TỔNG QUAN VỀ MAN-E
Đặc điểm và xu hướng phát triển của MAN-E
MAN-E có những đặc điểm như:
- Hiệu quả về chi phí
- Linh hoạt a Tính chuẩn hóa
Dịch vụ Ethernet dựa trên một giao diện Ethernet chuẩn đã được tiêu chuẩn hóa và không ngừng được phát triển phổ biến dùng rộng rãi trong các hệ thống mạng cục bộ (LAN) Kể từ khi được phát triển đầu những năm 1980, Ethernet đã trở thành giao thức mạng thống trị các mạng LAN trên TG (>90% các mạng LAN).
Tốc độ không ngừng được nâng cao: 10Mbps -> 10Gbps, 40Gbps.
Cự ly truyền dẫn ngày càng tăng: 10km, 40km, 70km…
Được hầu như tất cả các nhà cung cấp thiết bị trên TG hỗ trợ b Hiệu quả kinh tế
Giảm chi phí đầu tư (CAPEX-capital expense) và chi phí vận hành (OPEX operation expense) do:
Sự phổ biến của Ethernet trong hầu hết tất cả các sản phẩm mạng có chi giá thành thiết bị thấp, chi phí quản trị và vận hành thấp hơn.
Cho phép những thuê bao thêm băng thông một cách khá mềm dẻo Điều này cho phép thuê bao thêm băng thông khi cần thiết và họ chỉ trả cho những gì họ cần.
Hình 1.2: So sánh chi phí hàng tháng cho 3 loại dịch vụ c Độ linh động cao
- Quản lý băng thông và mở rộng băng thông kết nối rất dễ dàng Với dịch vụ Ethenet, các thuê bao cũng có thể thêm vào hoặc thay đổi băng thông trong vài phút thay vì trong vài ngày ngày hoặc thậm chí vài tuần khi sử dụng những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame relay, ATM,…)
- Hỗ trợ rất nhiều mô hình kết nối (topology) khác nhau
Ví dụ: một công ty thuê một giao tiếp Ethernet đơn có thể kết nối nhiều mạng ở vị trí khác nhau để thành lập một Intranet VPN của họ, kết nối những đối tác kinh doanh thành Extranet VPN hoặc kết nối Internet tốc độ cao đến ISP
- Tối ưu cho việc truyền tải thông tin dạng gói, đặc biệt là các gói tin IP
Với sự phát triểnvề mặt công nghệ (Gigabit Ethernet & Optical), các ưu điểm của mình, Ethernet hiện được lựa chọn rộng rãi để xây dựng mạn MAN nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao. Ưu điểm
• Cung cấp đa dạng dịch vụ: MAN_E cung cấp một cơ sở hạ tầng thống nhất sẵn sàng cho các loại hình dịch vụ đa dạng: HSI, VoIP, IPTV, Tripple-play, ELine, ELAN, TDM/ATM/FR, NGN và Mobile 3G…
• Hỗ trợ QoS: đảm bảo End-to-End QoS cho các kết nối, có các cơ chế điều khiển băng thông cho các kết nối, phân loại dịch vụ, điều khiển nghẽn…
• Độ sẵn sàng cao: có các cơ chế tự động phục hồi kết nối khi có sự cố xảy ra(50ms), tránh sự cố tại một vài điểm có thể ảnh hưởng đến dịch vụ của toàn mạng.
• Hiêu năng cao: băng thông lớn, trễ thông tin nhỏ…
• An ninh, an toàn: có các cơ chế xác thực, áp dụng các chính sách an ninh mạng, phòng chống các hình thức tấn công.
• Độ linh động cao, khả năng mở rộng dễ dàng.
• Sử dụng các giao thức, phương thức đã được tiêu chuẩn hóa.
• Khả năng quản lý tập trung, thiết lập các thông số dịch vụ dễ dàng.
1.2.2 Xu hướng phát triển của MAN E
• Trong những năm gần đây, với sự phát triển vượt bậc của các công nghệ truy nhập mới (xDSL, FTTx…) và các dịch vụ mới (VoIP, IPTV, VoD…), đặc biệt là xu hướng tiến lên NGN của ác nhà khai thác Viễn thông:
• Yêu cầu về băng thông kết nối tới các thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN) ngày càng cao.
• Yêu cầu cơ sở hạ tầng truyền tải phải đáp ứng các công nghệ mới của IP để sẵn sàng cho các dịch vụ mới ngày càng tăng: multicast, end-to-end QoS, bandwitdh-on-demand…
• Yêu cầu băng thông cung cấp trực tiếp cho khách hàng (FE, GE)…
Tất cả các yêu cầu trên dẫn đến sự phát triển bùng nổ của mạng MAN trong các thành phố, đặc biệt là mạng Ethernet-based MAN để truyền tải lưu lượng IP.
Trong vài năm trở lại đây các nhà khai thác mạng viễn thông có khuynh hướng tập trung đầu tư xây dựng mạng đường trục (backbone) để đáp ứng yêu cầu về băng thông do sự bùng nổ của Internet Tuy nhiên, hiện nay khuynh hướng phát triển mạng đã có sự thay đổi, người ta tập trung sự chú ý đến việc xây dựng mạng nội vùng, nội hạt nói chung và MAN tại các đô thị, thành phố nói riêng, nơi cần thiết phải đầu tư xây dựng, tổ chức lại để có thể đáp ứng được nhu cầu đa dạng hoá dịch vụ của người sử dụng, đưa dịch vụ đến gần với khách hàng hơn, đảm bảo việc kết nối với khách hàng
“mọi nơi, mọi lúc và với mọi giao diện” Hình 1.3 cho ta một cái nhìn tổng quan nhất về cấu trúc phân lớp xét trên quan điểm về cung cấp dịch vụ.
Hình 1.3: Cấu trúc MAN về khả năng cung cấp dịch vụ
ASP: Nhà cung cấp ứng dụng (Application Service Provider).
SAN: Mạng lưu trữ dữ liệu vùng (Stogage Area Network).
