ tầng truyền tải mới để có thể đồng thời truyền tải trên nó lưu lượng của hệ thống SDH hiện có và lưu lượng của các loại hình dịch vụ mới khi chúng được triển khai. Đó chính là lý do của việc hình thành một hướng mới của công nghệ SDH, đó là SDH thế hệ kế tiếp SDH-NG.
Các công nghệ để tạo ra SDH-NG được tập hợp chung trong một khái niệm đó là khái niệm truyền dữ liệu qua mạng SDH DoS (data over SDH). DoS là cơ cấu truyền tải lưu lượng cung cấp một số chức năng và các giao diện nhằm mục đích tăng hiệu quả của việc truyền dữ liệu qua mạng SDH. Mục tiêu quan trọng nhất mà các hướng công nghệ nói trên cần phải thực hiện được đó là phối hợp hỗ trợ lẫn nhau để thực hiện chức năng cài đặt/chỉ định băng thông cho các dịch vụ một cách hiệu quả mà không ảnh hưởng tới lưu lượng đang được truyền qua mạng SDH hiện tại. Điều này có nghĩa là mạng sẽ đảm bảo được chức năng hỗ trợ truyền tải lưu lượng dịch vụ của mạng hiện có và triển khai các loại hình dịch vụ mới. Thêm vào đó, SDH-NG cung cấp chức năng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS với mức độ chấp nhận nào đó cho các loại hình dịch vụ mới; mềm dẻo và linh hoạt trong việc hỗ trợ truyền tải lưu lượng truyền tải bởi các giao thức khác nhau qua mạng. Cơ cấu của DoS bao gồm 3 giao thức chính: Thủ tục đóng khung tổng quát GFR (generic framing procedure), kỹ thuật liên kết chuỗi ảo VC (virtual concatenation) và cơ cấu điều chỉnh dung lượng đường thông LCAS (link capacity adjustment scheme). Cả 3 giao thức này đã được ITU-T chuẩn hoá lần lượt bởi các tiêu chuẩn G.7041/Y.1303, G.707, G.7042/Y.1305. Giao thức GFP cung cấp thủ tục đóng gói khung dữ liệu cho các dạng lưu lượng khác nhau (Ethernet, IP/PPP, RPR, kênh quang..) vào các phương tiện truyền dẫn TDM như là SDH hoặc hệ thống truyền tải quang OTN (optical transport network). Giao thức VC cung cấp những thủ tục cài đặt băng thông cho kênh kết nối mềm dẻo hơn so với những thủ tục áp dụng trong hệ thống truyền dẫn TDM trước đó. Giao thức LCAS cung cấp thủ tục báo hiệu đầu cuối tới đầu cuối để thực hiện chức năng điều chỉnh động dung lượng băng thông cho các kết nối khi sử dụng VC trong kết nối SDH.
Ưu điểm
· Cung cấp các kết nối có băng thông cố định cho khách hàng
· Độ tin cậy của kênh truyền dẫn cao, trễ truyền tải thông tin nhỏ.
· Các giao diện truyền dẫn đã được chuẩn hóa và tương thích với nhiều thiết bị trên mạng.
· Thuận tiện cho kết nối truyền dẫn điểm -điểm
· Quản lý dễ dàng
· Công nghệ đã được chuẩn hóa
· Thiết bị đã được triển khai rộng rãi
Nhược điểm
· Công nghệ SDH được xây dựng nhằm mục đích tối ưu cho truyền tải lưu lượng chuyển mạch kênh, không phù hợp với truyền tải lưu lượng chuyển mạch gói.
· Do cấu trúc ghép kênh phân cấp nên cần nhiều cấp thiết bị để ghép tách, phân chia giao diện đến khách hàng.
· Khả năng nâng cấp không linh hoạt và giá thành nâng cấp là tương đối đắt.
· Không phù hợp với tổ chức mạng theo cấu trúc Mesh.
· Khó triển khai các dịch vụ ứng dụng Multicast
· Dung lượng băng thông giành cho bảo vệ và phục hồi lớn
· Phương thức cung cấp kết nối phức tạp, thời gian cung ứng kết nối dài.
