Mạng Metro Ethernet

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BRAS Broadband Remote Access Server Server truy nhập từ xa băng rộng CBS Committed Burst Size Kích thước bùng nổ cam kết CE-VLAN Customer Edge Virt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

M ỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 3

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC HÌNH VẼ 6

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ METRO ETHERNET 12

1.1 Khái niệm về Metro Ethernet 12

1.1.1 Khái niệm mạng Metro Ethernet 12

1.1.2 Mô hình phân lớp mạng MEN 13

1.1.3 Các điểm tham chiếu trong mạng MEN 15

1.1.4 Các thành phần vật lý trong mạng MEN 16

1.2 Ưu điểm của Metro Ethernet 17

1.3 Kênh kết nối ảo Ethernet (EVC: Ethernet Virtual Connection) 18

1.3.1 Kênh EVC điểm- điểm 19

1.3.2 Kênh EVC đa điểm 19

1.4 Các dịch vụ Metro Ethernet 20

1.4.1 Mô hình dịch vụ trong mạng MEN 20

1.4.2 Các loại dịch vụ trong mạng MEN 21

1.4.3 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet 24

1.5 Tổng kết chương 1 31

CHƯƠNG 2 CÁC YÊU CẦU VỀ HIỆU NĂNG CHO MẠNG METRO ETHERNET 33

2.1 Tổng quan về giám sát lưu lượng Ethernet 33

2.2 Độ trễ khung 35

2.2.1 Độ trễ khung cho kênh EVC điểm – điểm 36

2.2.2 Độ trễ khung cho kênh EVC đa điểm 37

2.3 Độ trôi khung 39

2.3.1 Độ trôi khung cho kênh EVC điểm- điểm 40

2.3.2 Độ trôi khung cho kênh EVC đa điểm 42

2.4 Tỉ lệ mất khung 43

2.4.1 Tỉ lệ mất khung cho kênh EVC điểm- điểm 44

2.4.2 Tỉ lệ mất khung cho kênh EVC đa điểm 45

2.5 Tổng kết chương 2 46

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG METRO ETHERNET TẠI

VNPT 47

3.1 Kiến trúc mạng 47

3.2 Mạng Metro Ethernet dựa trên công nghệ MPLS 48

3.2.1 Thiết kế lưu lượng MPLS 49

3.2.2 Hồi phục đường hầm 51

3.2.3 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS 53

3.3 Phương án kết nối, quản lý 55

3.3.1 Phương án kết nối 55

3.3.2 Phương án quản lý mạng 56

3.4 Tổng kết chương 3 57

CHƯƠNG 4 TRIỂN KHAI ĐO KIỂM HIỆU NĂNG MẠNG METRO ETHERNET 58

4.1 Mô hình mạng và các thiết bị test 58

4.1.1 Xây dựng mô hình mạng 58

4.1.2 Thiết bị tester 59

4.1.3 Thiết bị Router biên Cisco 7609 66

4.2 Cấu hình các thiết bị phục vụ test 71

4.2.1 Cấu hình các thiết bị được đo kiểm 72

4.2.2 Cấu hình thiết bị Tester 73

4.3 Đánh giá các kết quả thu được từ test 75

4.4 Tổng kết chương 4 77

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

PHỤ LỤC 1: CÂU LỆNH CẤU HÌNH CÁC THIẾT BỊ UPE 81

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BRAS Broadband Remote Access

Server

Server truy nhập từ xa băng rộng

CBS Committed Burst Size Kích thước bùng nổ cam kết

CE-VLAN Customer Edge Virtual LAN VLAN phía khách hàng CIR Committed Information Rate Tốc độ truyền thông cam kết

CPE Customer Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng CR-LDP Constraint-based Routing

Label Distribution Protocol

Giao thức phân phối nhãn định tuyến cưỡng bức

DUT Device Under Test Thiết bị được đo kiểm

Ethernet E-LINE Ethernet Line Dịch vụ đường thê bao qua

Ethernet EPL Ethernet Private Line Đường thuê kênh riêng

Ethernet EP-LAN Ethernet Private LAN Mạng lan riêng qua mạng

Ethernet E-Tree Ethernet Tree Dịch vụ dạng cây qua mạng

Ethernet EVC Ethernet Virtual Connection Đường kết nối ảo

EVPL Ethernet Virtual Private Line Đường thuê kênh riêng ảo

Ethernet EVP-LAN Ethernet Virtual Private LAN Mạng lan riêng ảo qua mạng

Ethernet

HDTV High Definition Television Truyền hình độ phân giải

cao IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến

gateway bên trong ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ

Mạng cục bộ

LSP Label Switching Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn MAC Media Access Control address Địa chỉ điều khiển truy nhập

vật lý MBS Maximum Burst Size Kích thước bùng nổ tối đa MEF Metro Ethernet Forum Diễn đàn Metro Ethernet MEN Metro Ethernet Network Mạng Metro Ethernet

MP2MP Multi Point to Multi Point Đa điểm đến đa điểm

MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao

thức

NNI Network-Network interface Giao diện Mạng - Mạng

OSI Open Systems Interconnection

Reference Model

Mô hình tham chiếu kết nối

hệ thống mở

PIR Peak Information Rate Tốc độ truyền thông tối đa QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RSVP Resource reservation protocol Giao thức dự trữ tài nguyên SDH Synchronous Digital Hierarchy Mô hình truyền đồng bộ SONET Synchronous Optical

NETworking

Mạng quang đồng bộ

S-VLAN Service Provider VLAN VLAN phía nhà cung cấp

dịch vụ TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh theo thời gian

UNI User- Network interface Giao diện Người dùng -

Mạng

VLAN ID Virtual LAN Identify Số VLAN

VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức IP

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 0-1: Doanh thu mảng dịch vụ Ethernet theo khu vực 9

Bảng 2-1: Các loại khung dịch vụ 34

Bảng 2-2: Các tham số cho độ trể khung kênh EVC điểm- điểm 37

Bảng 2-3: Các tham số cho độ trễ khung kênh EVC đa điểm 39

Bảng 2-4: Các tham số cho độ trôi khung kênh EVC điểm – điểm 41

Bảng 2-5: Các tham số cho độ trôi khung kênh EVC đa điểm 43

Bảng 2-6: Các tham số cho tỉ lệ mất khung kênh EVC điểm – điểm 45

Bảng 2-7: Các tham số cho tỉ lệ mất khung kênh EVC đa điểm 46

Bảng 4-1: Các model thiết bị tester 65

Bảng 4-2: Các model thiết bị card giao diện thiết bị tester 65

Bảng 4-3: Cấu hình Supervisor Engine 720 và Route Switch Processor 69

Bảng 4-4: So sánh tính năng và ƣu điểm các card điều khiển 70

Bảng 4-5: Thông tin giao diện kết nối 72

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 0-1: Dự đoán doanh số mảng dịch vụ dựa trên Metro Ethernet 8

