Nghiên cứu truyền tải dịch vụ 2g sử dụng công nghệ MPLS trong mạng metro của viettel

Trong những năm qua, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, các hệ thống mạng IP cũng hình thành và đang dần thay thế các công nghệ truyền dẫn cũ. Một mạng IP đủ lớn có khả năng truyền tải đa dịch vụ trên nó với tốc độ cao đáp ứng đa nhu cầu sử dụng. Sự ra đời của nhiều kỹ thuật mới áp dụng trên mạng IP hứa hẹn đem lại nhiều phát triển cho hệ thống này trong thời gian sắp tới. Trên thực tế, tại Tổng công ty mạng lưới Viettel, dịch vụ 2G là một trong các dịch vụ đã được triển khai chuyển dịch từ các kỹ thuật truyền dẫn cũ sang truyền dẫn bằng mạng IP đa dịch vụ. Đề tài Nghiên cứu truyền tải dịch vụ 2G sử dụng công nghệ MPLS trong mạng Metro của Viettel ra đời với mục đích tìm hiểu rõ hơn các kiến thức về kỹ thuật MPLS cũng như truyền tải dịch vụ 2G như thế nào trong mạng IP, qua đó cung cấp thêm những kiến thức thực tế cần thiết nhất để làm việc.

Trang 1

Lời cam đoan

LỜI CAM ĐOAN

Trang 2

Mục lục

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH ẢNH 6

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 8

LỜI NÓI ĐẦU 11

Chương 1: Tổng quan mạng 2G và giới thiệu mạng 2G của Viettel 13

1.1 Giới thiệu chương 13

1.2 Giới thiệu mạng 2G 13

1.2.1 Phân hệ chuyển mạch NSS 14

1.2.2 Phân hệ trạm gốc BSS 15

1.2.3 Phân hệ khai thác và quản lý 17

1.3 Các kỹ thuật dùng trong mạng 2G 19

1.3.1 Ghép kênh theo thời gian (TDM) 19

1.3.2 Chuyển mạch kênh 21

1.4 Giới thiệu mô hình mạng 2G của Viettel và các dịch vụ chạy trên mạng 23

1.4.1 Mô hình một mạng 2G thông thường 23

1.4.2 Mô hình mạng 2G đang dùng ở Viettel 23

1.5 Kết luận chương 24

CHƯƠNG 2: Kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 25

2.1 Mở đầu chương 25

2.2 Tổng quan về chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) 25

2.2.1 Tổng quan về kỹ thuật MPLS 25

2.2.2 Ưu điểm của kỹ thuật MPLS 25

2.2.3 Các ứng dụng MPLS 26

2.3 Kiến trúc MPLS 26

Trang 3

Mục lục

2.3.1 Nhãn MPLS 26

2.3.2 Router chuyển mạch nhãn LSR 28

2.3.3 Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP 29

2.3.4 Lớp chuyển tiếp tương đương 30

2.3.5 Bảng thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB 31

2.4 Quá trình chuyển tiếp gói tin nhãn 32

2.4.1 Các quá trình xử lý nhãn trong việc chuyển tiếp gói tin 32

2.4.2 So sánh quá trình tra cứu IP trong bảng định tuyến và quá trình tra cứu nhãn trong LFIB 33

2.4.3 Cân bằng tải trong chuyển mạch nhãn 35

2.5 Giao thức phân phối nhãn LDP 36

2.5.1 Tổng quan về giao thức phân phối nhãn LDP 36

2.5.2 Khám phá các LSR khác có sử dụng LDP 37

2.5.3 Thiết lập và duy trì các phiên tương tác LDP 38

2.5.4 Quảng bá các ánh xạ nhãn 40

2.5.5 Quản lý hoạt động của LDP bằng các bản tin thông báo 41

Chương 3: Một số kỹ thuật chính đang được sử dụng để triển khai dịch vụ 2G qua mạng Metro MPLS của Viettel 43

3.1 Giới thiệu chương: 43

3.2 Dịch vụ 2G chạy trên mạng Metro 43

3.2.1 Chiều lên từ BTS đến BSC 43

3.2.2 Chiều xuống từ BSC đến BTS 44

3.3 Giao thức đóng gói SAToP 45

3.3.1 MPLS Label Stack 46

Trang 4

Mục lục

3.3.2 Trường SAToP Control Word 46

3.3.3 Trường OPTIONAL RTP header 47

3.3.4 Trường TDM Data Payload 49

3.4 Kỹ thuật Pseudo-wire Emulation 3 (PWE3) 49

3.4.1 Các kỹ thuật chính được dùng trong TDM PWE3 50

3.4.2 Tiến trình đóng gói TDM PWE3 51

3.5 Cơ chế bảo vệ của MPLS TE được dùng trong mạng Metro của Viettel 52

3.5.1 Sự cần thiết của cơ chế bảo vệ MPLS TE 53

3.5.2 Khái niệm về cơ chế bảo vệ của MPLS TE 53

3.5.3 Cơ chế bảo vệ MPLS TE FastReroute 54

3.5.4 Cơ chế bảo vệ Host-Standby 54

3.5.5 Thiết lập các Tunnel 56

Chương 4: Mô phỏng dịch vụ 2G qua mạng Metro MPLS của Tổng công ty Mạng lưới Viettel 58

