Công nghệ mạng MAN e và ứng dụng

BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến toàn cầuBRAS Broadband Remote Access Server Máy chủ truy nhập băng rộng từ xa CBS Commintted Burst Size Kích thước bùng nổ cam kếtCDMA Co

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT 3

DANH MỤC HÌNH VẼ 7

MỞ ĐẦU 8

NỘI DUNG 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGN 10

1.1KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM MẠNG NGN 10

1.1.1 Khái niệm 10

1.1.2 Đặc điểm của mạng NGN 11

1.2CẤU TRÚC LOGIC MẠNG THẾ HỆ MỚI 13

1.2.1Lớp truyền dẫn và truy nhập 15

1.2.2Lớp truyền thông 15

1.2.3 Lớp điều khiển 16

1.2.4Lớp ứng dụng/dịch vụ 17

1.2.5Mặt phẳng quản lý 18

1.3 CẤU TRÚC VẬT LÝ 18

1.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI 20

1.4.1 IP 20

1.4.2 ATM 21

1.4.3 MPLS 22

Kết luận chương 1 23

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E VÀ CÁC DỊCH VỤ TRÊN

MẠNG MAN-E 24

2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E 24

2.1.1 Tổng quan mạng quang Ethernet 24

2.1.2 Các tính năng của MAN-E 26

2.1.3 Cấu trúc mạng MAN-E 27

2.1.4 Mô hình phân lớp mạng MAN-E 28

2.1.5 Các điểm tham chiếu trong mạng MAN-E 29

2.1.6 Các thành phần vật lý trong mạng MAN-E 31

2.1.7 Lợi ích dùng dịch vụ Ethernet 32

2.2 CÁC DỊCH VỤ CUNG CẤP QUA MẠNG MAN-E 34

2.2.1 Mô hình dịch vụ Ethernet 34

2.2.2 Kênh kết nối ảo Ethernet (EVC: Ethernet Virtual Connection) 35

2.2.3 Các loại dịch vụ trong MAN-E 37

2.2.4 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet 42

2.3 CÁC YÊU CẦU VỀ HIỆU NĂNG CHO MẠNG MAN-E 50

2.3.1 Độ khả dụng 50

2.3.2 Độ trễ khung 51

2.3.3 Độ trôi khung 52

2.3.4 Tỷ lệ tổn thất khung 53

Kết luận chương 2 54

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG MAN-E TẠI VNPT 55

3.1 KIẾN TRÚC MẠNG 55

3.2 MẠNG MAN-E DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ MPLS 56

3.2.1 Thiết kế lưu lượng MPLS 57

3.2.2 Hồi phục đường hầm 60

3.2.3 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS 62

3.3 PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI, QUẢN LÝ 64

3.3.1 Phương án kết nối 64

3.3.2 Phương án quản lý mạng 65

3.4 HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐIỀU KHIỂN MẠNG MAN-E 66

3.4.1 Quản lý topo mạng 66

3.4.2 Quản lý tài nguyên 67

3.4.3 Quản lý lỗi 67

3.4.4 Quản lý hiệu năng 67

3.4.5 Quản lý bảo mật 68

3.4.6 Quản lý cấu hình 68

3.4.7 Cấu hình dịch vụ qua giao diện đồ hoạ (provisiong) 68

3.4.8 Cấu hình trên thiết bị mạng (các router NE40E) 68

3.5 XÂY DỰNG MẠNG MAN-E VNPT THÁI NGUYÊN 69

3.5.1 Định hướng xây dựng mạng MAN-E 69

3.5.2 Định cỡ mạng MAN-E 70

Kết luận chương 3 76

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT

API Application Programming Interface giao diện lập trình ứng dụng

AS Autonomous System một tập hợp các mạng có cùng chính sách định tuyến ATM

Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển mạch không

đồng bộ

BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến toàn cầu

BRAS Broadband Remote Access Server Máy chủ truy nhập băng rộng từ xa

CBS Commintted Burst Size Kích thước bùng nổ cam kếtCDMA Code Division Multiple Access đa truy nhập phân chia theo mã

CE-VLAN Customer Edge Virtual LAN VLAN phí khách hàng

CIDR Classless Interdomain Routing Định tuyến giữa các Miền không phân biệt lớpCIR Commintted Information Rate Tốc độ truyền thông cam kết

CPE Customer Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng

CR-LDP Constranint - based Routing Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhã định tuyến cưỡng bức

DWDM Dense Wavelength Division Multiplex Ghép kênh theo bước sóng ghép mật độ caoE-LAN Ethernet LAN

Dịch vụ mạng LAN qua Ethernet

E-LINE Ethernet Line Dịch vụ đường thuê bao qua EthernetEPL Ethernet Private Line Đường thuê kênh riêng Ethernet

EP-LAN Ethernet Private LAN

Mạn LAN riêng qua mạng Ethetnet

EVC Ethernet Virtual Connection Đường kết nối ảo

EVPL Ethernet Virtual Private Line

Đường thuê kênh riêng ảo qua mạng Ethernet

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

FEC Forwarding Equivalence Class Tập hợp các gói vào mà có cùng một nhãn ra

FTTx Fiber To The x Họ công nghệ sử dụng cáp quang tới một điểm

GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu

ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức điều khiển truyền tin trên mạngIETF

Internet Engineering Task Force Tổ chức đặc nhiệm kỹ thuật

InternetIGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyết Gateway bên trong

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình Internet

ISDN Integrated Services Digital Network Công nghệ băng hẹp

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ InternetITU International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thông quốc tế

LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãnLSR

Label-Switched Router Bộ định tuyến chuyển mạch

nhãnMAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi

trườngMAN-E Metro Area Network - Ethernet Mạng đô thị sử dụng công nghệ

Ethernet

MGC Media Gateway Controller

Bộ điều khiển cổng phương tiện

MP2MP Multi Point to Multi Point Đa điểm đến đa điểm

MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MSAN Multi Service Access Node Thiết bị truy cập đa dịch vụ

NNI Network - Network Interface Giao diện Mạng - Mạng

NGN Next generation networking Mnagj thế hệ sau

OSI Open Systems Interconnection Reference Model Mô hình tham chiếu kết nối hệ thống mởOSPF Open Shortest Path First

Là giao thức định tuyến theo trạng thái đường lien kếtOSS Operations Support System quản lý vận hành hệ thống mạng

P2P Point to Point Điểm đến điểm

PIR Peak Information Rate Tốc độ truyền thông tối đaPON Passive Optical Networks mạng quang thụ động

PSTN Public Switched Telephone Network mạng chuyển mạch điện thoại công cộngPVC Permanent Virtual Circuit chuyển tiếp khung

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức đăng ký trước tài

nguyênRTFM real time flow measurement Đo lưu lượng thời gian thựcSDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộSEN Service Excution Node gồm các nút thực thi dịch vụ

