- NGUYỄN NGỌC HƯNG TỐI ƯU HÓA TÀI NGUYÊN MẠNG TRONG KIẾN TRÚC MẠNG ẢO XẾP CHỒNG TRÊN MẠNG IP VÀ MẠNG QUANG ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. - Lịch sử nghiên cứu. - Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu. - Phương pháp nghiên cứu. - 13 1.3 Các phần tử của mạng Ethernet. - 14 1.4 Kiến trúc mô hình mạng Ethernet. - 14 1.5 Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mô hình tham chiếu OSI. - 21 1.7 Lớp vật lý Ethernet. - 22 1.8 Quan hệ giữa lớp vật lý Ethernet và mô hình tham chiếu OSI. - 25 CÁC GIAO THỨC MẠNG IP VÀ. - 25 2.1 Giao thức IP. - 25 2.2 Giao thức Internet version 4 (IPv4. - 26 2.3 Giao thức Internet version 6 (IPv6. - 32 ẢO HÓA MẠNG. - 32 3.1 Khái niệm ảo hóa mạng. - 32 3.2 Những thách thức và cơ hội phát triển của ảo hóa mạng. - 33 3.3 Các khái niệm tương tự như ảo hóa mạng lưới. - Môi trường và kiến trúc của ảo hóa mạng. - 38 3.4.1 Môi trường ảo hóa mạng (NVE. - 39 3.4.1.1 Kiến trúc tổng quan. - 42 3.4.1.2 Nguyên lý kiến trúc. - 43 3.4.2 Các mục tiêu thiết kế. - 47 3.5 Phân phối tài nguyên và khả năng tồn tại trong môi trường ảo hóa. - 51 3.5.5 Cấu trúc vật lý. - 52 3.5.8 Đường kết nối ảo. - 53 ẢO HÓA MẠNG LƯỚI TỐC ĐỘ CAO MẠNG BĂNG THÔNG RẤT LỚN, CHUYỂN MẠCH QUANG. - 53 4.1 Khái niệm ảo hóa mạng lưới. - 53 4.2 Kiến trúc ảo hóa mạng lưới. - 53 4.3 Phân bổ tài nguyên. - 55 4.3.1 Cấu trúc mạng ảo. - 60 ẢO HÓA MẠNG QUANG. - 60 5.1 Khái niệm ảo hóa mạng quang. - 60 5.2 Các khó khăn khi thực hiện ảo hóa mạng quang. - 61 5.3 Phương pháp ảo hóa mạng quang. - 61 5.3.1 Phương pháp ảo hóa OXC và ROADM. - 61 5.3.2 Phương pháp ảo hóa chuyển mạch bước sóng phụ. - 64 5.3.3 Phương pháp ảo hóa liên kết. - 64 5.4 OOFD một kỹ thuật quan trọng cho phép ảo hóa mạng quang trong tương lai. - 66 5.5 Giải pháp kiến trúc mới cho phép bởi ảo hóa mạng quang. - 71 KHẢO SÁT TRỂ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN PHỐI BĂNG THÔNG TRONG MẠNG TRUY CẬP CÁP QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET - PON. - 71 6.3 Mô hình của E-PON. - 79 6.6 Các thành phần của trễ gói. - 90 - 5 - DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Stt Từ viết tắt Nguyên nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt 1 A-DBA Adaptive Dynamic Bandwidth Allocation Cấp phát băng thông thích ứng dữ liệu 2 ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bộ 3 CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect Đa truy nhập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột 4 DA Destination Address Địa chỉ đích 5 DCE Data Communication Equipment Thiết bị giao dịch dữ liệu 6 DTE Data Terminal Equipment Thiết bị dữ liệu đầu cuối 7 DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số 8 EMS Element Management System Hệ thống quản lý 9 EPON Ethernet Passive Optical Network Mạng quang thụ động Ethernet 10 FCS Frame Check Sequence Kiểm tra khung tuần tự 11 FR Frame Relay Công nghệ Frame Relay 12 FSAN Full Service Access Network Mạng truy cập dịch vụ đầy đủ 13 FTTB Fiber To The Building Sợi quang đến tòa nhà 14 FTTC Fiber To The Curb Sợi quang đến cụm thuê bao 15 FTTH Fiber To The Home Sợi quang đến tận nhà thuê bao 16 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Hiệp hội các kỹ sư điện và điện tử thế giới 17 ID Indentify Destination Chỉ định địa chỉ đích 18 IP Internet Protocol Giao thức Internet 19 ISDN Integrated Services Digital Network Mạng tích hợp dịch vụ số - 6 - Stt Từ viết tắt Nguyên nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt 20 ITU International Telecommunication Union Liên hiệp viễn thông quốc tế 21 LAN Local Area Network Mạng cục bộ 22 LLC Logical Link Control Điều khiển kết nối logic 23 MAN Metropolitan Area Network Mạng khu vực thủ đô 24 MAC Media Access Control Lớp điều khiển truy nhập phương tiện 25 MDI Medium Depentdent Interface Giao diện phụ thuộc phương tiện 26 MII Medium Indepentdent Interface Giao diện độc lập phương tiện 27 MPCP MultiPoint Control Protocol