Mạng Metro Ethernet

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN ĐẮC ANH MẠNG METRO ETHERNET Ngành : Công nghệ Điện tử Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS VƯƠNG ĐẠO VY Hà Nội - 2009 Trang M ỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ METRO ETHERNET 12 1.1 Khái niệm Metro Ethernet 12 1.1.1 Khái niệm mạng Metro Ethernet 12 1.1.2 Mơ hình phân lớp mạng MEN 13 1.1.3 Các điểm tham chiếu mạng MEN 15 1.1.4 Các thành phần vật lý mạng MEN 16 1.2 Ƣu điểm Metro Ethernet 17 1.3 Kênh kết nối ảo Ethernet (EVC: Ethernet Virtual Connection) 18 1.3.1 Kênh EVC điểm- điểm 19 1.3.2 Kênh EVC đa điểm 19 1.4 Các dịch vụ Metro Ethernet 20 1.4.1 Mơ hình dịch vụ mạng MEN 20 1.4.2 Các loại dịch vụ mạng MEN 21 1.4.3 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet 24 1.5 Tổng kết chƣơng 31 CHƢƠNG CÁC YÊU CẦU VỀ HIỆU NĂNG CHO MẠNG METRO ETHERNET 33 2.1 Tổng quan giám sát lƣu lƣợng Ethernet 33 2.2 Độ trễ khung 35 2.2.1 Độ trễ khung cho kênh EVC điểm – điểm 36 2.2.2 Độ trễ khung cho kênh EVC đa điểm 37 2.3 Độ trôi khung 39 2.3.1 Độ trôi khung cho kênh EVC điểm- điểm 40 2.3.2 Độ trôi khung cho kênh EVC đa điểm 42 2.4 Tỉ lệ khung 43 2.4.1 Tỉ lệ khung cho kênh EVC điểm- điểm 44 2.4.2 Tỉ lệ khung cho kênh EVC đa điểm 45 2.5 Tổng kết chƣơng 46 Trần Đắc Anh – Lớp K12D2 Luận văn thạc sĩ Trang CHƢƠNG MƠ HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG METRO ETHERNET TẠI VNPT 47 3.1 Kiến trúc mạng 47 3.2 Mạng Metro Ethernet dựa công nghệ MPLS 48 3.2.1 Thiết kế lƣu lƣợng MPLS 49 3.2.2 Hồi phục đƣờng hầm 51 3.2.3 Hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ mạng MPLS 53 3.3 Phƣơng án kết nối, quản lý 55 3.3.1 Phƣơng án kết nối 55 3.3.2 Phƣơng án quản lý mạng 56 3.4 Tổng kết chƣơng 57 CHƢƠNG TRIỂN KHAI ĐO KIỂM HIỆU NĂNG MẠNG METRO ETHERNET 58 4.1 Mơ hình mạng thiết bị test 58 4.1.1 Xây dựng mơ hình mạng 58 4.1.2 Thiết bị tester 59 4.1.3 Thiết bị Router biên Cisco 7609 66 4.2 Cấu hình thiết bị phục vụ test 71 4.2.1 Cấu hình thiết bị đƣợc đo kiểm 72 4.2.2 Cấu hình thiết bị Tester 73 4.3 Đánh giá kết thu đƣợc từ test 75 4.4 Tổng kết chƣơng 77 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC 1: CÂU LỆNH CẤU HÌNH CÁC THIẾT BỊ UPE 81 Trần Đắc Anh – Lớp K12D2 Luận văn thạc sĩ Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BRAS C-VLAN DUT E-LAN Broadband Remote Access Server Committed Burst Size Customer Edge Customer Edge Virtual LAN Committed Information Rate Class of Service Customer Premises Equipment Constraint-based Routing Label Distribution Protocol Carrier VLAN Device Under Test Ethernet LAN E-LINE Ethernet Line EPL Ethernet Private Line EP-LAN Ethernet Private LAN E-Tree Ethernet Tree EVC EVPL Ethernet Virtual Connection Ethernet Virtual Private Line EVP-LAN Ethernet Virtual Private LAN FRR HDTV Fast ReRoute High Definition Television IGP