· Công nghệ RPR
Đặc điểm công nghệ
Công nghệ RPR thực chất là một công nghệ mạng được xây dựng nhằm mục đích thỏa mãn những yêu cầu về truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu trong mạng. Thực tế là cả công nghệ Ethernet và công nghệ SDH thực hiện độc lập đều không phải là giải pháp lý tưởng để thực hiện mạng; SDH có nhiều ưu điểm khi xây dựng mạng theo cấu trúc Ring nhưng lại kém hiệu quả khi truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu. Ethernet có thể truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu một cách hiệu quả nhưng lại khó triển khai với cấu trúc mạng Ring và không tận dụng được các ưu diểm mà cấu trúc này mang lại.
Điểm chủ yếu của công nghệ RPR là nó kiến tạo giao thức mới ở phân lớp MAC (Media Acces Control). Giao thức này được áp dụng nhằm mục đích tối ưu hoá việc quản lý băng thông và hiệu quả cho việc triển khai các dịch vụ truyền dữ liệu trên vòng ring. RPR hoạt động ở phía trên so với Gigabit Ethernet và SDH và thực hiện cơ chế bảo vệ với giới hạn thời gian bảo vệ là 50 ms trên cơ sở hai phương thức: phương thức STEERING và phương thức WRAPPING. Các nút mạng RPR trong vòng ring có thể thu các gói tin được địa chỉ hoá gửi đến nút đó bởi chức năng DROP và chèn các gói tin gửi từ nút vào trong vòng ring bởi chức năng ADD. Các gói tin không phải địa chỉ của nút sẽ được chuyển qua. Một trong những chức năng quan trọng nữa của RPR là lưu lượng trong vòng ring sẽ được truyền tải theo 3 mức ưu tiên là HIGH, MEDIUM, LOW tương ứng với 3 mức chất lượng dịch vụ QoS (quanlity of service). Hiện tại giao thức RPR đã được chuẩn hoá trong tiêu chuẩn IEEE 803.17 của Viện kỹ thuật Điện và Điện tử Hoa kỳ và đã có rất nhiều hãng sản xuất thiết bị đã tung ra các sản phẩm RPR thương mại.
Ưu điểm
· Thích hợp cho việc truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu với cấu trúc ring.
· Cho phép xây dựng mạng ring cấu hình lớn (tối đa có thể đến 200 nút mạng).
· Hiệu suất sử dụng dung lượng băng thông lớn do thực hiện nguyên tắc ghép kênh thống kê và dùng chung băng thông tổng.
· Hỗi trợ triển khai các dịch vụ multicast/broadcast
· Quản lý đơn giản (mạng được cấu hình một cách tự động)
· Cho phép cung cấp kết nối với nhiều mức SLA (Service Level Agreement) khác nhau.
· Phương thức cung cấp kết nối nhanh và đơn giản
· Công nghệ đã được chuẩn hóa
Nhược điểm
· Giá thành thiết bị ở thời điểm hiện tại còn khá đắt.
· RPR chỉ thực hiện chức năng bảo vệ phục hồi trong cấu hình ring đơn lẻ. Với cấu hình ring liên kết, khi có sự cố tại nút liên kết các ring với nhau RPR không thực hiện được chức năng phục hồi lưu lượng của các kết nối thông qua nút mạng liên kết ring.
· Công nghệ mới được chuẩn hóa do vậy khả năng kết nối tương thích kết nối thiết bị của các hãng khác nhau là chưa cao.
Khả năng áp dụng
· Công nghệ RPR phù hợp với việc xây dựng mạng cung cấp kết nối với nhiều cấp độ thỏa thuận dịch vụ kết nối khác nhau trên một giao diện duy nhất
· Công nghệ RPR rất phù hợp cho việc truyền tải lưu lượng Ethernet trên cơ sở giải pháp “Ethernet over RPR” do việc công nghệ RPR giải quyết được nhược điểm triển khai cấu trúc mạng Ethernet Mesh và hỗ trợ Multicast/Broadcast trên cấu trúc này.