4.1 Giới thiệu chương 58

4.2 Tìm hiểu thiết kế mô hình mạng Metro của Viettel 58

4.3 Mô hình mạng Metro mô phỏng 59

4.3.1 Cấu hình trên thiết bị Core vùng 60

4.3.2 Cấu hình trên thiết bị Core tỉnh 62

4.3.3 Cấu hình trên thiết bị AGG 63

4.3.4 Cấu hình trên thiết bị Site Router 68

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

Trang 5

Mục lục

PHỤ LỤC 74

Trang 6

Danh mục hình ảnh

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Mô hình GSM 5

Hình 1 2: Quá trình ghép kênh phân chia theo thời gian đồng bộ 11

Hình 1 3: Quá trình ghép kênh phân chia theo thời gian không đồng bộ 12

Hình 1 4: Chuyển mạch kênh 13

Hình 1 5: Mô hình một mạng 2G thông thường 15

Hình 1 6: Mô hình mạng và traffic flow chạy trên mạng 2G của Viettel 16

Hình 2 1: Cấu trúc nhãn MPLS 19

Hình 2 2: Chồng nhãn 20

Hình 2 3: Đường dẫn chuyển mạch nhãn 22

Hình 2 4: Đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) 23

Hình 2 5: Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 24

Hình 2 6: Các quá trình xử lý nhãn 26

Hình 2 7: Quá trình tra cứu trong bảng định tuyến và trong bảng chuyển tiếp 27

Hình 2.8: LDP Hello Message 32

Hình 2.9: Thiết lập phiên LDP 32

Hình 2.10: Duy trì phiên LDP 33

Hình 3 1: Chiều lên từ BTS đến BSC 40

Hình 3 2: Chiều xuống từ BSC đến BTS 41

Hình 3 3: Cấu trúc gói tin MPLS 42

Hình 3 4: Cấu trúc trường Control Word 43

Trang 7

Danh mục hình ảnh

Hình 3 5: Cấu trúc trường OPTIONAL RTP header 44

Hình 3 6: Kỹ thuật PWE3 47

Hình 3 7: Mô hình TDM PWE3 48

Hình 3 8: Cơ chế bảo vệ Fast Reroute 51

Hình 3 9: Cơ chế bảo vệ MPLS TE Hot-Standby 52

Hình 4 1: Thiết kế mạng Metro MPLS của Viettel 55

Hình 4 2: Mô hình mô phỏng mạng Metro 56

Trang 8

Danh mục từ viết tắt

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT NSS Network Switching SubSystem Phân hệ chuyển mạch

MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động

HLR Home Location Register Bộ đăng ký ví trí thường trú

VLR Visit Location Register Bộ đăng ký vị trí tạm trú

GMSC Gate Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động

cổng

BSS Base Station SubSystem Phân hệ trạm gốc

BTS Base Tran-ceiver Station Trạm thu phát gốc

BSC Base Station Controller Đài điều khiển trạm gốc

OSS Operation SubSystem Phân hệ vận hành khai thác

TMN Telecommunication Management

Network

Mạng quản lý viễn thông

EIR Equipment Identity Register Thiết bị nhận dạng đăng ký

GSM Global System for Mobile

MPLS Mutiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

OSPF Open Shorted Path First Giao thức định tuyến mở dựa trên

đường ngắn nhất

BGP Boder Gateway Protocol Giao thức định tuyến biên

TE Traffic Engineering Kỹ thuật điều khiển lưu lượng

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

Trang 9

LSR Label Switching Router Router chuyển mạch nhãn

iLSR Ingress Label Switching Router Router chuyển mạch nhãn đầu vào

eLSR Engress Label Switching Router Router chuyển mạch nhãn đầu ra

LSP Label Switching Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn

FEC Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương

FIB Forwarding Infomation Base Bảng thông tin chuyển tiếp

LIB Label Infomation Base Bảng thông tin nhãn

LFIB Label Forwarding Infomation Base Bảng thông tin nhãn chuyển tiếp

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phỗi nhãn

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dự phòng tài nguyên

UDP User Datagram Protocol Giao thức truyền tải UDP

TCP Transmission Contol Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

qua mạng chuyển mạch gói

PWE3 Pseudo-wire Emulation 3 Kỹ thuật đường dây ảo 3

RRR Routing with Resource Reservation Định tuyến dự phòng tài nguyên

EN Error Notifications Gói thông tin báo lỗi

AN Advisory Notifications Gói thông tin khuyến cáo

PDU Protocol Data Unit Đơn vị giao thức dữ liệu

PSN Packet Switching Network Mạng chuyển mạch gói

Trang 10

TRAU Transcode/Rate Adapter Unit Khối chuyển đổi mã thích ứng tốc độ

Trang 11

Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm qua, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học côngnghệ, các hệ thống mạng IP cũng hình thành và đang dần thay thế các công nghệ truyềndẫn cũ Một mạng IP đủ lớn có khả năng truyền tải đa dịch vụ trên nó với tốc độ cao đápứng đa nhu cầu sử dụng Sự ra đời của nhiều kỹ thuật mới áp dụng trên mạng IP hứa hẹnđem lại nhiều phát triển cho hệ thống này trong thời gian sắp tới Trên thực tế, tại Tổngcông ty mạng lưới Viettel, dịch vụ 2G là một trong các dịch vụ đã được triển khai chuyểndịch từ các kỹ thuật truyền dẫn cũ sang truyền dẫn bằng mạng IP đa dịch vụ

Đề tài "Nghiên cứu truyền tải dịch vụ 2G sử dụng công nghệ MPLS trong mạng Metro của Viettel" ra đời với mục đích tìm hiểu rõ hơn các kiến thức về kỹ thuật MPLS

cũng như truyền tải dịch vụ 2G như thế nào trong mạng IP, qua đó cung cấp thêm nhữngkiến thức thực tế cần thiết nhất để làm việc

Để thực hiện nghiên cứu đề tài trên, đồ án được chia thành bốn chương:

- Chương 1: Tổng quan về dịch vụ 2G

- Chương 2: Kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức

- Chương 3: Một số kỹ thuật chính đang được dùng để triển khai dịch vụ 2G quamạng Metro MPLS của Viettel

- Chương 4: Mô phỏng một mạng nhỏ tương tự mạng Metro MPLS của Viettel vàdịch vụ 2G chạy trên mạng đó

Để hoàn thành được đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy vì sựhướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy Em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới anh cùng cácanh/chị trong Ban Dịch Vụ Có Dây – phòng Kỹ thuật Khai thác – Tổng công ty Mạnglưới Viettel đã truyền đạt kinh nghiệm và chỉ dẫn kiến thức thực tế cho em trong suốt thờigian thực tập tại đây Trong suốt quá trình thực hiện đồ án, thầy và các anh đã cung cấptài liệu, định hướng nghiên cứu, đồng thời động viên và giải đáp nhiều thắc mắc, giúp em

có thêm động lực để hoàn thành đồ án này

Trang 12

Lời nói đầu

Trong thời gian thực hiện, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng đồ án của em cũngkhông tránh khỏi những thiếu sót Kính mong các thầy cô, các anh tận tình chỉ bảo và góp

ý để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 13

Chương 1: Tổng quan mạng 2G và giới thiệu mạng 2G của Viettel

Chương 1: Tổng quan mạng 2G và giới thiệu mạng 2G của Viettel.