Interior Gateway Protocol ISP LAN Internet Service Provider Local Area Network CBS CE CE-VLAN CIR CoS CPE CR-LDP Trần Đắc Anh – Lớp K12D2 Server truy nhập từ xa băng rộng Kích thƣớc bùng nổ cam kết Phía khách hàng VLAN phía khách hàng Tốc độ truyền thông cam kết Lớp dịch vụ Thiết bị phía khách hàng Giao thức phân phối nhãn định tuyến cƣỡng VLAN truyền tải Thiết bị đƣợc đo kiểm Dịch vụ mạng LAN qua Ethernet Dịch vụ đƣờng thê bao qua Ethernet Đƣờng thuê kênh riêng Ethernet Mạng lan riêng qua mạng Ethernet Dịch vụ dạng qua mạng Ethernet Đƣờng kết nối ảo Đƣờng thuê kênh riêng ảo Ethernet Mạng lan riêng ảo qua mạng Ethernet Định tuyến lại nhanh Truyền hình độ phân giải cao Giao thức định tuyến gateway bên Nhà cung cấp dịch vụ Mạng cục Luận văn thạc sĩ Trang LSP LSR MAC Label Switching Path Label Switch Router Media Access Control address MBS MEF MEN MP2MP MPLS Maximum Burst Size Metro Ethernet Forum Metro Ethernet Network Multi Point to Multi Point Multiprotocol Label Switching NE NNI NT OSI SUT S-VLAN Network Element Network-Network interface Network Termination Open Systems Interconnection Reference Model Point to Point Peak Information Rate Quality of Service Resource reservation protocol Synchronous Digital Hierarchy Synchronous Optical NETworking System Under Test Service Provider VLAN TDM TE ToS UNI Time Division Multiplexing Transport Edge Type os Service User- Network interface VLAN VLAN ID VoIP VPN WAN Virtual LAN Virtual LAN Identify Voice over Internet Protocol Virtual Private Network Wide Area Network P2P PIR QoS RSVP SDH SONET Trần Đắc Anh – Lớp K12D2 Đƣờng chuyển mạch nhãn Router chuyển mạch nhãn Địa điều khiển truy nhập vật lý Kích thƣớc bùng nổ tối đa Diễn đàn Metro Ethernet Mạng Metro Ethernet Đa điểm đến đa điểm Chuyển mạch nhãn đa giao thức Thành phần mạng Giao diện Mạng - Mạng Kết cuối mạng Mơ hình tham chiếu kết nối hệ thống mở Điểm đến điểm Tốc độ truyền thông tối đa Chất lƣợng dịch vụ Giao thức dự trữ tài ngun Mơ hình truyền đồng Mạng quang đồng Hệ thống đƣợc đo kiểm VLAN phía nhà cung cấp dịch vụ Ghép kênh theo thời gian Kết cuối truyền dẫn Loại dịch vụ Giao diện Ngƣời dùng Mạng Mạng LAN ảo Số VLAN Thoại qua giao thức IP Mạng riêng ảo Mạng diện rộng Luận văn thạc sĩ Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 0-1: Doanh thu mảng dịch vụ Ethernet theo khu vực Bảng 2-1: Các loại khung dịch vụ 34 Bảng 2-2: Các tham số cho độ trể khung kênh EVC điểm- điểm 37 Bảng 2-3: Các tham số cho độ trễ khung kênh EVC đa điểm 39 Bảng 2-4: Các tham số cho độ trôi khung kênh EVC điểm – điểm 41 Bảng 2-5: Các tham số cho độ trôi khung kênh EVC đa điểm 43 Bảng 2-6: Các tham số cho tỉ lệ khung kênh EVC điểm – điểm 45 Bảng 2-7: Các tham số cho tỉ lệ khung kênh EVC đa điểm 46 Bảng 4-1: Các model thiết bị tester 65 Bảng 4-2: Các model thiết bị card giao diện thiết bị