· Công nghệ WDM (CWDM và DWDM)
Đặc điểm công nghệ
WDM là công nghệ truyền tải trên sợi quang đã xây dựng và phát triển từ những năm 90 của thế kỷ trước. WDM cho phép truyền tải các luồng thông tin số tốc độ rất cao (theo lý thuyết dung lượng truyển tải tổng cộng có thể đến hàng chục ngàn Gigabít/s). Nguyên lý cơ bản của công nghệ này là thực hiện truyền đồng thời các tín hiệu quang thuộc nhiều bước sóng khác nhau trên một sợi quang. Băng tần truyền tải thích hợp của trên sợi quang được phân chia thành những bước sóng chuẩn với khoảng cách thích hợp giữa các bước sóng (đã được chuẩn hóa bởi tiêu chuẩn G.692 của ITU-T), mỗi bước sóng có thể truyền tải một luồng thông tin có tốc độ lớn (chẳng hạn luồng thông tin số tốc độ 10Gbít/s). Do đó, công nghệ WDM cho phép xây dựng những hệ thống truyền tải thông tin quang có dung lượng gấp nhiều lần so với hệ thống thông tin quang đơn bước sóng. Hiện tại, sản phẩm và các hệ thống truyền dẫn WDM đã được sản xuất bởi nhiều hãng sản xuất thiết bị viễn thông và đã được triển khai trên mạng của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới.
Ưu điểm
· Cung cấp các hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng được các yêu cầu bùng nổ lưu lượng của các loại hình dịch vụ
· Nâng cao năng lực truyền dẫn các sợi quang, tận dụng khả năng truyền tải của hệ thống cáp quang đã được xây dựng
Nhược điểm
· Giá thành thiết bị đắt.
Khả năng ứng dụng
· Ứng dụng phù hợp cho những nơi mà mạng còn thiếu về tài nguyên cáp/sợi quang, cần phải tận dung năng lực truyền tải của sợi quang.
· Nâng cấp dung lượng, thay thế hệ thống truyền tải quang hiện có
· Ứng dụng cho những nơi mà cần dung lượng hệ thống truyền tải lớn (mạng lõi, mạng đường trục).
· Công nghệ MPLS
Đặc điểm
Nguyên lý hoạt động chủ yếu của thực hiện trong công nghệ MPLS là thực hiện gắn nhãn cho các loại gói tin cần chuyển đi tại các bộ định tuyến nhãn biên LER, sau đó các gói tin này sẽ được trung chuyển qua các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn đường LSR. Các đường chuyển mạch nhãn LSP được thiết lập bởi người điều quản lý mạng trên cơ sở đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật nhất định như là mức độ chiếm dụng đường thông, khả năng tắc nghẽn, chức năng kiến tạo đường hầm….Như vậy, sự hoạt động chuyển mạch các LSP cho phép MPLS có khả năng tạo ra các kết nối đầu cuối tới đầu cuối như đối với công nghệ ATM hoặc Frame Relay và cho phép truyền lưu lượng qua các tiện ích truyền tải khác nhau mà không cần phải bổ thêm các giao thức truyền tải hoặc cơ cấu điều khiển ở phân lớp 2. Những chức năng chủ yếu của công nghệ MPLS đã được mô tả và định nghĩa trong các tài liệu của tổ chức IETF (RFC 3031, 3032). Phương pháp chuyển mạch nhãn ứng dụng trong công nghệ MPLS cho phép các bộ định tuyến thực hiện định tuyến gói tin nhanh hơn do tính đơn giản của việc xử lý thông tin định tuyến chứa trong nhãn. Một chức năng quan trọng nữa được thực hiện trong MPLS đó là thực hiện các kỹ thuật lưu lượng, các kỹ thuật này cho phép thiết lập các đường thông các thông số thực hiện mạng để có thể truyền tải lưu lượng với các cấp dịch vụ và chất lượng dịch vụ khác nhau (RFC 2702). Một chức năng quan trong nữa được cung cấp trong MPLS đó là khả năng kiến tạo các kết nối đường hầm để cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo (VPN). Mạng thực hiện trên cơ sở công nghệ MPLS cho phép giảm độ phức tạp điều khiển và quản lý mạng do việc truyền tải lưu lượng xuất phát từ nhiều loại hình giao thức khác nhau. Công nghệ MPLS hiện tại đang được phát triển theo hai hướng: MPlS (Multi Protocol lamda Switching) và GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching). MPlS tập trung vào xây dựng ứng dụng truyền tải IP qua mạng quang, cụ thể là tìm kiếm các giải pháp chuyển tải luồng lưu lượng IP vào các bước sóng quang. Trong khi đó GMPLS tập trung vào việc xây dựng nền tảng điều khiển cho mạng MPLS nhằm tích hợp chức năng quản lý của các phương thức truyền tải khác nhau như là IP, SDH, Ethernet … trên một nền tảng quản lý thống nhất.
