QoS trong mạng IP core vinaphone

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG LÊ HOÀNG LONG QOS TRONG MẠNG IP-CORE VINAPHONE TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐỖ VŨ ANH Phản biện 1: ………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 LỜI MỞ ĐẦU Mạng IP/MPLS của Vinaphone là một mạng hội tụ, được triển khai sử dụng để chạy các dịch vụ của mạng di động như dữ liệu IP, thoại, di động và các dịch vụ video tương ứng với các nhu cầu đa dạng của khách hàng. Trong quá trình phát triển mạng, các dịch vụ mới liên tục được đưa ra, đi kèm với nó là sự tăng trưởng lưu lượng chạy trong mạng backbone truyền dẫn IP/MPLS, điều này lý giải sự cần thiết phải đánh giá lại cơ sở hạ tầng mạng lưới của Vinaphone. QoS (Quality of Service) là thuật ngữ dùng để chỉ chất lượng dịch vụ, trong mạng viễn thông di động, các dịch vụ thoại, video, các ứng dụng multicast đều có một tiêu chuẩn nhất định để có thể hoạt động tốt, vì vậy, việc triển khai QoS trong mạng IP/MPLS Vinaphone là điều bắt buộc để có thể hỗ trợ tốt hơn các dịch vụ đã và sẽ triển khai trong mạng. Bản luận văn tập trung nghiên cứu về vấn đề QoS trong mạng di động, mô hình QoS Diffserv của IETF, chuẩn QoS trong mạng di động của 3GPP, về hỗ trợ QoS 2 trong các thiết bị Cisco sử dụng trong mạng lưới. Ngoài ra còn đưa ra mô hình triển khai cụ thể đã áp dụng trong mạng Vinaphone. Về nội dung, luận văn được chia làm ba chương: Chương 1: Trình bày hiện trạng mạng IP-Core Vinaphone, sự cần thiết phải triển khai QoS trong mạng IP-Core Vinaphone. Trình bày về mô hình Diffserv của IETF, khuyến nghị của 3GPP về QoS cho mạng IP/MPLS của mạng di động. Chương 2: Trình bày về thiết kế QoS trong mạng, những hỗ trợ cấu hình QoS của thiết bị Cisco. Chương 3: Trình bày các phương pháp đánh giá đo kiểm kết quả triển khai QoS. Trình bày kết quả đạt được sau khi triển khai QoS trong thực tiễn mạng IP/MPLS Vinaphone. 3 CHƢƠNG 1 - MẠNG IP/MPLS VÀ VẤN ĐỀ QOS TRONG MẠNG DI ĐỘNG 1.1. Tổng quan hiện trạng mạng Vinaphone: Hiện nay mạng IP/ MPLS là một hệ thống mạng lõi rất quan trọng trong việc cung cấp các dịch vụ mạng 2G và 3G của mạng Vinaphone. Mạng bao gồm các thiết bị định tuyến bậc cao của Cisco như CRS-1 , 7609 , 6509 tại các trung tâm VNP1, VNP2, VNP3 và các thiết bị của Huawei tại các tỉnh thành có hệ thống RNC . Các thiết bị Router đều có tính năng dự phòng, như bộ xử lý trung tâm, nguồn điện và hệ thống làm mát. 1.2. Tổng quan và vai trò của QoS 1.2.1. Định nghĩa QoS Chất lượng dịch vụ QoS là một khái niệm rộng và có thể tiếp cận theo nhiều hướng khác nhau. Theo khuyến nghị E 800 ITU-T chất lượng dịch vụ là “Một tập các khía cạnh của hiệu năng dịch vụ nhằm xác định cấp độ thoả mãn của người sử dụng đối với dịch vụ”. ISO 9000 định 4 nghĩa chất lượng là “cấp độ của một tập các đặc tính vốn có đáp ứng đầy đủ các yêu cầu”. Trong khi IETF [ETSI – TR102] nhìn nhận QoS là khả năng phân biệt luồng lưu lượng để mạng có các ứng xử phân biệt đối với các kiểu luồng lưu lượng, QoS bao trùm cả phân loại hoá dịch vụ và hiệu năng tổng thể của mạng cho mỗi loại dịch vụ. 1.2.2. Vai trò của QoS Với các xu hướng phát triển ồ ạt các dịch vụ thương mại điện tử (e-commerce), vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng trên mạng Internet trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. 