Hình 0-2: Chỉ số tăng trưởng doanh thu hàng năm các dịch vụ Ethernet 9

Hình 1-1: Mạng Metro 12

Hình 1-2: Kết nối: mô hình TDM và mô hình Ethernet 13

Hình 1-3: Mô hình phân lớp mạng MEN 14

Hình 1-4: Các giao diện bên ngoài MEN và các điểm tham chiếu 15

Hình 1-5: Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MEN 16

Hình 1-6: Các thiết bị vật lý trong mạng MEN 17

Hình 1-7: Kênh EVC điểm – điểm 19

Hình 1-7: Kênh EVC đa điểm – đa điểm 19

Hình 1-8: Kênh EVC dạng cây 20

Hình 1-9: Mô hình dịch vụ Ethernet 20

Hình 1-10: Dịch vụ E-Line 21

Hình 1-11: Dịch vụ E-LAN 22

Hình 1-12: Dịch vụ E-Tree một gốc 23

Hình 1-13: Dịch vụ E-Tree nhiều gốc 24

Hình1-14: VLAN Tag Preservation/Stacking 30

Hình1-15: VLAN Tag Translation/Swapping 31

Hình 2-1: Tổng quan về quản lý lưu lượng Ethernet 33

Hình 2-2: Độ trễ khung 35

Hình 2-3: Sự phân chia độ trễ trong mạng 36

Hình 2-4: Độ trôi khung 41

Hình 2-5: Tỉ lệ mất khung 44

Hình 3-1: Cấu trúc phân lớp mạng Carrier Ethernet 47

Hình 3-2: Header chèn MPLS 48

Hình 3-3: Bao gói gói tin gán nhãn MPLS 48

Hình 3-4: Luồng gói tin/nhãn khi thực hiện FRR cho bảo vệ tuyến kết nối 52

Hình 3-5: Luồng gói tin/nhãn khi thực hiện FRR cho bảo vệ nút 52

Hình 3-6: Mô hình kết nối mạng Metro Ethernet đến mạng trục 55

Hình 4-1: Mô hình mạng kiểm tra thực tế 58

Hình 4-2a: Thế hệ thứ nhất 62

Hình 4-2b: Thế hệ thứ hai 62

Hình 4-2c: Thế hệ thứ ba 63

Hình 4-3: Tiến trình xây dựng một bài Test 63

Hình 4-4: Quá trình tự động hóa bài test 64

Hình 4-5: Thiết bị Test của Spirent 65

Hình 4-6: Một số card giao diện 66

Hình 4-7: Thị phần hệ thống mạng Carrier Ethernet của Cisco 67

Hình 4-8: CiscoRouter 7609 68

Hình 4-9: Lắp đặt các thiết bị trong phòng Lab 71

Hình 4-10: Sơ đồ đấu nối vật lý 71

Hình 4-11: Tạo 8K host trên thiết bị Tester 74

Hình 4-12: Thiết lập tỉ lệ các gói tin có kích thước khác nhau 74

Hình 4-13: Xem trước về lưu lượng trên mạng 74

Hình 4-14: Kết quả Test đo được trên Tester 75

cá nhân cũng có nhu cầu kết nối tốc độ cao cho công việc và cũng như giải trí Các dịch vụ game online, dịch vụ giám sát từ xa, điều khiển từ xa ngày càng được ứng dụng rộng rãi Các nhu cầu này tạo áp lực cho các nhà khai thác điện thoại cố định truyền thống để nâng cấp dịch vụ băng rộng

Hệ thống cáp quang cho phép cung cấp dịch vụ với tốc độ ngày càng cao

và giá thành ngày càng giảm Tốc độ truyền dẫn 100Mbps dần được thay thế bằng tốc độ Gbps, 10Gbps và thậm chí 40Gbps Việc này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ truyền tải có thể sử dụng công nghệ ethernet đơn giản để truyền thông tin với khoảng cách xa hơn Với công nghệ Ethernet truyền thống trên mạng cáp đồng, khoảng cách truyền dẫn chỉ tính bằng đơn vị hàng chục mét hoặc 100met thì này với hệ thống cáp quang, khoảng cách truyền dẫn tăng hàng trăm nghìn lần lên đến hàng chục Km

Sử dụng công nghệ Metro Ethernet để cung cấp dịch vụ chất lượng cao,

đa dạng dịch vụ đến khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ đang là xu hướng chung trên toàn thể giới Doanh số đạt được từ các dịch vụ cung cấp trên nền mạng Metro Ethernet đến năm 2012 được dự đoán tăng gấp 3 lần so với năm

2007 từ gần 10 tỷ đô la năm 2007 lên đến hơn 30 tỷ đô la vào năm 2012 (theo chương trình nghiên cứu các dịch vụ mạng mới của nhóm nghiên cứu Vertical

Systems Group: www.verticalsystems.com)

Hình 0-1: Dự đoán doanh số mảng dịch vụ dựa trên Metro Ethernet

Chỉ số tăng trưởng hằng năm của doanh số cung cấp dịch vụ Ethernet vào khoảng 54% Trong đó dịch vụ truy nhập internet chiếm tỉ trọng lớn nhất

Hình 0-2: Chỉ số tăng trưởng doanh thu hàng năm các dịch vụ Ethernet

Theo số liệu khảo sát của các nhà khảo sát thị trường, hiện tại doanh số các dịch vụ Ethernet tại châu Á cao nhất so với các khu vực khác trên thế giới

Bảng 0-1: Doanh thu mảng dịch vụ Ethernet theo khu vực

Tại Việt Nam xu hướng sử dụng mạng Metro Ethernet để cung cấp dịch

vụ cũng không nằm ngoài xu hướng chung của thế giới và khu vực Hiện tại đã

có hai nhà cung cấp dịch vụ là FPT và VNPT đã triển khai mạng Metro Ethernet

để cung cấp dịch vụ cho người sử dụng tại Việt nam Nhà cung cấp dịch vụ VNPT hiện tại mới chỉ có mạng Metro Ethernet tại Hà nội, Thành phố Hồ Chí Minh và Hải phòng đang cung cấp dịch vụ, các tỉnh khác đang trong quá trình triển khai mạng Cả hai nhà cung cấp dịch vụ đều sử dụng giải pháp của hãng Cisco System Inc Vì vậy trong đề tài này, thiết bị được đo kiểm là thiết bị của hãng Cisco System hiện tại đang được sử dụng trên thực tế tại Việt Nam

Mạng Metro Ethernet là phân khúc mạng nằm giữa lớp Core và lớp Access, có chức năng tập trung thuê bao và thực hiện các chức năng đảm bảo yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho khách hàng Vì vậy hiệu năng cho mạng Metro là rất quan trọng Nếu không đạt tiêu chuẩn, một lỗi ở hệ thống Metro

Vùng lãnh thổ Doanh số năm

2008 (Tỉ đô la )

Chỉ số tăng trưởng hàng năm Đơn vị khảo sát

Asia Pacific $15.4 31.5% (Frost & Sullivan)

North America $4 57% (Yankee Group)

cũng có thể ảnh hưởng đến hàng trăm nghìn, hàng triệu khách hàng Vì vậy việc

đo kiểm hiệu năng mạng Metro là một vấn đề bức thiết cần phải thực hiện

Với những điều kiện về khoa học công nghệ và nhu cầu sử dụng của người dùng, việc triển khai hệ thống Metro Ethernet là rất cần thiết Hiện tại ở Việt Nam, nhà cung cấp dịch vụ FPT và VNPT đã triển khai từng bước hệ thống mạng Metro Ethernet và tiến hành cung cấp dịch vụ trên hệ thống mạng này

Hệ thống mạng Metro Ethernet đã và đang được triển khai rộng rãi tại Việt Nam và có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu phát triển ví dụ như: Các dịch

vụ có thể triển khai trên Metro Ethernet, Đo kiểm hiệu năng mạng Metro

Ethernet, Metro Backhaul, Chất lượng dịch vụ cho mạng Metro Ethernet … Tuy

nhiên trong luận văn này xin được nghiên cứu sâu về vấn đề đo kiểm hiệu năng mạng Metro Ethernet Đây là vấn đề bức thiết nhất hiện nay vì hệ thống

mạng đang trong quá trình triển khai rộng rãi, bước đầu cung cấp dịch vụ cho khách hàng

Để có thể quản lý được chất lượng dịch vụ thì đo kiểm hiệu năng là một vấn đề cần thiết Đề tài này giới thiệu qua về hệ thống mạng Metro Ethernet và tập trung vào giải quyết việc đo kiểm hiệu năng hệ thống mạng Về đo kiểm thực tế, dựa vào kết quả đo kiểm trên thiết bị Lab của Cisco

Đề tài bao gồm 4 chương:

Chương 1- nêu lên các khái niệm chung về metro ethernet: định nghĩa,

mô hình phân lớp, các thành phần cơ bản, các dịch vụ cơ bản, ưu nhược điểm khi khai thác dịch vụ

Chương 2 – Các yêu cầu về hiệu năng cho mạng Metro Ethernet: nêu các

định nghĩa về tham số hiệu năng trong mạng Metro Ethernet, cách tính hiệu năng theo lý thuyết

Chương 3- Mô hình triển khai mạng Metro Ethernet tại VNPT: Giới thiệu

về công nghệ và mô hình triển khai hệ thống mạng của VNPT tại Việt nam

Chương 4- Triển khai đo kiểm hiệu năng mạng Metro Ethernet: Giới

thiệu về các thiết bị đo, phương thức thực hiện và trình bày các bước đo kiểm, đưa ra kết quả đo thực tế

Với khuôn khổ và mu ̣c tiêu của đề tài rô ̣ng lớn , nhưng kinh nghiê ̣m của bản thân còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong

nhâ ̣n được ý kiến đóng góp , giúp đỡ quý báu của các thầy cô giáo cùng các ba ̣n

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ METRO ETHERNET 1.1 Khái niệm về Metro Ethernet

1.1.1 Khái niệm mạng Metro Ethernet

Metro đơn giản là phần mở rộng giữa khách hàng và mạng WAN của nhà cung cấp dịch vụ Các đối tượng khách hàng khách nhau có nhu cầu sử dụng các dịch vụ khác nhau Thông thường khách hàng được chia thành các đối tượng như: Các công ty lớn (LEs: Large Enterprises), các công ty vừa và nhỏ (SMB: Small and Medium Businesses), các văn phòng nhỏ (SOHO: Small Office/Home Office), các văn phòng cho thuê (MTU: MultiTenant Units), khu các căn hộ hoặc các căn nhà tổ hợp (MultiDwelling Units)

nối từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng là các kết nối E1, nxE1 hoặc kết nối qua mạng SDH Với mô hình này, khi khách hàng có nhu cầu nâng cấp đường truyền sẽ rất khó khăn và yêu cầu phải thay đổi hoặc nâng cấp thiết bị phía khách hàng [2]

