Trang Chính
by 1.Khi nào đến thời của 100G?
Với
sự phát triển của các dịch vụ đa phương tiện dựa trên IP đặc biệt là
các dịch vụ video, lưu lượng mạng đang tiếp tục gia tăng một cách nhanh.
Điều này dẫn tới kết quả tất yếu là làm xuất hiện các mạng truyền tải
cực lớn như 40G hay 100G. Các công nghệ này đã nổi lên như một công nghệ
chính có khả năng hỗ trợ sự gia tăng của băng thông mạng. Sau một thời
gian dài quảng cáo, các công nghệ 40G cuối cùng đã được triển khai. Theo
báo cáo của hãng Ovum thì tốc đột ăng trưởng gộp hàng năm của mạng 40G
WDM sẽ vượt 70% trong giai đoạn 2008-2014.
Chúng
ta đã từng được chứng kiến khoảng thời gian hơn 7 năm kể từ khi bắt đầu
ra mắt sản phẩm 40G đầu tiên cho tới khi chúng được triển khai thương
mại rộng khắp thế giới. Có 3 nguyên nhân dẫn tới thời gian đưa sản phẩm
ra thị trường dài như vậy: Thứ nhất, sự nổ tung của “bong bóng” Internet
đã làm chậm quá trình triển khai các công nghệ mới. Thứ 2, công nghệ
40G phức tạp hơn nhiều so với công nghệ 10G và không dễ để “hòa hợp” hai
công nghệ này. Cuối cùng, sự thiếu hụt của các tiêu chuẩn công nghiệp,
đặc biệt là cho 40G và các module đã dẫn đến việc có quá nhiều công nghệ
40G trong khi lại thiếu nguồn tài chính cho các công nghệ này.
Chúng
ta đã có bài học với 40G và do đó không thể để lặp lại những lỗi như
trên khi triển khai các tiêu chuẩn 100G. Các tiêu chuẩn này đã được thực
hiện bởi 3 tổ chức tiêu chuẩn chính là IEEE, ITU và OIF trong nửa đầu
năm 2010 và đây là tiền đề cho triển khai rộng khắp các ứng dụng 100G.
Thêm vào đó, 100G có thể kế thừa các đặc tính của công nghệ 40G và một
số nhà khai thác thậm chí không ngần ngại bỏ qua 40G để đi thẳng lên xây
dựng các mạng 100G để nhanh chóng đưa các tiêu chuẩn và công nghệ 100G
vào thực tiễn.
Tuy
nhiên, xem xét kỹ hơn sự chín muồi của 100G về mặt tiêu chuẩn, công
nghệ và hiệu quả chi phí cho thấy tư tưởng lạc quan cần phải được kiểm
soát chặt chẽ. Các tiêu chuẩn công nghệ cho 100GE (100G Ethernet) đã
được hoàn thiện vào giữa năm 2010 tuy nhiên các tiêu chuẩn cho các
module 100G quang và 100G DWDM (WDM mật độ cao) vẫn chưa hoàn thiện và
cần thêm thời gian. Bên cạnh đó về mặt công nghệ, toàn bộ ngành công
nghiệp 100G là hoàn toàn mới và do đó sau khi các tiêu chuẩn được phê
duyệt thì ngành công nghiệp bao gồm sản xuất chip, sản xuất hệ thống,
các thành phần khác cho công nghệ này vẫn cần một khoảng thời gian để ổn
định và trưởng thành.
Chúng
ta cần rất cẩn thận để không lặp lại các lỗi đã mắc phải khi triển khai
40G dẫn tới một chuỗi các giá trị 40G còn đang dang giở như hiện nay.
Thêm vào đó, xét một cách lâu dài thì 100G là khá đắt. Các nhân tố này
đang kết hợp tạo ảnh hưởng tới kế hoạch thương mại hóa 100G.
Mặc
dù thời điểm đưa các công nghệ 100G ra thị trường được cho là sẽ ngắn
hơn nhiều so với 40G song một quá trình xử lý dài của phát triển thị
trường và công nghệ vẫn là cần thiết trước khi chính thức tung ta thị
trường. Điều đó có nghĩa là 100G sẽ cùng tồn tại với 40G trong một
khoảng thời gian. Xét một cách tổng quan các nhân tố thì thời điểm năm
2012 sẽ là thích hợp cho thương mại hóa 100G.
ta cần rất cẩn thận để không lặp lại các lỗi đã mắc phải khi triển khai
40G dẫn tới một chuỗi các giá trị 40G còn đang dang giở như hiện nay.
Thêm vào đó, xét một cách lâu dài thì 100G là khá đắt. Các nhân tố này
đang kết hợp tạo ảnh hưởng tới kế hoạch thương mại hóa 100G.
Mặc
dù thời điểm đưa các công nghệ 100G ra thị trường được cho là sẽ ngắn
hơn nhiều so với 40G song một quá trình xử lý dài của phát triển thị
trường và công nghệ vẫn là cần thiết trước khi chính thức tung ta thị
trường. Điều đó có nghĩa là 100G sẽ cùng tồn tại với 40G trong một
khoảng thời gian. Xét một cách tổng quan các nhân tố thì thời điểm năm
2012 sẽ là thích hợp cho thương mại hóa 100G.
