QUY HOẠCH MẠNG MANE CHO VIỄN THÔNG TRÀ VINH GIAI ĐOẠN 2013 2015

QUY HOẠCH MẠNG MANE CHO VIỄN THÔNG TRÀ VINH GIAI ĐOẠN 2013 2015 Hiểu được các công nghệ và dịch vụ trên mạng MANE. Trên cơ sở dự báo thuê bao và các chỉ số đầu vào đã tính toán được băng thông trên các Ring access và Ring core. Từ đó, Viễn thông Trà Vinh có thể chủ động trong công tác đầu tư và phát triển dịch vụ trên địa bàn tỉnh trong giai đoạn 20132015.

NGUYỄN DUY TÂM

QUY HOẠCH MẠNG MAN-E CHO VIỄN THÔNG TRÀ VINH GIAI ĐOẠN 2013 - 2015

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGUYỄN DUY TÂM

QUY HOẠCH MẠNG MAN-E CHO

VIỄN THÔNG TRÀ VINH GIAI ĐOẠN 2013 - 2015

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

-NGUYỄN DUY TÂM

QUY HOẠCH MẠNG MAN-E CHO

VIỄN THÔNG TRÀ VINH GIAI ĐOẠN 2013 - 2015

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử

Mã số: 60.52.70

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Cán bộ hướng dẫn: TS NGUYỄN CẢNH MINH

Hồ Chí Minh - 2013

Cơ quan công tác: Viễn Thông Trà Vinh.

Khoá: 19

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử Mã số: 60.52.70

Cán bộ hướng dẫn: TS NGUYỄN CẢNH MINH Bộ môn: Kỹ Thuật Viễn Thông

1 Tên đề tài luận văn: QUY HOẠCH MẠNG MAN-E CHO VIỄN THÔNG TRÀ

VINH GIAI ĐOẠN 2013 - 2015

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài: Nắm vững kiến thức tổng quan và ứng dụng

công nghệ , khai thác dịch vụ trong mạng MAN-E; Lập quy hoạch mạng MAN-E giai đoạn 2013-2015 nhằm đảm bảo cung cấp dịch vụ trên địa bàn tỉnh

3 Phương pháp nghiên cứu và kết quả đạt được:

a Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp phân tích, tổng hợp : Quy hoạch mạng

trên cơ sở định hướng phát triển của Tập đoàn và của đơn vị; thu thập số liệu phát triển hiện tại , hạ tầng mạng và điều kiện phát triển kinh tế xã hội trên địa bàn tỉnh, từ đó xây dựng quy hoạch mạng đảm bảo các tính chất : an toàn, chất lượng và giảm thiểu chi phí đầu tư

b Kết quả đạt được: Hiểu được các công nghệ và dịch vụ trên mạng MAN-E Trên

cơ sở dự báo thuê bao và các chỉ số đầu vào đã tính toán được băng thông trên các Ring access và Ring core Từ đó, Viễn thông Trà Vinh có thể chủ động trong công tác đầu tư và phát triển dịch vụ trên địa bàn tỉnh trong giai đoạn 2013-2015

4 Điểm bình quân môn học: Điểm bảo vệ luận văn:

Ngày tháng năm

Xác nhận của cán bộ hướng dẫn: Học viên

TS Nguyễn Cảnh Minh Nguyễn Duy Tâm

Xác nhận của Bộ môn

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài :

Ngày nay, với xu hướng phát triển công nghệ và nhu cầu dịch vụ ngày càng tăng, để tồn tại và phát triển đòi hỏi doanh nghiệp không ngừng đổi mới và nâng cao trình độ nghiệp vụ cũng như quản lý Đối với các doanh nghiệp cần phải tính toán và dự kiến trong đầu tư theo từng giai đoạn nhằm đảm bảo hiệu quả sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp

Đối với lĩnh vực Viễn thông – CNTT công tác quy hoạch mạng lưới, tính toán hiệu quả đầu tư rất được quan tâm, là một trong những tiêu chí hàng đầu của doanh nghiệp Viễn thông Trà Vinh là đơn vị thành viên thuộc Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam, là một trong những đơn vị cung cấp dịch vụ Viễn thông – CNTT trên địa bàn tỉnh Trong đó, dịch vụ băng rộng là nguồn doanh thu mũi nhọn của doanh nghiệp trong hiện tại và tương lai

Để đảm bảo cung cấp dịch vụ băng rộng trong thời gian tới, công tác quy hoạch cần được thực hiện một cách nghiêm túc và định hướng phát triển cho từng giai đoạn phải đạt mức tương đối Từ đó, tổ chức quy hoạch mạng MAN-E ( Metropoli Area Network - Ethernet ) nội tỉnh giai đoạn 2013-2015

là thật sự cần thiết, từ đó sẽ giúp cho doanh nghiệp chủ động trong đầu tư cũng như phát triển dịch vụ

2 Đối tượng nghiên cứu :

Đối tượng nghiên cứu mạng MAN-E là thực trạng khai thác, quản

lý mạng tại Viễn thông Trà Vinh Luận văn sẽ tập trung về các vấn đề công nghệ, phát triển dịch vụ và định hướng phát triển mạng cho giai đoạn 2013-

2015 nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, đủ sức cạnh tranh của Viễn thông Trà Vinh nói riêng và Tập đoàn Bưu chính – Viễn thông Việt Nam nói chung Sử dụng và phát huy nguồn lực sẵn có như : cơ sở hạ tầng, công nghệ để đáp ứng nhu cầu phát triển dịch vụ cho tương lai

3 Phạm vi nghiên cứu : Tìm hiểu về việc sử dụng công nghệ , các

dịch vụ trên hệ thống và mạng truy nhập Viễn thông Trà Vinh

4 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài :

- Nắm vững kiến thức tổng quan và ứng dụng công nghệ , khai thác dịch vụ trong mạng MAN-E

- Lập quy hoạch mạng MAN-E giai đoạn 2013-2015 với mục tiêu :

+ Tăng độ tin cậy của hệ thống

+ Tăng dung lượng uplink tới BRAS và PE đáp ứng khả năng truyền tải dịch vụ trong tương lai đến 2015

+ Chuẩn bị đủ hạ tầng cho truyền tải di động 3G và mạng khác trong tương lai

5 Phương pháp nghiên cứu :

Phương pháp phân tích, tổng hợp : Quy hoạch mạng trên cơ sở định hướng phát triển của Tập đoàn và của đơn vị; thu thập số liệu phát triển hiện tại , hạ tầng mạng và điều kiện phát triển kinh tế xã hội trên địa bàn tỉnh, từ

đó xây dựng quy hoạch mạng đảm bảo các tính chất : an toàn, chất lượng và

giảm thiểu chi phí đầu tư.

6 Kết cấu của luận văn: gồm 4 chương

Chương 1 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG MAN-E

Chương 2 : CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E

Chương 3 : DỊCH VỤ MẠNG MAN-E

Chương 4 : : QUY HOẠCH MẠNG MAN-E CHO VIỄN THÔNG TRÀ

VINH GIAI ĐOẠN 2013-2015.