Với mô hình mới, sử dụng công nghệ Ethernet, phía khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ đều sử dụng kết nối Ethernet Khi khách hàng có nhu cầu thay đổi băng thông, chỉ cần nhà cung cấp dịch vụ thay đổi băng thông cho khách hàng mà không cần nâng cấp hay thay đổi thiết bị đầu cuối Với hệ thống cáp quang ngày càng rẻ và được đầu tư rộng rãi, khách hàng có thể nâng cấp đường truyền lên hàng gigabit mà không cần phải thay đổi thiết bị phần cứng của mình

Hình 1-2: Kết nối: mô hình TDM và mô hình Ethernet

1.1.2 Mô hình phân lớp mạng MEN

Mô hình phân lớp mạng MEN theo lý thuyết được chia làm 3 lớp Lớp dịch vụ Ethernet Ethernet Services Layer hỗ trợ các dịch vụ thông tin dữ liệu Ethernet lớp 2 (trong mô hình OSI) Lớp dịch vụ truyền tải Transport Services Layer bao gồm một hoặc nhiều dịch vụ truyền tải Và tùy chọn lớp dịch vụ ứng dụng dịch vụ hỗ trợ các ứng dụng truyền tải dựa trên dịch vụ Ethernet lớp 2 Mô hình phân lớp mạng MEN dựa trên quan hệ client/server Hơn nữa, mỗi lớp có thể bao gồm các thành phần thuộc mặt phẳng quản lý, giám sát và dịch vụ Mô hình phân lớp mạng MEN được biểu diễn như trong hình 1-3.[4]

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.)

Lớp Ethernet Services Layer, còn đƣợc gọi là lớp ETH Layer, có nhiệm

vụ chuyển giao các dịch vụ kết nối theo địa chỉ MAC Ethernet và truyền các dịch vụ Ethernet qua các giao diện đƣợc định nghĩa sẵn và các điểm tham chiếu kết hợp Lớp ETH layer cũng có nhiệm vụ nhận diện các dịch vụ về khả năng quản trị, điều hành, giám sát, bảo dƣỡng để cung cấp các dịch vụ kết nối Ethernet

1.1.2.2 Transport Services Layer

Lớp Transport Layer, còn đƣợc gọi là lớp TRAN Layer, cung cấp các kết nối giữa các thành phần chức năng của lớp ETH layer trong một dịch vụ độc lập

Có nhiều công nghệ kết nối có thể sử dụng để truyền tải các dịch vụ cho lớp Ethernet services layer Ví dụ một số công nghệ nhƣ IEEE 802.3 PHY, IEEE 802.1 bridged networks, SONET/SDH High Order/Low Order path networks, ATM VC, OTN ODUk, PDH DS1/E1,

1.1.2.3 Application Services Layer

Lớp Application Services Layer, còn đƣợc gọi là lớp APP Layer, hỗ trợ việc mang các ứng dụng trên nền các dịch vụ Ethernet qua mạng MEN Có rất nhiều dịch vụ ứng dụng trên nền Ethernet đƣợc lớp Ethernet services layer hỗ trợ Ví dụ các dịch vụ nhƣ IP, MPLS, PDH DS1/E1 … Lớp APP Layer cũng có thể có thêm các chức năng bổ sung cho các dịch vụ lớp ETH layer

1.1.3 Các điểm tham chiếu trong mạng MEN

Điểm tham chiếu trong mạng MEN là tập các điểm tham chiếu lớp mạng được sử dụng để phan vùng các liên kết đi qua các giao diện Hình vẽ 1-4 chỉ ra quan hệ giữa các thành phần kiến trúc bên ngoài và mạng MEN Các thành phần bên ngoài gồm:

- Từ các thuê bao đến các dịch vụ MEN

- Các mạng MEN khác

- Các mạng truyền tải và dịch vụ (không phải Ethernet) khác

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

Subscriber

Subscriber

UNI

UNI

Hình 1-4: Các giao diện bên ngoài MEN và các điểm tham chiếu

Các thuê bao kết nối đến mạng MEN thông qua điểm tham chiếu giao diện Người dùng- Mạng (UNI: User- Network interface) Các thành phần trong cùng mạng (NE: internal Network Elements) kết nối với nhau qua giao diện Mạng - Mạng (NNI: Network-Network interface) hoặc I-NNIs (Internal- NNIs) Hai mạng MEN độc lập có thể kết nối với nhau tại điểm tham chiếu External NNI (E-NNI) Một mạng MEN có thể kết nối với các mạng dịch vụ và truyền tải khác tại điểm tham chiếu liên mạng Network Interworking NNI (NI-NNI) hoặc điểm tham chiếu liên dịch vụ Service Interworking NNI (SI-NNI)

UNI Client

End-to-End Ethernet flow

Ethernet Virtual Connection

Metro Ethernet Network (MEN)

UNI Client

UNI Network

UNI Network

End

User

S

End User

S

Hình 1-5: Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MEN

Giao diện UNI sử dụng để kết nối các thuê bao đến nhà cung cấp dịch vụ MEN UNI cũng cung cấp điểm tham chiếu giữa các thiết bị mạng MEN thuộc nhà cung cấp dịch vụ và các thiết bị truy nhập của khách hàng Vì vậy UNI bắt đầu từ điểm cuối của nhà cung cấp dịch vụ và điểm đầu của khách hàng Giao diện UNI phía nhà cung cấp dịch vụ là điểm tham chiếu UNI-N Giao diện phía khách hàng là điểm tham chiếu UNI-C Phân biệt giữa UNI-N và UNI-C là điểm tham chiếu T Trong phần các thiết bị khách hàng thường chia thành thiết bị truy nhập và thiết bị người sử dụng đầu cuối Giữa hai thiết bị này có điểm tham chiếu S.[4]

1.1.4 Các thành phần vật lý trong mạng MEN

Các thiết bị vậy lý trong mạng là các thành phần mạng (NE: Network Element) trong mạng MEN Một thiết bị vật lý có thể có nhiều chức năng và thuộc nhiều lớp khác nhau trong mô hình phân lớp mạng MEN

1.1.4.1 Các thiết bị biên khách hàng (CE: Customer Edge):

Thiết bị CE là thành phần vật lý thuộc kiến trúc mạng MEN thực hiện các thành phần chức năng thuộc mạng khách hàng để yêu cầu các dịch vụ từ nhà cung cấp mạng MEN Các thành phần chức năng riêng lẻ của một CE có thể hoàn toàn thuộc phía khách hàng hoặc hoàn toàn thuộc phía nhà cung cấp dịch

vụ Một thiết bị CE tối thiểu phải hỗ trợ tập các chức năng để làm việc với giao diện UNI-C Thiết bị CE có thể sử dụng là Switch (Ethernet, Router (IP/MPLS) hoặc một thiết bị đầu cuối Thông thường các thành phần chức năng của CE có thể thuộc các lớp ETH, TRAN layer, và (tùy chọn) APP layer

1.1.4.2 Thiết bị biên nhà cung cấp dịch vụ (PE: Provider Edge)

Thiết bị PE cung cấp chức năng kết nối đến khách hàng hoặc kết nối đến một mạng ngoài khác thuộc lớp ETH Khi cung cấp kết nối đến khách hàng, thiết bị PE cung cấp tập các chức năng liên quan đến giao diện UNI-N

1.1.4.3 Thiết bị lõi nhà cung cấp dịch vụ(P: Provider Core)

Thiết bị P là các thiết bị khác của nhà cung cấp dịch vụ thuộc lớp ETH layer Thiết bị P không tham gia và các chức năng thuộc giao diện UNI-N/E-NNI

1.1.4.4 Thiết bị kết cuối mạng (NT: Network Termination)

Thiết bị NT thực hiện các chức năng lớp TRAN layer giữa điểm cuối nhà cung cấp dịch vụ và điểm đầu của khách hàng Các thiết bị NT đảm nhiệm chức năng giám sát hiệu năng đường truyền vật lý, định thời, chuyển đổi mã hóa giữa các thành phần

1.1.4.5 Thiết bị biên truyền tải (TE: Transport Edge)

Thiết bị TE cho phép ghép kênh các luồng dữ liệu của nhiều khách hàng vào cùng một đường truyền vật lý