1.2.3. Các thông số QoS Các yêu cầu chất lượng dịch vụ phải được biểu thị theo các tham số QoS đo được. Các tham số thông thường nhất thường được biết đến là các tham số: Băng thông, độ trễ, trượt, giá và xác suất mất gói. Các tham số sử dụng để tính toán QoS có thể tuỳ thuộc vào kiểu mạng: Băng thông, độ trễ, giá và độ tin cậy là các tham số thường được 5 sử dụng trong mạng IP; sự biến đổi tốc độ tế bào, tỉ lệ mất tế bào và trễ chuyển giao là các tham số thường sử dụng trong mạng ATM; Trong khi đó đối với các mạng không dây, các tham số đo thường sử dụng là băng thông, nhiễu, suy hao và độ tin cậy. 1.3. Mô hình Diffserv và các chuẩn RFC về phân chia loại dịch vụ trong mạng thông tin di động: Differentiated Services (DiffServ) là mô hình mới nhất trong ba mô hình của QoS và việc phát triển nó nhằm mục đích là giải quyết được những giới hạn của các mô hình trước đó. DiffServ không phải là một mô hình có thể đảm bảo hoàn toàn QoS cho ứng dụng, nhưng nó là mô hình có khả năng mở rộng rất cao. Trong khi IntServ được gọi là mô hình “Hard QoS” thì DiffServ được gọi là mô hình “Soft QoS”. Sau đây là ba điểm chính yếu của mô hình DiffServ: 6  Traffic mạng được phân lớp.  Các chính sách QoS áp đặt các cách ứng xử phân biệt lên các lớp traffic được định nghĩa từ trước.  Các lớp traffic và chính sách được định nghĩa dựa trên các yêu cầu kinh doanh; người quản trị sẽ lựa chọn cấp độ dịch vụ cho mỗi lớp traffic. 1.4. Chuẩn 3GPP cho QoS trong mạng IP/MPLS phục vụ cho di động: Mạng IP/MPLS Vinaphone được sử dụng chủ yếu để vận chuyển lưu lượng IP cho dịch vụ di động, và do đó việc bảo đảm các đặc tính của ứng dụng và thiết bị di động là cần thiết. Từ quan điểm QoS, các nhà khai thác di động thường sử dụng tiêu chuẩn công nghiệp và các nền tẳng được khuyến cáo như là tài liệu tham khảo khi xây dựng bản đồ lưu lượng để phân lớp dịch vụ. Tiêu chuẩn được sử dụng ở đây là tiêu chuẩn 3GPP. 7 Chương trình hợp tác thế hệ thứ 3 (3GPP) đã tăng cường khả năng của truy cập vô tuyến gói chung (GPRS) để có thể kết hợp sự hỗ trợ của QoS. Để đáp ứng tiêu chuẩn 3GPP cho thông tin di động GSM, kiến trúc DiffServ cần phải đơn giản và dễ dàng quản lý sử dụng. Số lớp được định nghĩa là tối thiểu để đảm bảo rằng sự phân mảnh của các nguồn tài nguyên bộ đệm không làm cho các gói tin nhận được là mất trật tự. 1.5. Phân loại lớp dịch vụ trong mạng thông tin di động Vinaphone: Bảng 1.1: Các lớp lưu lượng mạng IP/MPLS Vinaphone Traffic Classes Queue Example Usage DSCP PHB DSC P Giá trị EXP 802.1p CoS Network Control System Priority Control network protocols (RSVP, OSPF, BGP…) CS6 48 6 6 Conversation al Priority VoIP Traffic of UMTS Conversational Class EF 46 5 5 Mobile Signaling/Synch /Control, IEEE1588 CS5 40 Streaming Low Video AF41 34 4 4 8 Delay Conference, Video phone 3G, Traffic of UMTS Streaming Class Interactive Low Loss Traffic of UMTS Interactive Class AF21 18 2 2 Background Default Best-effort traffic BE 0 0 0 Bảng 1.2: Chi tiết về đánh dấu CoS trong mạng Vinaphone Traffic Description Example Usage DHCP PHB DHCP 802.1p CoS Conversational Mobile Voice, Mobile Video Call, Mobile VoIP EF 46 5 Streaming Mobile TV, Mobile Camera, Music/Video On Demand (in future), O&M AF41 34 4 Interactive Mobile Game (In future) AF21 18 2 Background Mobile Internet, Mobile Broadband, MMS, etc … BE 0 0 [...]... gói tin ra ngoài Short Pipe Mode là Mode mặc định Pipe Mode yêu cầu cấu hình đánh dấu qos- group” trên đầu vào line card trong các bộ định tuyến Hình 2 1 Ứng xử QoS trong Cisco CRS-1/XR 20 CHƢƠNG 3 – KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ SAU KHI TRIỂN KHAI QOS TRONG MẠNG IP/ MPLS TẠI VINAPHONE 3.1 Các phƣơng pháp đánh giá, đo kiểm kết quả triển khai QoS Việc đo kiểm hiệu suất của mạng IP/ MPLS có thể được chia... phát triển Lưu lượng chạy trong mạng lõi IP sẽ ngày càng tăng, yêu cầu về QoS sẽ ngày càng trở nên cấp thiết Trong khuôn khổ của luận văn này, em chỉ mong muốn đưa ra những vấn đề cơ bản về kiến trúc, nguyên lí và thực tiễn đã được áp dụng tại mạng lõi IP của nhà mạng Vinaphone Đây là kết quả của