SLA Service Level Agreement Thoả thuận cấp độ dịch vụSONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

S-VLAN Service Provider VLAN VLAN phía nhà cung cấp dịch

vụTDM Time division multiplexing Ghép kênh theo thời gian

UNI User - Network Interface Giao diện người dùng - Mạng

VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức IP

WDM Wavelength Division Multiplex Ghép kênh theo bước sóng quangxDSL x Digital Subcriber Line Các dịch vụ kênh thuê bao số

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng, vượt bậc của các công nghệ truy nhập băng rộng mới (xDSL, FTTx…) và các dịch vụ mới (VoIP, IPTV, VoD…), đặc biệt là xu hướng tiến lên NGN của ác nhà khai thác Viễn thông:

Yêu cầu về băng thông kết nối tới các thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN) ngày càng cao, yêu cầu về cơ sở hạ tầng truyền tải phải đáp ứng các công nghệ mới của IP để sẵn sàng cho các dịch vụ mới ngày càng tăng: multicast, end-to-end QoS, bandwitdh-on-demand…, yêu cầu đáp ứng băng thông cung cấp trực tiếp theo nhu cầu của khách hàng khách hàng (FE, GE), và các yêu cầu khác…

Tất cả các yêu cầu trên dẫn đến sự phát triển bùng nổ của mạng MAN trong các thành phố, đặc biệt là mạng Ethernet-based MAN để truyền tải lưu lượng IP

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 từ 100Mbps dần được thay thế bằng tốc độ Gbps 10Gbps thậm chí 40Gbps Việc này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có thể sử dụng cồng 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 100 mét thì với công nghệ cáp quang, khoảng cách truyền dần tăng hàng trăm nghìn lần lên đến hàng chục KM

Sử dụng công nghệ MAN-E để cung cấp dịch vụ chất lượng cao, dịch vụ đa dạng đến khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ đang là xu hướng chung trên toàn thế giới Công nghệ Ethernet được hầu hết các nhà cũng cấp thiết bị trên thế giới hỗ trợ

Tại Việt Nam côn nghệ mạng MAN-E đã được một số nhà cung cấp dịch vụ viễn thông

đã triển khai và đưa vào khai thác thành công Tiêu biếu là mạng MAN-E của Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam VNPT, Tập đoàn VNPT phát triển mạng MAN-E dự vào các đặc điểm như sau:

Hiệu quả chi phí: Chi phí đầu tư và vận hành thấp.

Đơn giản: Đã được tiêu chuẩn hóa và không ngừng được phát triển Được ứng dụng rộng rãi

trong tất cả các tổ chức, doanh nghiệp và thiết bị gia đình

Độ linh động cao: Quản lý băng thông và mở rộng băng thông kết nối rất dễ dàng Hỗ trợ rất

nhiều mô hình kết nối (topology) khác nhau Tối ưu cho việc truyền tải thông tin dạng gói, đặc biệt là các gói tin IP

Mạng MAN-E là phân khúc mạng nằm giữa lớp Core và lớp Access, có tổ chức năng thu gom lưu lượng và đảm bảo yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho khách hàng Mạng MAN-E chính

là yếu tố cốt lõi để các nhà cung cấp dịch vụ triển khai cung cấp các dịch vụ băng rộng chất lượng cao đối với khách hàng

Tại Việt Nam công nghệ mạng MAN-E đang trong quá trình triển khai do đó có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu và phát triển tuy nhiên trong luận văn này xin được đi vào Tìm hiểu cộng nghệ mạng MAN-E và Ứng dụng của mạng MAN-E tại VNPT Thái Nguyên.

Đề tài bao gồm 3 chương:

Chương 1: Nêu lên các khái niệm về mạng NGN, cấu trúc logic và cấu trúc vật lý của mạng NGN từ đó xác định mạng MAN-E thuộc lớp nào trong mạng NGN

Chương 2: Nêu lên các khai niệm chung về mạng MAN-E như: định nghĩa, mô hình phân lớp, các thành phần cơ bản, các dịch vụ cơ bản và các ưu nhược điểm của các dịch vụ đó Đồng thời nêu các định nghĩa về tham số hiệu năng trong mạng MAN-E

Chương 3: Mô hình triển khai mạng MAN-E tại VNPT, giới thiệu về công nghệ và mô hình triển khai hệ thống mạng của VNPT tại Việt Nam trên cơ sở đó xây dựng mạng MAN-E giai đoạn 2 tại VNPT Thái Nguyên

Trong quá trình làm luận văn tôi đã nhận được nhiều ý kiến đóng góm, giúp đỡ quý báu của các thầy cô giáo cùng các bạn bè đồng nghiệp

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Tam, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa CNTT Đại học Thái Nguyên, các thầy cô giáo tại Viện Công nghệ Thông tin – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, những người đã trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong quá trình học tập

Cảm ơn sự giúp đỡ, tạo điều kiện của các đồng nghiệp nôi tôi đang công tác: VNPT Thái Nguyên đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn của mình

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGN

1.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM MẠNG NGN

1.1.1 Khái niệm

Mạng thế hệ sau (NGN) là mạng chuyển mạch gói có khả năng cung cấp các dịch

vụ viễn thông và tạo ra ứng dụng băng thông rộng, các công nghệ truyền tải đảm bảo chất lượng dịch vụ, trong đó các chức năng dịch vụ độc lập với các công nghệ truyền tải liên quan

NGN là mạng:

− Có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói

− Triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng

− Đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động

− Các hệ thống hỗ trợ có khả năng mềm dẻo, cho phép khách hàng sử dụng nhiều loại hình dịch vụ mà chỉ cần một nhà cung cấp

Hình 1.1: Sự hội tụ giữa thoại và số liệu, cố định và di động trong NGN 1.1.2 Đặc điểm của mạng NGN

NGN có bốn đặc điểm chính

− Nền tảng là hệ thống mở;

− Dịch vụ thực hiện độc lập với mạng lưới;

− NGN là mạng dựa trên nền chuyển mạch gói, sử dụng các giao thức thống nhất;

− Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cao, có đủ dung lượng

để đáp ứng nhu cầu

Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà:

Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập

Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng.

Việc phân tách chức năng làm cho mạng viễn thông truyền thống dần dần đi theo hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức mạng lưới Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện liên kết giữa các mạng có cấu hình khác nhau

Tiếp đến, việc tách dịch vụ độc lập với mạng nhằm thực hiện một cách linh hoạt và

có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao hơn

Thứ ba, NGN dựa trên cơ sở mạng chuyển mạch gói và các giao thức thống nhất Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp, đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta thường gọi là “dung hợp ba mạng” Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện liên kết các mạng khác nhau; con người lần đầu tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ sở vững chắc về mặt

kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia

Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn nhiều khuyết điểm về khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu Tuy nhiên, chính tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này NGN là nền tảng cho cơ sở hạ tầng thông tin quốc gia

Thứ tư: NGN mạng có dung lượng và tính thích ứng cao, đủ năng lực để đáp ứng nhu cầu:

− Có khả năng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đa phương tiện băng thông cao.