Hình 1-6: Các thiết bị vật lý trong mạng MEN

1.2 Ưu điểm của Metro Ethernet

Các nhà cung cấp dịch vụ triển khai hệ thống Metro Ethernet đầu tiên vào khoảng những năm 1999 -2000 Đầu tiên là các nhà cung cấp dịch vụ mới chưa nắm nhiều thị phần cung cấp các dịch vụ mạng MEN đến các doanh nghiệp vừa

và nhỏ Sau đó các nhà cung cấp dịch vụ lớn nhận thấy được những cơ hội mới của mạng MEN và đã cung cấp các dịch vụ trên mạng MEN

Những ưu điểm chính của mạng MEN so với mạng TDM truyền thống như sau:

Khả năng mở rộng băng thông:

Chỉ cần đầu tư một lần, khách hàng có thể mở rộng băng thông từ vài Mbps lên đến hàng Gbps mà không cần thay đổi giao diện kết nối đầu cuối Với các thiết bị có thể cung cấp đến hàng Gbps, hệ thống TDM cần các thiết bị có năng lực xử lý lớn, giao diện đắt tiền, nhưng với công nghệ Ethernet, chỉ cần đầu tư một lần với chi phí thấp hơn rất nhiều lần

TE

NTTT

Bước nhảy băng thông

Với mạng MEN, khách hàng có thể yêu cầu băng thông như họ muốn Với hệ thống TDM, khách hàng phải thuê băng thông theo bước nhảy lớn Ví dụ nxE1, nxE3, STM1, STM3 Nhưng với các dịch vụ mạng MEN, khách hàng có thể sử dụng băng thông như họ muốn Ví dụ khách hàng muốn thuê đường truyền băng thông 120Mbps họ phải thuê một đường STM1 có băng thông 155Mbps thì họ có thể thuê một đường Ethernet có tốc độ 120Mbps qua một giao diện cáp quang có khả năng nâng cấp lên đến 1Gbps

Triển khai nhanh

Do không phải thay đổi thiết bị khi tăng băng thông nên triển khai các gói dịch vụ trên mạng MEN rất nhanh Để nâng cấp đường truyền từ E1 lên E3, khách hàng cần mua sắm thiết bị, ký lại hợp đồng với nhà cung cấp dịch vụ, thay đổi kết nối sau đó mới sử dụng được đường truyền tốc độ cao hơn Trong khi với mạng MEN, khách hàng chỉ cần ký lại hợp đồng với nhà cung cấp dịch

vụ và nhà cung cấp dịch vụ chỉ sửa lại thông số đường truyền là kết nối sẵn sàng

Dịch vụ đa dạng

Nhà cung cấp dịch vụ có thể đưa ra nhiều loại dịch vụ trên mạng MEN phù hợp với từng khách hàng cụ thể Dựa vào yêu cầu của khách hàng sử dụng Internet hay chỉ kết nối nội mạng, nhà cung cấp dịch vụ sẽ thay đổi thông số trên

hệ thống mà không cần can thiệp đến phía khách hàng Nhiều khách hàng có thể dùng chung một đường truyền vật lý mà không ảnh hưởng đến băng thông của nhau cũng như đảm bảo an toàn thông tin

1.3 Kênh kết nối ảo Ethernet (EVC: Ethernet Virtual Connection)

Một thành phần cơ bản của mạng MEN là kênh kết nối ảo Ethernet Một EVC là một kênh kết nối giữa hai hoặc nhiều giao diện UNI Các giao diện UNI này được gọi là các giao diện UNI thuộc kênh EVC Một giao diện UNI có thể thuộc một hoặc nhiều kênh EVC tùy thuộc vào sự ghép kênh dịch vụ Mỗi khung dịch vụ đi vào mạng MEN phải đến một kênh EVC nào đó, giao diện UNI mà khung dịch vụ đi đến để vào mạng MEN gọi là giao diện UNI đầu vào Khung dịch vụ đi vào khung EVC sẽ được truyền đến một giao diện UNI khác thuộc kênh EVC đó và không thể truyền đến giao diện UNI không thuộc kênh EVC Mỗi kênh EVC luôn cho phép truyền theo hai hướng Có hai kiểu kênh EVC là kênh EVC điểm- điểm và kênh EVC đa điểm.[6]

1.3.1 Kênh EVC điểm- điểm

Kênh EVC điểm- điểm là kênh EVC kết nối hai giao diện UNI với nhau Khung dịch vụ đi vào giao diện UNI này chỉ có thể đi ra giao diện UNI kia và ngƣợc lại

Site A

P2P EVC UNI

CE

Hình 1-7: Kênh EVC điểm – điểm

1.3.2 Kênh EVC đa điểm

Kênh EVC đa điểm kết nối từ hai giao diện UNI trở lên với nhau Kênh EVC đa điểm có hai giao diện UNI khác với kênh EVC điểm – điểm ở chỗ nó

có thể thêm vào một hoặc nhiều giao diện UNI khác Trong khi kênh EVC điểm –điểm chỉ cho phép kết nối hai giao diện UNI mà không có khả năng thêm vào bất kỳ một giao diện UNI nào khác Có hai loại kênh EVC đa điểm là kênh EVC đa điểm-đa điểm và kênh EVC dạng cây

MP2MP EVC

CE

Site B

CE CE

Hình 1-7: Kênh EVC đa điểm – đa điểm

Trong kênh EVC đa điểm, các giao diện UNI kết nối bình đẳng với nhau Một khung dịch vụ có thể đƣợc truyền trực tiếp từ giao diện UNI này đến bất

kỳ một giao diện UNI khác cùng thuộc vào kênh EVC Hình 1-7 mô tả một kênh EVC đa điểm - đa điểm

Site A Site C

MP2MP EVC

CE

Site B

CE

CE Gốc

Lá

Lá

Unicast, Multicast, Broadcast Unicast

Unicast, Multicast, Broadcast

Hình 1-8: Kênh EVC dạng cây

Trong kênh EVC dạng cây, có một hoặc một số giao diện UNI đƣợc xem

là gốc và các giao diện UNI còn lại là lá Gói tin từ giao diện UNI gốc có thể truyền trực tiếp đến tất cả các giao diện UNI khác thuộc cùng kênh EVC Với các giao diện UNI lá, nếu muốn truyền đến một giao diện UNI khác phải truyền qua giao diện UNI gốc.[6]

1.4 Các dịch vụ Metro Ethernet

1.4.1 Mô hình dịch vụ trong mạng MEN

Về mặt kỹ thuật, thuật ngữ dịch vụ đƣợc hiểu là những gì mỗi khách hàng nhìn thấy Bao gồm cả giao giện UNI, là điểm tham chiếu để phân biệt giữa nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng Mỗi khách hàng có một giao diện UNI riêng

CE (Customser Edge) và MEN trao đổi các khung dịch vụ (Service Frame) thông qua giao diện UNI Các khung dịch vụ này không bao gồm các phần mào đầu Các giao thức phía khách hàng đến CE phải theo chuẩn Ethernet.[5]

Loại dịch vụ

Thuộc tính dịch vụ

Tham số thuộc tính dịch vụ

Hình 1-9: Mô hình dịch vụ Ethernet

Các dịch vụ Ethernet trong mạng Ethernet đƣợc định nghĩa tùy thuộc vào các thuộc tính dịch vụ Mỗi thuộc tính dịch vụ có các tham số đặc trƣng cho thuộc tính đó Mô hình dịch vụ Ethernet đƣợc biểu diễn nhƣ trong hình 1-9

1.4.2 Các loại dịch vụ trong mạng MEN

Nguyên thủy của Ethernet là để cung cấp kết nối và không cung cấp các dịch vụ WAN Với hệ thống mạng Metro, các nhà cung cấp dịch vụ bắt đầu sử dụng công nghệ kết nối Ethernet để cung cấp các dịch vụ Dựa vào giao thức Ethernet 802.3 của IEEE có sẵn, cộng thêm các tham số về dịch vụ tạo nên các dịch vụ Ethernet Trong tài liệu này đề cập đến các dịch vụ cơ bản gọi là các loại dịch vụ Các loại dịch vụ này dựa trên các dịch vụ điểm-điểm, đa điểm – đa điểm và dịch vụ dạng cây

Có ba loại dịch vụ cơ bản là dịch vụ Ethernet Line (E-LINE), Ethernet LAN (E-LAN) và Ethernet Tree (E-Tree) Dựa vào các dịch vụ cơ bản này, nhà cung cấp dịch vụ có thể đưa ra nhiều loại dịch vụ khác nhau cho khách hàng

1.4.2.1 Dịch vụ E-LINE

Ethernet Line Service (E-Line) là loại dịch vụ kết nối từ điểm đến điểm thông qua các đường EVC điểm – điểm Dựa vào cổng kết nối hay VLAN kết nối đến EVC, dịch vụ E-LINE có thể được chia thành hai kiểu là Ethernet Private Line (EPL) và Ethernet Virtual Private Line (EVPL) Dịch vụ EPL dựa vào cổng kết nối vật lý, do đó giao diện UNI chỉ thuộc vào một kênh EVC duy nhất Dịch vụ EVPL dựa vào VLAN, do đó mỗi giao diện UNI có thể thuộc vào nhiều kênh EVC khác nhau Dịch vụ EPL cho phép gộp nhóm tức là gộp nhiều VLAN vao cùng một giao diện UNI nhưng không cho phép ghép dịch vụ (multiplex) vì mỗi UNI chỉ thuộc vào một EVC Ngược lại với dịch vụ EPL, dịch vụ EVPL lại chỉ cho phép ghép dịch vụ mà không cho phép gộp nhóm Nhà cung cấp dịch vụ dựa vào các tham số dịch vụ có thể tạo ra rất nhiều dịch vụ theo kiểu dịch vụ E-LINE

UNI

Mạng Metro Ethernet

UNI Kênh EVC điểm - điểm

Hình 1-10: Dịch vụ E-Line

Mô hình đơn giản nhất của dịch vụ này là cung cấp kết nối P2P (Point to Point) với hai giao diện UNI có cùng tốc độ Với các mô hình phức tạp hơn, có

thể kết nối các điểm có tốc độ giao diện UNI khác nhau Có thể có 1 hoặc nhiều kết nối EVC điểm – điểm trên cùng một giao diện vật lý

1.4.2.2 Dịch vụ E-LAN

Ethernet LAN Service là những dịch vụ Ethernet cung cấp kết nối từ đa điểm đến đa điểm Dịch vụ E-LAN dựa trên kênh EVC đa điểm- đa điểm E-LAN đƣợc mô tả nhƣ trên hình 1-11

UNI

Mạng Metro Ethernet

UNI Kênh EVC đa điểm - đa điểm

UNI UNI

Hình 1-11: Dịch vụ E-LAN

Vơi dịch vụ E-LAN, có thể phân chia thành hai loại dịch vụ là Ethernet Private LAN (EP-LAN) và dịch vụ Ethernet Virtual Private LAN (EVP-LAN) Dịch vụ EP-LAN dựa trên cổng kết nối vật lý Các khách hàng có nhiều văn phòng tại các địa điểm khác nhau muốn sử dụng chung tài nguyên nhƣ trong một mạng LAN nhƣ truy cập vào server và Storage của mình có thể sử dụng dịch vụ này Khách hàng muốn thay đổi VLAN của mình sẽ không phải thông báo hay can thiệp gì của nhà cung cấp dịch vụ Dịch vụ VP-LAN cho phép gộp nhóm, vì vậy khách hàng có VLAN riêng của mình (CE-VLAN) Dịch vụ EVP-LAN dựa vào VLAN, do đó mỗi VLAN khách hàng có thể có những dịch vụ và thỏa thuận khác nhau với nhà cung cấp dịch vụ Những khách hàng muốn phân biệt và giới hạn kết nối phù hợp với loại dịch vụ này Ví dụ một VLAN chỉ cho phép truy cập vào các tài nguyên nội bộ mà không đƣợc truy cập vào internet Một VLAN khác đƣợc phép truy cập cả tài nguyên nội bộ và đƣợc phép truy cập

cả Internet

E-LAN có thể tạo ra rất nhiều dịch vụ trên nền Ethernet Ở mô hình đơn giản, có thể tạo các dịch vụ không bảo đảm về hiệu năng giữa các UNI Ở mô hình phức tạp hơn, có thể tại các dịch vụ đảm bảo băng thông

Có thể ghép kênh tại các giao diện UNI trên các EVC Ví dụ, một dịch vụ ELAN (MP2MP EVC) và một dịch vụ E-Line (P2P EVC) đƣợc ghép kênh trên

cùng một giao diện UNI Trong trường hợp này có thể dùng dịch vụ E-LAN để kết nối các site khác nhau của khách hàng và dịch vụ E-Line để kết nối từ khách hàng đến các dịch vụ gia tăng khác Như vậy một khách hàng chỉ cần một giao diện UNI để vừa kết nối giữa các văn phòng, chi nhánh, vừa kết nối đến các dịch

vụ gia tăng

1.4.2.3 Dịch vụ E-Tree

E-Tree là những dịch vụ Ethernet cung cấp kết nối dạng cây Các kết nối này dựa vào kênh EVC dạng cây Mỗi cây đều có một hoặc nhiều gốc Trường hợp đơn giản nhất là có một gốc Dịch vụ E-Tree một gốc được mô tả như trong hình vẽ 1-12:

UNI gốc

Mạng Metro Ethernet

UNI lá

UNI lá

UNI lá

UNI lá Kênh EVC dạng cây

Hình 1-12: Dịch vụ E-Tree một gốc

Với kiểu dịch vụ E-Tree, một giao diện UNI lá chỉ truyền dữ liệu thông qua giao diện UNI gốc mà không truyền trực tiếp đến các giao diện UNI lá khác được Giao diện UNI gốc có thể truyền trực tiếp đến tất cả các lá Dịch vụ E-Tree thường được ứng cho các khách hàng muốn truy cập internet tập trung hoặc sử dụng các dịch vụ quảng bá như IP-TV, VoIP

Với kiểu dịch vụ E-Tree nhiều gốc, có nhiều giao diện UNI được chọn là gốc Các UNI gốc có thể truyền dữ liệu sang nhau và sang các UNI lá Mô hình dịch vụ E-Tree nhiều gốc được mô tả như hình 1-13

UNI gốc

Mạng Metro Ethernet

UNI lá

UNI lá

UNI lá

UNI lá

Kênh EVC dạng cây

UNI gốc

Hình 1-13: Dịch vụ E-Tree nhiều gốc

Trong nhiều trường hợp các giao diện UNI gốc được cấu hình dự phòng Khi giao diện UNI gốc này bị lỗi, việc chuyển tiếp dữ liệu sẽ do UNI gốc dự phòng đảm nhiệm

Với dịch vụ E-Tree có thể phân thành hai loại dịch vụ là Ethernet Private Tree (EP-Tree) và Ethernet Virtual Private Tree (EVP-Tree) Dịch vụ EP-Tree dựa trên giao diện vật lý, do đó khách hàng có thể quản lý các VLAN của mình

mà không cần thông báo hay sự can thiệp của nhà cung cấp dịch vụ EP-Tree thường ứng dụng cho các khách hàng cần quản lý dịch vụ tập trung hoặc phân phối thông tin tại một hoặc nhiều điểm khác nhau Tại địa điểm phân phối, giao diện UNI sẽ được chọn là UNI gốc, tại các điểm tiếp nhận, UNI là UNI lá Dịch

vụ EVP-Tree dựa vào VLAN Trường hợp này thường sử dụng cho các khách hàng cần đưa ra nhiều chính sách truy cập khác nhau cho người sử dụng của mình Ví dụ một VLAN sẽ nhận được tất cả các thông tin chung của công ty từ trụ sở chính, một VLAN cho phép trụ sở chính phân phối kế hoạch kinh doanh đến chi nhánh mà các thành viên khác không được biết.[5]

1.4.3 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet

Với mỗi loại dịch vụ Ethernet có yêu cầu về các tham số và đặc tính cho

nó Metro Ethernet Forum đưa ra các thuộc tính và tham số cho các dịch vụ đó như sau:

- Thuộc tính giao diện vật lý Ethetnet

- Thuộc tính hỗ trợ VLAN tag

- Thuộc tính ghép kênh dịch vụ

- Thuộc tính bó

- Thuộc tính lọc bảo mật [2]

1.4.3.1 Thuộc tính giao diện vật lý Ethernet

Bao gồm các tham số sau:

- Đường truyền vật lý : các đường truyền vật lý theo chuẩn IEEE 802.3 Ví dụ: 10BASE-T, 100BASE-T, 1000BASE-X

- Tốc độ truyền: Tốc độ Ethernet Ví dụ 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps

- Chế độ truyền: Full Duplex / Half Duplex , AutoNegotiation

- Lớp MAC: Các tiêu chuẩn về lớp MAC như trong chuẩn 802.3- 2000

1.4.3.2 Các thuộc tính về lưu lượng

MEF định nghĩa một tập hợp các thuộc tính về băng thông (Bandwidth Profile) cho UNI và cho EVC Một Bandwidth Profile là một giới hạn về tốc độ khi frame truyền qua UNI hay EVC Đối với các kết nối P2P, việc tính toán băng thông ra vào đường truyền có thể đơn giản Nhưng với các kết nối MP2MP, đặc biệt là có ghép kênh EVC trên cùng một giao diện vật lý, việc tính toán băng thông rất phức tạp Với trường hợp đó, cần kết hợp tính toán với đo đạc thực tiễn

Đặc tính băng thông (Bandwidth Profile) bao gồm các loại sau:

- Băng thông vào và ra tại mỗi UNI

- Băng thông vào và ra tại mỗi EVC

- Băng thông vào và ra cho mỗi lớp dịch vụ (CoS)

- Băng thông vào UNI từ EVC

- Băng thông ra EVC từ UNI

Đặc tính băng thông gồm các tham số về lưu lượng sau:

- CIR (Committed Information Rate - Tốc độ truyền thông cam kết): Là tốc

độ tối thiểu truyền tải dịch vụ ở điều kiện bình thường Một dịch vụ có thể

hỗ trợ một CIR cho một VLAN trên một UNI Tuy nhiên khi ghép dịch vụ thì tổng CIR không thể vượt quá tốc độ của cổng vật lý Bên cạnh CIR, MEF định nghĩa thêm tham số CBS (Committed Burst Size) là kích thước lưu lượng tối đa cho phép đối với mỗi thuê bao, thường tính bằng KB

hoặc MB Ví dụ thuê bao được cấp CIR là 3Mbps và CBS là 500KB thì thuê bao sẽ được đảm bảo băng thông tối thiểu là 3Mbps và kích thước khung dữ liệu tối đa là 500KB, nếu kích thước khung lớn hơn 500KB thì khung sẽ bị hủy hoặc bị trễ

- PIR (Peak Information Rate): Là tốc độ cao hơn mức CIR cho phép lưu lượng truyền trên mạng khi không có tắc nghẽn xảy ra Cùng với PIR là tham số MBS (Maximum Burst Size) là kích thước khung tối đa cho phép truyền mà không bị hủy MBS cũng được tính bằng KB hoặc MB như CBS

Ví dụ: một dịch vụ được cung cấp 3Mbps CIR, 500KB CBS, 10Mbps PIR và 1MB MBS

o Nếu tốc độ lưu lượng thuê bao <= 3Mbps thì chắc chắn dữ liệu được truyền đi đảm bảo Lưu lượng truyền phải có kích thước bé thua 500KB, nếu lớn hơn có thể bị hủy bỏ hoặc bị trễ

o Nếu tốc độ lưu lượng của thuê bao là >3Mbps và <=10Mbps, thì dữ liệu chỉ được truyền đảm bảo trên mạng nếu không có tắc nghẽn xảy ra và kích thước khung nhỏ hơn 1MB (MBS)

o Trường hợp lưu lượng > 10Mbps thì sẽ bị hủy

1.4.3.3 Các thuộc tính về hiệu năng

Các thuộc tính hiệu năng biểu thị sự mong đợi chất lượng dịch vụ từ phía khách hàng Các tham số bao gồm: độ khả dụng (avaiability), độ trễ khung (delay), độ trôi khung (jitter) và tỉ lệ mất khung (loss)

- Availability (Độ khả dụng): Độ khả dụng của dịch vụ được diễn tả thông

qua một số thuộc tính dịch vụ sau:

o Thời gian kích hoạt dịch vụ của UNI: là thời gian tính từ lúc bắt đầu có yêu cầu một dịch vụ mới hoặc sửa đổi dịch vụ cho tới lúc dịch vụ được kích hoạt và đưa vào sử dụng Thời gian kích hoạt dịch vụ trung bình của các dịch vụ Ethernet chỉ còn vài giờ, ngắn hơn rất nhiều so với vài tháng – khoảng thời gian cần thiết để kích hoạt dịch vụ mới đối với các mô hình truyền thông truyền thống

o Thời gian khôi phục dịch vụ của UNI: là thời gian tính từ lúc UNI không hoạt động – có thể do sự cố xảy ra, tới lúc nó được phục hồi

và trở lại hoạt động bình thường

o Thời gian kích hoạt dịch vụ của EVC: là thời gian tính từ lúc bắt đầu có yêu cầu một dịch vụ mới hoặc sửa đổi dịch vụ cho tới lúc dịch vụ được kích hoạt và đưa vào sử dụng Hay cụ thể hơn, khoảng thời gian này được tính từ lúc có yêu cầu một dịch vụ mới hoặc sửa đổi dịch vụ cho tới khi tất cả các UNI trên EVC đều được kích hoạt Với một EVC đa điểm, dịch vụ được coi là sẵn sàng được truyền khi tất cả các UNI thuộc về EVC đó đều được kích hoạt và hoạt động Tất cả các dịch vụ Ethernet đều được cung cấp cho khách hàng thông qua các EVC

o Thời gian khôi phục dịch vụ của EVC: là thời gian tính từ lúc mà EVC không hoạt động – có thể do sự cố xảy ra, tới lúc nó được phục hồi và trở lại hoạt động bình thường

- Delay (Độ trễ khung): là tham số ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ

(QoS) đối với các ứng dụng thời gian thực Tham số độ trễ thường áp dụng cho một hướng truyền đi Độ trễ giữa hai điểm là khoảng thời gian khung xuất phát từ một giao diện UNI đi qua mạng Metro và đến giao diện UNI bên kia Độ trễ bị ảnh hưởng bởi tốc độ đường truyền và độ dài khung Ethernet Ví dụ một khung Ethernet có độ dài 1518 byte đi qua đường truyền 10Mbps thì nó bị trễ 12ms (1518 x 8/106) Ngoài ra độ trễ còn bị ảnh hưởng bởi tốc độ truyền trên mạng trục và cấp độ tắc nghẽn Tham số độ trễ thường được đánh giá bằng độ trễ của 95% số khung được truyền đi thành công trong một khoảng thời gian Ví dụ độ trễ là 15ms trong 24 giờ có nghĩa là 95% số khung đã được truyền đi một chiều trong thời gian 24 giờ có độ trễ nhỏ thua hoặc bằng 15ms

- Jitter (Độ trôi khung): Cũng là một tham số ảnh hưởng đến chất lượng

dịch vụ Độ trôi khung còng được gọi là biến thiên độ trễ Độ trôi khung gây hại cho các ứng dụng thời gian thực như thoại, video IP

- Loss (Tỷ lệ mất khung): Tỷ lệ mất khung được định nghĩa là tỷ lệ phần

trăm số khung dịch vụ tuân thủ tốc độ thông tin thỏa thuận song không được truyền đi giữa các UNI trong một khoảng thời gian cho trước Ví dụ một kênh EVC điểm – điểm có 100 khung được truyền đi nhưng bên nhận chỉ nhận được 90 khung thì tỉ lệ mất khung là (100-90)/100 = 10% Tùy vào từng ứng dụng mà tỉ lệ mất khung có ảnh hưởng lớn hay không Ví dụ các dịch ứng dụng web hay email thường ít bị ảnh hưởng bởi tỉ lệ mất khung hơn so với các ứng dụng VoIP

1.4.3.4 Class of Service Identifier Service Attribute – Thuộc tính lớp dịch vụ

Các thuộc tính lớp dịch vụ (CoS) có thể được định nghĩa cho các khách hàng dựa trên nhiều thuộc tính như sau:

- Cổng vật lý: Đây là hình thức đơn giản nhất để áp dụng QoS cho khách hàng Dựa vào cổng vật lý tại giao diện UNI, tất cả các lưu lượng vào và

ra cổng này đều có chung một CoS

- Địa chỉ MAC nguồn/đích: Việc phân loại này sử dụng để cung cấp các loại dịch vụ khác nhau dựa vào cả địa chỉ MAC nguồn và đích Mô hình này tuy đơn giản nhưng khó quản lý tùy theo từng loại dịch vụ Trong trường hợp thiết bị phía khách hàng (CPE) là Switch lớp 2 và dịch vụ cung cấp là dịch vụ LAN kết nối đến LAN thì có hàng trăm thậm chí hàng nghìn địa chỉ MAC cần được giám sát quản lý Trường hợp thiết bị phía khách hàng Router thì chỉ cần giám sát địa chỉ MAC của các router kết nối, trường hợp này khả năng quản lý sẽ đơn giản và dễ dàng

- VLAN ID: VLAN ID sẽ được gán cho CoS trong trường hợp khách hàng

sử dụng các dịch vụ khách nhau với các VLAN khác nhau

- Giá trị trường 802.1p: Cho phép gán đến 8 cấp độ ưu tiên khác nhau cho các lưu lượng của khách hàng Thực tế các nhà cung cấp dịch vụ không thích dùng trên 3 cấp độ vì khó quản lý