MỤC LỤC

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi

MỤC LỤC HÌNH VẼ xi

MỤC LỤC BẢNG BIỂU xii

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MAN-E 1

1.1 Giới thiệu chung về mạng MAN-E 1

1.1.1 Đánh giá về công nghệ mạng MAN-E 2

1.1.2 Ứng dụng mạng MAN-E 3

1.1.3 Các xu hướng công nghệ phát triển mạng MAN-E và ứng dụng 3

1.2 Kiến trúc mạng MAN 5

1.2.1 Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer) 6

1.2.2 Lớp truyền tải dịch vụ 6

1.2.3 Lớp dịch vụ ứng dụng 7

1.2.4 Các điểm tham chiếu 7

1.3 Kết luận chương .8

CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E 9

2.1 Công nghệ ETHERNE 9

2.1.1 Thành phần của mạng Ethernet 10

2.1.2 Quan hệ giữa mô hình logic Ehternet và mô hình tham chiếu OSI

10

2.2 Công nghệ MPLS 17

2.2.1 Tổng quan 17

2.2.2 Cơ bản về MPLS 19

2.2.3 Các khái niệm cơ bản 19

2.2.4 Hoạt động của MPLS 22

2.3 Công nghệ EoMPLS 23

2.3.1 Tổng quan về EoMPLS 23

2.3.2 Đặc điểm 24

2.3.3 Hoạt động 26

2.4 Công nghệ T-MPLS 29

2.4.1 Tổng quan về công nghệ T-MPLS 29

2.4.2 Công nghệ T-MPLS 32

2.4.3 Kiến trúc mạng T-MPLS 32

2.5 Công nghệ T-MPLS do Acatel-Lucent đề xuất 33

2.5.1 Các khái niệm cơ bản 33

2.5.2 Kiến trúc mạng T-MPLS 40

2.5.3 Hoạt động của T-MPLS 42

2.6 Kết luận chương 44

DỊCH VỤ MẠNG MAN-E 45

3.1 Tổng quan dịch vụ mạng MAN-E 45

3.1.1 Giới thiệu chung về dịch vụ mạng MAN-E 45

3.1.2 Các kiểu dịch vụ mạng MAN-E 47

3.1.3 Phân loại dịch vụ của MEF 48

3.2 Dịch vụ E-LINE 49

3.2.1 Dịch vụ Ethernet Private Line (EPL) 51

3.2.2 Dịch vụ Ethernet Virtual Private Line (EVPL) 55

3.3 Dịch vụ E-LAN 60

3.3.1 Dịch vụ Ethernet Private LAN (EP-LAN) 63

3.3.2 Dịch vụ Ethernet Virtual Private LAN (EVP-LAN) 66

3.4 Dịch vụ E-TREE 70

3.4.1 Dịch vụ Ethernet Private Tree – EP-Tree 73

3.4.2 Dịch vụ Ethernet Virtual Private Tree – EVP-Tree 77

3.5 Kết luận chương 81

QUY HOẠCH MẠNG MAN-E VIỄN THÔNG TRÀ VINH TRONG GIAI ĐOẠN 2013-2015 82

4.1 Cấu trúc mạng MAN-E hiện trạng 83

4.1.1 Thiết bị truy nhập 83

4.1.2 Thiết bị mạng MAN-E 87

4.1.3 Sơ đồ kết nối 88

4.2 Cấu trúc mạng MAN-E giai đoạn 2013-2015 89

4.2.1 Định hướng chung 89

4.2.2 Dự báo phát triển thuê bao và tính toán băng thông mạng MAN 90

4.2.3 Số liệu đầu vào 90

4.2.4 Dự báo thuê bao và lưu lượng giai đoạn 2013-2015 96

4.2.5 Nhu cầu bổ sung thiết bị cho giai đoạn 2013-2015 110

4.2.6 Cấu trúc mạng MAN-E giai đoạn 2013-2015 112

4.3 Kết luận chương 113

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114

LỜI CẢM ƠN 115

TÀI LIỆU THAM KHẢO 116

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển mạch không đồng

bộARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ

BGP Boder Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên

CBS Committed Burst Size Tốc độ cam kết

CIR Committed Information Rate Cam kết đảm bảo tốc độ

CoS Class of Service Lớp dịch vụ

CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức

DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ phân biệt

DLCI Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối đường dữ liệuDSL Digital subscriber line Đường thuê bao số

EBS Exess Burst Size Tốc độ cam kết tối đa

EIR Exess Information Rate Tốc độ thông tin tối đa

E-LAN Ethernet LAN Service Dịch vụ LAN ethernet

EPL Ethernet Private Line Dịch vụ Ethernet riêng

điểm-điểmEoMPLS Ethernet over MPLS Ethernet qua chuyển mạch nhãn

đa giao thứcEoS Ethernet over SDH Ethernet trên SDH

EVC Ethernet Virtual Circuit Kênh Ethernet ảo

FEC Forwarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương

GE Gigabit Ethenet Gigabit Ethenet

HIS High Speed Internet Service Dịch vụ Internet tốc độ cao

IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức đặc nhiệm kỹ thuật

Internet

IP Internet Protocol Giao thức internet

IS–IS Intermediate System–to–

Intermediate System

Kết nối hệ thống trung gian đến

hệ thống trung gianISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internetITU-T International Telecommunications

Union (Telecommunications

Hiệp hội viễn thông quốc tế

Standardisation Sector)

LAN Local area network Mạng nội bộ

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn

LER Label Edge Router Bộ định tuyến nhãn biên

LIB Label information Base Cơ sở thông tin nhãn

LSP LabelSwitched Path Đường chuyển mạch nhãn

LSR LabelSwitched Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãnMAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trườngMAN Metro Area Network Mạng vùng đô thị

MAN-E Metro Area Network-Ethernet Mạng Ethernet đô thị

MEF Metro Ethernet Forum Diễn đàn Ethernet đô thị

MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thứcNGN Next Generation network Mạng thế hệ sau

NNI Network – to – Network Interface Giao diện kết nối Mạng – MạngOAM Operation, Administration and

Maintenance Vận hành, quản lý và bảo dưỡngOSPF Open Shortest Path First Thuật toán chọn đường ngắn nhấtPBB-TE Provider Backbone-Traffic

PDU Protocol Data Unit Khối dữ liệu giao thức

PID Protocol Identifier Bộ nhận dạng giao thức

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm-tới-điểm

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RFC Request For Comment Yêu cầu ý kiến

RPR Resilient Packet Ring Mạch vòng gói phục hồi

SAN Storage area network Mạng lưu trữ

SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộSLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

STP Spanning-Tree Protocol Giao thức chống lặp

TDM Time division multiplexing Ghép kênh theo thời gian

T-MPLS Transport MPLS Truyền tải chuyển mạch nhãn

đagiao thứcToS Type of Service Kiểu dịch vụ

UNI User-to-Network Interface Giao diện người sử dụng – mạng

VCI Virtual Circuit Identifier Bộ nhận dạng kênh ảo

VoD Video on Demand Dịch vụ video theo yêu cầu

VPI Virtual Path Identifier Bộ nhận dạng đường ảo

VPLS Virtual Private LAN Service Dịch vụ LAN riêng ảo

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WAN Wide area network Mạng diện rộng