− Có khả năng thích ứng với các mạng đã tồn tại để tận dụng cơ sở hạ tầng mạng, dịch vụ và khách hàng sẵn có

1.2 CẤU TRÚC LOGIC MẠNG THẾ HỆ MỚI

Hiện nay vẫn chưa có một khuyến nghị cụ thể nào của ITU về cấu trúc của NGN

Có nhiều nhà viễn thông lớn trên thế giới đưa ra mô hình NGN như Alcatel, Ericsion, Nortel, Lucent…

Từ những mô hình của các hãng, mô hình cấu trúc của NGN được chia ra làm bốn lớp chức năng:

Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay: lớp ứng dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền dẫn Các giao diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng, dễ dàng; những nhà khai thác có thể chọn lựa các nhà cung cấp thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mô hình mạng NGN

Líp øng dông

Líp ®iÒu khiÓn

Líp truyÒn th«ng

Líp truyÒn dÉn vµ Líp truyÒn dÉn vµ

Giao diÖn më API

Giao diÖn më API

Giao diÖn më API

Hình 1.2: Cấu trúc luận lý mạng thế hệ mới

Nếu xem xét từ góc độ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc của NGN có thêm lớp ứng dụng dịch vụ bao gồm 5 lớp chức năng: lớp truyền dẫn và truy nhập (service access layer), lớp truyền thông (service transport/core layer), lớp điều khiển (control layer), lớp ứng dụng/dịch vụ (application/service layer) và lớp quản lý ( MAN-Eage MAN-Et layer )

Hình 1.3: Mô hình 5 lớp chức năng của NGN 1.2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập

Phần truy nhập:

- Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục qua cổng giao tiếp thích hợp

- Cung cấp các truy nhập chuẩn và không chuẩn của thiết bị đầu cuối như: truy

nhập đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài PBX, …

- Với truy nhập vô tuyến: các hệ thống thông tin di động GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh

- Trong tương lại các hệ thống truy nhập không dây sẽ phát triển rất nhanh như truy nhập hồng ngoại, bluetooth hay WLAN (802.11)

- Với truy nhập hữu tuyến: hiện nay cáp đồng và xDSL đang được sử dụng

- Trong tương lai truyền dẫn quang DWDM, PON sẽ dần chiếm ưu thế, thị

trường của xDSL và modem sẽ dần thu nhỏ lại

Phần truyền dẫn:

- Tại lớp vật lý các công nghệ truyền dẫn quang như SDH, WDM hay DWDM sẽ được sử dụng

- Công nghệ ATM hay IP có thể được sử dụng trên mạng lõi để đảm bảo QoS

- Các router được sử dụng ở biên mạng lõi khi lưu lượng lớn Khi lưu lượng nhỏ switch–router có thể đảm nhận luôn chức năng những bộ định tuyến này

- Lớp truyền tải có khả năng hỗ trợ các mức QoS cho cùng một dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau

- Lớp ứng dụng đưa ra các yêu cầu về năng lực truyền tải và lớp truyền tải sẽ thực hiện yêu cầu đó

1.2.2 Lớp truyền thông

Thiết bị chính trong lớp truyền thông là các cổng (Gateway) làm nhiệm vụ kết nối giữa các phần của mạng và giữa các mạng khác nhau

Chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (PSTN/ISDN, LAN, vô tuyến,

…) sang môi trường gói trên mạng lõi và ngược lại

- Bao gồm 2 thành phần: Mạng trục (IP MPLS) và các mạng thu gom lưu lượng (MAN-E) tại các Tỉnh/TP

- Truyền tải lưu lượng IP, có khả năng cung cấp L2/L3 VPN kết nối các phần tử mạng NGN

- Thu gom lưu lượng ở các NODE trước khi kế nối lên Mạng Core IP/MPLS

- Sử dụng cáp quang và các kết nối GE để tăng băng thông

- Cung cấp kết nối băng thông lớn tới các IPDSLAM/MSAN

- Cung cấp kết nối GE tới các khách hàng lớn

- Hỗ trợ công nghệ mới để sẵn sàng cung cấp các dịch vụ Tripleplay NGN

Hình 1.4: Cấu trúc mạng MAN-E 1.2.3 Lớp điều khiển

- Quản lý và chăm sóc khách hàng

Các thành phần:

- Thành phần chính là Softswitch, còn gọi là MGC hay Call Agent,

- Các thành phần như cổng báo hiệu SG (Signaling Gateway), Server phương tiện

MS (Media server), FS, AS để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP

Hình 1.5: Các thành phần của Softswitch Các đặc điểm:

- Nhờ giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, cho phép dịch

vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng

- Hiện nay lớp điều khiển vẫn rất phức tạp, khả năng tương thích giữa thiết bị của các hãng là vấn đề cần quan tâm

- Các giao thức, giao diện báo hiệu và điều khiển kết nối rất đa dạng, còn chưa được chuẩn hoá và đang tiếp tục phát triển

1.2.4 Lớp ứng dụng/dịch vụ

− Thành phần: Bao gồm các nút thực thi dịch vụ SEN (Service Excution Node) Thực chất đây là các server dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho khách hàng thông qua lớp truyền tải

− Chức năng: Cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thông minh IN (Intelligent network), dịch vụ Internet…cho khách hàng Lớp này thực hiện cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và các mức chất lượng khác nhau Một số loại dịch vụ sẽ do phía thuê bao tự thực hiện điều khiển logic dịch vụ và truy nhập trực tiếp vào lớp ứng dụng và dịch vụ, một số khác sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống Lớp ứng dụng và dịch vụ liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API Nhờ đó các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dịch vụ mạng.