- Type os Service (ToS): Trường loại dịch vụ gồm 3 bit nằm trong gói tin

IP cho phép chia làm 8 lớp dịch vụ khác nhau Trường ToS này cũng tương tự như trường 802.1p, nhưng ToS nằm ở tiêu đề gói tin IP còn 802.1p nằm ở tiêu đề của khung Ethernet

1.4.3.5 Service Frame Delivery Attribute – Thuộc tính truyền khung dịch vụ

Mạng Metro giống như một mạng LAN chuyển mạch, vì vậy cần biết loại khung nào được truyền đi và loại nào không được tryền đi trên mạng Thông thường các khung truyền trên mạng chứa dữ liệu hoặc thông tin điều khiển Để đảm bảo mạng khách hàng có đầy đủ các tính năng cần thiết, khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ cần thỏa thuận loại khung nào được truyền và loại nào không được truyền đi Các thuộc tính dịch vụ EVC có thể định nghĩa cho loại khung nào bị hủy bỏ, loại khung nào truyền đi và loại khung nào chỉ được truyền đi với các cặp giao diện UNI cụ thể Các khả năng khác nhau của khung dữ liệu Ethernet như sau:

- Unicast Frame: là các khung có địa chỉ MAC đích đến cụ thể Nếu địa chỉ đích được nhận biết, khung sẽ được truyền đến đích, nếu không nhận biết được, hệ thống sẽ truyền đến tất cả các địa chỉ trong cùng VLAN

- Multicast Frame: là các khung được truyến đến một nhóm địa chỉ MAC đích Các khung này có bit có trọng số thấp nhất (LSB: least significant bit) của địa chỉ đích gán bằng 1 (trừ trường hợp gói tin quảng bá có tất cả các bit đều bằng 1)

- Broadcast Frame: là khung truyền đến tất cả các địa chỉ khác trong mạng Theo chuẩn 802.3, khung broadcast có giá trị địa chỉ MAC đích là FF-FF-FF-FF-FF-FF

1.4.3.6 Vlan Tag Support Attribute – Thuộc tính hỗ trợ VLAN Tag

VLAN tag hỗ trợ cung cấp một tập hợp các khả năng quan trọng cho việc truyền các khung dịch vụ Các mạng LAN doanh nghiệp thuộc một môi trường khách hàng đơn lẻ tức là tất cả người sử dụng đầu cuối thuộc về một tổ chức VLAN tag trong một tổ chức các nhóm khác nhau trong cùng một broadcast domain logic Metro Ethernet tạo ra một môi trường gồm nhiều doanh nghiệp cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng mạng và mỗi doanh nghiệp vẫn có môi trường riêng Việc hỗ trợ nhiều vấp VLAN để gán VLAN tag rất quan trọng Mỗi khách hàng có nhiều VLAN khác nhau và có thể trùng với các khách hàng khác Vì vậy để phân biệt các khách hàng với nhau, nhà cung cấp dịch vụ tạo ra một cấp VLAN khác để phân biệt các khách hàng Có hai dạng VLAN Tag là VLAN Tag Preservation/Stacking và VLAN Tag Translation/Swapping

VLAN Tag Preservation/Stacking

Mục đích của Metro Ethernet là để kết nối các Site của khách hàng lại với nhau Trong thực tế, mỗi khách hàng có một tập các VLAN và có thể trùng lặp VLAN ID với VLAN ID của khách hàng khác Để phân biệt các VLAN của các khách hàng với nhau, Provider gán cho mỗi khách hàng một VLAN ID riêng gọi

là Carrier VLAN hay S-VLAN và giá trị này được sử dụng để truyền trong mạng, như vậy trong header của frame sẽ chứa giá trị C-VLAN và S-VLAN

Hình1-14: VLAN Tag Preservation/Stacking

Việc đặt S-VLAN phía trước C-VLAN để phân biệt lưu lượng của các khách hàng như vậy được gọi là 802.1Q-in-802.1Q hay ngăn xếp Q-in-Q Trong Q-in-Q, S-VLAN dùng để chỉ EVC gán cho khách hàng còn C-VLAN chỉ mạng nội bộ của khách hàng và được ẩn đi khi truyền qua mạng Metro

VLAN Tag Translation/Swapping

Thông thường VLAN tag tại đầu vào và đầu ra của một kết nối là giống nhau Trong trường hợp có 2 khách hàng muốn kết nối các mạng LAN của họ với nhau, nhưng giá trị C-VLAN của mỗi bên lại không tương ứng với bên kia Nhà cung cấp dịch vụ cho phép loại bỏ C-VLAN ở một phía của EVC và chuyển dịch (Translate) thành giá trị C-VLAN ở phía kia của EVC Nếu không

có dịch vụ này thì chỉ có một cách duy nhất là thực hiện IP Routing

Một ví dụ khác là nhiều khách hàng cùng yêu cầu cung cấp kết nối Internet đến ISP qua mạng Metro Trong trường hợp này, trong frame của khách hàng không có C-VLAN, nhà cung cấp dịch vụ gán khách hàng vào EVC tương ứng với S-VLAN VLAN Tag chỉ có S-VLAN, sẽ được gỡ bỏ trước khi đến router của ISP Ví dụ các khách hàng gửi gói tin không gán VLAn tag đến giao diện UNI Khách hàng 1 được gán S-VLAN 10, khách hàng 2 S-VLAN 20, khách hàng 3 S-VLAN 30 để phân biệt lưu lượng của từng khách hàng Khi đến

Router phía nhà cung cấp dịch vụ, nó sẽ được loại bỏ và cùng kết nối đến Internet

Hình1-15: VLAN Tag Translation/Swapping

1.4.3.7 Service Multiplexing Attribute – Các thuộc tính ghép dịch vụ

Ghép dịch vụ cho phép cung cấp nhiều EVC trên cùng một kết nối vật lý Ghép dịch vụ cho phép nhiều khách hàng kết nối trên cùng một giao diện vật lý hoặc một khách hàng có nhiều dịch vụ khác nhau qua một kết nối

1.4.3.8 Bundling Attribute – Thuộc tính về gộp nhóm

Bundling cho phép ánh xạ 2 hay nhiều VLAN vào cùng một EVC tại một UNI Khi tại UNI mà tất cả các VLAN đều được ánh xạ vào cùng một EVC thì

ta có bundling All-to-One

1.4.3.9 Security Filters Attribute – Thuộc tính bảo mật

Ethernet Service sử dụng access list với địa chỉ MAC để bảo mật cho các EVC Những địa chỉ MAC thỏa mãn Access List có thể được cho phép hoặc không cho phép EVC đó

1.5 Tổng kết chương 1

Trong chương 1 đã trình bày các khái niệm cơ bản của mạng Metro Ethernet bao gồm các khái niệm về mạng Metro Ethernet, ưu nhược điểm của

mạng Metro Ethernet, khái niệm về kênh kết nối ảo trong mạng Metro Ethernet

và các dịch vụ trong mạng Metro Ethernet Đây là các kiến thức cơ bản sẽ được nhắc lại ở các chương sau Trong Chương 2, đề tài sẽ trình bày các khái niệm về các tham số hiệu năng mạng Metro Ethernet Các tham số này bao gồm tỉ lệ mất khung, độ trễ khung và độ trôi khung Những khái niệm trong chương 2 sẽ đi sâu về từng tham số hiệu năng

CHƯƠNG 2 CÁC YÊU CẦU VỀ HIỆU NĂNG CHO MẠNG

METRO ETHERNET

2.1 Tổng quan về giám sát lưu lượng Ethernet

Quản lý lưu lượng Ethernet đưa ra những thành phần chủ yếu để nhà cung cấp dịch vụ có thể đưa ra nhiều dịch vụ khác nhau cho khách hàng dựa trên các thông số về hiệu năng như tỉ lệ mất khung, độ trễ khung, độ mất khung Phương thức quản lý lưu lượng thực hiện tại phía giao diện UNI và cả trên đường kết nối EVC giữa các UNI

Nodal Queues

UNI Interface

có thể sử dụng VLAN và các phương thức quản lý lưu lượng riêng của họ Qua giao diện UNI, CE-VLAN ID được ánh xạ đến một EVC Từ EVC và CE-VLAN sẽ nhận dạng được lớp dịch vụ (CoS) mà khách hàng đã đăng ký Nhận dạng lớp dịch vụ (CoS Identifier) được sử dụng để xác nhận các khả năng chuyển tiếp các khung dịch vụ Nhận dạng dịch vụ dựa trên hai khối tham số

chính là tham số băng thông (Bandwidth Profile) và lớp chuyển tiếp (forwarding class)