WDM Wavelength Division Multiplex Ghép kênh theo bước sóng

MỤC LỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Phạm vi mạng MAN-E 1

Hình 1.2 : Xu hướng phát triển công nghệ MAN-E 4

Hình 1.3: Mô hình mạng theo các lớp 6

Hình 1.4 : Mô hình các điểm tham chiếu 8

Hình 2.1: Quan hệ mô hình OSI và Ethernet 11

Hình 2.2 : Cấu trúc khung Ethernet 12

Hình 2.3: Kết nối giữa 2 trạm trong mạng 10Base-T 13

Hình 2.4 : Truyền tài Gigabit Ethernet theo cấu trúc Ring 15

Hình 2.5: Mô hình mạng MPLS 18

Hình 2.6 : Cấu trúc nhãn MPLS 20

Hình 2.7: Hoạt động của MPLS 22

Hình 2.8: Mô hình EoMPLS 23

Hình 2.9: Đóng gói EoMPLS 24

Hình 2.10: Đặc điểm của EoMPLS 25

Hình 2.11: Phiên Targetted LDP 26

Hình2.12: Hoạt động hoán đổi nhãn 27

Hình 2.13: Minh họa hoạt động ánh xạ nhãn 28

Hình 2.14: Hoạt động của mặt phẳng điều khiển 28

Hình 2.15: Hoạt động chuyển tiếp nhãn 29

Hình 2.16 : Mô hình mạng truyền tải 30

Hình 2.17 : Định dạng của VC 35

Hình 2.18 :Định dạng của VP 37

Hình 2.19 : Định dạng của VS 40

Hình 2.20 : Kiến trúc T-MPLS của Acatel-Lucent 41

Hình 2.21: Minh họa mạng T-MPLS 42

Hình 2.22 : Mô hình client-server 42

Hình 2.23 : Hoạt động trao đổi nhãn 43

Hình 3.1 : Mô hình dịch vụ MAN-E 45

Hình 3.2: EVC điểm-điểm 46

Hình 3.3 : EVC đa điểm-đa điểm 47

Hình 3.4: EVC điểm-đa điểm 47

Hình 3.5: E-LINE sử dụng EVC điểm - điểm 49

Hình 3.6 : Dịch vụ EPL 52

Hình 3.8 : Dịch vụ E-LAN sử dụng EVC đa điểm-đa điểm 60

Hình 3.9 : Dịch vụ EP-LAN 63

Hình 3.10 : Dịch vụ EVP-LAN 67

Hình 3.11: Dịch vụ E-Tree sử dụng Rooted-Multipoint EVC 71

Hình 3.12 : Dịch vụ E-Tree sử dụng Multiple Roots 71

Hình 3.13 : Dịch vụ EP-Tree 74

Hình 3.14 : Dịch vụ EVP-Tree 78

Hình 4.1 : Sơ đồ kết nối tổng thể mạng MAN-E hiện tại 88

MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Khuyến nghị của ITU-T cho công nghệ T-MPLS 32

Bảng 3.1: Phân loại dịch vụ trên EVC, UNI 49

Bảng 3.2 : Các thuộc tính EVC tại cổng UNI của dịch vụ E-LINE 50

Bảng 3.3: Các thuộc tính EVC của dịch vụ 51

Bảng 3.4 : Các thuộc tính, tham số và giá trị của UNI cho dịch vụ EPL 53

Bảng 3.5: Các tham số của EVC tại UNI của dịch vụ EPL 54

Bảng 3.6: Các thuộc tính và tham số EVC cho dịch vụ EPL 55

Bảng 3.7: Các thuộc tính, tham số va giá trị của UNI chi dịch vụ EPL 57

Bảng 3.8 : Các tham số của EVC tại UNI của dịch vụ EVPL 58

Bảng 3.9 : Các thuộc tính và tham số EVC cho dịch vụ EVPL 59

Bảng 3.10 : Các thuộc tính, tham số EVC tại UNI của dịch vụ E-LAN 61

Bảng 3.11 : Các thông số EVC cho dịch vụ E-LAN 62

Bảng 3.12 : Các thuộc tính, tham số và giá trị của UNI cho dịch vụ EP-LAN 64

Bảng 3.13 : Các thuộc tính, tham số và giá trị EVC tại UNI của dịch vụ 65

Bảng 3.14 : Các thông số EVC của dịch vụ EP-LAN 66

Bảng 3.15 : Các thuộc tính, tham số và giá trị UNI của dịch vụ EVP-LAN 68

Bảng 3.16 : Các thuộc tính, tham số và giá trị EVC tại UNI cho dịch vụ EVP-LAN .69

Bảng 3.17 : Các thuộc tính, tham số EVC của dịch vụ EVP-LAN 70

Bảng 3.18 : Các thuộc tính EVC tại UNI của dịch vụ E-Tree 72

Bảng 3.19 : Các thuộc tính EVC của dịch vụ E-Tree 73

Bảng 3.20 : Đặc điểm dịch vụ tại UNI và các tham số cho dịch vụ EP-Tree 75

Bảng 3.21 : Các đặc điểm và tham số cho EVC dạng EP-Tree tại UNI 76

Bảng 3.22 : Đặc điểm, tham số và giá trị của EVC dạng EP-Tree 77

Bảng 3.23 : Thuộc tính, tham số, giá trị cho UNI của dịch vụ EVP-Tree 79

Bảng 3.24 : Các thuộc tính, tham số, giá trị cho EVC tại UNI trong EVP-Tree 80

Bảng 3.25 : Các thuộc tính, tham số, giá trị của EVC dạng EVP-Tree 81

Bảng 4.1 : Thiết bị truy nhập hiện tại 87

Bảng 4.2 : Thiết bị mạng MAN-E hiện tại 88

Bảng 4.3 Dự báo MAN-E đến hết năm 2015 103

Bảng 4.4 Tính dung lượng mạng MAN-E đến hết 2015 110

Bảng 4.5 : Thiết bị MAN-E bổ sung cho giai đoạn 2013-2015 111

Bảng 4.6 : Loại cổng thiết bị MAN-E trang bị mới 112

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MAN-E

Đô thị là nơi tập trung dân cư , các doanh nghiệp, các cơ quan nhà nước …, là nơi xuất phát các nhu cầu đa dịch vụ với dung lượng lớn, tốc độ cao, chất lượng đảm bảo Mạng MAN-E có vai trò quan trọng để đáp ứng các nhu cầu đó Trong chương này em xin trình bày các nội dung như sau :

 Giới thiệu chung về mạng MAN-E

 Kiến trúc mạng MAN-E

1.1 Giới thiệu chung về mạng MAN-E

Mạng Ethernet đô thị là mạng sử dụng công nghệ Ethernet băng thông rộng, kết nối các mạng cục bộ của các tổ chức và cá nhân với một mạng diện rộng (Wide Area Network – WAN) hay với Internet

Việc áp dụng công nghệ Ethernet vào mạng cung cấp dịch vụ mang lại nhiều lợi ích cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng Với những tiêu chuẩn đã và đang được thêm vào, Ethernet sẽ mang lại một giải pháp mạng có độ tin cậy, khả năng mở rộng và hiệu quả cao về chi phí đầu tư Phạm vi mạng được thể hiện qua hình 1.1

Hình 1.1: Phạm vi mạng MAN-E

1.1.1 Đánh giá về công nghệ mạng MAN-E

Công nghệ mạng MAN-E được đánh giá bởi một số tính năng như sau :

 Tính dễ sử dụng

Dịch vụ Ethernet dựa trên một giao diện Ethernet chuẩn, dùng rộng rãi trong các hệ thống mạng cục bộ (LAN) Hầu như tất cả các thiết bị và máy chủ trong LAN đều kết nối dùng Ethernet, vì vậy việc sử dụng Ethernet để kết nối với nhau sẽ đơn giản hóa quá trình hoạt động và các chức năng quản trị, quản lí và cung cấp