Ưu điểm
· MPLS có thể áp dụng phù hợp với hầu hết các cấu trúc tô-pô mạng (mesh hoặc ring).
· MPLS cho phép truyền tải đa dịch vụ với hiệu suất truyền tải cao. Chức năng điều khiển quản lý lưu lượng trong MPLS cho phép truyền tải lưu lượng các loại hình có yêu cầu về QoS.
· MPLS cho phép định tuyến gói tin với tốc độ nhanh do giảm thiểu việc xử lý thông tin định tuyến
· MPLS cho có khả năng kiến tạo kết nối đường hầm. Dựa trên khả năng này nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp các dịch vụ kết nối ảo (ví dụ như TLS ở mức 2, VPN ở mức 3).
· MPLS có khả năng phối hợp tốt với IP để cung cấp các dịch vụ mạng riêng ảo trong môi trường IP và kết hợp với chức năng RSVP để cung cấp dịch vụ có QoS trong môi trường IP (RSVP-TE LSPs)
Nhược điểm
· Khả năng hồi phục mạng không nhanh khi xảy ra sự cố hư hỏng trên mạng.
· Khi triển khai một công nghệ mới như MPLS đòi hỏi các nhân viên quản lý và điều hành mạng cần được đào tạo và cập nhật kiến thức về công nghệ mới, nhất là các kiến thức mới về quản lý và điều khiển lưu lượng trên toàn mạng.
· Giá thành xây dựng mạng dựa trên công nghệ MPLS nói chung còn khá đắt.
Khả năng ứng dụng
· Công nghệ MPLS phù hợp cho việc xây dựng mạng với mục tiêu truyền tải dịch vụ tích hợp và đạt được hiệu suất truyền tải cao, nghĩa là MPLS phù hợp để xây dựng mạng lõi (core).
· Công nghệ Ethernet
Đặc điểm của công nghệ
Công nghệ Ethernet đã được xây dựng và chuẩn hoá để thực hiện các chức năng mạng lớp đường dữ liệu và lớp vật lý. Công nghệ này hỗ trợ cung cấp rất tốt các dịch vụ kết nối điểm - điểm với cấu trúc tô-pô mạng phổ biến theo kiểu ring và hub and spoke. Với cấu hình hub and spoke, trong các mạng cơ quan, khu văn phòng thường triển khai các nút mạng là các thiết bị Switch và các thiết bị Hub. Nút mạng đóng vai trò là cổng (gateway) kết nối kép (dual home) với nút mạng thực hiện chức năng POP (Point Of Present) của nhà cung cấp dịch vụ để tạo nên cấu trúc mạng. Cách tổ chức mạng này xét về khía cạnh kinh tế là tương đối đắt, bù lại mạng có độ duy trì mạng cao và có khả năng mở rộng, nâng cấp dung lượng.
Mạng tổ chức theo cấu trúc tô-pô ring được áp dụng nhiều vì có tính hiệu quả về mặt tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng mạng ban đầu. Tuy nhiên, một trong những yếu điểm của cấu trúc mạng kiểu này là không hiệu quả khi triển khai thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây (spanning-tree-algorithm); là một trong những thuật toán định tuyến quan trọng áp dụng trong mạng Ethernet do những hạn chế của cơ chế bảo vệ và dung lượng băng thông hữu hạn của vòng ring. Cụ thể là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây trong nhiều trường hợp sẽ thực hiện chặn một vài phân đoạn tuyến trong ring, điều này sẽ làm giảm dung lượng băng thông làm việc của vòng ring. Một điểm nữa là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây có thời gian hội tụ dài hơn nhiều so với thời gian hồi phục đối với cơ chế bảo vệ của vòng ring (tiêu chuẩn là 50 ms).