2. Các vấn đề không thể thiếu để có 100G
Về
mặt công nghệ, truyền tải 100G chủ yếu là vấn đề điều chế mã 100G, công
nghệ mã sửa lỗi trước FEC (forward error correction) và các công nghệ
truyền tải đường. Công nghệ điều chế mã tiên tiến là cần thiết cho việc
thực hiện truyền tải WDM dung lượng cao và truyền đường dài. Một số hãng
trên lớn trên thế giới đã nghiên cứu các vấn đề này, ví dụ như Huawei
đã phát triển các công nghệ điều chế mã tiên tiến như sDQPSK,
oPDM-DQPSK, và ePDM-QPSK.
Công
nghệ sDQPSK sử dụng công nghệ kiểm soát phân cực để giảm tác động phi
tuyến trong hệ thống DWDM tốc độ cao, cho phép hệ thống truyền tín hiệu
trên khoảng cách 1,200km. Bằng việc thực thi phần cứng kết hợp với các
thuật toán tiên tiến, công nghệ oPDM-DQPSK tạo điều kiện theo dõi một
cách nhanh chóng phân cực quang và giúp truyền tải tới 80 bước sóng tín
hiệu tại 100G. Các đặc tính cách tân của công nghệ ePDM-QPSK có thể kể
đến như bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự – số tốc độ cao (ADC), bộ xử lý
số tốc độ cao (DSP).
Dựa
trên các thuật toán tiên tiến, DSP có thể theo dõi sự phân cực, khôi
phục đồng hồ, pha và thông tin dữ liệu, thực hiện bù tán sắc và bù tán
sắc phân cực (PMD). Công nghệ ePDM-QPSK có thể truyền tải lên tới 80
bước sóng của tín hiệu tại 100G trên khoảng cách 1500km.
Công
nghệ FEC là một đặc tính quan trọng khác cho truyền tải đường dài. Để
loại trừ ảnh hưởng của nhiễu làm suy giảm các tín hiệu quang, một hệ
thống 100G yêu cầu FEC cao hơn các hệ thống truyền tải hiện nay. Huawei
đã phát triển độc lập một thuật toán FEC tiên tiến để loại trừ các suy
hao tín hiệu và từ đó đảm bảo cho chất lượng tín hiệu khi truyền tải
đường dài.
Để
kiểm chứng tính khả thi của các công nghệ truyền tải 100G, Huawei đã
tiến hành một loạt các thí nghiệm truyền tải tín hiệu cho 100G với các
nhà khai thác chính.
Tháng
12/2009, Huawei kiểm thử thành công truyền tải tín hiệu tại Tây Ban Nha
với việc loại trừ được trễ điện tử thông qua công nghệ 100G trên khoảng
cách 1000km. Sự thực thi lai ghép giữa các cơ chế truyền tải 10, 40,
100G đã chứng tỏ hệ thống có khả năng hỗ trợ dung lượng cực lớn lên tới
8Tbps trên một sợi cáp đơn sau khi được nâng cấp từ 10G lên 40/100G.
Tháng
4/2010, kiểm thử của hãng tại Anh đã xác nhận khả năng truyền tải lai
ghép 10, 40, 100G thông qua việc truyền tải thành công dịch vụ HDTV/IPTV
theo thời gian thực.
Mới
đây Huawei đã hoàn thành mạng truyền tải 10, 40 và 100G tại Đức. Đáng
chú ý là với các công nghệ 100G tiên tiến, hãng đã kiểm thử thành công
truyền tải quang vượt hơn mức 2000km – mức giới hạn của truyền tải đường
dài trong các mạng thực tế.
Các
kiếm thử này không chỉ là minh chứng đầy đủ cho sức mạnh của công nghệ
truyền tải 100G của Huawei mà còn đưa hãng trở thành nhà khai thác
thương mại được đánh giá là có kinh nghiệm trong việc triển khai và vận
hành công nghệ 100G. Hãng sẽ tiếp tục các thử nghiệm cần thiết với các
nhà khai thác hàng đầu thế giới để đảm bảo tính ổn định, tin cậy và tiên
tiến của công nghệ 100G.
3. Thách thức
Bài toán dung lượng cực
Sự
gia tăng liên tục và nhanh chóng của lưu lượng IP đang đẩy mức băng
thông giữa các bộ định tuyến backbone lên mức 100Gbps thậm chí cao hơn.
Thêm vào đó, các cổng 10G làm suy giảm hiệu suất đường 10G và hiệu quả
của router thông thường. Trong tương lai, phần lớn được kỳ vọng là sẽ
thay thế các cổng này bằng các cổng 100G.