 Hiệu quả về chi phí

Dịch vụ Ethernet làm giảm chi phí đầu tư (CAPEX-capital expense) và chi phí vận hành (OPEX-operation expense) Sự phổ biến của Ethernet trong hầu hết tất cả các sản phẩm mạng nên giao diện Ethernet có chi phí không đắt Giá thành thiết bị thấp, chi phí quản trị và vận hành thấp hơn, ít tốn kém hơn những dịch vụ cạnh tranh khác Nhiều nhà cung cấp dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao tăng thêm băng thông một cách khá mềm dẻo, cho phép thuê bao thêm băng thông khi cần thiết và họ chỉ trả cho những gì họ cần

 Tính linh hoạt

Dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao thiết lập mạng của họ theo những cách hoặc là phức tạp hơn hoặc là không thể thực hiện với các dịch vụ truyền thống khác 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 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,…) Ngoài ra, những thay đổi này không đòi hỏi thuê bao phải mua thiết bị mới hay ISP cử cán bộ kỹ thuật đến kiểm tra, hỗ trợ tại chỗ

 Tính chuẩn hóa

MEF đang tiếp tục định nghĩa và chuẩn hóa các loại dịch vụ và các thuộc tính này, cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có khả năng trao đổi giải pháp của họ một cách rõ ràng, các thuê bao có thể hiểu và so sánh các dịch vụ một cách tốt hơn.

1.1.2 Ứng dụng mạng MAN-E

Mạng MAN-E được hỗ trợ nhiều loại ứng dụng và dịch vụ thuộc thế hệ mạng

kế tiếp (Next Generation Network – NGN) Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu :

 Kết nối giữa các LAN

 Truyền tải đa ứng dụng

 Mạng riêng ảo Metro

 Kết nối điểm - điểm tốc độ cao

 Truyền tải luồng đa phương tiện

 Sao chép dữ liệu máy chủ

 Các ứng dụng Back-end Server

 Các ứng dụng lưu trữ (iSCSI)

1.1.3 Các xu hướng công nghệ phát triển mạng MAN-E và ứng dụng

 Xu hướng phát triển công nghệ mạng MAN-E

Với xu hướng phát triển công nghệ và nhu cầu dịch vụ ngày càng tăng, xu hướng phát triển công nghệ mạng MAN-E được thể hiện trên hình 1.2

Hình 1.2 : Xu hướng phát triển công nghệ MAN-E

Để có thể ứng dụng Ethernet vào hạ tầng mạng viễn thông, rất nhiều công nghệ truyền tải đã được nghiên cứu, thử nghiệm Nhưng nổi bật lên hiện nay là các công nghệ sau:

 T-MPLS

 PBB-TE

Công nghệ MPLS: Cung cấp kết nối đường trục tin cậy trên cơ sở công nghệ

đã được ứng dụng rộng rãi, cung cấp thành công các dịch vụ điểm – điểm, đa điểm

và phân tách vùng quản trị MPLS đã và đang được đa số các nhà cung cấp thiết bị

hỗ trợ

Công nghệ T-MPLS (ITU G.8110) :Công nghệ này lần đầu tiên kiểm thử công khai với 5 nhà cung cấp và thiết lập thành công dịch vụ điểm – điểm (do EANTC tiến hành năm 2006)

Công nghệ : PBT (802.1Qay) Công nghệ PBT hay còn gọi PBB-TE (Provider Backbone Bridging – Traffic Engineering) do Nortel đề xuất Sử dụng các tính năng

cơ bản của Ethernet, cộng với các cải tiến về điều khiển lưu lượng, quản lý OAM, theo dõi hiệu năng để có thể sử dụng được trong môi trường mạng cung cấp dịch

vụ vốn đòi hỏi nghiêm ngặt về chất lượng dịch vụ

 Xu hướng dịch vụ sử dụng tốc độ cao

Mạng MAN-E được nghiên cứu triển khai với mục đích chủ yếu là cung cấp

hạ tầng đảm bảo cho các dịch vụ yêu cầu băng thông lớn, tốc độ cao, mềm dẻo trong quản lý Sau đây là một số dịch vụ cần đáp ứng tốc độ cao

 Truy nhập Internet tốc độ cao ( HIS )

 Mạng lưu trữ (SAN)

 Các mạng riêng ảo lớp 2 (L2VPN)

 Các dịch vụ giá trị gia tăng

 Dịch vụ LAN trong suốt

Theo định nghĩa của Metro Ethernet Forum tại MEF4 – Metro Ethernet Architecture Framework part 1, mạng Metro Ethernet sẽ được xây dựng theo 3 lớp: Lớp dịch vụ Ethernet – hỗ trợ những tính năng cơ bản của lớp; một hoặc nhiều lớp

truyền tải dịch vụ; có thể bao gồm lớp dịch vụ ứng dụng hỗ trợ cho các ứng dụng trên nền lớp 2 Mô hình mạng theo các lớp dựa trên quan hệ client/server Bên cạnh

đó, mỗi lớp mạng này có thể được thiết kế theo các mặt phẳng điều khiển, dữ liệu, quản trị trong từng lớp Mô hình được mô tả trên hình 1.3 như sau:

Transport Services Layer

(e.g., IEEE 802.1, SONET/SDH, MPLS)

Ethernet Services Layer

(Ethernet Service PDU)

Application Services Layer

(e.g., IP, MPLS, PDH, etc.)

1.2.1 Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer)

Lớp dịch vụ Ethernet (ETH) có chức năng truyền tải các dịch vụ hướng kết nối chuyển mạch dựa trên địa chỉ MAC Các bản tin Ethernet sẽ được truyền qua hệ thống thông qua các giao diện hướng nội bộ, hướng bên ngoài được quy định rõ ràng, gắn với các điểm tham chiếu Lớp ETH cũng phải cung cấp được các khả năng về OAM (Operation, Administration, Maintenance), khả năng phát triển dịch

vụ (service provisioning) trong việc quản lý các dịch vụ Ethernet hướng kết nối Tại các giao diện hướng bên ngoài của lớp ETH, các bản tin bao gồm: Ethernet unicast, multicast hoặc broadcast, tuân theo chuẩn IEEE 802.3 – 2002

1.2.2 Lớp truyền tải dịch vụ

Lớp truyền tải dịch vụ (TRAN) hỗ trợ kết nối giữa các phần tử của lớp ETH

Có thể sử dụng nhiều công nghệ khác nhau dùng để thực hiện việc hỗ trợ kết nối Một số ví dụ: IEEE 802.1, SONET/SDH, ATM VC, OTN ODUK, PDH DS1/E1, MPLS LSP… Các công nghệ truyền tải trên, đến lượt mình lại có thể do nhiều công nghệ khác hỗ trợ, cứ tiếp tục như vậy cho đến lớp vật lý như cáp quang, cáp đồng, không dây

1.2.3 Lớp dịch vụ ứng dụng

Lớp dịch vụ ứng dụng (APP) hỗ trợ các dịch vụ sử dụng truyền tải trên nền mạng Ethernet của mạng MEN Có nhiều dịch vụ trong đó bao gồm cả các việc sử dụng lớp ETH như một lớp TRAN cho các lớp khác như : IP, MPLS, PDH DS1/E1 …