Dựa vào các tham số Bandwidth Profile, ta có thể tính toán để quyết định một khung dịch vụ có thể được truyền đi hay không Sau khi tính toán sẽ cho ra loại khung dịch vụ là xanh lá cây (green), vàng (yellow) hay đỏ (red) Ý nghĩa của các khung dịch vụ này như bảng sau:

Trong giới hạn đề tài này, chỉ quan tâm đến lưu lượng Ethernet truyền trên kênh EVC Cụ thể hơn, chỉ tính với các khung dịch vụ loại xanh Các kênh truyền EVC có thể là điểm-điểm hoặc đa điểm

2.2 Độ trễ khung

Metro Ethernet Network

Độ trễ khung

Hình 2-2: Độ trễ khung

Độ trễ khung là thời gian trôi qua kể từ khi giao diện UNI đầu vào nhận bit đầu tiên của khung dịch vụ đến khi bit cuối cùng của khung dịch vụ đến giao diện UNI đầu ra Đây là một tham số quyết định và có tác động quan trọng đối với chất lƣợng dịch vụ đặc biệt đối với các ứng dụng thời gian thực nhƣ thoại, video Độ trễ khung đƣợc mô tả nhƣ trong hình 2-2 Chú ý rằng độ trễ khung cho một khung dịch vụ là độ trễ một chiều, tức là chỉ tính một chiều truyền từ UNI này đến UNI kia mà không tính đến chiều truyền ngƣợc lại

Độ trễ khung có thể đƣợc phân chia thành ba phần A, B, C nhƣ trong hình 2-3 Độ trễ A và B phụ thuộc vào tốc độ luồng dữ liệu tại UNI (ví dụ 10Mbps),

và kích cỡ khung dịch vụ Ethernet (ví dụ 1518 byte) [1,6]

Thời gian

Hướng truyền khung dịch vụ

Bit đầu tiên

Giao diện vật lý UNI

Hình 2-3: Sự phân chia độ trễ trong mạng

Ví dụ, độ trễ truyền tải khung A và B tại hai đầu giao diện UNI phía khách hàng với tốc độ truyền tại giao diện là 10Mbps và kích thước gói tin là

1518 byte Khi đó:

A=B = 1518byte x 8b/byte/ 10Mbps= 0,0012144s =1,2144ms

Độ trễ khung dữ liệu khi truyền tải C trong mạng Metro Ethernet của nhà cung cấp dịch vụ đo được trong một khoảng thời gian Khi đó độ trễ truyền dẫn

sẽ là A+B+C

Chú ý rằng độ trễ C do nhà cung cấp dịch vụ đo đạc bằng phương pháp thống kê Độ trễ C được định nghĩa là độ trễ tối đa đo được với một độ tin cậy P

áp dụng cho các khung truyền loại xanh thành công trong một khoảng thời gian

Ví dụ độ trễ đo được trong một khoảng thời gian 5 phút với độ tin cậy 95% Trong khoảng thời gian 5 phút có 1000 khung dịch vụ được truyền thành công Độ trễ tối đa của 95% số khung trong 1000 khung truyền thành công là 10ms thì C = 10ms Như vậy độ trễ tổng cộng sẽ là:

A+B+C = 1,2144 + 1,2144 + 10 = 12,4288ms ≈ 12,43ms

Với các dịch vụ có yêu cầu cao về độ trễ, độ tin cậy có thể lên đến 99% Trong thực tế hiện nay, các nhà cung cấp dịch vụ thường đưa ra độ tin cậy 95%

2.2.1 Độ trễ khung cho kênh EVC điểm – điểm

Độ trễ khung trong một khoảng thời gian T gọi được định nghĩa là độ trễ của tất cả các khung dịch vụ với độ tin cậy P áp dụng cho các khung dịch vụ phù

hợp với các thông số về băng thông thuộc loại khung xanh, được truyền theo cả hai hướng thành công qua một cặp giao diện UNI trong một khoảng thời gian T Các khung dịch vụ có thể là Unicast, Multicast, Broadcast hoặc các khung dịch

vụ điều khiển được truyền thành công

Gọi ST là tập hợp các giá trị độ trễ khung của tất cả các khung dịch vụ được truyền thành công với bit đầu tiên đến giao diện UNI đầu vào nằm trong khoảng thời gian T ST có thể được biểu diễn ST ={d1,d2,….,dN) với di là độ trễ khung của khung dịch vụ thứ i (i từ 1-N) Khi đó độ trễ dT được tính như sau:

Trong đó

Các tham số cho độ trễ khung như bảng sau

Bảng 2-2: Các tham số cho độ trể khung kênh EVC điểm- điểm

T Khoảng thời gian khảo sát

P Độ tin cậy của độ trễ khung

dˆ Độ trễ khung tiêu chuẩn

Trong một khoảng thời gian, với các tham số T, P, dˆ cho trước, độ trễ khung được định nghĩa nếu và chỉ nếu dT ≤dˆ[6]

2.2.2 Độ trễ khung cho kênh EVC đa điểm

Độ trễ khung tại một giao diện UNI cho trước trong kênh EVC được định nghĩa là khoảng thời gian trôi qua kể từ khi giao diện UNI đầu vào nhận được bit dầu tiên của khung dịch vụ tương ứng đến khi truyền xong bit cuối cùng của khung dịch vụ tại giao diện UNI khảo sát Chi tiết như mô tả trong hình 2-2

Chú ý rằng độ trễ khung dịch vụ là một chiều dựa trên kết quả truyền các khung giữa các giao diện UNI đầu vào và đầu ra thông qua mạng MEN

Có thể có nhiều giá trị độ trễ khác nhau trong kênh EVC đa điểm cho từng kênh EVC và lớp dịch vụ cụ thể Mỗi giá trị tùy thuộc vào tập hợp con các cặp UNI trong kênh EVC đa điểm trong một khoảng thời gian T Mỗi giá trị độ trễ

là độ trễ cho tất cả các khung dịch vụ loại xanh với độ tin cậy P

từ một giao diện UNI đầu vào thứ i với bit đầu tiên đến giao diện UNI này nằm trong khoảng thời gian T Chú ý rằng một khung dịch vụ đi vào có thể cho nhiều khung dịch vụ đi ra, ví dụ khung multicast hoặc broadcast Nếu không có khung dịch vụ nào tại giao diện đầu ra UNI thứ j thì

với tập S cho trước {i,j}ϵ S

Chúng ta có thể trình bày lại theo toán học như sau:

Cho các giao diện UNI thuộc kênh EVC đánh số từ 1 đến m và gọi DT{i,j}

là tập các giá trị độ trễ cho tất cả các khung dịch vụ xanh truyền thành công từ giao diện UNI thứ i đến giao diện UNI thứ j với bit đầu tiên của khung dịch vụ đến giao diện UNI thứ i nằm trong khoảng thời gian T

, , ,

, 2 ,

, 1

dT,S = max{dT

Bảng 2-3: Các tham số cho độ trễ khung kênh EVC đa điểm

T Khoảng thời gian khảo sát

S Tập hợp con các cặp giao diện UNI

P Độ tin cậy của độ trễ khung

dˆ Độ trễ khung tiêu chuẩn

Trong một khoảng thời gian, với các tham số T, S, P, dˆ cho trước, độ trễ khung được xác định nếu và chỉ nếu dT,S ≤dˆ[6]

Độ trôi khung, hay còn được hiểu là độ biến động trễ, cũng là một tham

số quyết định cho các ứng dụng thời gian thực như điện thoại, video IP Các ứng dụng thời gian thực này yêu cầu độ trễ thấp và được giới hạn để đảm bảo chất lượng Nói thế không phải là phủ nhận vai trò của tham số này đối với các ứng dụng dữ liệu không yêu cầu thời gian thực, với các ứng dụng này nó cũng

có những ảnh hưởng nhất định

Độ trôi được định nghĩa là sự thay đổi độ trễ của một tập các khung dịch

vụ Độ trôi khung có thể được áp dụng cho tất cả các khung dịch vụ loại xanh được truyền thành công trong khoảng thời gian T

Độ trôi khung có thể được tính toán trong khi đo độ trễ khung Trong quá trình tính toán độ trễ khung, ta phải sử dụng các mẫu trễ khung và giá trị độ trôi khung được xác định bằng phép trừ giữa khung có độ trễ lớn nhất trong số các khung lấy mẫu (hay nói cách khác là giá trị độ trễ khung) và khung có độ trễ nhỏ nhất Mô tả ngắn gọn việc tính toán độ trôi khung bằng công thức dưới đây:

Độ trôi khung = Độ trễ khung – độ trễ nhỏ nhất trong số các độ trễ của các khung lấy mẫu