1.2.5 Mặt phẳng quản lý

Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên

Mặt phẳng quản lý tác động trực tiếp lên tất cả các lớp còn lại, làm nhiệm vụ giám sát các hoạt động của mạng Mặt phẳng quản lý phải đảm bảo hoạt động được trong môi trường mở, với nhiều giao thức, dịch vụ và các nhà khai thác khác nhau

Các chức năng quản lý được chú trọng là: quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý kinh doanh

1.3 CẤU TRÚC VẬT LÝ

− SG (Signaling Gateway) là một thiết bị vào ra, nó tạo ra một chiếc cầu nối giữa mạng báo hiệu số 7 với mạng IP dưới sự điều khiển của MGC Nhiệm vụ của SG

là xử lý thông tin báo hiệu

− Media server được dùng để xử lý các thông tin đặc biệt Nó thực hiện các chức năng mới:

• Chức năng voicemail cơ bản

• Hộp thư fax tích hợp hay các thông báo có thể sử dụng e-mail hoặc các bản tin ghi âm trước (pre-recorded message)

• Khả năng nhận diện tiếng nói (nếu có)

• Khả năng hội nghị truyền hình (video conference)

• Khả năng chuyển thoại sang văn bản (speech-to-text)

− Application Server/Feature Server

Server đặc tính là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ của doanh nghiệp Chính vì vậy nó còn được gọi là Server ứng dụng thương mại Vì hầu hết các Server này tự quản lý các dịch vụ và truyền thông qua mạng IP nên chúng không ràng buộc nhiều với Softswith về việc phân chia hay nhóm các thành phần ứng dụng

1.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI

1.4.1 IP

IP là giao thức chuyển tiếp gói tin, nó đóng gói và chuyển gói tới đích một cách hiệu quả sử dụng địa chỉ trong phần header của gói IP cung cấp dịch vụ chuyển dữ liệu hướng không kết nối, nó chỉ nỗ lực tối đa để chuyển gói tin tới đích chứ không đảm bảo chất lượng dịch vụ IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP) Gói IP chứa địa chỉ của bên nhận, địa chỉ là số duy nhất trong toàn mạng và MAN-E đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tin tới đích

Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng Do vậy cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về nguyên tắc chuyển tin và nó có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút Kết quả tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bản chuyển tin (forwarding table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới đích

Dựa trên các bảng chuyển tin, cơ cấu chuyển tin để chuyển mạch các gói IP hướng tới đích Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một Ở cách này, mỗi nút mạng tính toán bảng chuyển tin một cách độc lập Vì vậy, phương thức này yêu cầu kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau Sự không thống nhất của kết quả sẽ dẫn tới chuyển gói tin sai hướng dẫn đến mất gói tin.Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng Ví dụ, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng một tuyến tới điểm đích Điều này khiến mạng không thể thực hiện một số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo dịch vụ

Tuy nhiên, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng Giao thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với

sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi topo mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối Với các phương thức như CIDR (Classless Interdomain Routing), kích thước của bảng chuyển tin được duy trì ở mức chấp nhận

được, và do việc tính toán định tuyến đều do các nút thực hiện, mạng có thể mở rộng mà không cần bất kì sự thay đổi nào.

Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao Tuy nhiên việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến theo từng chặng Ngoài ra IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ

1.4.2 ATM

ATM là một phương thức chuyển mạch gói nhanh, nó cho phép các hệ thống dùng

kĩ thuật này hoạt động ở tốc độ cao hơn nhiều so với các hệ thống chyển mạch gói thông thường nhờ sự hạn chế các chức năng trong mạng của nó

ATM có khả năng vận chuyển bất kì một loại dịch vụ nào, bất chấp những đặc điểm của chúng như là tốc độ bit, những yêu cầu về chất lượng hoặc đặc tính đột biến tự nhiên của nó ATM nhận thông tin ở nhiều dạng khác nhau như thoại, số liệu, video… và tách chúng thành các khối nhỏ có kích thước cố định gọi là cell Các cell này sẽ được truyền trên các kênh ảo

− ATM khác với IP ở một số điểm:

• ATM là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối Kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu trước khi thông tin được gửi đi

• ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ xuyên suốt trong thời gian kết nối Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối một nhãn Việc này thực hiện hai điều: dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào trong mỗi tổng đài Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài Điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong bảng chuyển tin của IP router

• Các gói trong ATM nhỏ, có kích thước cố định nên tốc độ truyền sẽ lớn hơn dẫn đến trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực Đồng thời tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao dễ dàng hơn

• ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của IP router, và việc này thực hiện trên các phần cứng chuyên dụng Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IP router truyền thống.

và không thật hiệu quả trên một số mặt

Công nghệ MPLS sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi giao thức định tuyến của IP Thiết bị CSR của Toshiba ra đời năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM

− MPLS tách chức năng của IP router làm hai phần riêng biệt:

• Chức năng chuyển gói tin: có nhiệm vụ gửi gói tin giữa các router, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như trong ATM Trong MPLS, nhãn là một số có

độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng Kỹ thuật hoán đổi nhãn thực chất là việc tìm nhãn cho một gói tin trong một bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn mới của gói đó Các router thực hiện kỹ thuật này gọi là LSR (Label Switch Router)

• Chức năng điều khiển: gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR, giao thức phân phối nhãn thiết lập nhãn trong các bảng định tuyến

MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet khác như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border Gateway Protocol)

− Một số ưu diểm của MPLS:

• MPLS đảm bảo chất lượng dịch vụ do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng

và cho phép thiết lập tuyến cố định Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế chuyển tuyến (fast reruoting) Do MPLS là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối , khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền cao hơn Trong khi đó các dịch vụ mà MPLS hỗ trợ lại yêu cầu dung lượng cao Do vậy, khả năng phục hồi của MPLS đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu khôi phục lỗi của lớp vật lý bên dưới

• Công nghệ MPLS giúp cho việc quản lý mạng được dễ dàng hơn Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tin thuộc một FEC có thể được xác định bởi một giá trị của nhãn Do vậy trong miền MPLS các thiết

bị đo lưu lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gói tin Lưu lượng

đi qua các tuyến chuyển mạch nhãn (LSP) được giám sát 1 cách dễ dàng dùng RTFM( realtime flow measurement) Bằng cách giám sát lưu lượng tại các LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có thể được xác định nhanh chóng Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương thức này không đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ(ví dụ trễ từ điểm đầu tới điểm cuối của miền MPLS) Việc đo trễ có thể được thực hiện bởi giao thức lớp 2 Để giám sát tốc độ của mỗi luồng và đảm bảo các luồng lưu lượng tuân thủ tính chất lưu lượng đã được định trước, hệ thống giám sát có thể dùng 1 thiết bị nắn lưu lượng Thiết bị này sẽ cho phép giám sát và đảm bảo tuân thủ tính chất lưu lượng mà không cần thay đổi các tính chất hiện có

Tóm lại, MPLS là một công nghệ chuyển mạch có nhiều triển vọng MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng IP truyền thống Đồng thời cải thiện lưu lượng của mạng một cách đáng kể [1]

Kết luận chương 1

Mạng thế hệ sau NGN đang được nghiên cứu, chuẩn hoá bởi các tổ chức viễn thông lớn trên thế giới nhằm đáp ứng nhu cầu càng tăng về tính mở, sự tương thích và linh hoạt để cung cấp đa dịch vụ, đa phương tiện với các tính năng ngày càng mở rộng