1.2.4 Các điểm tham chiếu

Các điểm tham chiếu trong MAN định nghĩa các điểm tại đó phân tách biên quản lý khi kết nối đi qua các giao diện trong MAN Hình 1.4 dưới đây mô tả mối quan hệ giữa các thành phần trong kiến trúc MAN Các thành phần bên ngoài bao gồm: Kết nối từ thuê bao tới MAN, kết nối với MAN khác, kết nối với mạng khác không phải Ethernet (MAN) Thuê bao kết nối tới MAN qua giao diện UNI – User - Network Interface Các thành phần bên trong MAN kết nối với nhau qua giao diện NNI trong ( Interal Network-to-Network Interface) Hai mạng MAN có thể kết nối với nhau qua giao diện NNI ngoài (External Network – to – Network Interface

Service Interworking NNI

Network Interworking NNI

Network Interworking NNI

Subscriber

UNI

Other L1 Transport Networks

(e.g., SONET, SDH, OTN)

Ethernet Wide Area Network

Service Provider X

External NNI

Kiến trúc mạng MAN-E được thể hiện cho thấy đây là mạng thu gom lưu lượng băng rộng Theo MEF, mạng MAN-E được phần thành 3 lớp : lớp ethernet, lớp truyền tải và lớp ứng dụng

Để hiểu rõ hơn về mạng MAN-E, chúng ta sẽ nghiên cứu về mộ số công nghệ

sử dụng cho mạng MAN-E được trình bày trong chương 2 dưới đây

Chương 2 CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E

Mạng MAN-E được xây dựng bởi một hệ thống được tích hợp nhiều công nghệ mới nhằm đáp ứng nhu cầu băng thông rộng, tốc độ truyền tải cao Trong chương này

em xin trình bày một số công nghệ mạng MAN-E cụ thể như sau :

đó là :

 10 Mbps : 10 Base-T Ethernet

 100 Mbps : Fast Ethernet.

 1000 Mbps : Gigabit Ethernet

Hiện nay, có một số công nghệ mạng LAN khác đã được nghiên cứu và ra đời nhằm thay thế cho Ethernet Tuy nhiên, Ethernet vẫn tồn tại như một công nghệ mạng LAN chính ( chiếm khoảng 85% các mạng LAN trên toàn thế giới ) nhờ một

số ưu điểm sau :

 Dễ xây dựng, quản lý và bảo trì

 Chi phí xây dựng, bảo trì thấp

Thiết bị truyền thông dữ liệu ( DCE – Data Communication Equipment ) : Là các thiết bị mạng trung gian có nhiệm vụ nhận và chuyển tiếp các gói tin trong mạng DCE có thể là các thiết bị độc lập như Hub, Switch, Router , hoặc các giao diện truyền thông như card mạng, modem

Các phương tiện kết nối thông dụng trong Ethernet là cáp xoắn đôi ( bọc hoặc không bọc ) và một số loại cáp quang

2.1.2 Quan hệ giữa mô hình logic Ehternet và mô hình tham chiếu OSI

Hình 2.1 cho thấy mô hình logic của Ethernet và quan hệ của nó với mô hình tham chiếu OSI

Hình 2.1: Quan hệ mô hình OSI và Ethernet

Trong mối quan hệ này, tầng liên kết dữ liệu của mô hình OSI tương ứng với 2 tầng con của Ethernet là MAC và MAC-Client, tầng vật lý của Ethernet tương ứng với tầng vật lý của mô hình OSI

Tầng con MAC-Client có thể là một trong hai tầng :

 Điều khiển liên kết logic ( LLC – Logical link control ), nếu nút là DTE tầng con này cung cấp giao diện giữa tầng con MAC của Ehternet và các tầng cao hơn trong chồng giao thức của nút

 Thực thể cầu nối ( Bridge entity ), nếu nút là DCE tầng con này cung cấp các giao diện LAN – LAN giữa các mạng LAN ( cùng hoặc khác giao thức, ví dụ như ehternet – ethernet hoặc ethernet – token ring )

Tầng con MAC có nhiệm vụ :

 Đóng gói dữ liệu, bao gồm đóng khung dữ liệu, phân tích khung, phát hiện lỗi

 Điều khiển truy nhập phương tiện, bao gồm khởi tạo quá trình truyền khung, khôi phục nếu gặp sự cố truyền dẫn

Cấu trúc khung Ethernet :

Chuẩn Ethernet định nghĩa cấu trúc khung cơ bản cho các hoạt động ở tầng MAC cùng với một số lựa chọn mở rộng, bao gồm 7 trường hợp sau :

GVHD: TS Nguyễn Cảnh Minh HVTH: Nguyễn Duy Tâm

PRE

SFD

DA

SA

Length/Type

Dat

PAD

FCS

Vùng tính FCSVùng phát hiện lỗi FCSThứ tự truyền dẫn : từ trái sang phải, theo

chuỗi bit

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Trang Lớp Kỹ Thuật Điện Tử K19

Hình 2.2 : Cấu trúc khung Ethernet

 PRE ( Preamable ) : gồm 7 bytes, là một chuỗi các bit 0 và 1 để đánh dấu điểm đầu khung và đồng bộ khung

 SOF ( Start - Of - Frame Delimiter ) : gồm 1 byte, là một chuỗi các bit 0

và 1, kết thúc bằng 2 bit 1 liên tục, cho biết bit tiếp theo là bit ngoài cùng bên trái trong byte ngoài cùng bên trái của trường địa chỉ

 DA/SA ( Destination Address/Soure Address ) : Địa chỉ đích và địa chỉ nguồn Mỗi trường có độ rộng 6 byte

 Length/Type : Gồm 2 byte, nếu giá trị này lớn hớn hoặc bằng 1500 thì đó

là số byte dữ liệu trong phần data Nếu giá trị đó lớn hơn 1536 thì nó là một giá trị cho biết kiểu của khung

 Data : Chứa dữ liệu khung ( ≤ 1500 bytes ) Nếu số byte dữ liệu nhỏ hơn

46, một phần bù sẽ được thêm vào để kích thích tăng lên thành 46 bytes

 FCS ( Frame check sequence ) : Gồm 4 bytes, trường này chứa một mã kiểm tra lỗi CRC được tạo bởi bên gởi Giá trị này được tính lại bởi bên nhận và khớp với giá trị trên xem các khung có bị lỗi trong quá trình truyền hay không Giá trị này được tạo ra bởi các trường DA, SA, Length/Type và Data

Quá trình truyền khung

Khi tầng con MAC của một trạm cuối nhận được yêu cầu truyền khung cùng với các thông tin về địa chỉ và dữ liệu cần truyền từ tầng con LLC, tầng cong MAC bắt đầu quá trình truyền bằng cách chuyển đổi các thông tin từ LLC vào vùng đệm khung MAC

 Giá trị của các trường PRE và SOF được chèn vào vị trí tương ứng

 Địa chỉ đích và nguồn được đưa vào các trường DA, SA.