Chương này sẽ trình bày các nội dung sau:

Trang 14

Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của mạng GSMcũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao.Chức năng chính của NSS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM vớinhau và với mạng khác

Các thành phần chính của phân hệ chuyển mạch NSS:

 Tổng đài MSC

Trong NSS, chức năng chuyển mạch chính do MSC thực hiện Nhiệm vụ chính củaMSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng GSM Một mặtMSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài MSC làmnhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài được gọi là cổng GMSC

Để kết nối MSC với các mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn GSMvới các mạng đó Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương tác IWF IWF baogồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn IWF cho phép kết nối với cácmạng PSTN, ISDN, PSPDN, CSPDN và có thể được thực hiện trong cùng MSC hay kếthợp trong thiết bị riêng

NSS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạngnày cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử củamạng GSM

Ví dụ, mạng báo hiệu kênh chung số 7 (SS7) bảo đảm hợp tác, tương tác giữa các thiết

bị của NSS trong một hay nhiều mạng GSM MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển

và quản lý một số bộ điều khiển trạm gốc BSC Một tổng đài MSC thích hợp cho mộtvùng đô thị và ngoại ô dân cư vào khoảng một triệu thuê bao (mật độ thuê bao trungbình)

 Bộ đăng ký định vị thường trú HLR

Ngoài MSC, phân hệ NSS còn bao gồm các cơ sở dữ liệu Bất kể vị trí của thuê bao,mọi thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông đều được lưu giữ trongHLR, kể cả vị trí hiện thời của MS HLR thường là một máy tính đứng riêng có khả năngquản lý hàng trăm ngàn thuê bao nhưng không có khả năng chuyển mạch

 Bộ đăng ký định vị tạm trú VLR

Trang 15

VLR là một cơ sở dữ liệu được nối với một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lưu giữtạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSCtương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chínhxác hơn HLR

Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC

1.2.2 Phân hệ trạm gốc BSS

BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao diện vô tuyến nên nóbao gồm các thiết bị phát và thu đường vô tuyến và quản lý các chức năng này Mặt khácBSS thực hiện giao diện với các tổng đài NSS Tóm lại BSS thực hiện đấu nối các MS vớitổng đài, tức là kết nối thuê bao di động MS với những người sử dụng viễn thông khác

Do vậy, BSS phải phối ghép với NSS bằng thiết bị BSC Ngoài ra, do BSS cũng cần phảiđược điều khiển nên nó được đấu nối với OSS BSS gồm hai thiết bị : BTS giao diện với

MS và BSC giao diện với MSC

 Trạm vô tuyến gốc BTS

Trang 16

Một BTS bao gồm các thiết bị phát, thu, anten và khối xử lý tín hiệu đặc thù cho giaodiện vô tuyến Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một số chứcnăng khác Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độTRAU TRAU thực hiện quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù cho GSM Đồng thời

ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu TRAU là một bộphận của BTS nhưng cũng có thể được đặt xa BTS, chẳng hạn đặt giữa BSC và MSC

 Trạm điều khiển trạm gốc BSC

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển

từ xa của BTS và MS Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến

và quản lý chuyển giao Một phía BSC được nối với BTS còn phía kia được nối với MSCcủa NSS Trong thực tế, BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể Vai tròchủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao Một BSC trungbình có thể quản lý hàng chục BTS, tạo thành một trạm gốc Tập hợp các trạm gốc trongmạng gọi là phân hệ trạm gốc Giao diện quy định giữa BSC và MSC là giao diện A, còngiao diện giữa BSC và BTS là giao diện Abis

 Trạm di động MS

MS là một thiết bị phức tạp,có khả năng như một máy tính nhỏ Nó bao gồm hai thiếtbị: thiết bị di động ME và module nhận dạng thuê bao SIM SIM có dạng như một cardthông minh hoặc được chia nhỏ hơn gắn trên giá, nó như một loại khoá, có thể tháo khỏi

MS một cách dễ dàng Không có SIM, trạm di động không thể gọi được trừ trường hợpkhẩn cấp được mạng cho phép SIM lưu giữ thông tin liên quan đến thuê bao và nó có thểđược phân biệt qua chỉ số nhận dạng IMSI

Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến, MScòn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng (như micro, loa, màn hiển thị, bànphím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bị đầu cuối khác như giao diệnvới máy tính cá nhân, Fax

Như vậy ta nhận thấy MS có 3 chức năng chính như sau :

- Thiết bị đầu cuối: để thực hiện các dịch vụ người sử dụng (thoại, fax, số liệu )

Trang 17

- Kết cuối di động: để thực hiện truyền dẫn ở giao diện vô tuyến vào mạng

- Thích ứng đầu cuối: làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết cuối

di động

1.2.3 Phân hệ khai thác và quản lý

Hiện nay OSS được xây dựng theo nguyên lý của mạng quản lý viễn thông TMN.Lúc này, một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạngviễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS vì thâm nhập đếnBTS được thực hiện qua BSC) Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại được nốiđến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy OSS thực hiện ba chức năngchính là : khai thác và bảo dưỡng mạng, quản lý thuê bao và tính cước, quản lý thiết bị diđộng

Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên:

 Chức năng khai thác:

Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạngnhư : tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao giữa hai ô nhờ vậy nhà khaithác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng

và kịp thời xử lý các sự cố Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm nhữngvấn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai, để tăngvùng phủ sóng Việc thay đổi mạng có thể được thay đổi “mềm” qua báo hiệu (chẳng hạnthay đổi thông số handover để thay đổi biên giới tương đối giữa hai ô) hoặc được thựchiện “cứng” đòi hỏi can thiệp tại hiện trường (chẳng hạn bổ sung thêm dung lượng truyềndẫn hoặc lắp đặt thêm một trạm mới) ở các hệ thống viễn thông hiện đại, việc khai thácđược thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm

Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng hóc Nó có một

số quan hệ với khai thác Các thiết bị ở mạng viễn thông hiện đại có khả năng tự phát hiệnmột số sự cố hay dự báo sự cố thông qua sự kiểm tra Trong nhiều trường hợp người ta dự

Trang 18

phòng cho thiết bị để khi có sự cố có thể thay thế bằng thiết bị dự phòng Sự thay thế này

có thể được thực hiện tự động, ngoài ra việc giảm nhẹ sự cố có thể được người khai thácthực hiện bằng điều khiển từ xa Bảo dưỡng cũng bao gồm cả các hoạt động tại hiệntrường nhằm thay thế thiết bị có sự cố

 Chức năng quản lý thuê bao:

Chức năng quản lý thuê bao được bắt đầu từ việc nhập và xoá thuê bao ra khỏi mạng.Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ khác nhau và các chứcnăng bổ sung Nhà khai thác phải có khả năng xâm nhập vào các thông số nói trên Mộtnhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước cuộc gọi Cước phí phải được tính vàgửi đến thuê bao Quản lý thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết

bị OSS riêng, chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người - máy ở các trungtâm giao dịch với thuê bao Sim card cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thốngquản lý thuê bao

 Chức năng quản lý thiết bị di động:

Quản lý thiết bị di động được thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR EIRlưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS EIR được nối đến MSC quađường báo hiệu để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị ở GSM, EIR được coi là thuộc hệthống con SS

1.3 Các kỹ thuật dùng trong mạng 2G.

1.3.1 Ghép kênh theo thời gian (TDM).

Ghép kênh phân chia theo thời gian là quá trình số hóa được dùng khi môi trường truyền có tốc độ cao hơn yêu cầu của thiết bị thu phát

1.3.1.1 TDM đồng bộ.

Trang 19

Hình 1 2: Quá trình ghép kênh phân chia theo thời gian đồng bộ.