Tại Việt Nam, mạng viễn thông đang ngày càng phát triển để đáp ứng các nhu cầu mới trong nền kinh tế hội nhập thế giới và việc chuyển hoàn toàn sang công nghệ mạng NGN là việc làm bức thiết nhằm đáp ứng các nhu cầu này Quá trình xây dựng và phát triển mạng NGN phải được tiến hành từng bước, có tính đến sự tương thích và phối hợp với nền tảng mạng hiện tại Thông qua kết trúc mạng NGN đã phân tích trên ta thấy mạng MAN-E thuộc vào lớp truyền thông Mạng MAN-E tại các Tỉnh/thành phố có chức năng:

- Thu gom lưu lượng ở các Tỉnh/TP trước khi kế nối lên Mạng Core IP/MPLS

- Sử dụng cáp quang và các kết nối GE để tăng băng thông

- Cung cấp kết nối băng thông lớn tới các thiết bị IPDSLAM/MSAN

- Cung cấp kết nối GE tới các khách hàng lớn

- Hỗ trợ công nghệ mới để sẵn sàng cung cấp các dịch vụ Tripleplay NGN

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E VÀ CÁC DỊCH VỤ TRÊN MẠNG

MAN-E 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E

2.1.1 Tổng quan mạng quang Ethernet

Trong vài thập kỷ gần đây, Ethernet là công nghệ chủ yếu trong các mạng nội bộ LAN, là công nghệ chủ đạo trong hầu hết các văn phòng trên toàn thế giới và hiện nay đã được dùng ngay cả trong các hộ gia đình để chia sẽ các đường dây truy nhập băng rộng giữa các thiết bị với nhau Đặc biệt tất cả các máy tính cá nhân đều được kết nối bằng Ehernet và ngày càng nhiều thiết bị truy nhập dùng đến công nghệ này.Có nhiều lý do để giải thích tại sao Ethernet đã có sự thành công như vậy trong cả các doanh nghiệp lẫn các

hộ gia đình: dễ sử dụng, tốc độ cao và giá thiết bị rẻ [1]

Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, tốc độ Ethernet đã được cải thiện

từ Mbps lên Gbps và 40Gbps Song song với nó là sự bùng nổ của Internet yêu cầu băng

thông truyền tải lưu lượng rất lớn, phương tiện truyền trong mạng Ethernet cũng chuyển dần từ cáp đồng sang cáp quang, và cấu hình cũng đã phát triển từ cấu trúc bus dùng chung lên cấu trúc mạng chuyển mạch Đây là những nhân tố quan trọng để xây dựng các mạng có dung lượng cao, chất lượng cao, và hiệu xuất cao, đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng khắt khe của yêu cầu về chất lượng dịch vụ (Qos) trong môi trường mạng mạng đô thị (MAN-E) hay WAN đảm bảo kết nối với khách hàng mọi lúc, mọi nơi mọi giao diện

Mở rộng từ mạng LAN ra mạng MAN-E tạo ra các cơ hội mới cho các nhà khai thác mạng Khi đầu tư vào mạng MAN-E, các nhà khai thác có khả năng để cung cấp các giải pháp truy nhập tốc độ cao với chi phí tương đối thấp cho các điểm cung cấp dịch vụ POP (Points Of Presence) của họ, do đó loại bỏ được các điểm nút cổ chai tồn tại giữa các mạng LAN tại các cơ quan với mạng đường trục tốc độ cao

Doanh thu giảm do cung cấp băng thông với giá thấp hơn cho khách hàng có thể

bù lại bằng cách cung cấp thêm các dịch vụ mới Do vậy MAN-E sẽ tạo ra phương thức

để chuyển từ cung cấp các đường truyền có giá cao đến việc cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng qua băng thông tương đối thấp

Xu hướng phát triển công nghệ mạng MAN-E:

Hiện tại, các công nghệ tiềm năng được nhận định là ứng cử để xây dựng mạng MAN-E thế hệ mới chủ yếu tập trung vào 5 loại công nghệ chính, đó là:

− Next Generation SDH/SONET: SDH/SONET thế hệ mới

− WDM (Wavelength Division Multiplexing): Ghép kênh theo bước song

− RPR ( Resilient Packet Ring): vòng Ring gói tự phục hồi

− Ethernet/Giagabit Ethernet (GE)

− Chuyển mạch kết nối MPLS

Các công nghệ nói trên này được xây dựng khác nhau cả phạm vi và các phương thức mà chúng sẽ được sử dụng Trong một số trường hợp, các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng lại triển khai cùng một công nghệ cho các ứng dụng khác nhau Ví dụ, Gbps có thể được sử dụng để cung cấp năng lực truyền tải cơ sở hoặc để cung cấp các dịch vụ gói Ethernet trực tiếp đến khách hàng

Các nhà khai thác mạng có xu hướng kết hợp một số loại công nghệ trên cùng một mạng của họ, vì tất cả các công nghệ sẽ đóng góp vào việc đạt được những mục đích chung là:

− Giảm chi phí đầu tư xây dựng mạng

− Rút ngắn thời gian đáp ứng dịch vụ cho khách hàng

− Dự phòng dung lượng đối với sự gia tăng lưu lượng dạng gói

− Tăng lợi nhuận từ việc triển khai các dịch vụ mới

− Nâng cao hiệu suất khai thác mạng

Trong khuân khổ luận văn này xin trình bày về mạng MAN trên công nghệ Ethernet/Giagabit Ethernet (GE)

2.1.2 Các tính năng của MAN-E

Khách hàng được kết nối đến MAN-E sử dụng các giao diện thích hợp với Ethernet thay vì phải qua nhiều giai đoạn biến đổi từ lưu lượng ATM, SONET/SDH và ngược lại Bằng cách này không chỉ loại bỏ được sự phức tạp mà còn làm cho quá trình cung cấp đơn giản đi rất nhiều Mô hình Metro hình thành từ qúa trình cung cấp các ống băng thông (tunel giữa các node và khách hàng đầu cuối để cung cấp các mạng LAN ảo (VLAN) và các mạng riêng ảo (VPN) dựa trên mức thoả thuận dịch vụ SLA)

Trong trường hợp này, các vấn đề đã được đơn giản hoá đi rất nhiều cho cả khách hàng lẫn nhà khai thác Khách hàng không cần phải chia cắt lưu lượng và định tuyến chúng đến các đường phù hợp để đến đúng các node đích nữa Thay vì tạo ra rất nhiều chùm đường truyền giữa các node, ở đây chỉ cần tạo ra băng thông dựa theo SLA mà bao hàm được nhu cầu của khách hàng tại mỗi node