TSL: Dịch vụ LAN trong suốt (Transparent LAN Service).
ISP: Nhà cung cấp dịch vụ (Internet Service Provider).
Cấu trúc này chỉ mang tính logic khái quát, cấu trúc các mạng cụ thể sẽ phụ thuộc vào kích cỡ mạng và độ phức tạp của mạng đó Theo cấu trúc phân lớp này, mạng MAN được chia làm 2 lớp, lớp truy nhập và lớp mạng lõi Lớp truy nhập thực hiện chức năng tích hợp các loại hình dịch vụ bao gồm cả dịch vụ từ người sử dụng và dịch vụ mạng Lớp mạng lõi thực hiện chức năng truyền tải lưu lượng tích hợp trong mạng đô thị một cách hợp lý, định tuyến lưu lượng trong nội vùng đô thị hoặc chuyển giao lưu lượng với mạng trục.
Kết Luận Chương 1
Hình 2.1: Cấu trúc điển hình của một mạng MAN-E
Phần mạng truy nhập Metro tập hợp lưu lượng từ các khu vực (cơ quan, toà nhà, ) trong khu vực của mạng Metro Mô hình điển hình thường được xây dựng xung quanh các vòng Ring quang với mỗi vòng Ring truy nhập Metro gồm từ 5 đến 10 node Những vòng Ring này mang lưu lượng từ các khách hàng khác nhau đến các điểm POP mà các điểm này được kết nối với nhau bằng mạng lõi Metro Một mạng lõi Metro điển hình sẽ bao phủ được nhiều thành phố hoặc một khu vực tập trung nhiều doanh nghiệp.
2.1.1 Mô hình phân cấp được chia thành 3 lớp
1 Lớp mạng trục: chịu trách nhiệm chuyển gói tin với lưu lượng lớn, nhanh chóng và hiệu quả.
2 Lớp phân phối và tập trung lưu lượng : chịu trách nhiệm quản lý các chính sách, QoS và Security.
3 Lớp truy xuất: thực hiện chức năng cung cấp các kết nối đến khách hàng và các kết nối khác.
Mục Đích Xây Dựng Mạng MAN-E
1 Đảm bảo kết nối lưu lượng dịch vụ từ/ đến khách hàng (trựctiếp).
GIẢI PHÁP TRUYỀN TẢI ENTHERNET TRONG MAN(MAN-E) 10
Cấu trúc mạng MAN E
Hình 2.1: Cấu trúc điển hình của một mạng MAN-E
Phần mạng truy nhập Metro tập hợp lưu lượng từ các khu vực (cơ quan, toà nhà, ) trong khu vực của mạng Metro Mô hình điển hình thường được xây dựng xung quanh các vòng Ring quang với mỗi vòng Ring truy nhập Metro gồm từ 5 đến 10 node Những vòng Ring này mang lưu lượng từ các khách hàng khác nhau đến các điểm POP mà các điểm này được kết nối với nhau bằng mạng lõi Metro Một mạng lõi Metro điển hình sẽ bao phủ được nhiều thành phố hoặc một khu vực tập trung nhiều doanh nghiệp.
2.1.1 Mô hình phân cấp được chia thành 3 lớp
1 Lớp mạng trục: chịu trách nhiệm chuyển gói tin với lưu lượng lớn, nhanh chóng và hiệu quả.
2 Lớp phân phối và tập trung lưu lượng : chịu trách nhiệm quản lý các chính sách, QoS và Security.
3 Lớp truy xuất: thực hiện chức năng cung cấp các kết nối đến khách hàng và các kết nối khác.
Mục Đích Xây Dựng Mạng MAN-E
1 Đảm bảo kết nối lưu lượng dịch vụ từ/ đến khách hàng (trựctiếp).
2 Đảm bảo kết nối cho mục đích truyền tải lưu lượng từ lớp mạng này sang lớp mạng khác cao hơn hay kết nối liên mạng
–Truyền tải lưu lượng truy nhập internet: MegaVNN, Internet FTTH
–Kết nối dịch vụ MetroNET, MegaWAN, VPN FTTH
–Dịch vụ: IPTV, VoD, Video conferencing
–Mục đích khác: Web hosting, IP-centrex, Contac center.
Mô Hình Phân Cấp Mạng MAN-E
Mạng truyền tải Ethernet/IP theo cấu trúc Ring/ Sao/ P-P Với các giao tiếp: nxGbps or nx10Gbps Thường được tổ chức thành 03 lớp:
- Aggregation player ( lớp tập trung lưu lượng)
- Access player (lớp truy nhập)
Hình 2.2 : Cấu hình mạng lõi
- Là trục chính của toàn mạng, chịu trách nhiệm chính chuyển gói tin đi với lưu lượng lớn một cách nhanh chóng và hiệu quả.
-Lớp này có khả năng chịu lỗi dự phòng cao vì đây là kết nối quan trọng nhất trong toàn mạng. Đặc điểm:
- Thực hiện chức năng chuyển mạch với dung lượng lớn, tốc độ nhanh Một mạng lõi Metro điển hình sẽ bao phủ được nhiều thành phố hoặc một khu vực.
- Có thể được kết nối với nhau theo cấu hình Gigabit Ethernet kiểu Ring hoặc kiểu Hub and Spoke
- Cung cấp các kết nối tin cậy trong mạng lõi.
- Áp dụng các tính năng QoS nâng cao.
- Không tốn nhiều tài nguyên cho các tác vụ như access list, pactket filtering.
- Tính dự phòng và khả năng mở với tính sẵn sàng cao.
- Không có chức năng phân loại dữ liệu, polycying và gán nhãn mà chỉ có chức năng chuyển mạch nhãn.
2.Aggregation player-lớp tập trung lưu lượng
Cung cấp kết nối giữa core player và access player, lớp này quản lý QoS và security Đặc điểm:
- Thông lượng cao cho packet handling
- Áp dụng các chính sách bảo mật, access list, packet filtering, QoS, MPLS
- Phân loại dòng dữ liệu gán các chính sách (policying) và gán nhãn MPLS cho các gói tin.