Giao thức điều khiển đa điểm 28 MPtP MultiPoint to Point Mô hình điểm đa điểm 29 NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau 30 NIC Network Interface Card Card giao tiếp mạng 31 OLT Optical Line Terminal Kết cuối đường truyền quang 32 ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang 33 PC Personal Computer Máy vi tính 34 PCS Physical Coding Sublayer Lớp con mã hóa vật lý 35 PDH Plesiochoronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ 36 PMA Physical Medium Attachment Lớp con thuộc lớp vật lý 37 PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động 38 POTS Plain Old Telephony System Hệ thống điện thoại kiểu cũ 39 PRE Preamble Mào đầu 40 PtP Point to Point Mô hình điểm-điểm - 7 - Stt Từ viết tắt Nguyên nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt 41 PtPE Point-to-Point Emulation 42 PtMP Point-to-Multi-Point Mô hình điểm đa điểm 43 QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ 44 SA Source Address Địa chỉ nguồn 45 SDH Synchoronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ 46 SDM Space Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo không gian 47 SFD Start of Frame Delimiter Byte xác định sự bắt đầu khung 48 SLA-DBA Service Level Agreement Dynamic Bandwidth Allocation Cấp phát băng thông động theo mức dịch vụ cam kết 49 SBA Static Bandwidth Allocation cấp phát băng thông cố định 50 SP-DBA Strict Priority Dynamic Bandwidth Allocation Cấp phát băng thông động theo chế độ ưu tiên 51 SLA Service Level Agreement Cam kết mức độ dịch vụ 52 SME Shared Medium Emulation 53 SONET Synchoronous Optical Network Mạng quang đồng bộ 54 TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian 55 WAN Wide Area Network Mạng truy nhập diện rộng - 8 - DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô hình kết nối điểm - điểm. - 14 Hình 1.2: Mô hình kết nối Bus đồng trục. - 15 Hình 1.3: Mô hình kết nối sao. - 15 Hình 1.4: Quan hệ vật lý của Ethernet với mô hình tham chiếu. - 16 Hình 1.5: Lớp vật lý và lớp MAC tương thích với các yêu cầu cho. - 17 Hình 1.7: Khuôn dạng truyền dữ liệu song công. - 21 Hình 1.8: Mô hình tham chiếu lớp vật lý Ethernet. - 23 Hình 2.1: Cấu trúc của IPv4 datagram. - 26 Hình 2.2: Cấu trúc của IPv6 datagram. - 29 Hình 3.1: Kiến trúc ảo hóa mạng. - 33 Hình 3.2: Mạng ảo mô hình kinh doanh. - 39 Hình 3.3: Hệ thống các vai trò. - 41 Hình 3.4: Kiến trúc mạng ảo tổng quan. - 43 Hình 4.1: Kiến trúc ảo hóa mạng. - 54 Hình 4.2: Thuật toán VNT. - 56 Hình 4.3: Mất kết nối. - 58 Hình 5.1: Quang nút ảo hóa. - 62 Hình 5.2: Ảo hóa liên kết quang học. - 65 Hình 5.3: Ảo hóa mạng quang sử dụng kỹ thuật OOFDM. - 68 Hình 5.4: Kiến trúc mạng quang học sử dụng ảo hóa. - 69 Hình 6.1: Lưu lượng hướng xuống trong E-PON. - 72 Hình 6.2: Lưu lượng hướng lên trong E-PON. - 72 Hình 6.3: Mô hình mạng truy cập E-PON. - 73 Hình 6.4: Sự phát lưu lượng trong ONU. - 75 Hình 6.5: Các bước của thuật toán Inter Interleaved Polling. - 77 Hình 6.6: Các thành phần của trể gói. - Song song với việc phát triển các công nghệ truyền dẫn mới, việc sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên sẵn có thông qua phương án tối ưu hóa tài nguyên mạng đang là vấn đề được tập trung nhiều nghiên cứu. - Nhiều tiêu chuẩn tối ưu hóa cho hệ thống mạng thông tin đã được đề xuất, trong đó mô hình xếp chồng và mô hình ngang hàng đã được ITU chấp thuận và đã được đưa vào hoạt động. - Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu mô hình xếp chồng em đã thực hiện luận văn: “Tối ưu hóa tài nguyên mạng trong các kiến trúc mạng ảo hóa xếp chồng trên mạng IP và mạng quang”. - Trong đề tài này, chúng ta sẽ cố gắng chỉ ra: những hiểu biết cơ bản về mạng ảo hóa, những vấn đề và yêu cầu gặp phải khi tối ưu hóa tài nguyên trong các kiến trúc mạng ảo xếp chồng trên mạng IP và mạng quang để từ đó chọn lựa được mô hình phù hợp. - Lịch sử nghiên cứu: Những nghiên cứu về tối ưu hóa tài nguyên mạng được bắt đầu từ khoảng thập niên 1980. - Nhưng