Nói cách khác, cung cấp các kết nối không còn là vấn đề thiết yếu đối với nhà cung cấp mạng nữa do đó họ có điều kiện để tập trung vào việc tạo ra các dịch vụ giá trị gia tăng Bằng việc mở rộng mạng LAN vào mạng MAN-E sử dụng kết nối có băng thông lớn hơn, sẽ không còn sự khác biệt giữa các server của mạng với các router được đặt tại thiết bị của khách hàng và tại các điểm POP của nhà cung cấp mạng nữa

MAN-E có chức năng thu gom lưu lượng và đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng cho các thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN) Có khả năng cung cấp các kết nối

Ethernet (FE/GE) tới khách hàng để truyền tải lưu lượng trong nội tỉnh, đồng thời kết nối lên mạng đường trục IP/MPLS NGN để chuyển lưu lượng đi liên tỉnh, quốc tế Trong mạng MAN-E người ta sử dụng các thiết bị CES (Carrier Ethernet Switch) tại các nơi có lưu lượng cao tạo thành mạng chuyển tải Ethernet/IP Kết nối giữa các thiết bị CES dạng hình sao, ring hoặc đấu nối tiếp, sử dụng các loại cổng kết nối: n x 1Gbps hoặc n x 10Gbps

2.1.3 Cấu trúc mạng MAN-E

Kiến trúc mạng Metro dựa trên công nghệ Ethernet điển hình có thể mô tả như hình 2.1 Phần mạng truy nhập Metro tập hợp lưu lượng từ các khu vực (cơ quan, toà nhà, ) trong khu vực của mạng Metro Mô hình điển hình thường được xây dựng xung quanh các vòng Ring quang với mỗi vòng Ring truy nhập Metro gồm từ 5 đến 10 node Những vòng Ring này MAN-E lưu lượng từ các khách hàng khác nhau đến các điểm POP mà các điểm này được kết nối với nhau bằng mạng lõi Metro Một mạng lõi Metro điển hình sẽ bao phủ được nhiều thành phố hoặc một khu vực tập trung nhiều doanh nghiệp.[1]

Hình 2.1: Cấu trúc mạng MAN-E điển hình

Một khía cạnh quan trọng của những mạng lõi Metro này là các trung tâm dữ liệu, thường được đặt node quan trọng của mạng lõi Metro có thể truy nhập dễ dàng Những trung tâm dữ liệu này phục vụ chủ yếu cho nội dung các host gần người sử dụng Đây cũng chính là nơi mà các dịch vụ từ nhà cung cấp dịch vụ khác (Outsourced services) được cung cấp cho các khách hàng của mạng MAN-E Quá trình truy nhập đến đường trục Internet được cung cấp tại một hoặc một số điểm POP cấu thành nên mạng lõi Metro Việc sắp xếp này có nhiều ưu điểm phụ liên quan đến quá trình thương mại điện tử Hiện

tại cơ sở hạ tầng cho mục đích phối hợp thương mại điện tử cũng gần giống như lõi của mạng Internet, có nhiều phiên giao dịch hơn được xử lý và sau đó giảm dần, đây là hai ưu điểm nổi trội khi tổ chức một giao dịch thành công dựa trên sự thực hiện của Internet.

2.1.4 Mô hình phân lớp mạng MAN-E

Mô hình phân lớp mạng MAN-E được định nghĩa theo MEF 4 được chia làm 3 lớp bao gồm:

− Lớp truyền tải dịch vụ (TRAN layer): bao gồm một hoặc nhiều dịch vụ truyền tải

− Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer): hỗ trợ các dịch vụ thông tin dữ liệu Ethernet lớp 2 (trong mo hình OSI)

− Lớp dịch vụ ứng dụng: hỗ trợ các ứng dụng được truyền tải dựa trên dịch vụ Ethernet lớp 2

Mô hình phân lớp mạng MAN-E dựa trên quan hệ Client/Server Hơn nữa, mỗi lớp

có thể bao gồm các thành phần thuộc mặt phẳng quản lý, giám sát dịch vụ Mô hình phân lớp mạng MAN-E được mô tả tại hình 2.2 [6]

Hình 2.2: Mô hình mạng MAN-E theo các lớp

− Lớp truyền tải dịch vụ (Transport Services Layer)

Lớp truyền tải dịch vụ, cung cấp các kết nối giữa các phần tử của lớp dịch

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

− Lớp dịch vụ Ethernet (Ethernet Services Layer)

Lớp dịch vụ Ethernet có chức năng truyền tải các dịch vụ hướng kết nối chuyển mạch dựa trên địa chỉ MAC và các bản tin Ethernet sẽ được truyền trên

hệ thống thông qua các giao diện hướng nội bộ, hướng bên ngoài được quy định rõ ràng, gắn với các điểm tham chiếu

Lớp ETH cũng phải cung cấp được các khả năng về OAM, khả năng phát triển dịch vụ trong việc quản lý các dịch vụ Ethernet hướng kết nối Tại các giao diện hướng bên ngoài của lớp ETH, các bản tin bao gồm: Ethernet unicast, multicast hoặc broadcast, tuân theo chuẩn IEEE 802.3 – 2002

− Lớp dịch vụ ứng dụng (Application Services Layer)

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

2.1.5 Các điểm tham chiếu trong mạng MAN-E

Điểm tham chiếu trong mạng MAN-E là tập các điểm tham chiếu lớp mạng được

sử dụng để phân các vùng liên kết đi qua các giao diện hình vẽ 2.3 chỉ ra các quan hệ giữa các thành phần kiến trúc bên ngoài và mạng MAN-E Các thành phần bên ngoài bao gồm:

− Từ các thuê bao đến các dịch vụ MAN-E

− Từ các mạng MAN-E khác

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

Hình 2.3: Mô hình các điểm tham chiếu

Các thuê bao kết nối đến mạng MAN-E thông qua điểm tham chiếu giao diện Người dùng – Mạng (UNI: Uset – Network interface) Các thành phần trong cùng mạng (NE: Internal Network Elements) hoặc I-INNIs ( Internal – NNIs) Hai mạng MAN-E độc lập có thể kết nối với nhau tại điểm tham chiếu External NNI (E-NNI) Một mạng MAN-

E có thể kết nối với các mạng dịch vụ và truyển tải khác tại điểm tham chiếu liên mạng Network Interworkinh NNI (NI-NNI) hoặc điểm tham chiếu liên dịch vụ Service Interworking NNI (SI-NNI)

Service Interworking NNI

Network Interworking NNI

Network Interworking NNI

Subscriber

UNI

Other L1 Transport Networks

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

Ethernet Wide Area Network (E-WAN)

Service Provider X

External NNI

Subscriber

Subscriber

UNI

UNI

Hình 2.4: Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MAN-E

Giao diện UNI sử dụng để kết nối các thuê bao đến nhà cung cấp dịch vụ MAN-E UNI cũng cung cấp điểm tham chiếu giữa các thiết bị mạng MAN-E 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 phí 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 được chia thành thiết bị truy nhập và thiết bị người sử dụng đầu cuối giữa hai thiết bị này có điểm tham chiếu S.[6]

2.1.6 Các thành phần vật lý trong mạng MAN-E

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

− Các thiết bị biên khách hàng (CE: customes Edge)

Thiết bị CE là thành phần vật lý thuộc kiến trúc mạng MAN-E thực hiện các thành phần chức năng thuộc mạng khách hàng để yêu cầu các dịch vụ từ nhà cung cấp mạng MAN-E 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 đáp ứng được khả năng làm việc với giao diện UNI-C Thiết bị CE có thể là Swtich(Ethernet, Router(IP/MPLS) hoặc một

UNI

End-to-End Ethernet flow

Ethernet Virtual Connection

Metro Ethernet Network (MEN)

thiết bị đầu cuối thông thường các thành phần chức năng của CE có thể thuộc lớp ETH layer, TRAN layer hoặc APP layer.