Gigabit Ethernet là bước phát triển tiếp theo của công nghệ Ethernet, một công nghệ mạng đã được áp dụng phổ biến cho mạng cục bộ LAN (Local Area Network) hơn hai thập kỷ qua. Ngoài đặc điểm công nghệ Ethernet truyền thống, công nghệ Gigabit Ethernet phát triển và bổ sung rất nhiều các chức năng và các tiện ích mới nhằm đáp ứng yêu cầu đa dạng về loại hình dịch vụ, tốc độ truyền tải, phương tiện truyền dẫn. Hiện tại các giao thức Gigabit Ethernet đã được chuẩn hoá trong các tiêu chuẩn IEEE 802.3z, 802.3ae, 802.1w. Gigabit Ethernet cung cấp các kết nối có tốc độ 100 Mbít/s, 1Gbít/s hoặc vài chục Gbít/s và hỗ trợ rất nhiều các tiện ích truyền dẫn vật lý khác nhau như cáp đồng, cáp quang với phương thức truyền tải đơn công (half-duplex) hoặc song công (full-duplex). Công nghệ Gigabit Ethernet hỗ trợ triển khai nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cho nhu cầu kết nối kết nối điểm - điểm, điểm - đa điểm, kết nối đa điểm... điển hình là các dịch vụ đường kết nối Ethernet ELS (Ethernet Line Service), dịch vụ chuyển tiếp Ethernet ERS (Ethernet Relay Service), dịch vụ kết nối đa điểm Ethernet EMS (Ethernet Multipoint Service). Một trong những ứng dụng quan trọng tập hợp chức năng của nhiều loại hình dịch vụ kết nối là dịch vụ mạng LAN ảo VLAN (virtual LAN), dịch vụ này cho phép các cơ quan, doanh nghiệp, các tổ chức kết nối mạng từ ở các phạm vi địa lý tách rời thành một mạng thống nhất.

Ưu điểm của công nghệ:
Công nghệ Ethernet và Gigabit Ethernet có những ưu điểm nổi bật là:
· Công nghệ Ethernet có khả năng hỗ trợ rất tốt cho ứng dụng truyền tải dữ liệu ở tốc độ cao và có đặc tính lưu lượng mạng tính đột biến và tính “bùng nổ”.

· Cơ cấu truy nhập CSMA/CD công nghệ Ethernet cho phép truyền tải lưu lượng với hiệu xuất băng thông và thông lượng truyền tải lớn.
· Thuận lợi trong việc kết nối cung cấp dịch vụ cho khách hàng. Không đòi hỏi khách hàng phải thay đổi công nghệ, thay đổi hoặc nâng cấp mạng nội bộ, giao diện kết nối.

· Theo thống kê, có tới 95% lưu lượng phát sinh bởi các ứng dụng truyền tải dữ liệu là lưu lượng Etheret. Điều này xuất phát từ thực tế là hấu hết các mạng truyền dữ liệu của các cơ quan, tổ chức (mạng LAN, MAN, mang Intranet) hiện tại đều được xây dựng trên cơ sở công nghệ Ethernet.
· Sự phổ biến của công nghệ Ethernet tại lớp truy nhập sẽ tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc kết nối hệ thống với độ tương thích cao nếu như xây dựng một mạng dựa trên cơ sở công nghệ Ethernet. Điều này sẽ dẫn tới việc giảm đáng kể chi phí đầu tư xây dựng mạng.
· Mạng xây dựng trên cơ sở công nghệ Ethernet có khả năng mở rộng và nâng cấp dễ dàng do đặc tính của công nghệ này là chia sẻ chung tiện ích băng thôngtruyền dẫn và không thực hiện cơ cấu ghép kênh phân cấp.
· Hầu hết các giao thức, giao diện truyền tải ứng dụng trong công nghệ Ethernet đã được chuẩn hoá (họ giao thức IEEE.802.3). Phần lớn các thiết bị mạng Ethernet của các nhà sản xuất đều tuân theo các tiêu chuẩn trong họ tiêu chuẩn nói trên. Việc chuẩn hoá này tạo điều kiện kết nối dễ dàng, độ tương thích kết nối cao giữa các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau.