3.Access player-lớp truy nhập
Là nơi thiết bị đầu cuối khách hàng kết nối trực tiếp vào mạng Đặc điểm:
- Có uplink kết nối đến access cao.
- Có tính năng truy nhập người dùng như VLAN, protocol filtering, QoS đơn giản
- Phần truy nhập mạng đấu nối giao diện Ethernet người dùng mạng (UNI) tới mạng của nhà cung cấp dịch vụ thông qua đường truyền Ethernet như FastEthernet, Gigabit Ethernet.
- Phần mạng truy nhập Metro tập hợp lưu lượng từ các khu vực (cơ quan, toà nhà,…) trong khu vực của mạng Metro
- Các trung tâm dữ liệu (data Centre) phục vụ chủ yếu cho nội dung các host gần ng- ười sử dụng Đây cũng chính là nơi mà các dịch vụ từ nhà cung cấp dịch vụ khác (Outsourced services) được cung cấp cho các khách hàng của mạng E-MAN
- Quá trình truy nhập đến đường trục Internet được cung cấp tại một hoặc một số điểm POP cấu thành nên mạng lõi Metro.
2.1.2 Cấu trúc phân lớp chức năng
Theo cấu trúc phân lớp chức năng, MAN có thể phân chia thành 2 lớp mạng: lớp mạng biên và lớp mạng lõi Trong mỗi lớp mạng đó có thể bố trí các thiết bị mạng có chức năng khác nhau để thực thi các chức năng cần phải thực hiện của lớp mạng này tùy thuộc vào mục tiêu, qui mô, kích cỡ của MAN cần phải xây dựng.
Các dịch vụ cung cấp qua MAN-E
2.2.1 Mô hình dịch vụ Ethernet Để xác định các loại hình dịch vụ cung cấp qua môi trường Enthernet, trước hết cần xem xét mô hình tổng quát.Mô hình dịch vụ Ethernet là mô hình chung cho các dịch vụ Ethernet,được xây dựng trên dựa trên cơ sở sử dụng các thiết bị khách hàng để truy cập các dịch vụ.Trong mô hình này sẽ định nghĩa các thành phần cơ bản cấu thành dịch vụ cũng như một số đặc tính cơ bản cho mỗi loại hình dịch vụ.Nhìn chung các dịch vụ Ethernet đều có chung một số đặc điểm, tuy nhiên vẫn có một số đặc tính đặc trưng khác nhau cho từng dịch vụ riêng Mô hình cơ bản cho các dịch vụ Ethernet Metro như chỉ ra trên Hình 2.3.
Hình 2.3: Mô hình cung cấp dịch vụ Enthernet qua MAN
Trong mô hình này chủ yếu đề cập đến các kết nối mạng mà trong đó thuê bao được xem là một phía của kết nối khi trình bày về các ứng dụng thuê bao.Tuy nhiên cũng có thể có nhiều thuê bao (UNI) kết nối đến MAN từ cùng một vị trí.Trên cơ sở các dịch vụ chung được xác định trong mô hình, nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai các dịch vụ cụ thể tuỳ theo nhu cầu khách hàng Những dịch vụ này có thể được truyền qua các môi trường và các giao thức khác nhau trong MAN như SONET, DWDM, MPLS, GFP, Tuy nhiên, xét từ góc độ khách hàng thì các kết nối mạng xuất phát từ phía khách hàng của giao diện UNI là các kết nối Ethernet.
- Customer Edge : thiết bị khách hàng.
- The User Network Interface (UNI) - giao diện người dùng mạng (UNI)
Là giao diện vật lý or port được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ, là điểm kết nối giữa khách hàng và mạng MEN của nhà cung cấp dịch vụ.
Các UNI trong một mạng Carrier Ethernet là một giao diện Ethernet vật lý ở tốc độ hoạt động 10Mbs, 100Mbps, 1Gbps hoặc 10Gbps.
Có thể có nhiểu UNI kết nối đến MEN từ một vị trí Thiết bị khách hàng nối đến mạng tại giao diện người dùng mạng(UNI) bằng giao diện Ethernet chuẩn( 10Mbp/s,100Mbp/s,1Gbp/s hoặc 10Gbp/s).Các dịch vụ Ethernet được cung cấp bởi nhà cung cấp mạng Metro Ethernet nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai các dịch vụ cụ thể tuỳ theo nhu cầu khách hàng Những dịch vụ này có thể được truyền qua các môi trường và các giao thức khác nhau trong mạng MEN như SONET, DWDM, MPLS, GFP, Tuy nhiên,xét từ góc độ khách hàng thì các kết nối mạng xuất phát từ phía khách hàng của giao diện UNI là các kết nối Ethernet.
2.2.2 Kết nối Ethernet ảo - Ethernet Virtual Connection (EVC)
Một thuộc tính cơ bản của dịch vụ Ethernet là kết nối Ethernet ảo (EVC-Ethernet Virtual Connection)
MEF định nghĩa EVC là “một sự kết hợp của hai hay nhiều UNI’’
Kết nối hai hay nhiều UNI để truyền các khung Ethernet giữa chúng
Ngăn chặn dữ liệu truyền giữa các UNI (vị trí thuê bao ) không cùng EVC tương tự nên đảm bảo tính bảo mật tương tự PVC (permanent Vitual Circiut) của Frame Relay hay ATM
- Qui tắc truyền khung Ethernet trên EVC
Các Ethernet frame đi vào MEN không bao giờ được quay trở lại UNI mà nó xuất phát.
Các địa chỉ MAC trong Ethernet frame không thay đổi từ nguồn đến đích.
Dựa trên những đặc điểm này, EVC có thể được sử dụng để xây dựng mạng riêng ảo lớp 2 (Layer 2 Virtual Private Network-VPN).
Điểm- điểm(Point-to-point).