TDM đồng bộ là phương pháp ghép kênh:

 Phân chia các khe thời gian cho từng ngõ vào với thời gian bằng nhau

 Ngõ vào nào không có dữ liệu thì khe đó bỏ trống

 Số khe thời gian và số ngõ vào bằng nhau

 Chiều dài của frame bằng số ngõ vào

 Các ngõ vào có cùng tốc độ bit

Phương pháp TDM đồng bộ có thể xem như một chuyển mạch xoay rất nhanh.Chuyển mạch này di chuyển từ thiết bị này sang thiết bị khác với tốc độ và thứ tự khôngđổi Quy trình này được gọi là chuyển vị

Trang 20

Chuyển vị có thể thực hiện cho từng bit, từng byte hoặc từng đơn vị dữ liệu khácnhau Nói cách khác, bộ ghép kênh sẽ lấy một byte của thiết bị này, và byte từ thiết bịkhác Trong cùng một hệ thống, các đơn vị chuyển vị thường có cùng kích thước

1.3.1.2 TDM không đồng bộ.

Hình 1 3: Quá trình ghép kênh phân chia theo thời gian không đồng bộ.

Là phương pháp ghép kênh:

 Phân chia các khe thời gian của từng tín hiệu với thời gian bằng nhau

 Số khe thời gian nhỏ hơn số ngõ vào

 Không có khe trống

Phương pháp ghép kênh này được thiết kế nhằm khắc phục một số khuyết điểm của phương pháp ghép kênh đồng bộ:

 Tránh lãng phí các khe thời gian khi nguồn không có dữ liệu

 Tổng số tốc độ của các đường ngõ vào có thể lớn hơn khả năng của dường truyền

 Giảm dung lượng truyền với trường hợp có cùng số ngõ vào với TDM đồng bộ

 Kênh truyền có thể sử dụng tối đa khả năng của mình

Trang 21

 TDM không đồng bộ có thể cho phép truyền dữ liệ với các tốc độ khác nhau bằng cách thay đổi kích thước các khe thời gian trong frame Trạm phát voeis tốc độ cao

có thể được cung cấp khe có kích thước dài hơn

1.3.2 Chuyển mạch kênh.

1.3.2.1 Định nghĩa:

Chuyển mạch kênh là một phương thức nối-chuyển truyền thống được dùng rộng rãi

để kiến tạo các mạng điện thoại Phương thức này tạo ra một kênh dẫn thông tin cố định

từ nguồn đến đích Kế đến, thông tin sẽ được chuyển trong kênh dẫn Sau khi hoàn tất,hay khi có lệnh hủy bỏ thì đường nối này sẽ bị cắt

Hình 1 4: Chuyển mạch kênh

1.3.2.2 Phương thức hoạt động của chuyển mạch kênh.

 Mạng chuyển mạch có thể bao gồm nhiều nút (hay trạm nối dây) Mỗi nút và mỗiđầu cuối đều được địa chỉ hoá Nguồn gửi thông tin sẽ yêu cầu nối mạng tới một địachỉ đích

 Các nút mạng sẽ tự động tìm ra các nút trung gian để nối thành một mạch dẫn từnguồn tới đích một cách 21ien tục theo thuật toán đã định sẵn (quá trình này sẽ lâuhơn nếu hai máy nguồn và máy đích cách nhau qua nhiều nút trung gian hơn).Trường hợp một trong các nút trung gian không thể hoàn tất việc nối mạch thì tínhiệu bận (busy) có thể được chuyển về từ nút đó

Trang 22

 Nếu máy đích chấp thuận, và việc nối mạch với máy đích hoàn tất thì tín hiệu thôngmạch (hay tính hiệu chấp thuận) sẽ được trả về Ngược lại tín hiệu hết thời lượng(timeout) sẽ được gửi về máy chủ

 Máy chủ bắt đầu trao đổi thông tin hay huỷ bỏ việc trao đổi Các nút mạng cũng sẽ

tự huỷ bỏ đường nối, giải phóng các nút cho các yêu cầu nối-chuyển khác

1.3.2.3 Đặc điểm của chuyển mạch kênh.

 Các user làm chủ quá trình trao đổi

 Truy nhập dữ liệu thời gian thực Ví dụ như dịch vụ thoại

 Độ tin cậy cao: một khi đường nối đã hoàn tất thì sự thất thoát tín hiệu gần nhưkhông đáng kể

 Băng thông cố định Đối với kiểu nối này thì vận tốc chuyển thông tin là một hằng

số và chỉ phụ thuộc vào đặc tính vật lý cũng như các thông số cài đặt của các thiếtbị

 Tuy nhiên, các vận chuyển này sẽ lấy nhiều tài nguyên( hiệu suất thấp ) và chúngđược cấp cho một đường nối dây cho tới khi 22ung xong hay có lệnh huỷ Nói cáchkhác, các đường nối dữ liệu nếu trong thời gian mở đường nối mà gặp phải các nútđều đang bận dùng cho đường nối truớc đó thì buộc phải đợi cho tới khi các nút nàyđược giải phóng

1.4 Giới thiệu mô hình mạng 2G của Viettel và các dịch vụ chạy trên mạng.

1.4.1 Mô hình một mạng 2G thông thường.

Trang 23

Hình 1 5: Mô hình một mạng 2G thông thường

1.4.2 Mô hình mạng 2G đang dùng ở Viettel.

Hình 1 6: Mô hình mạng và traffic flow chạy trên mạng 2G của Viettel.

Thay vì đấu nối trực tiếp từ BTS đến BSC như mô hình một mạng 2G thông thường.Mạng 2G viettel truyền tải lưu lượng qua một mạng METRO cung cấp cho đa dịch vụ

Trang 24

BTS được đấu vào các site Router bằng cổng serial, giao diện E1 Core vùng đấu nối đếnBSC bằng giao diện STM1

1.5 Kết luận chương.

Công nghệ GSM ra đời vào thập niên 1990, cho đến nay vẫn chiếm phần lớn thịphần di động của thế giới Từ khi ra đời đến nay có nhiều công nghệ và kỹ thuật mới hỗtrợ cho việc phát triển 2G Một trong những kỹ thuật đó chính là hệ thống mạng MPLSthay cho mạng truyền dẫn SDH cũ Trước đây những nhà mạng lớn phải duy trì song song

hệ thống mạng IP phục vụ cho 3G và các dịch vụ khác như truyền hình, internet tốc độcao … và hệ thống mạng SDH phục vụ riêng cho 2G, dịch vụ kênh thuê riêng Kỹ thuậtMPLS cho phép truyền tải đa dịch vụ, kể cả các dịch vụ TDM truyền thống, vì thế cácnhà mạng không cần phải duy trì song song hệ thống mạng SDH như ngày xưa Điều này

sẽ tiết kiệm được chi phí và nhân sự để vận hành, quản lý cho hệ thống SDH cũ Đây là

xu hướng chung của thế giới, tại Việt Nam kỹ thuật MPLS đã được áp dụng cho dịch vụ2G của Viettel từ giữa năm 2014 Đây là lý do em chọn nghiên cứu đề tài truyền tải dịch

vụ 2G qua mạng MPLS của Viettel

Trang 25

Chương 2: Kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS

CHƯƠNG 2: Kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.