· Quản lý mạng đơn giản
Nhược điểm
Nếu chỉ xét công nghệ Ethernet một cách độc lập, bản thân công nghệ này tồn tại một số nhược điểm sau đây:
· Công nghệ Ethernet phù hợp với cấu trúc mạng theu kiểu Hub (cấu trúc tô - pô hình cây) mà không phù hợp với cấu trúc mạng ring. Điều này xuất phát từ việc công nghệ Ethernet thực hiện chức năng định tuyến trên cơ sở thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây (spanning-tree-algorithm); là một trong những thuật toán định tuyến quan trọng áp dụng trong mạng Ethernet. Cụ thể là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây trong nhiều trường hợp sẽ thực hiện chặn một vài phân đoạn tuyến trong ring, điều này sẽ làm giảm dung lượng băng thông làm việc của vòng ring.
· Thời gian thực hiện bảo vệ phục hồi lớn. Điều này cũng xuất phát từ nguyên nhân là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây có thời gian hội tụ dài hơn nhiều so với thời gian hồi phục đối với cơ chế bảo vệ của vòng ring (tiêu chuẩn là 50 ms).
· Không phù hợp cho việc truyền tải loại hình ứng dụng có đặc tính lưu lượng nhạy cảm với sự thay đổi về trễ truyền tải (jitter) và có độ ì (latency) lớn.
· Chưa thực hiện chức năng đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho những dịch vụ cần truyền tải có yêu cầu về QoS
Khả năng áp dụng
Công nghệ Ethernet có thể phù hợp triển khai cho việc xây dựng lớp mạng lõi truy nhập, đảm bảo thực hiện chức năng “thu gom” dịch vụ, tích hợp dịch vụ tại phân lớp truy nhập của mạng. Điều này tính khả thi do do tính tương thích cao về giao diện kết nối và công nghệ đối với khách hàng vì như đã nói ở trên, mạng Ethernet được triển khai hầu hết đối với các mạng nội bộ. Việc áp dụng công nghệ Ethernet ở phân lớp mạng nào còn phụ thuộc vào qui mô, phạm vi của mạng cần xây dựng và còn phụ thuôc vào cấu trúc tô-pô mạng được lựa chọn phù hợp với mạng cần xây dựng.

• Kết luận

Với các yêu cầu dịch vụ điển hình như là dịch vụ truyền số liệu, dịch vụ truy cập Intrernet, dịch vụ kết nối mạng, liên kết cơ sở dữ liệu, dịch vụ lưu trữ dữ liệu, thương mại điện tử và các dịch vụ giá trị gia tăng khác trên mạng. Cơ sở hạ tầng mạng viễn thông và công nghệ hiện tại khó có khả năng đáp ứng những yêu cầu nói trên kể cả về loại hình dịch vụ và khả năng truyền tải lưu lượng. Do vậy, đã nhiều công nghệ mạng đa dịch vụ được phát triển. Tuy nhiên mỗi công nghệ lại có những mặt tích cực và hạn chế riêng của nó. Việc lựa chọn công nghệ nào phụ thuộc nhiều vào tính kinh tế cho cả hai phía nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] IEEE 802.3ah EFM EPON baseline technical proposal.
http://grouper.ieee.org/groups/802/3/efm/baseline /p2mpbaseline.html
[2] FSAn – Full Service Access Network
http://fsan.mblast.com/default.asp
[3] G. Kramer and G. Pesavento, “Ethernet Passive Optical Network (EPON): Building a next Generation Optical Network, “ IEEE Communications Magazine, vol. 4, no. 2, pp.66-73, February 2002
[4] IEEE Draft p802.17/D0.2, “Part 17: Resilient Packet Ring Access Method & Physical Layer Interface, and Management Parameter” LAN MAN Standards Committee, March 2002
[5] M. Chow, Understanding SONET/SDH: Standards and Application, Andan Publisher, New Jersey, 1995
ThS. Hoàng Văn Bình, ThS. Vũ Long Oanh