 Số byte dữ liệu LLC được tính toán và đưa vào trường Length/Type

 Dữ liệu LLC được chèn vào trường Data, nếu số byte dữ liệu nhỏ hơn 46, phần bù được thêm vào để số byte thành 46

 Giá trị kiểm tra lỗi CRC được tính toán dựa trên các trường DA, SA, Length/Type, Data và được chèn vào trường FCS ngay sau trường Data

 Sau khi khung được đóng gói, nó sẽ được truyền đi theo phương thức như

đã nói ở phần trước ( thường là sử dụng phương pháp truy nhập đường truyền CSMA/CD )

Quá trình nhận khung :

Hình 2.3: Kết nối giữa 2 trạm trong mạng 10Base-T

10Base-T là phiên bản đầu tiên của Ethernet và đến nay có thể coi đã lỗi thời Tuy nhiên, trong các tài liệu về Ethernet đều nhắc đến chuẩn này vì nó là nền tảng cho các phiên bản tiếp theo

Fast Ethernet- 100 Mbps

Tốc độ của 10Mbps của 10Base-T không đáp ứng được các yêu cầu cảu truyền dữ liệu tốc độ cáo Fast Ethernet ra đời nhằm giải quyết vấn đền này Fast

Ethernet bao gồm một số chuẩn riêng biệt tại tầng vật lý, trong đó có một số chuẩn đáng chú ý bao gồm : 100Base-Tx, 100Base-T4 và 100Base-FX.

100Base-TX là chuẩn thông dụng nhất của Fast Ehternet, hoạt động trên 2 đôi dây của cáp xoắn đôi CAT5 Phân đoạn mạng của 100Base-TX có độ dài tối đa

là 100m Để tạo thành một mạng LAN 100Base-TX, các trạm cuối ( máy tính, máy in, ) sẽ được nối với các switch hoặc hub để tạo thành một mạng hình sao Ngoài

ra, hai trạm cũng có thể kế nối trực tiếp thông qua mạng cáp chéo

100Base-T4 là chuẩn hơn so với 100Base-TX Chuẩn này sử dụng cả 4 đôi cáp đồng trục, tuy nhiên chỉ cần loại CAT3 là đủ, không yêu cầu CAT5 như 100Base-TX Điều này cho phép các mạng 10Base-T có thể nâng cấp lên thành 100Base-T mà không cần phải thay cáp xoắn đôi CAT3 bằng CAT5

100Base-FX là chuẩn của Fast Ethernet chạy trên đôi cáp quang, phân đoạn FX có độ dài tối đa lên tới 400m

Gigabit Ethernet

Công nghệ Ethernet đã được xây dựng và chuẩn hoá để thực hiện các chức năng mạng lớp đường dữ liệu và lớp vật lý Công nghệ này hỗ trợ cung cấp rất tốt các dịch vụ kết nối điểm - điểm với cấu trúc tô-pô mạng phổ biến theo kiểu ring

và hub and spoke Với cấu hình hub and spoke, trong các mạng cơ quan, khu văn phòng thường triển khai các nút mạng là các thiết bị Switch và các thiết bị Hub Nút mạng đóng vai trò là cổng (gateway) kết nối kép (dual home) với nút mạng thực hiện chức năng POP (Point Of Present) của nhà cung cấp dịch vụ để tạo nên cấu trúc mạng Cách tổ chức mạng này xét về khía cạnh kinh tế là tương đối đắt, bù lại mạng có độ duy trì mạng cao và có khá năng mở rộng, nâng cấp dung lượng

Hình 2.4 : Truyền tài Gigabit Ethernet theo cấu trúc Ring

Mạng tổ chức theo cấu trúc tô-pô ring được áp dụng nhiều vì có tính hiệu quả

về mặt tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng mạng ban đầu Tuy nhiên, một trong những yếu điểm của cấu trúc mạng kiểu này là không hiệu quả khi triển khai thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây (spanning-tree-algorithm); là một trong những thuật toán định tuyến quan trọng áp dụng trong mạng Ethernet do những hạn chế của cơ chế bảo vệ và dung lượng băng thông hữu hạn của vòng ring Cụ thế là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây trong nhiều trường hợp sẽ thực hiện chặn một vài phân đoạn tuyến trong ring, điều này sẽ làm giảm dung lượng băng thông làm việc của vòng ring Một điểm nữa là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây

có thời gian hội tụ dài hơn nhiều so với thời gian hồi phục đối với cơ chế bảo vệ của vòng ring (tiêu chuẩn là 50 ms)

Gigabit Ethernet là bước phát triển tiếp theo của công nghệ Ethernet, một công nghệ mạng đã được áp dụng phô biến cho mạng cục bộ LAN (Local Area Network) hơn hai thập kỷ qua Ngoài đặc điếm công nghệ Ethernet truyền thống, công nghệ Gigabit Ethernet phát triển và bổ sung rất nhiều các chức năng và các tiện ích mới nhằm đáp ứng yêu cầu đa dạng về loại hình dịch vụ, tốc độ truyền tải, phương tiện

truyền dẫn Hiện tại các giao thức Gigabit Ethernet đã được chuẩn hoá trong các tiêu chuẩn IEEE 802.3z, 802.3ae,802.1 w Gigabit Ethernet cung cấp các kết nối có tốc độ 100 Mbit/s, lGbit/s hoặc vài chục Gbit/s và hỗ trợ rất nhiều các tiện ích truyền dẫn vật lý khác nhau như cáp đồng, cáp quang với phương thức truyền tải đơn công (half-duplex) hoặc song công (full-duplex) Công nghệ Gigabit Ethernet

hỗ trợ triển khai nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cho nhu cầu kết nối kết nối điểm

- điểm, điểm - đa điểm, kết nối đa điểm điển hình là các dịch vụ đường kết nối Ethernet ELS (Ethernet Line Service), dịch vụ chuyển tiếp Ethernet ERS (Ethernet Relay Service), dịch vụ kết nối đa điểm Ethernet EMS (Ethernet Multipoint Service) Một trong những ứng dụng quan trọng tập hợp chức năng của nhiều loại hình dịch vụ kết nối là dịch vụ mạng LAN ảo VLAN (virtual LAN), dịch vụ này cho phép các cơ quan, doanh nghiệp, các tổ chức kết nối mạng từ ở các phạm vi địa

lý tách rời thành một mạng thống nhất

Thông thường sử dụng Ethernet trong mạng MAN-E là :

• Ethernet 1 Gigabit

Bao gồm 2 chuẩn 1000Base-T và 1000Base-X

 1000Base-T sử dụng cả 4 đôi cáp xoắn đôi CAT5, khoảng cách phân đoạn tối đa 100m, mạng này thực hiện truyền dẫn song cong trực tiếp 2 chiều trên

cả 4 đôi, đo đó tốc độ có thể lên đến 1000Mbps

 1000Base-X là chuẩn sử dụng cáp quang ( hoặc cáp đồng STP ), chuẩn này gồm có 3 chuẩn nhỏ là 1000Base-SX, 1000Base-LX và 1000Base-CX 1000Base-SX sử dụng cáp quang, khoảng cách tối đa 220m đến 500m tùy thuộc loại cáp 1000Base-LX cũng sử dụng cáp quang với khoảng cách có thể lên tới 2Km 1000Base-CX là chuẩn chạy trên cáp STP, có khoảng cách tối đa 25m

• Ethernet 10 Gigabit :

Chuẩn Ethernet 10Gigabit mở rộng các giao thức chuẩn IEEE 802.3ae* lên tới tốc độ đường truyền là 10 Gbps và mở rộng phạm vi ứng dụng của Ethernet như gồm cả các liên kết tương thích WAN Chuẩn Ethernet 10Gb cho phép tăng

băng thông đáng kể trong khi vẫn duy trì khả năng tương thích tối ưu với nền tảng