2.1 Mở đầu chương

Chương này sẽ trình bày các nội dung sau:

 Tổng quan về chuyển mạch nhãn đa giao thức

 Kiến trúc chuyên mạch nhãn đa giao thức

 Quá trình chuyển tiếp gói tin nhãn

 Giao thức phân phối nhãn LDP

2.2 Tổng quan về chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS).

Các kỹ thuật đi trước như Frame-relay và ATM đã sử dụng kĩ thuật này để chuyểntiếp gói tin trong mạng Tuy nhiên, kỹ thuật MPLS xây dựng một cách tối ưu hơn Hỗ trợđược nhiều ứng dụng hơn và đặc biệt là khả năng điều khiển luồng Cung cấp cho ngườiquản trị nhiều giải pháp quản trị mạng tối ưu hơn

2.2.2 Ưu điểm của kỹ thuật MPLS.

MPLS ra đời mang lại rất nhiều thuận lợi cho quá trình truyền thông trong Internet.Một số lợi ích của nó có thể được liệt kê ra sau đây:

 Sử dụng cơ sở hạ tầng mạng đồng nhất

 Mang lại mô hình mạng riêng ảo ngang hàng MPLS VPN

 Tối ưu hóa điều khiển lưu lượng

Trang 26

 Kĩ thuật lưu lượng và chất lượng dịch vụ

Với khả năng hỗ trợ nhiều giao thức cũng như những ích lợi thực tế mà nó mang lại,MPLS hiện đang trở thành kĩ thuật quan trọng nhất trong mạng

2.2.3 Các ứng dụng MPLS.

Phiên bản đầu tiên của chuyển mạch nhãn đã có mặt kĩ thuật lưu lượng tuy nhiêndưới một tên khác RRR Kĩ thuật lưu lượng đầu tiên được Cisco sử dụng là kĩ thuật khaibáo tĩnh Điều này có nghĩa là chúng ta phải tự mình thực hiện cấu hình để thay đổiđường đi của luồng lưu lượng Kĩ thuật lưu lượng sau này hoạt động linh động hơn nhờvào các giao thức định tuyến trạng thái liên kết

Cho đến khi các phiên bản MPLS sau này ra đời, các kỹ thuật như MPLS VPN,AToM đã dần dần được chuẩn hóa và được đưa vào sử dụng rộng rãi trong thực tế

Ý nghĩa các trường trong nhãn như sau:

Label (20bit): trường giá trị nhãn, có giá trị từ 0 – (220-1) = 1,048,575; 16 bit đầu tiên cómang ý nghĩa đặc biệt

EXP (3bit): Trường chất lượng dịch vụ.

Trang 27

BoS (1bit): Trường qui định vị trí nhãn trong ngăn xếp nhãn (label stack).

 BoS = 0: đây là nhãn cuối cùng trong ngăn xếp nhãn

 BoS =1: nhãn này chưa phải là nhãn cuối cùng

Ngăn xếp nhãn: tập hợp các nhãn được sắp xếp theo thứ tự trong phần đầu của góitin Số lượng nhãn trong ngăn xếp là không giới hạn mặc dù ít khi ta thấy nó có chứanhiều hơn bốn nhãn

TTL(8bit): mang ý nghĩa giống trường TTL trong gói tin IP Trường này qui định thời

gian sống của gói tin trong mạng Khi đi qua một hop giá trị của nó giảm đi 1 và gói tin sẽ

tự hủy nếu trường này có giá trị là 0

2.3.1.2 Chồng Nhãn.

Hình 2 2: Chồng nhãn

Những router hỗ trợ MPLS có thể có nhiều nhãn trong cùng một header gói tin đểthực hiện định tuyến gói tin qua mạng MPLS đến đích Điều này được thực hiện bằngcách sắp xếp các nhãn vào trong ngăn xếp Nhãn nằm ở vị trí đầu tiên từ bên trái qua củagói tin gọi là nhãn đỉnh, nhãn nằm ở vị trí cuối cùng gọi là nhãn đáy Thứ tự xử lý nhãn

Trang 28

trong gói tin được thực hiện tuần tự từ nhãn đỉnh sang nhãn đáy.Một số ứng dụng MPLS(MPLS VPN, AToM) thực sự cần nhiều hơn 1 nhãn trong ngăn xếp để thực hiện địnhtuyến gói tin đến đích

2.3.1.3 Một số loại nhãn ngõ ra đặc biệt.

Untagged: gói MPLS đến được chuyển thành gói IP và chuyển đến đích

Implicit-null: nhãn này được gán khi nhãn trên cùng của gói MPLS đến được gỡ bỏ

và gói được chuyển đến router kế tiếp

Explicit-null: được sử dụng khi ta muốn bảo toàn giá trị EXP của nhãn trên cùngtrong gói đến Nhãn trên cùng được hoán đổi với nhãn có giá trị 0 và chuyển đến router

 LSR đầu vào iLSR: Đây là router nằm tại vị trí biên đầu vào mạng MPLS, nó nhận mộtgói tin IP (chưa gắn nhãn) rồi thực hiện gắn nhãn vào gói tin và chuyển tiếp trên lớpliên kết dữ liệu

 LSR đầu ra eLSR: Router nằm ở vị trí biên đầu ra mạng MPLS, nó thực hiện tháo nhãn

ra khỏi gói tin và thực hiện chuyển mạch IP gói tin đến đích Các router LSR đầu vào

và đầu ra là các router biên

 LSR trung gian: Các router nằm trung gian trong hệ thống mạng MPLS Nó nhận góitin từ các LSR đầu vào hoặc LSR trung gian khác, xử lý gói tin và thực hiện chuyểntiếp đến các LSR tiếp theo

Một LSR hoạt động trong mạng MPLS thông thường thực hiện 3 quá trình: gỡnhãn (pop), thêm nhãn (push) và thay nhãn (swap)