Đa điểm – đa điểm (Multipoint-to-Multipoint)
Điểm– đa điểm (Point-to-Multipoint)
Định nghĩa dịch vụ Ethernet
Để hiểu rõ hơn sự khác nhau trong các Dịch vụ Ethernet, MEF đã phát triển các khuôn khổ định nghĩa dịch vụ Ethernet Mục tiêu của hệ thống này là:
- Định nghĩa và đặt tên cho các kiểu dịch vụ Ethernet.
- Định nghĩa những thuộc tính (attribute) và các thông số của thuộc tính (attribut parameters) được dùng để định nghĩa một dịch vụ Ethernet riêng biệt. Để định rõ một cách hoàn toàn về dịch vụ Ethernet, nhà cung cấp phải xác định kiểu dịch vụ và UNI; các thuộc tính của dịch vụ EVC đã kết hợp với kiểu dịch vụ đó Các thuộc tính này có thể được tập hợp lại theo những dạng sau:
- Giao diện vật lý (Ethernet Physical Interface).
- Thông số lưu lượng (Traffic Parameters)
- Thông số về hiệu năng (Performance Parameters).
- Lớp dịch vụ (Class of Service).
- Hỗ trợ các thẻ VLAN (VLAN Tag Support)
- Ghép dịch vụ (Service Multiplexing).
- Lọc bảo mật (Sercurity Filters).
Hiện tại MEF đã và đang xác định hai kiểu dịch vụ Ethernet chính:
- Kiểu Ethernet Line (E-Line) Service – dịch vụ điểm-điểm (point-to-point)
- Kiểu LAN (E-LAN) Service – dịch vụ đa điểm - đa điểm (multipoint-to- multipoint)
2.3.1 Các loại dịch vụ Ethernet
Hiện tại các dịch vụ Ethernet được chia thành 2 loại lớn:
Các đường Ethernet riêng, chạy trên hạ tầng SONET/SDH hoặc trên LAN trong suốt qua các chuyển mạch (best-effort) và sợi quang hiện chưa sử dụng a, Dịch vụ đường Ethernet
Dịch vụ đường Ethernet cung cấp kết nối ảo Ethernet điểm - điểm (EVC) giữa hai UNI như minh hoạ trên Hình 2.4 Dịch vụ E -Line được sử dụng cho kết nối điểm - điểm.
Hình 2.4:Dịch vụ E-Line sử dụng EVC điểm-điểm
Dịch vụ E-Line có thể cung cấp băng tần đối xứng cho truyền số liệu theo hai hướng Ở dạng phức tạp hơn nó có thể tạo ra tốc độ thông tin tốt nhất (CIR) và kích thước khối tốt nhất (CBS), tốc độ thông tin đỉnh và kích thước khối đỉnh trễ, jitter, độ mất mát thực hiện giữa hai UNI có tốc độ khác nhau
Nhìn chung dịch vụ E-Line có thể được sử dụng để xây dựng các dịch vụ tương tự cho chuyển tiếp khung hoặc các đường thuê riêng Tuy nhiên, dải băng tần và các khả năng kết nối của nó lớn hơn nhiều. b, Dịch vụ LAN Ethernet
Dịch vụ LAN Ethernet cung cấp các kết nối đa điểm, chẳng hạn có thể kết nối một số UNI với nhau như chỉ ra ở Hình 2.5.
Hình 2.5: Dịch vụ E-LAN sử dụng EVC đa điểm-đa điểm
Số liệu thuê bao gửi từ một UNI có thể được nhận tại một hoặc nhiều UNI khác Mỗi UNI được kết nối đến một EVC đa điểm Khi có các UNI thêm vào, chúng được kết nối đến cùng EVC đa điểm do đó đơn giản hoá quá trình cung cấp và kích hoạt dịch vụ c, Dịch vụ E-LAN theo cấu hình điểm điểm
Dịch vụ E-LAN có thể được sử dụng để kết nối chỉ hai UNI, điều này dường như tương tự với dịch vụ E-Line nhưng ở đây có một số khác biệt đáng kể Với dịch vụ E-Line, khi một UNI được thêm vào, một EVC cũng phải được bổ sung để kết nối UNI mới đến một trong các UNI đã tồn tại Hình 2.6 minh hoạ khi một UNI được thêm vào và sẽ có một EVC mới được bổ sung để tất cả các UNI có thể kết nối được với nhau khi dùng dịch vụ E-Line.
Hình 2.6: Quá trình thực hiện khi thêm một UNI vào MAN
Với dịch vụ E LAN, khi UNI mới cần thêm vào EVC đa điểm thì không cần bổ sung EVC mới vì dịch vụ E-LAN sử dụng EVC đa điểm - đa điểm Dịch vụ này cũng cho phép UNI mới trao đổi thông tin với tất cả các UNI khác trên mạng Trong khi với dịch vụ E-Line thì cần có các EVC đến tất cả các UNI Do đó dịch vụ E-LAN chỉ yêu cầu một EVC để thực hiện kết nối nhiều bên với nhau d, Dịch vụ E-Tree
E-Tree là dịch vụ dựa trên kết nối EVC Rooted-Multipoint EVC Rooted-Multipoint cũng là một EVC đa điểm tuy nhiên có khác với EVC đa điểm – đa điểm.
EVC đa điểm có “gốc”
Hình 2.7: Kiểu dịch vụ E-tree sử dụng EVC gốc – đa điểm Ở dạng đơn giản, kiểu dịch vụ E-Tree có thể cung cấp một UNI “gốc” cho nhiều UNI
“lá” Mỗi UNI “lá” chỉ có thể trao đổi dữ liệu với UNI “gốc” Một khung dịch vụ gửi từ một UNI “lá” với một địa chỉ đích cho một UNI “lá” khác sẽ không được chuyển. Dịch vụ này thích hợp cho truy cập Internet hoặc các ứng dụng video qua IP Một hoặc nhiều CoS có thể được kết hợp với dịch vụ này.
Trong kiểu phức tạp hơn, dịch vụ E-Tree có thể hỗ trợ hai hoặc nhiều UNI “gốc”. Trong trường hợp này, mỗi UNI “lá” có thể trao đổi dữ liệu với các UNI “gốc” Các UNI “gốc” cũng có thể truyền thông với nhau làm tăng tính tin cậy và linh hoạt Dịch vụ này được mô tả như trong hình 2.8 dưới đây:
EVC đa điểm có “gốc”
Hình 2.8: Dịch vụ E-Tree sử dụng nhiều UNI “gốc”
Với kiểu dịch vụ E-Tree, ghép dịch vụ có hoặc không phát sinh tại một hoặc nhiều UNI trong EVC Ví dụ, một dịch vụ E-Tree sử dụng EVC Rooted-Multipoint và dịch vụ E-Line sử dụng EVC điểm-điểm có thể cùng thực hiện tại một UNI Trong ví dụ này, dịch vụ E-Tree có thể được sử dụng để hỗ trợ một ứng dụng cụ thể tại UNI thuê bao như truy nhập tới nhiều “gốc” tại các điểm POP của ISP, còn dịch vụ E-Line dược sử dụng để kết nối tới vị trí khác với một EVC điểm-điểm.
2.3.2 VPLS a, Định nghĩa VPLS (Virtual Private LAN Service)
-Cung cấp kết nối (communication) đa điểm - đa điểm qua mạng IP/MPLS Nó cho phép các sites tại các vị trí địa lý phân tán có thể share 1 ethernet broadcast domain bằng việc kết nối các sites qua pseudo-wires (ứng dụng giả lập đường liên kết dữ liệu để vận chuyển các giao thức tầng 2 khác nhau) Các công nghệ được sử dụng như pseudo-wire có thể là ethernet qua MPLS, L2TPv3 hoặc GRE.
VPLS là 1 công nghệ VPN Đối với VPN MPLS lớp 2 hoặc L2TPv3 chỉ cung cấp đường hầm (tunnel) điểm- điểm lớp 2, còn với VPLS cho phép kết nối any-to-any (đa điểm).
Các thuộc tính dịch vụ Ethernet (Ethernet Service Attribut)
Có rất nhiều thuộc tính liên kết trong dich vụ Ethernet,các thuộc tính cơ bản quan trọng nhất cho thiết lập một dịch vụ MAN,WAN dựa trên Ethernet.
2.4.1 Ghép dịch vụ(service multiplexing)
Ghép dịch vụ cho phép nhiều UNI thuộc về các EVC khác nhau UNI như vậy gọi là UNI được ghép dịch vụ(service multiplexed UNI) Khi UNI chỉ thuộc một EVC thì UNI này gọi là UNI không ghép dịch vụ(non - multiplexed UNI).
Lợi ích của ghép kênh dịch vụ cho phép chỉ cần một cổng giao diện UNI có thể hỗ trợ nhiều kết nối EVC Điều này làm giảm chi phí thêm cổng UNI và dễ dàng trong việc quản trị VLAN được cấu hình tại cổng thiết bị khác hàng CE kết nối với UNI được gọi là CEVLAN.Như vậy, tại mỗi UNI có một ánh xạ(mapping) giữa CE-VLAN và EVC Điều này gần giống như ánh xạ giữa DLCI và PVC trong Frame Relay
Tính trong suốt VLAN (VLAN transparency): Một EVC có tính trong suốt VLAN khi CE-VLAN không thay đổi khi khi qua giao diện UNI Nghĩa là, CE-VLAN của khung đi ra (egress frame) hướng từ MEN ra mạng của khách hàng luôn giống CE-VLAN của khung đi vào (ingress frame) Tính năng này có ưu điểm làm giảm việc đánh số lại (renumbering) VLAN của khách hàng.
Trong cấu trúc frame của 802.1Q thì có một trường 12 bit là VLAN tag Như vậy có tối đa là 4096 VLAN cho một miền lớp 2 (layer 2 domain) Với tính năng gộp nhóm, có nhiều hơn một CE-VLAN được ánh xạ vào một EVC tại UNI Khi tất cả VLAN đều được ánh xạvào một EVC thì EVC đó có thuộc tính gộp nhóm tất cả trong một (All-toone Bundling)
2.4.3 Đặc tính băng thông (Bandwidth profile)
MEF định nghĩa đặc tính băng thông được ứng dụng ở UNI hay cho một EVC. Đặc tính băng thông là một giới hạn mà khung Ethernet có thể xuyên qua UNI.Có thể có đặc tính băng thông riêng rẽ cho những khung vào bên trong MEN và cho những khung đi ra khỏi MEN.Thông số CIR(Committed Information Rate) cho một Frame Relay PVC là một ví dụ của đặc tính băng thông MEF định nghĩa ba thuộc tính sau đây của đặc tính băng thông :
- Đặc tính băng thông tại UNI
- Đặc tính băng thông theo EVC
- Đặc tính băng thông theo mã xác định lớp dịch vụ(CoS Identifier) Đặc tính băng thông bao gồm 4 thông số lưu lượng Những giới hạn này ảnh hưởng đến thông lượng mà dịch vụ cung cấp Đặc tính băng thông cho một dịch vụ Ethernet bao gồm những thông số lưu lượng sau đây:
Một dịch vụcó thể hỗ trợ lên đến 3 dạng khác nhau của đặc tính băng thông
ở UNI Một trong những dạng đó có thể ứng dụng tại UNI, theo EVC hay theo mã xác định lớp dịch vụ
2.4.4 Thông số hiệu năng (Performance parameters)
Các thông số này ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ mà thuê bao cảm nhận được Thông số hiệu năng được đánh giá qua các thông số sau:
- Độ trễ khung (Frame Delay)
- Độ trượt khung (Frame Jitter)
- Tỉ lệ tổn thất khung (Frame Loss.)
2.4.5.Vấn đề an ninh mạng (Network security)
Mạng Metro Ethernet cung cấp mạng riêng ảo lớp 2 (layer 2 VPN) nên những vấn đề an ninh tồn tại tại lớp 2 này như: Từ chối dịch vụ(DoS: Denial of Service),tràn ngập MAC (MAC flooding) giả mạo địa chỉ MAC (MAC spoofing) cần đặc biệt quan tâm.
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.Dịch vụ E-LAN có thể kết nối một số lượng lớn cácUNI và sẽ ít phức tạp hơn khi dùng theo dạng lưới hoặc hub và các kết nối sử dụng các kỹ thuật kết nối điểm - điểm như FrameRelay hoặc ATM Hơn nữa, dịch vụ E-LAN có thể được sử dụng để tạo một loạt dịch vụ như mạng LAN riêng và các dịch vụ LAN riêng ảo, trên cơ sở này có thể triển khai các dịch vụ khách hàng.
Kết Luận Chương 2
Mạng MEN làm chức năng thu gom lưu lượng của các thiết bị mạng truy nhập (MSAN, IP-DSLAM), lưu lượng các khách hàng kết nối trực tiếp vào mạng MAN để chuyển tải lưu lượng trong nội tỉnh, đồng thời kết nối lên mạng trục IP/MPLS để chuyển lưu lượng đi liên tỉnh, quốc tế
Các công nghệ cho mạng MAN-E hiện tại gồm có :
• Công nghệ IP/ATM-MAN
• Công nghệ SDH-NG-MAN
• Công nghệ Ring gói tự hồi phục RPR
• Công nghệ Ethernet/Giagabit Ọthernet (GỌ)
• Công nghệ chuyển mạch MPLS/GMPLS
• Công nghệ VMPLS – Mạng riêng ảo MPLS lớp 3 (MPLS VPN)
Các công nghệ nói trên này được xây dựng khác nhau cả phạm vi và các phương thức mà chúng sẽ được sử dụng.Trong một số trường hợp, các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng lại triển khai cùng một công nghệ cho các ứng dụng khác nhau Ví dụ, GbỌ có thể được sử dụng để cung cấp năng lực truyền tải cơ sở hoặc để cung cấp các dịch vụ gói Ethernet trực tiếp đến khách hàng.
Các nhà khai thác mạng có xu hướng kết hợp một số loại công nghệ trên cùng một mạng của họ, vì tất cả các công nghệ sẽ đóng góp vào việc đạt được những mục đích chung là.
Giảm chi phí đầu tư xây dựng mạng
Rút ngắn thời gian đáp ứng dịch vụ cho khách hàng
Dự phòng dung lượng đối với sự gia tăng lưu lượng dạng gói
Tăng lợi nhuận từ việc triển khai các dịch vụ mới
Nâng cao hiệu suất khai thác mạng
3.1 Công nghệ IP/ATM-MAN
Công nghệ ATM đã từng được sử dụng như là công nghệ chủ yếu trong mạngBackbone ngay từ lần đầu được đưa ra thương mại đầu những năm 1990 ATM được thiết kế nhằm tối ưu hóa truyền tải nhiều loại thông tin khác nhau như : dữ liệu, voice,video đáp ứng cả yêu cầu thời gian thực và đáp ứng được yêu cầu về QoS cho mỗi loại thông tin.Để thực hiện yêu cầu này, rất nhiều chức năng và giao thức đã được thiết lập
CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG MẠNG MAN-E
VMPLS – Mạng riêng ảo MPLS lớp 3 (MPLS VPN)
Kiến trúc mạng riêng ảo MPLS lớp 3 dựa trên RFC 2547 bis, mở rộng một số đặc tính cơ bản của giao thức cổng biên (BGP) và tập trung vào hướng đa giao thức của BGP nhằm phân bổ các thông tin định tuyến qua mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ cũng như là chuyển tiếp các lưu lượng VPN qua mạng lõi
Trong kiến trúc mạng L3 MPLS VPN, các thiết bị định tuyến của khách hàng và của nhà cung cấp được coi là các phần tử ngang hàng Bộ định tuyến biên khách hàng CE cung cấp thông tin định tuyến tới bộ định tuyến biên nhà cung cấp PE PE lưu cácthông tin định tuyến trong bảng định tuyến và chuyển tiếp ảo VRF
MPLS VPN là một dạng thực thi đầy đủ của mô hình mạng ngang hàng (peer- to-peer) Mạng đường trục MPLS VPN và các vùng của khách hàng sẽ trao đổi thông tin định tuyến lớp 3
Hình 3.6: Cấu trúc mạng MPLS VPN Ưu điểm Ưu điểm lớn nhất của MPLS/VPN là làm đơn giản quá trình vận hành của mạng cho khách hàng trong khi cho phép nhà cung cấp dịch vụ tăng các dịch vụ, mời chào các dịch vụ gia tăng, có lợi nhuận.
Chương 3 đã trình bày các công nghệ ứng dụng mạng MAN E, cũng như đưa ra ưu nhược điểm của từng công nghệ
Công nghệ SONET/SDH hay WDM có thể tận dụng hạ tầng cáp quang có sẵn nhưng lại kém trong việc quản lý dịch vụ, khai thác giá trị gia tăng, giá thành đầu tư cao Công nghệ RPR đã từng hứa hẹn là công nghệ mang tính đột phá nhưng nhanh chóng bị lạc hậu và không còn thích hợp cho các yêu cầu dịch vụ mới
Công nghệ MPLS với những ưu điểm là đã được triển khai rộng rãi, khả năng điều khiển cao đang chiếm ưu thế lớn Mọi dịch vụ ngoại trừ đa điểm – đa điểm đều có thể triển khai hiệu quả với MPLS Với dịch vụ đa điểm – đa điểm, do chuẩn VPLS yêu cầu phải tạo kết nối full-mesh giữa các điểm nên việc quản lý cũng như triển khai dịch vụ sẽ khó khăn, phức tạp Ngoài ra, MPLS yêu cầu các nhà điều hành phải đào tạo đội ngũ làm quen với khái niệm mới, cũng sẽ gây nhiều khó khăn, tăng giá thành triển khai.
Kết Luận Chương 3
BẮC NINH 4.1 Lựa chọn giải pháp công nghệ.