đã được cài đặt với các giao diện chuẩn IEEE 802.3

Dưới mô hình OSI, Ethernet 10Gigabit vẫn giữ cấu trúc cơ bản bao gồm giao thức MAC, định dạng khung ethernet, kích thước tối thiểu và kích thước tối đa của khung Đúng như Ethernet Gigabit 1000Base-T và 1000Base-X tiếp nối mô hình Ethernet chuẩn, Ethernet 10 Gigabit tiếp tục cuộc cách mạng Ethernet về mặt tốc độ

và khoảng cách, trong khi vẫn giữ lại kiến trúc Ethernet đã được sử dụng trong các đặc tả Ethernet khác Từ khi Gigabit Ethernet ra đời là công nghệ chỉ chạy Full Duplex, nó không cần đến giao thức CSMA/CD được sử dụng trong những công nghệ Ethernet trước đó

2.2 Công nghệ MPLS

2.2.1 Tổng quan

Nguyên lý hoạt động chủ yếu của công nghệ MPLS là thực hiện gắn nhãn cho các loại gói tin cần chuyển đi tại các bộ định tuyến nhãn biên LER, sau đó các gói tin này sẽ được trung chuyển qua các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn đường LSR Các đường chuyển mạch nhãn LSP được thiết lập bởi người điều quản lý mạng trên cơ sở đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật nhất định như là mức độ chiếm dụng đường thông, khả năng tắc nghẽn, chức năng kiến tạo đường hầm Như vậy,

sự hoạt động chuyển mạch của các LSP cho phép MPLS có khả năng tạo ra các kết nối đầu cuối tới đầu cuối

Một chức năng quan trọng nữa được thực hiện trong MPLS đó là thực hiện các kỹ thuật lưu lượng, các kỹ thuật này cho phép thiết lập các đường thông các thông số thực hiện mạng để có thể truyền tải lưu lượng với các cấp dịch vụ và chất lượng dịch vụ khác nhau (RFC 2702).

MPLS có khả năng kiến tạo các kết nối đường hầm để cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo (VPN).

 Hỗ trợ truyền tải các dịch vụ có yêu cầu QoS

MPLS là sự kết hợp của kỹ thuật chuyển mạch lớp 2 và kỹ thuật định tuyến lớp 3 Mục tiêu chính của MPLS là tạo ra một cấu trúc mạng mềm dẻo để cung cấp cho đặc tính mở rộng và ổn định của mạng Điều này bao gồm kỹ thuật điều khiển lưu lượng và khả năng hoạt động của VPN và có liên quan đến Chất lượng dịch vụ (QoS) với nhiều lớp dịch vụ (Cos)

Trong mạng MPLS, các gói tin vào được gán nhãn bởi một Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ở biên (Edge LSR) Các gói tin được gửi theo một đường chuyển mạch nhãn (LSP), đây là con đường mà mỗi LSR sử dụng để chuyển tiếp dựa trên các đối xử riêng biệt cho từng nhãn Tại mỗi chặng, LSR gỡ bỏ các nhãn có sẵn và thêm vào một nhãn mới, sau đó thông báo cho chặng kế tiếp để biết để chuyển tiếp gói tin Nhãn sẽ được gỡ bỏ tại LSR biên và gói tin sẽ tiếp tục được chuyển tiếp đến đích cần đến

2.2.3 Các khái niệm cơ bản

Nhãn: Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc

bên trong Nhãn không trực tiếp mã hóa thông tin của tiêu đề như địa chỉ lớp mạng

Nhãn được gói vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một FEC mà gói tin đó đã được ấn định Thông thường một gói tin được ấn định một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của nó.

Tiêu đề nhãn: MPLS định nghĩa một header nhãn Nó dài 32 bits và được

tạo ra tại LSR lối vào Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương thức truyền tin mà gói tin đó được đóng gói Ví dụ, các gói ATM sử dụng giá trị VPI/VCI làm nhãn, với Frame Relay là DLCI…

EMBED Visio.Drawing.11

Hình 2.6 : Cấu trúc nhãn MPLS

Mỗi header nhãn gồm có 4 trường:

 Trường Label: 20 bit, chứa giá trị thật của nhãn MPLS

 Trường CoS: 3 bit, ảnh hưởng đến hàng đợi và các thuật toán loại bỏ được áp dụng cho các gói tin khi được truyền trên mạng

 Trường S: 1 bit, dùng để hỗ trợ các ngăn xếp nhãn được phân cấp

 Trường TTL: 8 bit, xác định giới hạn bao nhiêu chặng (hop) mà một gói tin MPLS có thể đi qua Giới hạn này là cần có vì trường IP TTL sẽ không được xem xét bởi các LSR nội bên trong một mạng MPLS

 Đối với các gói tin ATM thì nhãn của chúng là VCI hoặc VPI/VCI và các trường TLL, S không được hỗ trợ

Ngăn xếp nhãn (Label Stack): Một tập hợp có thứ tự các nhãn gắn theo

các gói tin để chuyển tải thông tin về nhiều FEC và về các LSP tương ứng mà gói sẽ

đi qua Ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (Một nhãn cho EGP và một nhãn cho IGP) và tổ chức đa LSP trong một trung kế LSP.

LSR và LER: Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR - Label Switching

Router) là thiết bị định tuyến hay chuyển mạch sử dụng trong mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng phương pháp phân phối nhãn Một LSR thông thường là một thiết bị chuyển mạch tốc độ cao trong một mạng đường trục của mạng MPLS

Bộ định tuyến nhãn ở biên (LER – Label Edge Router) là một thiết bị họat động tại biên giới giữa mạng truy cập (Access network) và mạng MPLS

Lớp chuyển tiếp tương đương FEC: FEC là một khái niệm mô tả sự kết

hợp các gói tin rời rạc với nhau có cùng một địa chỉ đích, thông thường là người nhận cuối cùng trong luồng FEC cho phép nhóm các gói vào trong các lớp và có những đối xử như nhau Từ nhóm này, giá trị FEC trong gói có thể được sử dụng để thiết lập mức độ ưu tiên cho việc điều khiển các gói, FEC có thể hỗ trợ hiệu quả hoạt động QoS Thông thường các thông số sau được sử dụng để ánh xạ một nhãn thành FEC đối với các gói tin trên Internet:

 Địa chỉ IP nguồn và đích

 Cổng nguồn và đích

 Nhận dạng giao thức IP (PID)

Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP: Một đường dẫn đi xuyên qua mạng

được gọi là LSP Nó được xác định bằng một trong hai cách sau Cách thứ nhất, các giao thức định tuyến cổ điển như OSPF hay BGP Cách thứ hai, LSP có thể được tạo ra theo các quy tắc của định tuyến ràng buộc CR (Constraint-base routing)

Một LSP nối từ đầu cuối đến đầu cuối được gọi là đường hầm LSP (LSP tunnel), đây là một chuỗi các đoạn LSP giữa các node Đặc điểm của đường hầm LSP, như cấp phát băng thông, được xác định thông qua việc thương lượng giữa các node với nhau

Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn (LSFT) :Là bảng chuyển tiếp nhãn có

chứa thông tin về nhãn đầu vào, nhãn đầu ra và địa chỉ của node tiếp theo mà gói tin

sẽ được chuyển đến

Bảng cơ sở thông tin nhãn: Mỗi LSR xây dựng một bảng thông tin liên quan đến nhãn, địa chỉ và đường dẫn để xác định rõ ràng cách thức mà một gói dữ liệu được chuyển tiếp như thế nào Bảng thông tin đó được gọi là cơ sở thông tin nhãn LIB và gồm các thông số sau đây:

Hình 2.7: Hoạt động của MPLS

Tại Router A, sau khi được gán nhãn, gói tin bắt đầu được gửi đi trong mạng MPLS Gói tin khi được chuyển tiếp đến Router B sẽ được Router B kiểm tra header của nhãn, sau đó dựa vào bảng hoán đổi nhãn để kiểm tra nhãn của các gói

tin và chuyển tiếp đến router Gói tin lúc này sẽ mang giá trị nhãn mới là L2 Tại E, việc kiểm tra cũng tương tự như ở B và sẽ hoán đổi nhãn, gán cho gói tin một nhãn mới là L3 và tiếp tục được đưa đến Router F Router F là router biên, sẽ kiểm tra trong bảng hoán đổi nhãn và gỡ bỏ nhãn L3 ra khỏi gói tin IP và định tuyến gói tin

IP một cách bình thường khi đã đi ra khỏi miền MPLS Với kiểu làm việc này thì các LSR trung gian như Router B và Router E sẽ không phải thực hiện kiểm tra toàn

bộ header của gói tin mà nó chỉ việc kiểm tra các giá trị của nhãn, so sánh trong bảng và chuyển tiếp, chính vì điều này mà tốc độ xử lý trong miền MPLS sẽ nhanh hơn rất nhiều lần so với định tuyến IP theo từng chặng truyền thống Đường đi từ Router A đến Router F được gọi là LSP

2.3 Công nghệ EoMPLS

2.3.1 Tổng quan về EoMPLS

Đây là mô hình của EoMPLS

Hình 2.8: Mô hình EoMPLS

Công nghệ L2 Tunneling: cho phép ánh xạ các VLANs đến 1 tunnel

trong miền MPLS Một dịch vụ L2 không yêu cầu khách hàng chạy IP (kết nối VPN không yêu cầu định nghĩa qua địa chỉ IP), thay vì thế lưu lượng khách hàng được ánh xạ đến 1 VC (vd: nhãn) dựa trên 802.1Q VLAN Vì vậy trong sơ đồ trên chỉ ra MPLS core tại lớp 3, lưu lượng khách hàng được đóng gói và vận chuyển dựa trên

kỹ thuật L2 Tunneling > phương pháp đóng gói và ánh xạ định nghĩa EoMPLS

Đóng gói EoMPLS: Dựa trên Martini IETF EoMPLS draft, thực hiện kết nối

P2P, Router PE đóng gói VLAN packet và định tuyến nó qua mạng MPLS đường trục

Ngăn xếp nhãn 2 mức (8 bytes) cho mỗi L2 Frame được mang qua mạng MPLS

Nhãn Tunnel, outer label, để chuyển tiếp gói tin qua mạng

Nhãn VC, inner label, để kết nối giao diện L2 tại đó gói tin được chuyển tiếp

VC, bộ nhận dạng 32 bits chỉ liên quan đến nhận dạng VC cho từng tunnel, còn gọi là LSP tunnel

Hình 2.10: Đặc điểm của EoMPLS

Đặc điểm chức năng: Không tìm kiếm địa chỉ MAC đích lớp 2, không học

địa chỉ lớp 2 mà các VLAN riêng biệt hoặc gói tin Ethernet được ánh xạ đến các EoMPLS VC và định đường hầm qua mạng MPLS

Đặc điểm dịch vụ:

 Các port vật lý chuyên dụng cho mỗi khách hàng

 Có thể cấu hình nhiều EoMPLS VCs trên một port vật lý

 Dựa trên draft Martini, EoMPLS là kết nối P2P

 Dựa trên draft Vkompella, EoMPLS là kết nối P2MP

 Mỗi EoMPLS VC đi qua cùng LSP

LER xác định FEC vì vậy các Router MPLS khác không cần biết về các VCs vận chuyển L2 > cấu hình Tunnel chỉ thực hiện tại LER (N-PEs), Core router

P trong mạng MPLS không biết về L2 VPN

EoMPLS mở rộng ý tưởng cho kết nối L2 dùng Ethernet tác động tới khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ

EoMPLS tác động mạnh đến mạng đường trục triển khai MPLS để cung cấp nhiều dịch vụ vận chuyển qua MPLS core, chủ yếu là các yêu cầu cho mạng Metro:

 Các dịch vụ LAN trong suốt (TLS) hoặc cầu nối giữa các corporate sites

 Các dịch vụ IP cho truy nhập Internet tốc độ cao hoặc đến các corporate sites dựa trên Metro

 Với MPLS, các nhà cung cấp dịch vụ có thế cung cấp MPLS L2 VPN cho khách hàng Các VPN này có thể hỗ trợ các giao thức đường hầm L2 Tunnel bao gồm: FR, ATM, HDLC, PPP, Ethernet và 802.1Q VLANs nhưng với Metro ở đây chỉ tập trung vào 2 giao thức cuối.

Cung cấp dịch vụ Ethernet đơn giản với chi phí hiệu quả Với EoMPLS, SP

có thế cung cấp kết nối đến khách hàng để liên kết các remote sites tại lớp 2 và không yêu cầu định tuyển IP giữa CE và PE Nhà cung cấp dịch vụ chịu trách nhiệm về định tuyến và biết các thông tin L3 của khách hàng Thông tin định tuyến lớp 3 này không chia sẻ giữa SP và khách hàng

Sự kết hợp Ethernet và MPLS cho phép SP cung cấp băng thông và khả năng

mở rộng cho mạng Metro Ethernet đơn giản như kết nối Metro nội bộ và ghép dịch

vụ trên cùng 1 cơ sở hạ tầng đơn

Khả năng QoS trong MPLS bằng cách ánh xạ 802.1q đến bit EXP của nhãn MPLS QoS dựa trên trường 3bit EXP, các bits EXP này được đặt trong cả Tunnel

VC và Tunnel Labels Việc ánh xạ cho phép đảm bảo mức độ dịch vụ và đảm bảo sẵn sàng cho việc chuyển phát với các công nghệ WAN khác nhau

2.3.3 Hoạt động

EoMPLS dùng phiên LDP Targeted giữa các Router PE, tạo ra các EoMPLS VCs được thể hiện trên hình 2.11 như sau :

Hình 2.11: Phiên Targetted LDP

 PE1 bắt đầu phiên LDP trực tiếp remote với PE2.

 PE1 đặt giá trị nhãn VC cục bộ và kết nối nó với VC ID được cấu hình tại giao diện lối vào

 LDP hoặc TDP cần cấu hình giữa PE và P Địa chỉ Loopback cần dùng cho LDP Router-id

* Hoạt động hoán đổi ánh xạ nhãn : được thể hiện trên hình 2.12

Hình2.12: Hoạt động hoán đổi nhãn

 PE1 gửi đến PE2 bản tin ánh xạ nhãn VC

 PE2 trả lời với bản tin ánh xạ nhãn chứa giá trị nhãn VC

 Quá trình là đơn hướng

* Minh hoạ cụ thể việc hoán đổi nhãn :

Mạng trục MPLS dùng nhãn IGP (tunnel label) để vận chuyển gói tin VLAN

từ LER lối vào đến LER lối ra LSR lối ra dùng nhãn VC để lựa chọn giao diện lối

ra cho gói tin VLAN

Cus A > gán VLAN 3 > VC1 label (VC ID=10) gán tại PECus B > gán VLAN 2 > VC2 label (VC ID=21) gán tại PENhãn IGP router (50, 90) được gán cho việc định tuyến trong mạng trục MPLS thể hiện qua hình 2.13