Trang 29

Một router LSR phải có khả năng gỡ một hay nhiều nhãn ra khỏi label stack gói tin trướckhi thực hiện chuyển mạch hoặc cũng có thể thêm vào một hay nhãn vào gói tin vừa nhậnđược Nếu LSR nhận được một gói tin đã có nhãn nó có thể thêm nhãn vào ngăn xếp rồithực hiện chuyển mạch Nếu LSR nhận được gói tin chưa có nhãn nó phải tạo ra một ngănxếp nhãn trong gói tin rồi thêm nhãn vào đó Mộ LSR còn phải có khả năng thay thếnhãn Có nghĩa là khi nó nhận được một gói tin nhãn nó phải thay thế giá trị nhãn đỉnhtrong gói tin bằng một nhãn mới và chuyển mạch gói tin đến interface đầu ra

Thông thường việc thêm nhãn vào gói tin được thực hiện tại iLSR và việc gỡ bỏnhãn được thực hiện tại eLSR

Trong trường hợp thực hiện mạng riêng ảo MPLS VPN, các LSR đầu vào và đầu

ra gọi là các router biên cung cấp dịch vụ PE Các LSR trung gian gọi là các router cungcấp dịch vụ P Thuật ngữ router P, PE rất phổ biến trong ứng dụng mạng riêng ảo MPLSVPN

2.3.3 Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP.

Hình 2 3: Đường dẫn chuyển mạch nhãn.

Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP là một đường đi có hướng qua một mạng haymột phần mạng MPLS, dùng để chuyển tiếp các gói tin MPLS LSP có thể được coi làtuần tự các LSR mà gói tin đi qua trong mạng MPLS mà ở đó iLSR là router đầu tiên,eLSR là router cuối cùng của đường đi LSP, các LSR ở giữa là các router trung gian

Trang 30

cho gói tin Gói tin có thể được gắn nhãn trước đó rồi chuyển đến LSR bắt đầu đường dẫnLSP để thực hiện chuyển tiếp qua mạng MPLS Ví dụ tiêu biểu trong trường hợp này làcác LSP lồng ghép vào nhau

Hình 2 4: Đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP).

Ở ví dụ hình trên ta thấy rằng có 2 LSP qua mạng MPLS LSP thứ nhất: từ iLSRđến eLSR, LSP thứ 2 (LSP lồng ghép): 3LSR trung gian (bắt đầu từ LSR thứ 3 từ tráisang) Vì vậy khi gói tin chuyển từ LSP thứ nhất vào LSP lồng ghép nó đã được gắnnhãn Tại đây gói tin sẽ được gắn thêm 1 nhãn nữa vào ngăn xếp nhãn đặc trưng cho LSPlồng ghép và được sử dụng để thực hiện chuyển tiếp trong LSP lồng ghép

2.3.4 Lớp chuyển tiếp tương đương.

FEC là một nhóm hay một luồng dữ liệu được thực hiện chuyển tiếp trên cùng mộtđường đi và được đối xử như nhau trong phương thức thực hiện chuyển tiếp Tất cả cácgói tin thuộc cùng một lớp chuyển tiếp tương đương FEC thì có cùng một nhãn Tuynhiên, không phải tất cả các gói có cùng một nhãn thì cùng một lớp chuyển tiếp tươngđương vì trường EXP trong nhãn có thể khác nhau nên phương thức thực hiện định tuyếncũng khác nhau ILSR là router thực hiện phân luồng dữ liệu thành các lớp chuyển tiếptương đương Sau đây là một số ví dụ về lớp chuyển tiếp tương đương FEC:

 Những gói tin có địa chỉ IP đích giống nhau ở phần mạng

 Những gói tin multicast cùng một nhóm

 Những gói tin có cùng phương thức chuyển tiếp, dựa vào vị thế hay giá trị trường

Trang 31

Hình 2 5: Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC).

2.3.5 Bảng thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB.

Bảng LFIB được sử dụng để thực hiện chuyển tiếp gói tin nhãn trong mạng MPLS vàđược xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa các phép gán nhãn và bảng định tuyến Nó cóchứa phép gán địa phương làm giá trị nhãn vào và một trong số tất cả các phép gán từ xanhận được từ các LSR láng giềng chứa trong bảng LIB Dựa trên giải thuật định tuyến vàđường dẫn tốt nhất trong bảng định tuyến nó sẽ chọn 1 trong số các phép gán từ xa để làmnhãn ra cho gói tin

Trang 32

Khi LSR nhận được gói tin có tiền tố IP phù hợp với giá trị nhãn vào nó sẽ dựa vàobảng LFIB để thay nhãn vào và nhãn ra rồi chuyển đến next-hop Tuy nhiên, không phảibao giờ nhãn cũng được cung cấp bởi LDP Trong trường hợp mạng MPLS có hỗ trợ kĩthuật lưu lượng nhãn được phân phối bởi RSVP, còn trong trường hợp MPLS VPN nhãnđược phân phối bởi MP-BGP Tuy nhiên, trong trường hợp nào bảng LFIB cũng đượcdùng để chuyển mạch gói tin đến đích

2.4 Quá trình chuyển tiếp gói tin nhãn.

Phần này trình bày quá trình chuyển tiếp gói tin nhãn trong mạng MPLS So sánh sựgiống nhau và khác nhau giữa chuyển mạch nhãn và định tuyến IP truyền thống Giảithích quá trình cân bằng tải các gói tin nhãn và giải thích quá trình xử lý của các routerLSR với các gói tin có nhãn không xác định

2.4.1 Các quá trình xử lý nhãn trong việc chuyển tiếp gói tin.

Các nhãn trong gói tin có thể được xử lý theo ba cách: thêm nhãn (push), gỡ nhãn(pop) và thay nhãn (swap) Hình sau mô tả cụ thể quá trình xử lý nhãn trong quá trìnhchuyển tiếp gói tin qua các LSR

Trang 33

Hình 2 6: Các quá trình xử lý nhãn

Bằng cách nhìn vào nhãn đỉnh trong gói tin nhận được và thực hiện so sánh vớibảng LFIB các router LSR sẽ biết làm cách nào để thực hiện chuyển tiếp gói tin đến đíchcũng như xác định quá trình nào cần thực hiện: thay nhãn, thêm nhãn, hay gỡ nhãn rồi xácđịnh next-hop cần sử dụng để thực hiện chuyển tiếp gói tin Quá trình thay đổi nhãn làquá trình thay thế nhãn đỉnh trong label stack bằng một nhãn khác Quá trình thêm nhãnvào là quá trình thay thế nhãn đỉnh bằng một nhãn khác và thêm một hay nhiều nhãn nữavào ngăn xếp nhãn trước vị trí nhãn đỉnh cũ trong gói tin Quá trình gỡ nhãn là quá trình

gỡ bỏ nhãn đỉnh trong gói tin

2.4.2 So sánh quá trình tra cứu IP trong bảng định tuyến và quá trình tra cứu nhãn trong LFIB.

Các router sử dụng trường Protocol trong header lớp 2 gói tin để xác định đó là góitin IP hay là gói tin nhãn Nếu router nhận được gói tin IP nó sẽ thực hiện tra cứu vào