4.1.1 Cơ sở để lựa chọn công nghệ.
- Căn cứ vào xu hướng triển khai công nghệ áp dụng xây dựng MAN của các hãng cung cấp giải pháp mạng hàng đầu trên thế giới.
- Căn cứ vào yêu cầu, mục tiêu xây dựng MAN của VNPT,Viễn thông Bắc Ninh và đặc thù, thực trạng hiện tại của mạng viễn thông Bắc Ninh hiện nay.
- Căn cứ vào một số tiêu chí đánh giá chủ yếu của việc lựa chọn giải pháp công nghệ áp dụng để xây dựng MAN.
4.1.2 Hướng lựa chọn công nghệ.
4.1.2.1 Đối với lớp mạng truy nhập khách hàng MAN.
Sử dụng công nghệ chủ đạo đó là công nghệ Ethernet (Fast Ethernet và Gigabit Ethernet).
4.1.2.2 Đối với lớp mạng tập trung, tích hợp dịch vụ MAN.
Do tính chất của lớp mạng này là ngoài việc thực hiện tập trung lưu lượng từ lớp truy nhập khách hàng, nó còn phải thưc hiện chức năng kết nối với các cơ sở hạ tầng mạng khác như là ATM, Frame Relay, xDSL, PSTN, do vậy phân lớp mạng này phải thực hiện phối hợp làm việc với nhiều loại giao thức khác nhau, do vậy công nghệ áp dụng cho lớp mạng này thực hiện theo công nghệ chuyển mạch định tuyến đa giao thức, trên cơ sở công nghệ MPLS với những lý do sau:
- MPLS hỗ trợ truyền tải lưu lượng ATM
- MPLS hỗ trợ truyền tải lưu lượng Ethernet
- MPLS kết hợp với công nghệ IP
4.1.2.3 Đối với lớp mạng lõi MAN.
Chức năng thực hiện của mạng lõi MAN cần phải đáp ứng được nhu cầu truyền tải lưu lượng trong mạng một cách hiệu quả được thể hiện ở các khía cạnh dưới đây:
- Tối ưu hóa về truyền tải lưu lượng phù hợp với kích cỡ và dung lượng hệ thống, hình thái lưu lượng trao đổi trong mạng và đạt được hiệu suất sử dụng đường truyền cao.
- Hỗ trợ truyền tải đa dịch vụ, đa giao thức bao gồm cả các dịch vụ sử dụng ở phân lớp cao (lớp 3) và phân lớp thấp (dịch vụ lớp 2).
ỨNG DỤNG MAN-E TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG TỈNH BẮC NINH
Lựa chọn giải pháp công nghệ
4.1.1 Cơ sở để lựa chọn công nghệ.
- Căn cứ vào xu hướng triển khai công nghệ áp dụng xây dựng MAN của các hãng cung cấp giải pháp mạng hàng đầu trên thế giới.
- Căn cứ vào yêu cầu, mục tiêu xây dựng MAN của VNPT,Viễn thông Bắc Ninh và đặc thù, thực trạng hiện tại của mạng viễn thông Bắc Ninh hiện nay.
- Căn cứ vào một số tiêu chí đánh giá chủ yếu của việc lựa chọn giải pháp công nghệ áp dụng để xây dựng MAN.
4.1.2 Hướng lựa chọn công nghệ.
4.1.2.1 Đối với lớp mạng truy nhập khách hàng MAN.
Sử dụng công nghệ chủ đạo đó là công nghệ Ethernet (Fast Ethernet và Gigabit Ethernet).
4.1.2.2 Đối với lớp mạng tập trung, tích hợp dịch vụ MAN.
Do tính chất của lớp mạng này là ngoài việc thực hiện tập trung lưu lượng từ lớp truy nhập khách hàng, nó còn phải thưc hiện chức năng kết nối với các cơ sở hạ tầng mạng khác như là ATM, Frame Relay, xDSL, PSTN, do vậy phân lớp mạng này phải thực hiện phối hợp làm việc với nhiều loại giao thức khác nhau, do vậy công nghệ áp dụng cho lớp mạng này thực hiện theo công nghệ chuyển mạch định tuyến đa giao thức, trên cơ sở công nghệ MPLS với những lý do sau:
- MPLS hỗ trợ truyền tải lưu lượng ATM
- MPLS hỗ trợ truyền tải lưu lượng Ethernet
- MPLS kết hợp với công nghệ IP
4.1.2.3 Đối với lớp mạng lõi MAN.
Chức năng thực hiện của mạng lõi MAN cần phải đáp ứng được nhu cầu truyền tải lưu lượng trong mạng một cách hiệu quả được thể hiện ở các khía cạnh dưới đây:
- Tối ưu hóa về truyền tải lưu lượng phù hợp với kích cỡ và dung lượng hệ thống, hình thái lưu lượng trao đổi trong mạng và đạt được hiệu suất sử dụng đường truyền cao.
- Hỗ trợ truyền tải đa dịch vụ, đa giao thức bao gồm cả các dịch vụ sử dụng ở phân lớp cao (lớp 3) và phân lớp thấp (dịch vụ lớp 2).
- Thực hiện trên một hạ tầng quản lý mạng thống nhất, tránh sự chồng chéo về quản lý.
- Có khả năng mở rộng và nâng cấp khi nhu cầu lưu lượng tăng.
4.1.3 Một số tiêu chí khi lựa chọn công nghệ.
Một điều cần phải khẳng định rằng: MAN thế hệ mới được xây dựng là tổ hợp của các công nghệ truyền dẫn, công nghệ chuyển mạch/định tuyến được lựa chọn Do vậy chúng ta chỉ có thể lựa chọn giải pháp công nghệ xây dựng MAN dựa trên tổ hợp công nghệ truyền dẫn, chuyển mạch nào đó để đạt được những tiêu chí cụ thể đề ra trước khi xây dựng mạng Để xác định công nghệ nào được lựa chọn, trước hết cần phải xác định được những tiêu chí chủ yếu cho việc xây dựng mạng Các tiêu chí chủ yếu đó là: Năng lực truyền tải của mạng, giá thành của mạng, khả năng cung cấp và mở rộng mạng.