những đề tài nghiên cứu về tài nguyên mạng trong cách kiến trúc mạng ảo xếp chồng mới chỉ xuất hiện trong hơn một thập kỷ gần đây. - Khi lý thuyết về tối ưu hóa tài nguyên mạng trong các kiến trúc mạng ảo xếp chồng trở nên phổ biến thì đã có rất nhiều các cuộc hội thảo cũng như nghiên cứu - 10 - được tổ chức xung quanh vấn đề tối ưu hóa. - Một vài diễn đàn lớn đưa ra những kết quả nghiên cứu về đồng đẳng như: IEEE International Conference on Peer-to-Peer Computing [3], IEEE P2P 2011: 11th IEEE International Conferenceon Peer-to-Peer Computing [4], IEEE P2P 2012, 12th International Conference in Peer-to-Peer Computing [5], Vì vậy, có thể nói rằng: tối ưu hóa tài nguyên mạng trong các kiến trúc mạng ảo xếp chồng trên mạng IP và mạng quang vẫn đang trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu. - Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Luận văn này nhằm đưa ra lý do tại sao có khái niệm ảo hóa mạng, các thách thức và cơ hội phát triển của ảo hóa mạng. - Từ đó làm rõ khái niệm ảo hóa mạng là gì và thực hiện ra sao để phân biệt với các khái niệm tương tự như ảo hóa mạng (ví dụ: mạng cục bộ ảo VLAN, mạng riêng ảo VPN, mạng có thể lập trình và tích cực, mạng che phủ. - các phương pháp ảo hóa mạng quang hiện tại và trong tương lai để có cơ sở xây dựng giải pháp kiến trúc mới cho phép ảo hóa bởi mạng quang. - Tóm tắt những luận điểm cơ bản Luận văn chỉ là những tìm hiểu, đề xuất nhỏ cũng là một trong các lý luận, căn cứ trong quá trình phát triển tối ưu tài nguyên mạng ảo hóa. - Phương pháp nghiên cứu Do bản thân và điều kiện nghiên cứu còn nhiều hạn chế nên nghiên cứu chỉ chủ yếu dựa trên lý thuyết và đưa ra các phương pháp ảo hóa mạng tối ưu hóa tài nguyên mạng ảo xếp chồng trên mạng IP và mạng quang. - 12 - CHƯƠNG 1 CÔNG NGHỆ ETHERNET 1.1 Giới thiệu chung. - Kỹ thuật này bao gồm mô hình truyền dẫn song công và sự ưu tiên (P802.1p). - Cung cấp nhiều mô hình linh hoạt cho việc cài đặt mạng. - Bảo đảm kết nối thành công và hoạt động theo tiêu chuẩn của sản phẩm, bất chấp nhà chế tạo. - 13 - Hình 1.1: Mô hình kết nối điểm - điểm 1.3 Các phần tử của mạng Ethernet Mạng LAN Ethernet bao gồm các node mạng và phương tiện liên kết. - 1.4 Kiến trúc mô hình mạng Ethernet. - Mạng LAN có nhiều mô hình kiến trúc khác nhau, nhưng bất chấp sự rắc rối và kích cở của nó, tất cả đều kết hợp từ ba kiến trúc kết nối cơ bản: Kiến trúc đơn giản nhất là kết nối điểm-điểm (hình 1.1). - Chỉ 2 đơn vị mạng được kết nối với nhau và kết nối này có thể là DTE với DTE, DTE với DCE, DCE với DCE. - Dây cáp trong kết nối điểm điểm được gọi là network link. - Mạng Ethernet cơ sở được thực hiện với kiến trúc bus cáp đồng trục (hình 1.2). - Chiều dài của Segment (đoạn) được giới hạn ở 500m và có thể kết nối Hình 1.2: Mô hình kết nối Bus đồng trục Hình 1.3: Mô hình kết nối sao trạm vào một Segment. - Từng Segment có thể kết nối với các trạm lặp, miễn là nhiều đường không tồn tại giữa hai trạm bất kỳ trên mạng và số lượng DTE không vượt quá giá trị qui định. - Mặc dầu những mạng mới không được kết nối trong cấu hình bus nhưng một vài mạng bus cũ vẫn tồn tại và vẫn được sử dụng hữu ích. - Từ đầu thập niên 90, cấu hình mạng được lựa chọn là mô hình kết nối sao (hình 1.3). - Tất cả kết nối trong mạng sao là kết nối điểm điểm được thực hiện với cáp sợi quang. - 15 - Hình 1.4: Quan hệ vật lý của Ethernet với mô hình tham chiếu 1.5 Quan hệ vật lý giữa IEEE802.3 và mô hình tham chiếu OSI Hình 1.4 mô tả các lớp vật lý của IEEE802.3 và quan hệ của nó với mô hình tham chiếu OSI. - Lớp vật lý IEEE802.3 tương đương với lớp vật lý OSI. - Lớp con này cung cấp giao tiếp giữa Ethernet MAC và lớp trên trong ngăn giao thức của trạm đầu cuối. - Thực tế cầu nối cung cấp giao tiếp LAN to LAN giữa các mạng LAN sử dụng cùng giao thức (ví dụ Ethernet to Ethernet) và cũng cung cấp giữa các giao thức khác nhau (ví dụ Ethernet với Token Ring)
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt