Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 125 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Cấu trúc
PHẦN I TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU NGN ( NEXT GENERATION NETWORK )
Chương 1 : XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ VIỄN THÔNG VÀ CÁC DỊCH VỤ VIỄN THÔNG
I. Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông
1. Công nghệ truyền dẫn
1.1 Cáp quang
1.2 Vô tuyến
a. VIBA
b. Vệ tinh
2. Công nghệ chuyển mạch
2.1 Công nghệ ATM
2.2 Công nghệ chuyển mạch quang
3. Công nghệ mạng truy nhập
II. Xu hướng phát triển của các dòch vụ viễn thông
1. ITU-T phân các dòch vụ băng rộng làm hai loại
2. Yêu cầu kỹ thuật của một số loại dòch vụ
Chương 2 : CÁC TỔ CHỨC QUỐC TẾ VỚI VIỆC XÂY DỰNG MẠNG THẾ HỆ SAU NGN
I. Mô hình của ITU
1. Lớp các chức năng ứng dụng
2. Lớp các chức năng trung gian
3. Lớp các chức năng cơ sở
Hình a.1. Các chức năng GII và mối quan hệ của chúng
II. Một số hướng nghiên cứu của IETF
III. Mô hình của MSF
Hình a.1. Chuyển mạch đa dòch vụ và các giao thức, giao diện tổ hợp điều khiển
1. Lớp chuyển mạch
2. Lớp thích ứng
3. Lớp điều khiển
4. Lớp ứng dụng
Hình a.1. Chuyển mạch đa dòch vụ và các giao thức, giao diện tổ hợp điều khiển
5. Lớp quản lý
IV. TINA
Hình a.1. Mô hình kết nối với các mạng đang tồn tại (theo TINA)
V. Sự ra đời của SS8
Hình a.1. Cấu trúc SS8
VI. ETSI
Hình a.1. Cấu trúc chức năng mạng NGN (theo ETSI)
Hình a.2. Cấu trúc mạng NGN theo ETSI
Chương 3 : GIẢI PHÁP MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU NGN CỦA MỘT SỐ HÃNG CUNG CẤP THIẾT BỊ VIỄN THÔNG TRÊN THẾ GIỚI
I. Mô hình NGN của Alcatel
Hình a.1. Sơ đồ mạng thế hệ sau (mô hình của Alcatel)
Hình a.2. Các thành phần của mạng thế hệ sau (mô hình của Alcatel)
II. Mô hình NGN của Ericsson
Hình a.1. Cấu trúc mạng thế hệ sau của Ericsson
III. Giải pháp của NORTEL
Hình a.1. Kết hợp mạng ATM/IP với mạng hiện nay
IV. Mô hình mạng NGN của Siemens
Hình a.1. Cấu trúc mạng thế hệ sau (mô hình của Siemens)
V. Hướng phát triển NGN của NEC
Hình a.1. Mô hình mạng thế hệ sau của NEC
Chương 4 : CẤU TRÚC MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU NGN
I. Nguyên tắc tổ chức mạng thế hệ sau
Hình a.1. Sự hội tụ của mạng viễn thông thế hệ sau NGN
2. Phát triển các dòch vụ mới trên cơ sở mạng hiện tại tiến tới phát triển mạng NGN
3. Xây dựng mới mạng NGN
II. Cấu trúc mạng thế hệ sau
Hình a.1. Cấu trúc mạng thế hệ sau NGN
Hình a.2. Cấu trúc mạng và dòch vụ thế hệ sau NGN
a. Lớp ứng dụng/dòch vụ
b. Lớp điều khiển
c. Lớp truyền tải
d. Lớp truy nhập
III. Các công nghệ được áp dụng cho mạng thế hệ sau
1. Các công nghệ áp dụng cho lớp mạng chuyển tải
2. Các công nghệ áp dụng cho lớp mạng truy nhập
2.1 Hữu tuyến (wire)
2.2 Vô tuyến (Wireless)
PHẦN II CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN - MPLS TRONG MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU - NGN
Chương 1 : XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH
I. Xu hướng phát triển
II. Công nghệ chuyển mạch nền tảng
1. Công nghệ chuyển mạch IP
Hình a.1. Đònh tuyến IP truyền thống
2. Công nghệ chuyển mạch ATM
Hình a.1. Đònh tuyến IP qua ATM
3. Công nghệ chuyển mạch MPLS
Hình a.1. Công nghệ nền tảng của MPLS
a. Ưu điểm của MPLS là
b. Nhược điểm của MPLS
c. Vấn đề tiêu chuẩn hóa
Tiêu đề
Cập nhật
N1/Q.20: Mô tả và tiêu chuẩn đo cho IP qua ATM trong B-ISDN
06/98
N2/Q.20: Cấu trúc IP qua ATM trong B-ISDN
06/98
N3/Q.20: Hỗ trợ IP QoS
06/98
N4/Q.20: Hỗ trợ IP Multicast
06/98
N5/Q.20: Hỗ trợ VPN
06/98
N6/Q.20: Sử dụng dòch vụ tên miền IP qua ATM trong B-ISDN
06/98
N7/Q.20: Bảng tin cấu trúc giao thức lõi
06/98
N8/Q.20: Mô tả sơ bộ về giao thức lõi
09/98
N9/Q.20: Sử dụng cấu trúc MPLS trong IP qua ATM trong B-ISDN
09/98
Chương 2 : CÁC THÀNH PHẦN CỦA MPLS
I. Các khái niệm cơ bản về MPLS
1. Khái niệm chung về chuyển mạch nhãn và MPLS (MultiProtocol Label Switching )
1.1 Chuyển mạch nhãn là gì?
1.2 Tại sao phải sử dụng chuyển mạch nhãn?
a. Tốc độ cao và độ trễ nhỏ
b. Giảm Trôi (Jitter)
c. Khả năng mở rộng
d. Đơn giản
e. Tiêu tốn ít tài nguyên
f. Điều khiển tuyến bằng đường chuyển tiếp
Hình f.1. Đònh tuyến đích
g. Điều khiển tuyến sử dụng IP
1.3 Khái niệm và Vò trí của MPLS
1.4 Các thuộc tính cơ bản của MPLS
2. Nhãn (Label)
Hình a.1. Khuôn dạng gói cho các gói không có cấu trúc
Hình a.2. Bảng chuyển mạch nhãn cho một đường chuyển mạch nhãn LSP giữa 2 người dùng
3. Ngăn xếp nhãn (Label stack)
4. LSR (Label Switch Router)
5. FEC (Forwarding Equivalence Classes)
6. Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn (Label Switching Forwarding Table)
7. Đường chuyển mạch nhãn (LSP – Label Switching Path)
Hình a.1. Đường chuyển mạch nhãn LSP
8. Cơ sở dữ liệu nhãn (LIB – Label Information Base)
9. Gói tin dán nhãn
10. Ấn đònh và phân phối nhãn
II. Thành phần cơ bản của MPLS
1. LSR biên :
2. ATM-LSR :
Loại LSR
Chức năng thực hiện
LSR
Chuyển tiếp gói có nhãn
LSR biên
Nhận gói IP, kiểm tra lại lớp 3 và đặt vào ngăn xếp nhãn trước khi gửi gói vào mạng LSR
Nhận gói tin có nhãn, loại bỏ nhãn, kiểm tra lại lớp 3 và chuyển tiếp gói IP đến nút tiếp theo.
ATM-LSR
Sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển để thiết lập kênh ảo ATM. Chuyển tiếp tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo.
ATM-LSR biên
Nhận gói có nhãn hợac không nhãn, phân vào các tế bào ATM và gửi các tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo.
Nhận các tế bào ATM từ ATM-LSR cận kề, tái tạo các gói từ các tế bào ATM và chuyển tiếp gói có nhãn hoặc không nhãn.
Chương 3 : HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS
I. Các chế độ hoạt động của MPLS
1. Chế độ hoạt động khung MPLS
Hình a.1. Cấu trúc LSR biên trong chế độ hoạt động khung
Hình a.2. Mạng MPLS trong chế độ hoạt động khung
1.2 Mào đầu nhãn MPLS
Hình a.1. Vò trí của nhãn MPLS trong khung lớp 2
1.3 Chuyển mạch nhãn trong chế độ khung
Hình a.1. Bảng đònh tuyến nhãn
1.4 Quá trình liên kết và lan truyền nhãn
2. Chế độ chế độ hoạt động tế bào MPLS
2.1 Kết nối trong mảng điều khiển qua giao diện LC-ATM
Hình a.1. Phân bổ nhãn trong mạng ATM-MPLS
Hình a.2.
Hình a.3. Trao đổi thông tin giữa các LSR kế cận
Hình a.4. Cơ chế thiết lập kênh ảo điều khiển MPLS
Hình a.5. Bảng đònh tuyến nhãn LFIB trong mạng ATM
2.2 Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR
2.3 Phân bổ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR
2.4 Hợp nhất VC
II. Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-PVC
Hình a.1. Kết nối MPLS qua mạng ATM-PVC
Chương 4 : CÁC GIAO THỨC SỬ DỤNG TRONG MẠNG MPLS
I. Giao thức phân phối nhãn
1. Phát hiện LSR lân cận
2. Giao thức truyền tải tin cậy
3. Mào đầu LDP (LDP Header)
0
1 – 14
15
16 – 30
31
Version
PDU Length
LDP Identifier
LDP Identifier
Hình a.1. Mào đầu LDP
4. Mã hoá TLV (Type-Length-Value)
0
1
2 – 14
15
16
17 – 30
31
U
F
Type
Length
Value
Hình a.1. Mã hoá Type-length-value (TLV)
5. Cấu trúc bản tin LDP
0
1 – 14
15
16 – 30
31
U
Message Type
Message Length
Message ID
Mandatory Parameters
Optional Parameters
Hình a.1. Cấu trúc bản tin LDP
6. Các bản tin LDP (LDP Messages)
5.1 Bản tin Notification
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
Notification (0x0001)
Message Length
Message ID
Status (TLV)
Optional Parameters
Hình a.1. Bản tin Notification
5.2 Bản tin Hello
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
Hello (0x0100)
Message Length
Message ID
Common Hello Parameters (TLV)
Optional Parameters
Hình a.2. Bản tin Hello
Hình a.3. Trường Common Hello parameters TLV
6.2 Bản tin Initialization
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
Initialization (0x0200)
Message Length
Message ID
Common Session Parameters (TLV)
Optional Parameters
Hình a.1. Bản tin Initialization
6.3 Bản tin KeepAlive
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
KeepAlive (0x0201)
Message Length
Message ID
Optional Parameters
Hình a.1. Bản tin KeepAlive
6.4 Bản tin Address
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
Address (0x0300)
Message Length
Message ID
Address List (TLV)
Optional Parameters
Hình a.1. Bản tin Address
6.5 Bản tin Address Withdraw
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
Address Withdraw (0x0301)
Message Length
Message ID
Address List (TLV)
Optional Parameters
Hình a.1. Bản tin Address Withdraw
6.6 Bản tin Label Mapping
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
Label Mapping (0x0400)
Message Length
Message ID
FEC TLV
Label TLV
Optional Parameters
Hình a.1. Bản tin Label Mapping
6.7 Bản tin Label Request
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
Label Request (0x0401)
Message Length
Message ID
FEC TLV
Optional Parameters
Hình a.1. Bản tin Label Request
6.8 Bản tin Label Withdraw
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
Label Withdraw (0x0402)
Message Length
Message ID
FEC TLV
Label TLV (optional)
Optional Parameters
Hình a.1. Bản tin Label Request
6.9 Bản tin Label Release
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
Label Release (0x0403)
Message Length
Message ID
FEC TLV
Label TLV (optional)
Optional Parameters
Hình a.1. Bản tin Label Release
6.10 Bản tin Label Abort Request
0
1 – 14
15
16 – 30
31
0
Label Release (0x0403)
Message Length
Message ID
FEC TLV
LSPID TLV (CR-LDP, mandatory)
ER-TLV (CR-LDP, optional)
Traffic TLV (CR-LDP, optional)
Pinning TLV (CR-LDP, optional)
Hình a.1. Bản tin Abort Request
II. Giao thức CR-LDP
1. Khái niệm đònh tuyến cưỡng bức
2. Các phần tử đònh tuyến cưỡng bức
2.1 Điều kiện cưỡng bức “chọn đường ngắn nhất”
Hình a.1. Ví dụ về CSPF
2.2 Sử dụng MPLS làm phương tiện chuyển tiếp thông tin
III. Giao thức RSVP
Hình a.1. Gửi và nhận các bản tin PATH và RESV
2. MPLS hỗ trợ RSVP
Hình a.1. Nhãn phân phối trong bản tin RESV
3. RSVP và khả năng mở rộng
4. So sánh CR-LDP và RSVP
CR-LDP
RSVP
Truyền tải
TCP
IP chuẩn
Bảo an
Có
Có (không có khả năng sử dụng IPSec)
Đa điểm - điểm
Có
Có
Hỗ trợ Multicast
Không
Không
Hợp nhất LSP
Có
Có
Trạng thái LSP
Cứng
Mềm
Làm tươi LSP
Không cần
Chu kỳ, từ nút đến nút
Khả dụng cao
Không
Có
Đònh tuyến lại
Có
Có
Đònh tuyến hiện
Chặt chẽ
Chặt chẽ
Giữ tuyến
Có
Có,bằng ghi đường
Giữ trước LSP
Có,trên cơ sở độ ưu tiên
Có,trên cơ sở độ ưu tiên
Bảo vệ LSP
Có
Có
Chia sẻ dự trữ trước
Không
Có
Trao đổi tham số lưu lượng
Có
Có
Điều khiển lưu lượng
Đường đi
Đường về
Điều khiển khoản
n
Hiện
Chỉ thò giao thức lớp 3
Không
Có
Ràng buộc loại tài nguyên
Có
Không
5. So sánh MPLS và MPOA
Đặc tính
MPOA
MPLS
Môi trường hoạt động
Campus, WAN
WAN
Router
Router ảo
LSR
Mô hình
Chồng lấn
Ngang cấp
Đánh đòa chỉ
Tách biệt, IP, ATM
Chỉ đánh đòa chỉ IP
Giao thức đònh tuyến
Unicast, Multicast IP,PNNI
Unicast, Multicast IP
Thiết lập kênh chuyển mạch
Theo luồng thông tin
Theo cấu trúc (có thể hỗ trợ theo luồng hoặc dự trữ trước)
Giao thức điều khiển
IP, MPOA, NHRP, giao thức ATM-Forum
IP và LDP
Thiết bò
Host, thiết bò biên. Router
Router và chuyển mạch
Hỗ trợ ATM gốc
Có
Không, nhưng có thể cùng tồn tại
Lựa chọn đường số liệu
PNNI pha 1
Đònh tuyến động IP hoặc tuyến hiện
Tiêu chuẩn
ATM Forum
IETF
Các kênh số liệu phi ATM
Qua thiết bò biên
Có
Lỗi tại 1 điểm
Có, MPOA Router Server
Không
Chương 5 : CHẤT LƯNG DỊCH VỤ (QoS)
I. Dòch vụ cố gắng tối đa (Best Effort)
II. Dòch vụ tích hợp
Hình a.1. Mô hình dòch vụ IntServ
1. Giao thức thiết lập đường (Setup):
2. Đặc tính luồng:
3. Điều khiển lưu lượng:
III. Dòch vụ DiffServ
Hình a.1. Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng
IV. Chất lượng dòch vụ MPLS
Chương 6 : ĐỊNH TUYẾN VÒNG VÀ HỆ THỐNG CHUYỂN MẠCH LAMDA
I. Phát hiện và ngăn ngừa hiện tượng đònh tuyến vòng
1. Phát hiện và ngăn ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ hoạt động khung
1.1 Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu
Hình a.1. Phát hiện chuyển tiếp vòng dựa trên trường TTL trong mạng IP
1.2 Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng dữ liệu điều khiển
2. Phát hiện và ngăn ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ hoạt động tế bào
2.1 Phát hiện/ngăn ngừa chuyển tiếp vòng thông tin điều khiển
Hình a.1. Nhu cầu trên luồng hướng về và chế độ điều khiển trình tự
Hình a.2. Cơ chế bộxử lý bộ đếm nút mạng TLV
Hình a.3. Cơ chế ngăn ngừa chuyển tiếp vòng sử dụng path-vector TLV
2.2 Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu
Hình a.1. Trao đổi giá trò bộ đếm nút mạng giữa các ATM-LSR
Hình a.2. Xử lý trường TTL của gói IP trước khi phân đoạn gói tin
II. Chuyển mạch Lambda
1. Ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) và mạng quang
Hình a.1. Ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM
2. Mối liên hệ giữa MPLS và quang
Hình a.1. Chuyển mạch Lambda đa giao thức
3. Chuyển mạch Lambda đa giao thức (MPS – MultiProtocol Lambda Switching)
Hình a.1. Mặt phẳng điều khiển quang và MPLS
Hình a.2. Mặt phẳng dữ liệu quang O/O/O
Hình a.3. Xử lý lưu lượng người dùng
Các từ viết tắt
Nội dung
Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS LỜI CẢM ƠN Sau 5 năm học tập tại trường, được sự tận tình dạy dỗ và sự hỗ trợ rất lớn của Thầy cô, gia đình và bè bạn, Em đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLStrongmạngthếhệ sau-NGN” Sau đây, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến : Các Thầy Cô Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải đã tạo một môi trường thật tốt cho công tác giảng dạy & học tập. Các Thầy trong bộ môn Thông Tin - Viễn Thông đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt 5 năm học qua. Thầy Nguyễn Quang Thònh đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Các bạn trong tập thể lớp Kỹ Thuật Viễn Thông K39 đã tạo nguồn động lực trong thời gian học cũng như trong thời gian làm đề tài. Các bạn cùng nhóm đề tài đã sát cánh, động viên, tạo niềm tin cho mình trong thời gian thực hiện đề tài. Cuối cùng là sự biết ơn sâu sắc với gia đình , nguồn động lực chính trong suốt 5 năm đại học Sinh viên Phùng Thế Minh SVTH: Phùng Thế Minh 1 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLSNhận xét của giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn SVTH: Phùng Thế Minh 2 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLSNhận xét của giáo viên đọc duyệt Giáo viên đọc duyệt SVTH: Phùng Thế Minh 3 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS Lời cảm ơn 1 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 2 Nhận xét của giáo viên đọc duyệt 3 Mục lục 4 PHẦN I TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG THẾHỆSAUNGN ( NEXT GENERATION NETWORK ) 8 Chương 1 : XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNGNGHỆ VIỄN THÔNG VÀ CÁC DỊCH VỤ VIỄN THÔNG 8 I. Xu hướng phát triển côngnghệ viễn thông 8 1. Côngnghệ truyền dẫn 8 1.1 Cáp quang 8 1.2 Vô tuyến 9 2. Côngnghệchuyểnmạch 9 2.1 Côngnghệ ATM 9 2.2 Côngnghệchuyểnmạch quang 9 3. Côngnghệmạng truy nhập 9 II. Xu hướng phát triển của các dòch vụ viễn thông 10 1. ITU-T phân các dòch vụ băng rộng làm hai loại 10 2. Yêu cầu kỹ thuật của một số loại dòch vụ 11 Chương 2 : CÁC TỔ CHỨC QUỐC TẾ VỚI VIỆC XÂY DỰNG MẠNGTHẾHỆSAUNGN 12 I. Mô hình của ITU 12 1. Lớp các chức năng ứng dụng 12 2. Lớp các chức năng trung gian 12 3. Lớp các chức năng cơ sở 12 II. Một số hướng nghiêncứu của IETF 13 III. Mô hình của MSF 14 1. Lớp chuyểnmạch 15 2. Lớp thích ứng 15 3. Lớp điều khiển 15 4. Lớp ứng dụng 16 5. Lớp quản lý 17 IV. TINA 17 V. Sự ra đời của SS8 19 SVTH: Phùng Thế Minh 4 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh MỤC LỤC Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS VI. ETSI 20 Chương 3 : GIẢI PHÁP MẠNG VIỄN THÔNG THẾHỆSAUNGN CỦA MỘT SỐ HÃNG CUNG CẤP THIẾT BỊ VIỄN THÔNG TRÊN THẾ GIỚI 26 I. Mô hình NGN của Alcatel 26 II. Mô hình NGN của Ericsson 29 III. Giải pháp của NORTEL 31 IV. Mô hình mạngNGN của Siemens 33 V. Hướng phát triển NGN của NEC 35 Chương 4 : CẤU TRÚC MẠNG VIỄN THÔNG THẾHỆSAUNGN 38 I. Nguyên tắc tổ chức mạngthếhệsau 38 2. Phát triển các dòch vụ mới trên cơ sở mạng hiện tại tiến tới phát triển mạngNGN 39 3. Xây dựng mới mạngNGN 39 II. Cấu trúc mạngthếhệsau 39 III. Các côngnghệ được áp dụng cho mạngthếhệsau 41 1. Các côngnghệ áp dụng cho lớp mạngchuyển tải 41 2. Các côngnghệ áp dụng cho lớp mạng truy nhập 41 2.1 Hữu tuyến (wire) 41 2.2 Vô tuyến (Wireless) 42 PHẦN II CÔNGNGHỆCHUYỂNMẠCHNHÃN - MPLSTRONGMẠNG VIỄN THÔNG THẾHỆSAU - NGN 43 Chương 1 : XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNGNGHỆCHUYỂNMẠCH 43 I. Xu hướng phát triển 43 II. Côngnghệchuyểnmạch nền tảng 44 1. Côngnghệchuyểnmạch IP 44 2. Côngnghệchuyểnmạch ATM 45 3. CôngnghệchuyểnmạchMPLS 46 Chương 2 : CÁC THÀNH PHẦN CỦA MPLS 53 I. Các khái niệm cơ bản về MPLS 53 1. Khái niệm chung về chuyểnmạchnhãn và MPLS (MultiProtocol Label Switching ) 53 1.1 Chuyểnmạchnhãn là gì? 53 1.2 Tại sao phải sử dụng chuyểnmạch nhãn? 53 1.3 Khái niệm và Vò trí của MPLS 56 1.4 Các thuộc tính cơ bản của MPLS 56 2. Nhãn (Label) 57 3. Ngăn xếp nhãn (Label stack) 59 4. LSR (Label Switch Router) 59 5. FEC (Forwarding Equivalence Classes) 59 SVTH: Phùng Thế Minh 5 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS 6. Bảng chuyểnmạchchuyển tiếp nhãn (Label Switching Forwarding Table) 60 7. Đường chuyểnmạchnhãn (LSP – Label Switching Path) 60 8. Cơ sở dữ liệu nhãn (LIB – Label Information Base) 60 9. Gói tin dán nhãn 60 10. Ấn đònh và phân phối nhãn 61 II. Thành phần cơ bản của MPLS 61 1. LSR biên : 61 2. ATM-LSR : 61 Chương 3 : HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS 63 I. Các chế độ hoạt động của MPLS 63 1. Chế độ hoạt động khung MPLS 63 1.2 Mào đầu nhãnMPLS 65 1.3 Chuyểnmạchnhãntrong chế độ khung 66 1.4 Quá trình liên kết và lan truyền nhãn 67 2. Chế độ chế độ hoạt động tế bào MPLS 67 2.1 Kết nối trongmảng điều khiển qua giao diện LC-ATM 68 2.2 Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR 72 2.3 Phân bổ và phân phối nhãntrong miền ATM-LSR 72 2.4 Hợp nhất VC 73 II. Hoạt động của MPLS khung trongmạng ATM-PVC 73 Chương 4 : CÁC GIAO THỨC SỬ DỤNG TRONGMẠNGMPLS 75 I. Giao thức phân phối nhãn 75 1. Phát hiện LSR lân cận 75 2. Giao thức truyền tải tin cậy 76 3. Mào đầu LDP (LDP Header) 76 4. Mã hoá TLV (Type-Length-Value) 77 5. Cấu trúc bản tin LDP 77 6. Các bản tin LDP (LDP Messages) 78 5.1 Bản tin Notification 78 5.2 Bản tin Hello 79 6.2 Bản tin Initialization 80 6.3 Bản tin KeepAlive 80 6.4 Bản tin Address 81 6.5 Bản tin Address Withdraw 81 6.6 Bản tin Label Mapping 81 6.7 Bản tin Label Request 82 6.8 Bản tin Label Withdraw 83 6.9 Bản tin Label Release 83 6.10 Bản tin Label Abort Request 84 II. Giao thức CR-LDP 85 SVTH: Phùng Thế Minh 6 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS 1. Khái niệm đònh tuyến cưỡng bức 85 2. Các phần tử đònh tuyến cưỡng bức 87 2.1 Điều kiện cưỡng bức “chọn đường ngắn nhất” 88 2.2 Sử dụng MPLS làm phương tiện chuyển tiếp thông tin 92 III. Giao thức RSVP 93 2. MPLS hỗ trợ RSVP 94 3. RSVP và khả năng mở rộng 96 4. So sánh CR-LDP và RSVP 97 5. So sánh MPLS và MPOA 98 Chương 5 : CHẤT LƯNG DỊCH VỤ (QoS) 100 I. Dòch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 100 II. Dòch vụ tích hợp 101 1. Giao thức thiết lập đường (Setup): 102 2. Đặc tính luồng: 102 3. Điều khiển lưu lượng: 102 III. Dòch vụ DiffServ 102 IV. Chất lượng dòch vụ MPLS 104 Chương 6 : ĐỊNH TUYẾN VÒNG VÀ HỆ THỐNG CHUYỂNMẠCH LAMDA 105 I. Phát hiện và ngăn ngừa hiện tượng đònh tuyến vòng 105 1. Phát hiện và ngăn ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ hoạt động khung 105 1.1 Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu 105 1.2 Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng dữ liệu điều khiển 106 2. Phát hiện và ngăn ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ hoạt động tế bào 106 2.1 Phát hiện/ngăn ngừa chuyển tiếp vòng thông tin điều khiển107 2.2 Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu 114 II. Chuyểnmạch Lambda 116 1. Ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) và mạng quang 116 2. Mối liên hệ giữa MPLS và quang 116 3. Chuyểnmạch Lambda đa giao thức (MPλS – MultiProtocol Lambda Switching) 118 Các từ viết tắt 112 SVTH: Phùng Thế Minh 7 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS PHẦN I TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG THẾHỆSAUNGN ( NEXT GENERATION NETWORK ) Chương 1 : XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNGNGHỆ VIỄN THÔNG VÀ CÁC DỊCH VỤ VIỄN THÔNG I. Xu hướng phát triển côngnghệ viễn thông Trong quá trình phát triển của côngnghệ viễn thông, các động lực thúc đẩy sự tiến bộ của kỹ thuật viễn thông là: • Côngnghệ điện tử với xu hướng phát triển hướng tới sự tích hợp ngày càng cao của các vi mạch. • Sự phát triển không ngừng của kỹ thuật số. • Sự kết hợp giữa truyền thông và tin học ngày càng phát triển, các chương trình phần mềm hoạt động ngày càng hiệu quả. • Côngnghệ quang phát triển làm tăng khả năng, tốc độ, chất lượng truyền tin, và chi phí thấp … • Những xu hướng phát triển côngnghệ đan xen lẫn nhau và cho phép mạng lưới thỏa mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương lai. • Với sự gia tăng cả về số lượng và chất lượng của các nhu cầu dòch vụ ngày càng phức tạp từ phía khách hàng đã kích thích sự phát triển nhanh chóng của thò trường côngnghệ điện tử - tin học - viễn thông. • Những xu hướng phát triển côngnghệ đã và đang tiếp cận nhau, đan xen lẫn nhau nhằm cho phép mạng lưới thỏa mãn tốt các nhu cầu của khách hàng trong tương lai. Xu hướng phát triển côngnghệ thông tin - viễn thông, theo ITU, có thể chia thành hai loại: • Hoạt động hướng kết nối. • Hoạt động không kết nối. Các hoạt động này có xu hướng tiến tới tiếp cận hội tụ. 1. Côngnghệ truyền dẫn 1.1 Cáp quang Hiện nay trên 60% lưu lượng thông tin được truyền đi trên toàn thế giới được truyền trên mạng quang. Côngnghệ truyền dẫn quang SDH cho phép tạo nên các đường truyền dẫn tốc độ cao (155Mbps,622Mbps,2.5Mbps) với khả năng bảo vệ của các mạng vòng đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trong đó có Việt Nam. SVTH: Phùng Thế Minh 8 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS WDM cho phép sử dụng độ rộng băng tần rất lớn của sợi quang bằng cách kết hợp một số các tín hiệu ghép kênh theo thời gian với độ dài các bước sóng khác nhau và ta có thể sử dụng được các cửa sổ không gian và độ dài bước sóng. Côngnghệ WDM cho phép nâng tốc độ truyền dẫn lên 5Gbps, 10Gbps, 20Gbps. 1.2 Vô tuyến a. VIBA Côngnghệ truyền dẫn SDH cũng phát triển trong lónh vực VIBA, tuy nhiên do những hạn chế của môi trường truyền sóng vô tuyến nên tốc độ và chất lượng truyền dẫn không cao so với truyền dẫn quang. Các thiết bò VIBA SDH hiện nay trên thò trường có tốc độ là: N x STM-1 b. Vệ tinh • LEO (Low Earth Orbit) – vệ tinh quỹ đạo thấp • MEO (Medium Earth Orbit) – vệ tinh quỹ đạo trung bình Thò trường thông tin vệ tinh trong khu vực đã có sự phát triển mạnh trong những năm gần đây và còn tiếp tục trong các năm tới. Các loại hình dòch vụ vệ tinh đã rất phát triển như : DTH tương tác, truy nhập Internet, các dòch vụ băng rộng, HDTV… ngoài các ứng phồ biến đối với các nhu cầu thông tin quảng bá, viễn thông nông thôn, với sự kết hợp sử dụng các ưu điểm của côngnghệ CDMA, thông tin vệ tinh ngày càng có xu hướng phát triển đặc biệt trong lónh vực thông tin di động, thông tin cá nhân … 2. Côngnghệchuyểnmạch 2.1 Côngnghệ ATM Côngnghệ ATM dựa trên cơ sở phương pháp chuyểnmạch gói, thông tin được đưa vào các gói có chiều dài ngắn cố đònh trong đó vò trí của gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ mà dựa trên nhu cầu bất kỳ của kênh cho trước. Các chuyểnmạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dòch vụ khác nhau. 2.2 Côngnghệchuyểnmạch quang Các kết quả nghiêncứu ở mức thử nghiệm đang hướng tới việc chế tạo các chuyểnmạch quang. Trong tương lai sẽ có các chuyểnmạch quang phân loại như sau: • Chuyểnmạch quang phân chia theo không gian • Chuyểnmạch quang phân chia theo thời gian • Chuyểnmạch quang phân chia theo độ dài bước sóng 3. Côngnghệmạng truy nhập • Mạng truy nhập quang SVTH: Phùng Thế Minh 9 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS • Mạng truy nhập vô tuyến • Các phương thức truy nhập cáp đồng HDSL ADSL • Mạng truy nhập băng rộng II. Xu hướng phát triển của các dòch vụ viễn thông Cùng với thời gian và sự phát triển của côngnghệ viễn thông, các dòch vụ viễn thông ngày nay ngày càng phong phú và đa dạng : • Nhu cầu đối với các dòch vụ băng rộng tăng lên không ngừng. • Côngnghệ truyền dẫn, chuyểnmạch có những tiến bộ vượt bậc • Côngnghệ xử lý ảnh, xử lý tín hiệu không ngừng phát triển • Các ứng dụng phần mềm xử ký ngày càng phong phú và sự kết hợp giữa tin học và viễn thông ngày càng chặt chẽ Từ nhu cầu ngày càng tăng đó thì cần thiết phải tạo ra một mạng mềm dẻo nhằm đáp ứng các nhu cầu từ phía khách hàng cũng như từ phía nhà khai thác 1. ITU-T phân các dòch vụ băng rộng làm hai loại • Các dòch vụ tương tác : là các dòch vụ cho phép truyền thông tin theo hai chiều (không tính đến các thông tin báo hiệu, điều khiển) giữa các thuê bao với nhà cung cấp dòch vụ băng rộng • Các dòch vụ phân bố : là các dòch vụ mà thông tin chỉ truyền theo một chiều, từ phía nhà cung cấp dòch vụ băng rộng tới thuê bao Ngoài cách phân chia dòch vụ như trên thì có một cách khác để phân chia các loại dòch vụ băng rộng là : • Loại thứ nhất bao gồm các dòch vụ phục vụ cho việc kinh doanh như : Dòch vụ truyền hình ảnh tốc độ cao Tự động thiết kế (CAS/CAM/CAE) Tư vấn, chiếu chụp y khoa Chế bản, xử lý ảnh Trao đổi các hình ảnh đồ họa có độ phân giải cao Đa phương tiện tương tác Giáo dục từ xa có tương tác Hội thảo từ xa Phối hợp trongcông tác xuất bản Các dòch vụ tư vấn Thực tại ảo Điện thoại đa phương tiện Các dòch vụ dùng chung tài nguyên • Loại thứ hai bao gồm các dòch vụ thông thường phục vụ cho các hộ thuê bao như: SVTH: Phùng Thế Minh 10 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh [...]... SVTH: Phùng Thế Minh 21 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS SVTH: Phùng Thế Minh 22 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp Nghiêncứu công nghệchuyểnmạchnhãnMPLS SVTH: Phùng Thế Minh 23 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp Nghiêncứu công nghệchuyểnmạchnhãnMPLS Ứng dụng dòch vụ Điều Các D khiển dòch vụ điện i động truyền thoại... điều khiển Mục tiêu nghiêncứu của MSF là các hệ thống chuyểnmạch Cấu trúc mạngchuyểnmạch đa dòch vụ thếhệsau của MSF dựa trên cơ sở các chức năng của hệ thống chuyểnmạch SVTH: Phùng Thế Minh 14 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp Nghiêncứu công nghệchuyểnmạchnhãnMPLS Lớp ứng dụng Các giao thức, giao diện,API báo hiệu/IN tiêu chuẩn Lớp điều Bộ điều khiển IP /MPLS khiển Lớp thích... Phùng Thế Minh 32 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS IV Mô hình mạngNGN của Siemens Giải pháp mạngNGN của Siemens dựa trên cấu trúc phân tán, xoá đi khoảng cách giữa mạng PSTN và mạng số liệu Các hệ thống đưa ra vẫn dựa trên cấu trúc phát triển của hệ thống chuyểnmạch mở của Siemens là EWSD Cấu trúc mạngthếhệsau của Siemens gồm có các lớp sau: ... nhËp vµ trun t¶i Kh¸ch hµng Truy nhËp tõ xa Ngêi sư dơng Hình a.1 Sơ đồ mạngthếhệsau (mô hình của Alcatel) SVTH: Phùng Thế Minh 26 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp Nghiêncứu công nghệchuyểnmạchnhãnMPLS SVTH: Phùng Thế Minh 27 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS T¹o/qu¶n lý/ m¹ng/dÞch vơ SNMP CMIP IP, SS7, MSF, MGCP SSEN DÞch... của mạngthếhệsau (mô hình của Alcatel) Thiết bò của Alcatel : SVTH: Phùng Thế Minh 28 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS Alcatel giới thiệu các chuyểnmạch đa dòch vụ, đa phương tiện 1000MM E10 và Alcatel 1000 Softswitch cho giải pháp xây dựng mạngNGNTrong đó họ sản phẩm 1000MM E10 là các hệ thống cơ sở để xây dựng mạng viễn thông thếhệ sau. .. lớp còn lại NHẬN XÉT • NGN là vấn đề thu hút sự quan tâm nghiêncứu của nhiều tổ chức viễn thông quốc tế: • MSF tập trung nghiêncứu các hệ thống chuyểnmạch mềm và đưa ra mô hình cấu trúc mạngchuyểnmạch đa dòch vụ SVTH: Phùng Thế Minh 24 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS • Các nghiêncứu của TINA tập trung về cấu trúc mạng thông tin viễn thông,... SVTH: Phùng Thế Minh 25 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS Chương 3 : GIẢI PHÁP MẠNG VIỄN THÔNG THẾHỆSAUNGN CỦA MỘT SỐ HÃNG CUNG CẤP THIẾT BỊ VIỄN THÔNG TRÊN THẾ GIỚI I Mô hình NGN của Alcatel Alcatel đưa ra mô hình mạngthếhệsau theo các lớp như sau : • Lớp truy nhập và truyền tải • Lớp trung gian • Lớp điều khiển • Lớp dòch vụ mạng DÞch vơ/b¸o... Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp Nghiêncứucôngnghệ chuyển mạchnhãnMPLSchuyểnmạch chính là ATM AXD 301 có dung lượng từ 10 đến 160 Gbit/s và có khả năng mở rộng đến 2500 Gbit/s trong tương lai Đồng thời hệ thống chuyểnmạch này có thể được sử dụng như một giao diện giữa mạng lõi và các mạng truy nhập khác như mạng cố đònh, mạng vô tuyến cố đònh và mạng di động • Lớp truy nhập : Đảm bảo... Truyền hình độ phân giải cao : ≥ 15Mbps SVTH: Phùng Thế Minh 11 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp NghiêncứucôngnghệchuyểnmạchnhãnMPLS Chương 2 : CÁC TỔ CHỨC QUỐC TẾ VỚI VIỆC XÂY DỰNG MẠNGTHẾHỆSAUNGNMạngthếhệsau là vấn đề thu hút sự quan tâm của nhiều tổ chức viễn thông, điển hình là hoạt động của các tổ chức viễn thông sau đây : • ITU-T với các nhóm SG2, SG8, SG11, SG13,... ATM/SVC Lớp quản lý Lớp chuyểnmạch Bộ điều khiển Voice/SS7 Chuyểnmạch lai ghép Video Voice TDM FR ATM Các giao diện logic và vật lý tiêu chuẩn Hình a.1 Chuyểnmạch đa dòch vụ và các giao thức, giao diện tổ hợp điều khiển 1 Lớp chuyểnmạch Các hệ thống chuyểnmạch ở đây là chuyểnmạch “mềm” (SoftSwitch) hay chuyểnmạch “lai ghép” (Hybrid) Đây là lớp “lõi” trong cấu trúc mạngchuyểnmạch đa dòch vụ 2 Lớp . CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN - MPLS TRONG MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ SAU - NGN 43 Chương 1 : XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH 43 I. Xu hướng phát triển 43 II. Công nghệ chuyển mạch nền tảng. 44 1. Công nghệ chuyển mạch IP 44 2. Công nghệ chuyển mạch ATM 45 3. Công nghệ chuyển mạch MPLS 46 Chương 2 : CÁC THÀNH PHẦN CỦA MPLS 53 I. Các khái niệm cơ bản về MPLS 53 1. Khái niệm chung về chuyển. Phùng Thế Minh 11 GVHD: Thầy Nguyễn Quang Thònh Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS Chương 2 : CÁC TỔ CHỨC QUỐC TẾ VỚI VIỆC XÂY DỰNG MẠNG THẾ HỆ SAU NGN Mạng thế hệ sau