Trang 34

bảng định tuyến IP, trong ngôn ngữ của hệ điều hành Cisco quá trình tra cứu này diễn ratrong bảng CEF Nếu gói tin nhận được là gói nhãn quá trình tra cứu diễn ra trong bảngLFIB của router Tuy nhiên, trong bất kì quá trình tra cứu nào cũng có thể xảy ra trườnghợp gói tin có thể rời router khi đã được gán nhãn hoặc không

Quan sát ví dụ hình sau để thấy được sự khác nhau của hai quá trình tra cứu

Hình 2 7: Quá trình tra cứu trong bảng định tuyến và trong bảng chuyển tiếp

Nếu một router đầu vào iLSR nhận được một gói tin IP nhưng thực hiện chuyểntiếp nó bằng nhãn thì gọi là ánh xạ chuyển tiếp IP-nhãn Nếu LSR nhận một gói tin nhãn,

nó gỡ bỏ nhãn rồi thực hiện chuyển tiếp IP thì gọi là ánh xạ chuyển tiếp nhãn-IP; nếu nó

gỡ bỏ nhãn cũ và thay thay bằng một nhãn mới để thực hiện chuyển tiếp thì được gọi làánh xạ chuyển tiếp nhãn-nhãn

Tóm lại nhãn trong gói tin sẽ được xử lý theo các trường hợp sau:

 Gỡ nhãn (pop): nhãn đỉnh được gỡ bỏ Gói tin sẽ được thực hiện chuyển tiếp nhờ vàocác nhãn còn lại trong ngăn xếp hoặc chuyển tiếp IP

 Thay nhãn (swap): nhãn đỉnh được gỡ ra và thay vào một nhãn mới

Trang 35

 Thêm nhãn (push): nhãn đỉnh được thay thế bằng một nhãn mới và một hay nhiềunhãn khác được thêm vào trước nhãn đỉnh cũ trong ngăn xếp nhãn

 Không nhãn (untagged/no label): ngăn xếp nhãn bị gỡ bỏ, gói tin được thực hiệnchuyển tiếp phi nhãn

 Aggregate: ngăn xếp nhãn bị gỡ bỏ và gói tin được thực hiện tra cứu IP

2.4.3 Cân bằng tải trong chuyển mạch nhãn.

Nếu có nhiều đường dẫn tương đương đến cùng một đích quá trình truyền tin sẽđược thực hiện cân bằng tải

Khi các gói tin nhãn được thực hiện cân bằng tải chúng sẽ có cùng giá trị nhãn ranếu tất cả các đường được sử dụng cân bằng tải đều là các link nối trực tiếp giữa hairouter và không gian nhãn kết hợp FEC được sử dụng trên tất cả các link Nếu các đườngđược dùng để cân bằng tải phải nối qua các router trung gian, các gói tin sẽ mang nhãn rakhác nhau vì lúc này LSR next-hop trên các gói tin là khác nhau

Quá trình thực hiện cân bằng tải trong mạng MPLS sẽ không diễn ra nếu cácđường dẫn đến đích là không bằng nhau hay các đường dẫn đến đích là tổ hợp giữa đường

đi bằng nhãn và đường đi bằng IP Bởi vì trong một số trường hợp các đường dẫn IPkhông thể chuyển được gói tin đến đích Trong trường hợp chuyển tiếp thông thường Ipv4trên nền MPLS, các gói tin sẽ đến được đích cả trong trường hợp chúng bị gỡ bỏ hếtnhãn.Tuy nhiên trong các trường hợp MPLS VPN hay AToM một gói tin không thể điđến được đích nếu nó bị gở bỏ hết nhãn nên không thể thực hiện cân bằng tải được Lấy ví

dụ trong mạng MPLS VPN, tải trọng MPLS là các gói tin Ipv4 nhưng các router cung cấpdịch vụ P không có bảng định tuyến VPN, vì thế nếu gói tin bị mất nhãn nó sẽ ngay lậptức bị hủy vì router P không biết xử lý thế nào Đây là lý do giải thích vì sao quá trình cânbằng tải MPLS không dễ ra trên các đường dẫn tổ hợp

2.5 Giao thức phân phối nhãn LDP.

Trang 36

2.5.1 Tổng quan về giao thức phân phối nhãn LDP.

Để có thể chuyển tiếp gói tin nhãn trên đường dẫn LSP trong mạng MPLS, mỗirouter LSR phải chạy giao thức phân phối nhãn và phải trao đổi các phép ghép nhãn vớinhau Khi tất cả các LSR có nhãn cho một lớp chuyển tiếp tương đương FEC nào đó, cácgói tin nhãn được chuyển tiếp trên các đường dẫn LSP bằng phương pháp chuyển mạchnhãn tại mỗi LSR Quá trình xử lý nhãn (thay nhãn, thêm nhãn, gỡ nhãn) được thực hiệntại mỗi LSR bằng cách tra cứu vào bảng LFIB Bảng LFIB – sử dụng để chuyển tiếp góitin nhãn được xây dựng bằng các phép ghép nhãn nhận được từ bảng LIB kết hợp vớibảng định tuyến Bảng LIB được xây dựng bằng các phép ghép nhãn nhận được từ cácgiao thức như LDP, RSVP, MP-BGP hay từ các phương pháp ghép tĩnh khác Bởi vìRSVP chỉ được dùng để phân phối nhãn cho mạng MPLS có hỗ trợ kĩ thuật lưu lượng,MP-BGP thì chỉ được dùng phân phối nhãn cho các tuyến sử dụng giao thức định tuyếnBGP nên LDP được sử dụng để phân phối nhãn cho tất cả các router khác trong mạng Vìvậy, các router LSR kết nối trực tiếp với nhau phải thiết lập mối quan hệ ngang hàng LDPhay các phiên LDP để thực hiện trao đổi các phép ghép nhãn Một ánh xạ nhãn hay mộtphép ghép nhãn là sự kết hợp một nhãn với một lớp chuyển tiếp tương đương FEC Mộtlớp chuyển tiếp tương đương FEC là một tập hợp các gói tin có thể cùng được thực hiệnchuyển tiếp trên một đường dẫn LSP qua mạng MPLS đến đích Chương này chúng ta chỉnghiên cứu quá trình ghép nhãn cho các tiền tố Ipv4 diễn ra bên trong một hệ thống tự trị

Về cơ bản, LDP thực hiện bốn chức năng chính sau đây:

 Khám phá các LSR có sử dụng LDP

 Thiết lập và duy trì các phiên tương tác LDP

 Quảng bá các ánh xạ nhãn

 Quản lý tương tác nhãn bởi các bản thông báo

Khi hai LSR cùng chạy LDP có các link nối trực tiếp với nhau chúng sẽ dễ dàngkhám phá lẫn nhau bởi các gói Hello Sau đó chúng sẽ thiết lập một kết nối TCP với nhau

Trang 37

(lúc này các LSR được gọi là các LDP peer) và thông qua phiên kết nối này, các LDPquảng bácác phép ghép nhãn đến peer của nó LDP cũng cung cấp các cơ chế thông báohoạt động hay sự cố đến láng giềng của nó

2.5.2 Khám phá các LSR khác có sử dụng LDP.

Hình 2.8: LDP Hello Message.