4.2 Nguyên tắc cấu trúc mạng MEN – VNPT
Hệ thống mạng MEN được VNPT xây dựng với mục tiêu:
Xây dựng cấu trúc mạng MEN và triển khai mạng truy nhập quang, chuẩn bị tốt hạ tầng để sẵn sàng cung cấp các dịch vụ băng rộng, dịch vụ tốc độ cao.
Dung lượng mạng MEN được xây dựng để đáp ứng nhu cầu dự báo phát triển các dịch vụ: Internet, truyền số liệu, dịch vụ băng rộng và dịch vụ thoại.
Cấu trúc mạng MEN và truy nhập quang tại mỗi tỉnh, thành gồm các phần sau:
Mạng MEN làm chức năng thu gom lưu lượng của các thiết bị mạng truy nhập (MSAN/IP-DSLAM), lưu lượng các khách hàng kết nối trực tiếp vào mạng MEN để chuyển tải lưu lượng trong nội tỉnh, đồng thời kết nối lên mạng trục IP/ MPLS NGN của VNPT để chuyển lưu lượng đi liên tỉnh, đi quốc tế độ
Hệ thống mạng cáp quang truy nhập, được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng MEN và cung cấp cáp quang truy nhập đến các building, khu công nghiệp, khu chế xuất, các khách hàng lớn.
Mạng MEN được tổ chức thành 2 lớp:
Lớp trục (ring core): Bao gồm các CES cỡ lớn lắp đặt tại các trung tâm lớn nhất của tỉnh, với số lượng hạn chế (tối đa từ 2 đến 3 điểm), vị trí lắp đặt các CES core tại điểm thu gom truyền dẫn và dung lượng chung chuyển qua đó cao
Các thiết bị này được kết nối ring với nhau bằng một đôi sợi cáp quang trực tiếp, sử dụng giao diện kết nối Ethernet cổng 1Gbps hoặc 10Gbps.
Để đảm bảo mạng hoạt động ổn định cao, kết nối từ mạng MEN tới mạng trục IP/MPLS NGN sẽ thông qua 2 thiết bị core CES của mạng MEN (để dự phòng và phân tải lưu lượng), kết nối như sau:
Tại tỉnh, thành phố đó chức năng BRAS và PE tích hợp trên cùng một thiết bị thì mỗi thiết bị core CES đó sẽ kết nối tới BRAS/PE.
Tại tỉnh, thành phố đó chức năng BRAS và PE được tách riêng thì thiết bị core CES đó sẽ có 2 kết nối sử dụng giao diện Ethernet, trong đó một kết nối tới BRAS (để cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao), một kết nối tới PE (để cung cấp các dịch vụ khác, như: thoại, Multimedia (VoD, IP/TV, IP conferencing…)
Lớp truy nhập MEN (access): Bao gồm các CES lắp đặt tại các trạm Viễn thông, kết nối với nhau và kết nối tới ring core bằng một đôi cáp quang trực tiếp Tùy theo điều kiện, lớp truy nhập có thể sử dụng kết nối dạng hình sao, ring (trong một ring tối đa từ 4 - 6 thiết bị CES), hoặc đấu nối tiếp nhau (tối đa đấu nối tiếp từ 4 - 6 thiết bị CES), vị trí lắp đặt các CES truy nhập thường đặt tại các điểm thuận tiện cho việc thu gom truyền dẫn kết nối đến các thiết bị truy nhập (như MSAN/IP-DSLAM…).
Các thiết bị truy nhập (MSAN, IP DSLAM) dùng giao diện Ethernet (FE/GE) sẽ được kết nối đến các thiết bị mạng truy nhập MAN E (CES) để chuyển tải lưu lượng trong tỉnh, thành phố và chuyển lưu lượng lên lớp trên.
Thiết bị MEN có thể cung cấp các kết nối FE/GE trực tiếp tới khách hàng.
Cấu hình mạng MAN-E Bắc Ninh
Đồ án đã trình bày gồm 4 nội dung chính bắt đầu về việc giới thiệu tổng quan về MAN-E, phân tích được ưu, nhược điểm, khả năng ứng dụng và so sánh các công nghệ và ứng dụng công nghệ MAN-E trên mạng viễn thông tỉnh Bắc Ninh.Xu hướng phát triển công nghệ MAN-E hiện nay, VNPT đã và đang triển khai MAN-E rộng khắp các tỉnh thành trên cả nước và mang lại hiệu quả đáng kể cho người sử dụng cũng như các nhà khai thác mạng MAN-E cung cấp khả năng sử dụng đồng thời ba loại dịch vụ: thoại (voice) – dữ liệu (data) – hình ảnh (video) như: Truyền dữ liệu, Hội nghị truyền hình (Video Conference), Xem phim theo yêu cầu (VoD – Video On Demand), Truyền hình cáp (CATV), Giáo dục từ xa, Chẩn đoán bệnh từ xa, Điện thoại
IP (IP Phone), Truyền hình IP (IP TV), Truy cập Internet tốc độ cao…Với băng thông cực rộng lên đến hàng Gbps, người sử dụng sẽ tiết kiệm được thời gian tải chương trình, nhất là đối với các cơ sở dữ liệu, hệ thống hình ảnh, phim…có dung lượng lớn. MAN-E giúp đơn giản hóa công tác quản lý cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin, tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa hệ thống công nghệ thông tin, dễ dàng triển khai các ứng dụng chuyên nghiệp và hiện đại nhất cũng như các dịch vụ cộng thêm, kết nối mạng liên tỉnh, quốc tế và băng thông rộng; kết nối với các nhà cung cấp nội dung thông tin để tăng tính đa dạng và hiệu quả khai thác mạng nội bộ.Đồ án giúp em hiểu sâu hơn về công nghệ MAN-E, giúp ích cho em trong công việc sau này.em xin chân thành cảm ơn cô Bùi Thị Thu Thủy và thầy Thái Minh Quân đã tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đồ án này.