quá trình học tập, tìm hiểu vấn đề và qua thực tiễn triển khai tai mạng IPCore Vinaphone Tuy nhiên, do trình... từ quan điểm của người sử dụng dịch vụ hay từ mạng ? Ba lựa chọn đo kiểm chủ yếu là:  Sử dụng SNMP 21  Sử dụng phần mềm NetFlow theo dõi mạng lưới  Sử dụng IP SLA Kết quả đạt đƣợc sau khi triển khai QoS 3.2 trong thực tiễn mạng IP- Core Vinaphone: Đo kiểm chất lượng các dịch vụ cung cấp khi mạng tắc nghẽn Máy đo 2 Máy đo 4 PE mobile HN PE mobile HCM IPCORE VNP 1G 1G Máy đo 3 Máy đo 1 Hình 3 1: Sơ...9 CHƢƠNG 2 – CÁC THÔNG SỐ VÀ CẤU HÌNH QOS CHO MẠNG IP/ MPLS VINAPHONE 2.1 Hỗ trợ của thiết bị Cisco trong cấu hình QoS: 2.1.1 Vai trò của router Cisco trong QoS: QoS yêu cầu việc xử lý chuyên sâu, do đó cần thiết phải phân biệt chức năng giữa các thiết bị biên mạng và thiết bị lõi Các thiết bị biên mạng chịu trách nhiệm kiểm tra các gói tin IP đến từ các thiết bị CE về các đặc tính khác nhau... nhau để trển khai CoS trong suốt trong mạng lưới cung cấp dịch vụ ngày nay Cách được sử dụng nhiểu nhất là sử dụng các phương thức đường hầm DiffServ MPLS Chuẩn RFC3270 mô tả ba mô hình khác nhau là Pipe Mode, Short Pipe Mode và Uniform Mode 18 Pipe và Short-Pipe mode thường được sử dụng khi một gói tin đi qua nhiều vùng DiffServ với các chính sách QoS khác nhau Với Pipe và Short-Pipe mode, nhà cung... Q4 Q5 Q6 Q7 15 5 0 0 0 0 QoS trên card SIP-400: Tính năng QoS trên card SIP-400 được kích hoạt bằng Modular QoS CLI Như tên gọi của nó, ta thấy QMC sử dụng để kích hoạt tính năng QoS Một trong những mục tiêu của MQC là cung cấp một nền tảng giao diện độc lập để cấu hình QoS trên các thiết bị Cisco Để đạt được nền tảng độc lập này, các lệnh trong MQC sẽ xác định chức năng của QoS, hành vi thực hiện độc... QoS, hành vi thực hiện độc lập, thuật toán 17 Hình 2 2 QoS trên Cisco FlexWAN, SIP200/SIP400 2.2.2 QoS trên router lõi (CRS-1): 2.2.2.1 Chế độ đƣờng hầm DiffServ: Chế độ đường hầm DiffServ giới thiệu một cách xử lý từng hop (PHB) mới, nó cho phép phân biệt QoS trong mạng của nhà cung cấp Các chế độ đường hầm được định nghĩ ở biên mạng, thông thường trong các bộ định tuyến PE chuyển đổi nhãn (LSRs) (ở... bản là tương tự như CBWFQ Với MDRR, một trong số các hàng đợi được gọi là hàng đợi ưu tiên cao và được đối xử khác biệt với các 13 hàng đợi khác, Nó được xử lý bằng cách sử dụng chế độ ưu tiên nghiêm ngặt hay chế độ ưu tiên luân phiên Nó cung cấp tính năng giống như hàng đợi độ trễ thấp trong CBWFQ 2.2 Thiết kế QoS trên router trong mạng IP/ MPLS Vinaphone: 2.2.1 QoS trên router biên (7600): Bộ định tuyến... khai QoS do bộ định tuyến biên mạng có khả năng hơn trong việc xử lý tắc nghẽn so với các bộ định tuyến lõi do kết hợp giao thông cạnh và liên kết truy cập băng thông thấp hơn 2.2.1.1 QoS trên LAN card Cisco 7600: Giao diện card LAN trên router Cisco 7600 không hỗ trợ cấu hình Cisco Modular QoS CLI mà sử dụng một cách gọi khác là PFC -QoS (Policy-Feature-Card) trong đó việc quản lý chất lượng dịch vụ QoS. .. trong khi việc phân chia mức QoS được thực hiện tại các thiết bị 10 biên mạng Thiết bị lõi thực hiện điều này bằng cách kết hợp các giá trị ToS hoặc Experimental trong nhãn của các gói tin với các hàng đợi ra khác nhau trong quá trình truyền tải, cung cấp lớp thích hợp của dịch vụ 2.1.2 Phân loại và đánh dấu gói tin: Phân loại là quá trình phân loại lưu lượng vào các lớp đã được xác định từ trước trong . đề QoS trong mạng di động, mô hình QoS Diffserv của IETF, chuẩn QoS trong mạng di động của 3GPP, về hỗ trợ QoS 2 trong các thiết bị Cisco sử dụng trong. chương: Chương 1: Trình bày hiện trạng mạng IP- Core Vinaphone, sự cần thiết phải triển khai QoS trong mạng IP- Core Vinaphone. Trình bày về mô hình Diffserv