Các router LSR chạy LDP gởi các gói LDP hello đến tất cả các link có hỗ trợ LDP.Gói LDP Hello là gói tin UDP được gởi bởi các LSR trên tất cả các link đến các LSRkhác trong cùng một mạng con Các gói LDP hello được gởi bằng địa chỉ multicast vàđược quản lý vận chuyển bởi giao thức vận chuyển UDP LDP có chỉ số port UDP là 646.Các LSR khi nhận được một thông điệp LDP hello trên một interface nào đó sẽ nhận thứcđược sự có mặt của router LDP gởi gói Hello trên interface đó Mỗi gói LDP hello có một

trường Holdtime Nếu hai LSR láng giềng không có sự trao đổi gói LDP hello trong thời

gian holdtime nó sẽ thực hiện loại bỏ LSR láng giềng ra khỏi bảng danh sách các routerLDP láng giềng đã được khám phá trước đó Nếu hai router cùng đồng bộ quá trình gởi vànhận gói LDP Hello có nghĩa là chúng đã thiết lập được mối quan hệ LDP lân cận với

Trang 38

Hình 2.10: Duy trì phiên LDP.

Trang 39

Nếu kết nối TCP được thiết lập hai router LSR sẽ thương lượng các thông số thiết lậpphiên làm việc bằng cách trao đổi các gói “kích hoạt LDP” Các thông số thương lượngbao gồm:

 Các giá trị định thời

 Phương pháp phân phối nhãn

 Dãy chỉ số xác nhận đường ảo/kênh ảo (VCI/VPI) cho các interface điều khiểnnhãn LC-ATM trong mạng ATM

 Dãy chỉ số xác nhận kết nối tuyến dữ liệu DLCI cho Frame-Relay

Nếu các LDP peer (router ngang hàng) thống nhất được các thông số thiết lập vớinhau, kết nối TCP sẽ được duy trì giữa chúng Nếu không chúng sẽ tạo ra một phiên kếtnối LDP khác ở tốc độ thấp hơn

Một phiên LDP là một kết nối TCP được thiết lập giữa hai địa chỉ IP của các routerLSR, thông thường là địa chỉ IP được dùng để làm chỉ số xác nhận router LDP (LDP ID)trên mỗi router

2.5.4 Quảng bá các ánh xạ nhãn.

Quảng bá các ánh xạ nhãn hay các phép ghép nhãn là mục đích chính của LDP Ởchương 2 chúng ta đã trình bày ba chế độ làm việc của router LSR trên các nhãn: quảng

bá nhãn, duy trì nhãn, và điều khiển đường dẫn LSP Mỗi chế độ làm việc này lại chia làm

2 chế độ khác Vì vậy, chúng ta có tất cả 6 chế độ làm việc trên một router LSR

 Quảng bá nhãn dòng xuống không theo yêu cầu UD và theo yêu cầu DoD

 Duy trì nhãn tự do và bảo thủ

 Điều khiển đường dẫn LSP độc lập và theo thứ tự

Trang 40

bá các phép ghép nhãn Ở chế độ quảng bá nhãn không theo yêu cầu UD, các router LDPthực hiện quảng bá các phép ghép nhãn đến các LDP peer của nó mà không cần phải cóyêu cầu Phép ghép nhãn là một tập cho một tiền tố Một LDP nhận nhiều phép ghép nhãncho một tiền tố từ các LDP peer của nó Tất cả các phép ghép nhãn này được lưu giữtrong bảng LIB Tuy nhiên, chỉ một phép ghép nhãn từ LDP dòng xuống được sử dụng đểtạo nên bảng LFIB

Router dòng xuống LSR ứng với mỗi tiền tố được xác định bằng địa chỉ next-hoptrong bảng định tuyến Ứng với mỗi tiền tố nhận được, LDP dựa vào bảng định tuyến đểxác định địa chỉ interface nex-hop cho tiền tố đó và xác định luôn LDP dòng xuống vìLDP này có chứa địa chỉ next-hop Chỉ một phép ghép nhãn từ xa kết hợp với địa chỉnext-hop để tạo thành một dòng entry cho mỗi tiền tố trong bảng LFIB Điều này có nghĩa

là chỉ có một nhãn duy nhất trong số tất cả các phép ghép nhãn từ các router LDP lánggiềng được sử dụng để trở thành nhãn ra cho một tiền tố Ở đây có một vấn đề cần phảisuy nghĩ là, các phép ghép nhãn chỉ là một tổ hợp mà không có địa chỉ IP của các intefacekhác trên router Điều này có nghĩa là để xác định một roueter LDP nào đó là router dòngxuống hay xác định interface next-hop cho một tiền tố Ip nào đó đang thuộc router LSRnào ta phải biết tất cả các địa chỉ IP khác trên các LDP peer Chúng ta chỉ có thể thực hiệnđược điều này nếu các LDP peer quảng bá tất cả các địa chỉ IP của nó, và thực tế các địachỉ Ip này được quảng bá bởi các LDP peer bằng gói tin Address và có thể được thu lạibằng gói tin Withdraw Address

Mỗi router LSR thực hiện phép gán nhãn cục bộ để gán một nhãn đến mỗi tiền tốIGP trong bảng định tuyến Phép gán nhãn cục bộ này được lưu trữ trong bảng LIB củarouter, và được quảng bá thông qua LDP đến tất cả các LDP peer Tại các LDP peer cácphép ghép nhãn cục bộ này trở thành các phép ghép nhã từ xa và cũng được lưu trongbảng LIB của LDP peer Ví dụ sau mô tả bảng LIB trên một router LSR

2.5.5 Quản lý hoạt động của LDP bằng các bản tin thông báo.

Các gói tin thông báo được dùng để duy trì và quản lý hoạt động cũng như thông