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

Thiết bị PE là các router có chức năng cung cấp chức năng kết nối đến khách hàng hoặc kết nối đến 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

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

Thiết bị P hay còn gọi là Core Router, là các router khác của nhà cung cấp dịch vụ thuộc lớp ETH leyer, thiết bị P không tham gia vào các chức năng thuộc giao diện UNI-N/E-NNI

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

Thiết bị NT thực hiện chức năng thuộc lớp TRAN layer giữa điểm cuối của nhà cung cấp dịch vụ mà 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

− 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

2.1.7 Lợi ích dùng dịch vụ Ethernet

Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã cung cấp dịch vụ Metro Ethernet Một số nhà cung cấp đã mở rộng dịch vụ Ethernet vuợt xa phạm vi mạng nội thị (MAN-E) và vươn đến phạm vi mạng diện rộng (WAN) Hàng triệu thuê bao đã được sử dụng dịch vụ Ethernet

và số lượng thuê bao đang tăng lên một cách nhanh chóng Những thuê bao này bị thu hút bởi những lợi ích của dịch vụ Ethernet đem lại, bao gồm:

− Tính dễ sử dụng

− Hiệu quả về chi phí (cost effectiveness)

− Linh hoạt

Tính dễ sử dụng

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

Hiệu quả về chi phí

Dịch vụ Ethernet làm giảm chi phí đầu tư (CAPEX-capital expense) và chi phí vận hành (OPEX-operation expense):

– Một là, do sự phổ biến của Ethernet trong hầu hết tất cả các sản phẩm mạng nên giao diện Ethernet có chi phí không đắt

– Hai là, ít tốn kém hơn những dịch vụ cạnh tranh khác do giá thành thiết bị thấp, chi phí quản trị và vận hành thấp hơn

– Ba là, nhiều nhà cung cấp dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao tăng thêm băng thông một cách khá mềm dẻo Điều này cho phép thuê bao thêm băng thông khi cần thiết và họ chỉ trả cho những gì họ cần

Tính linh hoạt

Dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao thiết lập mạng của họ theo những cách hoặc là phức tạp hơn hoặc là không thể thực hiện với các dịch vụ truyền thống khác Ví dụ: một công ty thuê một giao tiếp Ethernet đơn có thể kết nối nhiều mạng ở vị trí khác nhau để thành lập một Intranet VPN của họ, kết nối những đối tác kinh doanh thành Extranet VPN hoặc kết nối Internet tốc độ cao đến ISP Với dịch vụ Ethenet, các thuê bao cũng có thể thêm vào hoặc thay đổi băng thông trong vài phút thay vì trong vài ngày ngày hoặc thậm chí vài tuần khi sử dụng những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame relay, ATM,…) Ngoài ra, những thay đổi này không đòi hỏi thuê bao phải mua thiết bị mới hay ISP cử cán bộ kỹ thuật đến kiểm tra, hỗ trợ tại chỗ

2.2 CÁC DỊCH VỤ CUNG CẤP QUA MẠNG MAN-E

2.2.1 Mô hình dịch vụ Ethernet

Để xác định các loại hình dịch vụ cung cấp qua môi trường Ethernet, trước hết cần xem xét mô hình tổng quát Mô hình dịch vụ Ethernet là mô hình chung cho các dịch vụ Ethernet, được xây dựng trên dựa trên cơ sở sử dụng các thiết bị khách hàng để truy cập các dịch vụ Trong mô hình này sẽ định nghĩa các thành phần cơ bản cấu thành dịch vụ cũng như một số đặc tính cơ bản cho mỗi loại hình dịch vụ Nhìn chung các dịch vụ Ethernet đều có chung một số đặc điểm, tuy nhiên vẫn có một số đặc tính đặc trưng khác nhau cho từng dịch vụ riêng Mô hình cơ bản cho các dịch vụ Ethernet Metro như chỉ ra trên hình sau

Hình 2.5: Mô hình cung cấp các dịch vụ Ethernet qua mạng MAN-E

Các dịch vụ Ethernet được cung cấp bởi nhà cung cấp mạng Ethernet Metro Thiết

bị khách hàng nối đến mạng tại giao diện người dùng - mạng (UNI) sử dụng một giao diện Ethernet chuẩn 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps hoặc 10Gbps

Trong mô hình này chủ yếu đề cập đến các kết nối mạng mà trong đó thuê bao được xem là một phía của kết nối khi trình bày về các ứng dụng thuê bao Tuy nhiên cũng

có thể có nhiều thuê bao (UNI) kết nối đến mạng MEN từ cùng một vị trí

Trên cơ sở các dịch vụ chung được xác định trong mô hình, nhà cung cấp dịch vụ

có thể triển khai các dịch vụ cụ thể tuỳ theo nhu cầu khách hàng Những dịch vụ này có thể được truyền qua các môi trường và các giao thức khác nhau trong mạng Man-E như SONET, DWDM, MPLS, GFP, Tuy nhiên, xét từ góc độ khách hàng thì các kết nối mạng xuất phát từ phía khách hàng của giao diện UNI là các kết nối Ethernet

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

Một thành phần cơ bản của mạng MAN-E 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 có thể thuộc một hay nhiều kênh EVC tùy thuộc vào sự ghép kênh trên dịch vụ Mỗi khung dịch vụ đi vào mạng MAN-E phải đến 1 EVC nào đó, giao diện UNI mà khung dịch vụ đi đến để vào MAN-E gọi là 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 loại kênh ECV là EVC điểm – điểm và EVC đa điểm.[8]

− Kênh EVC điểm – điểm: là kênh EVC kết nối hai giao diện UNI với nhau Khung dịch vụ đi vào giao điện UNI này chỉ có thể đi ra giao diện UNI kia và ngược lại

Hình 2.6: EVC điểm – điểm

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

thể thêm vào một hoặc nhiều giao diện UNI khác Có hai loại kênh EVC đa điểm là kênh EVC đa điểm – đa điểm và kênh EVC dạng cây.