Dung
lượng chuyển mạch của bộ định tuyến cũng là một vấn đề cấp bách. Các
thống kê đã chỉ ra rằng dung lượng bộ định tuyến đã tăng 2,2 lần trong
18 tháng, cao hơn đáng kể so với định luật Moore, trong khi lưu lượng
mạng chỉ tăng gấp 2 lần trong 12 tháng. Rõ ràng năng lực bộ định tuyến
đang đi nhanh hơn lưu lượng mạng, đòi hỏi các bộ định tuyến nhóm để phục
vụ như một giải pháp từng phần. Trong khi các bộ định tuyến nhóm giúp
giảm bớt vấn đề dung lượng, vấn đề chi phí và tiêu thụ nguồn vẫn là một
thác lớn đối với mạng backhaul và do đó một giải pháp dài hạn trở thành
nhu cầu cấp thiết.
Xu hướng “san phẳng” lưu lượng mạng
Với
sự đa dạng hóa của các ứng dụng mạng và sự lớn mạnh của các các thực
thể mạng của các ISP lớn, lưu lượng mạng đang tăng ngày càng được san
phẳng. Các ví dụ điển hình là các trung tâm dữ liệu Internet và các ứng
dụng điểm – điểm (P2P).
Bảo dưỡng phức tạp
Sự
gia tăng các node mạng và kiến trúc mạng phẳng đang làm phức tạp thêm
mạng tại cả lớp truyền tải và các bộ định tuyến và làm cho chúng trở nên
khó hơn trong việc quản lý và bảo dưỡng.
4. Phối hợp IP và truyền tải
Các
thách thức phải đối mặt của mạng đường trục có thể được giải quyết một
phần thông qua việc triển khai công nghệ giao tiếp 100G, các bộ định
tuyến nhóm, mạng truyền tải 100G và mạng WDM. Tuy nhiên, các công nghệ
này không đáp ứng đầy đủ cho một con đường phát triển của một mạng 100G.
Đặc
biệt, các vấn đề với dung lượng bộ định tuyến, hiệu năng mạng trên lớp
truyền tải và IP và cuộc gọi phức tạp cho phối hợp giữa lớp IP và truyền
tải. Hiện nay, ngành công nghiệp đã đề xuất các lựa chọn khác nhau,
trong đó có 3 lựa chọn nổi bật như sau:
OTN/cOTN
Giải
pháp này sử dụng công nghệ phân kênh OTN (cOTN) tại lớp định tuyến và
các công nghệ giao tiếp của OTN và VLAN/MPLS tại lớp mạng truyền tải.
Các công nghệ này kết hợp để cung cấp một mạng truyền tải IP tối ưu
nhất.
Như
một phần của giải pháp, lớp định tuyến tiếp tục sử dụng các công nghệ
triển khai hiện tại hoặc triển khai công nghệ cOTN để nâng cao hơn nữa
hiệu năng mạng. Lớp mạng truyền tải kết hợp các công nghệ OTN và ROADM
để cái thiện khả năng chuyển mạch giữa các băng thông cố định G, 2.5G,
10G, 40G, 100G hoặc các băng thông thay đổi. Hai lớp tạo thành một mạng
biên thống nhất và hiệu quả thông qua việc phối hợp quản lý luồng lưu
lượng, quy hoạch phân cấp và bảo vệ phối hợp.
Giao tiếp WDM + ROADM
Giải
pháp này sử dụng giao diện WDM và công nghệ ROADM tại lới mạng truyền
tải. Tuy nhiên, các node ROADM không thể điều chỉnh các bước sóng con và
vì vậy không thể truyền tải dữ liệu trên đa băng tần trong một mạng
backbone. Hơn thế nữa các giao tiếp WDM không được chuẩn hóa, nghĩa là
các ứng dụng chủ đạo là không thể. Các tín hiệu 40G và 100G tốc độ cao
nhạy cảm hơn với suy giảm vật lý so với các tín hiệu tốc độ thấp hiện
nay. Trong tương lai, các mạng lớn sẽ vẫn yêu cầu các bộ chuyển tiếp và
chuyển đổi bước sóng cũng như sử dụng các bộ đính tuyến cho cả hai hoạt
động là khá tốn kém.
MPLS-TP
Giải
pháp này giới thiệu chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) như một thay
thế đơn giản cho chuyển mạch IP thông qua bộ định tuyến. Hồ sơ truyền
tải MPLS (MPLS-TP) cải thiện khả năng OAM và sử dụng ROADM tại lớp
quang. Cơ chế MPLS giúp cải thiện sử dụng mạng nhưng có thể làm giảm
QoS, cân bằng QoS và chi phí nguồn khó khăn hơn. Hơn nữa, việc tiêu
chuẩn hóa MPLS-TP đang tiến hành tương đối chậm và do đó làm hạn chế sự
phát triển của giải pháp.
5. Thay cho lời kết
IP
và OTN kết hợp với nhau sẽ thống trị mạng đường trục backbone trong kỷ
nguyển của 100G. Cụ thể, OTN/cCOTN sẽ tương tác hỗ trợ chế độ của các
lớp IP và OTN. Huawei là một trong những tập đoàn lớn đã đầu tư nghiên
cứu khá kỹ các khía cạnh của kiến trúc mạng cũng như các công nghệ lõi
100G. Tất nhiên, việc lựa chọn công nghệ và nhà cung cấp nào còn tùy
thuộc hoàn cảnh cụ thể của từng nhà mạng.