• EVC đa điểm – đa điểm, các giao diện UNI kết nối bình đẳng với nhau Mỗi khung dịch vụ có thể có thể được truyền trực tiếp từ UNI này đến bất kỳ một UNI nào khác cùng thuộc vào kênh EVC

−

Hình 2.7: EVC điểm – đa điểm

• EVC dạng cây, có một số giao diện UNI được xem là gốc và các giao diện UNI còn lại là lá Gói tin từ giao diện UNI gốc và có thể truyền trực tiếp đến tất cả các giao diện UNI khác cùng thuộc kênh EVC Với các giao diện UNI lá, nếu muốn truyền đến một giao diện UNI khác phải truyền qua giao diện gốc.[8]

Hình 2.8: EVC dạng cây

2.2.3 Các loại dịch vụ trong MAN-E

Nguyên thủy của Ethernet là để cung cấp kết nối và không cung cấp các dịch vụ WAN Với hệ thống 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, cộng thêm các tham số về dịch vụ tạo nên các dịch vụ Ethernet

MAN-E có các 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, các nhà cung cấp dịch vụ có thể đưa ra nhiều loại hình dịch vụ khách nhau cho khách hàng

2.2.3.1 Khuôn khổ định nghĩa dịch vụ Ethernet (Ethernet Definition Framework)

Để giúp những thuê bao có thể hiểu rõ hơn sự khác nhau trong các Dịch vụ Ethernet, MEF đã phát triển các Khuôn khổ Định nghĩa dịch vụ Ethernet Mục tiêu của hệ thống này là:

- Định nghĩa và đặt tên cho các kiểu dịch vụ Ethernet

- Định nghĩa những thuộc tính (attribute) và các thông số của thuộc tính (attribut parameters) được dùng để định nghĩa một dịch vụ Ethernet riêng biệt

Hình 2.9: Khuôn khổ định nghĩa dịch vụ Ethernet

Để định rõ một cách hoàn toàn về dịch vụ Ethernet, nhà cung cấp phải xác định kiểu dịch vụ và UNI; các thuộc tính của dịch vụ EVC đã kết hợp với kiểu dịch vụ đó Các thuộc tính này có thể được tập hợp lại theo những dạng sau:[7]

- Giao diện vật lý (Ethernet Physical Interface)

- Thông số lưu lượng (Traffic Parameters)

- Thông số về hiệu năng (PerforMAN-Ece Parameters)

- Lớp dịch vụ (Class of Service)

- Service Frame Delivery

- Hỗ trợ các thẻ VLAN (VLAN Tag Support)

Tại mỗi UNI có thể thực hiện ghép dịch vụ từ một số EVC khác nhau Một số EVC điểm - điểm có thể được cung cấp trên cùng một cổng vật lý tại một trong các giao diện UNI trên mạng

CE

UNI UNI

E-Line Service type Point-to-Point EVC

Một dịch vụ E-Line có thể cung cấp các EVC điểm - điểm giữa các UNI tương tự

để sử dụng các chuyển tiếp khung PVC để kết nối các bên với nhau

Một dịch vụ E - Line có thể cung cấp một kết nối điểm - điểm giữa các UNI tương

tự nhau đến một dịch vụ đường riêng TDM Đây là dịch vụ kết nối giữa hai UNI và tạo ra các khung dịch vụ hoàn toàn trong suốt giữa các UNI, tiêu đề và tải của khung đặc trưng cho UNI nguồn và đích

Nhìn chung dịch vụ E - Line có thể được sử dụng để xây dựng các dịch vụ tương

tự cho chuyển tiếp khung hoặc các đường thuê riêng Tuy nhiên, dải băng tần và các khả năng kết nối của nó lớn hơn nhiều

2.2.3.3 Dịch vụ E-LAN

Dịch vụ LAN Ethernet cung cấp các kết nối đa điểm, chẳng hạn có thể kết nối một

số UNI với nhau như chỉ ra ở hình sau

Hình 2.11: Dịch vụ E-LAN

Số liệu thuê bao gửi từ một UNI có thể được nhận tại một hoặc nhiều UNI khác Mỗi UNI được kết nối đến một EVC đa điểm Khi có các UNI thêm vào, chúng được kết nối đến cùng EVC đa điểm do đó đơn giản hoá quá trình cung cấp và kích hoạt dịch vụ

Dịch vụ E - LAN theo cấu hình điểm - điểm.

Dịch vụ E - LAN có thể được sử dụng để kết nối chỉ hai UNI, điều này dường như

tương tự với dịch vụ E - Line nhưng ở đây có một số khác biệt đáng kể Với dịch vụ E - Line, khi một UNI được thêm vào, một EVC cũng phải được bổ sung để kết nối UNI mới đến một trong các UNI đã tồn tại Hình 2.12 minh hoạ khi một UNI được thêm vào và sẽ

cú một EVC mới được bổ sung để tất cả cỏc UNI cú thể kết nối được với nhau khi dựng dịch vu E - Line

Hỡnh 2.12 Quỏ trỡnh thực hiện khi thờm một UNI vào mạng MAN-E

Với dịch vụ E - LAN, khi UNI mới cần thờm vào EVC đa điểm thỡ khụng cần bổ sung EVC mới vỡ dịch vụ E - LAN sử dụng EVC đa điểm - đa điểm Dịch vụ này cũng cho phộp UNI mới trao đổi thụng tin với tất cả cỏc UNI khỏc trờn mạng Trong khi với dịch vụ E – Line thỡ cần cú cỏc EVC đến tất cả cỏc UNI Do đú, dịch vụ E - LAN chỉ yờu cầu một EVC để thực hiện kết nối nhiều bờn với nhau

Túm lại, dịch vụ E - LAN cú thể kết nối một số lượng lớn cỏc UNI và sẽ ớt phức tạp hơn khi dựng theo dạng lưới hoặc hub và cỏc kết nối sử dụng cỏc kỹ thuật kết nối điểm - điểm như Frame Relay hoặc ATM Hơn nữa, dịch vụ E-LAN cú thể được sử dụng

để tạo một loạt dịch vụ như mạng LAN riờng và cỏc dịch vụ LAN riờng ảo, trờn cơ sở này

cú thể triển khai cỏc dịch vụ khỏch hàng

2.2.3.4 Dịch vụ E-Tree

E-Tree là những dịch vụ Ethernet cung cấp kết nối dạng cõy Cỏc kết nối này dựa

và kờnh EVC dạng cõy Mỗi cõy đều cú một hoặc nhiều gốc Trường hợp đơn giản nhất là cú một gốc Dịch vụ E-Tree cú một gốc được mụ tả trong hỡnh vẽ 2.13

EVC kết nối điểm đến điểm

Khu vực thêm mới