tester 65 Bảng 4-3: Cấu hình Supervisor Engine 720 Route Switch Processor 69 Bảng 4-4: So sánh tính ƣu điểm card điều khiển 70 Bảng 4-5: Thông tin giao diện kết nối 72 Trần Đắc Anh – Lớp K12D2 Luận văn thạc sĩ Trang DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 0-1: Dự đoán doanh số mảng dịch vụ dựa Metro Ethernet Hình 0-2: Chỉ số tăng trƣởng doanh thu hàng năm dịch vụ Ethernet Hình 1-1: Mạng Metro 12 Hình 1-2: Kết nối: mơ hình TDM mơ hình Ethernet 13 Hình 1-3: Mơ hình phân lớp mạng MEN 14 Hình 1-4: Các giao diện bên MEN điểm tham chiếu 15 Hình 1-5: Giao diện UNI mơ hình tham chiếu MEN 16 Hình 1-6: Các thiết bị vật lý mạng MEN 17 Hình 1-7: Kênh EVC điểm – điểm 19 Hình 1-7: Kênh EVC đa điểm – đa điểm 19 Hình 1-8: Kênh EVC dạng 20 Hình 1-9: Mơ hình dịch vụ Ethernet 20 Hình 1-10: Dịch vụ E-Line 21 Hình 1-11: Dịch vụ E-LAN 22 Hình 1-12: Dịch vụ E-Tree gốc 23 Hình 1-13: Dịch vụ E-Tree nhiều gốc 24 Hình1-14: VLAN Tag Preservation/Stacking 30 Hình1-15: VLAN Tag Translation/Swapping 31 Hình 2-1: Tổng quan quản lý lƣu lƣợng Ethernet 33 Hình 2-2: Độ trễ khung 35 Hình 2-3: Sự phân chia độ trễ mạng 36 Hình 2-4: Độ trơi khung 41 Hình 2-5: Tỉ lệ khung 44 Hình 3-1: Cấu trúc phân lớp mạng Carrier Ethernet 47 Hình 3-2: Header chèn MPLS 48 Trần Đắc Anh – Lớp K12D2 Luận văn thạc sĩ Trang Hình 3-3: Bao gói gói tin gán nhãn MPLS 48 Hình 3-4: Luồng gói tin/nhãn thực FRR cho bảo vệ tuyến kết nối 52 Hình 3-5: Luồng gói tin/nhãn thực FRR cho bảo vệ nút 52 Hình 3-6: Mơ hình kết nối mạng Metro Ethernet đến mạng trục 55 Hình 4-1: Mơ hình mạng kiểm tra thực tế 58 Hình 4-2a: Thế hệ thứ 62 Hình 4-2b: Thế hệ thứ hai 62 Hình 4-2c: Thế hệ thứ ba 63 Hình 4-3: Tiến trình xây dựng Test 63 Hình 4-4: Q trình tự động hóa test 64 Hình 4-5: Thiết bị Test Spirent 65 Hình 4-6: Một số card giao diện 66 Hình 4-7: Thị phần hệ thống mạng Carrier Ethernet Cisco 67 Hình 4-8: CiscoRouter 7609 68 Hình 4-9: Lắp đặt thiết bị phịng Lab 71 Hình 4-10: Sơ đồ đấu nối vật lý 71 Hình 4-11: Tạo 8K host thiết bị Tester 74 Hình 4-12: Thiết lập tỉ lệ gói tin có kích thƣớc khác 74 Hình 4-13: Xem trƣớc lƣu lƣợng mạng 74 Hình 4-14: Kết Test đo đƣợc Tester 75 Trần Đắc Anh – Lớp K12D2 Luận văn thạc sĩ Trang MỞ ĐẦU Truy nhập băng rộng phát triển với tốc độ nhanh chóng, ngƣời sử dụng khơng mong muốn đƣợc cung cấp dịch vụ liệu nhƣ truy nhập internet mà cịn muốn kết hợp dịch vụ khác nhƣ VoIP, dịch vụ video, game trực tuyến cao HDTV – dịch vụ địi hỏi nhiều băng thơng Khơng doanh nghiệp cần dịch vụ tốc độ cao mà ngƣời dùng cá nhân có nhu cầu kết nối tốc độ cao cho công việc nhƣ giải trí Các dịch vụ game online, dịch vụ giám sát từ xa, điều khiển từ xa ngày đƣợc ứng dụng rộng rãi Các nhu cầu tạo áp lực cho nhà khai thác điện thoại cố định truyền thống để nâng cấp dịch vụ băng rộng Hệ thống cáp quang cho phép cung cấp dịch vụ với tốc độ ngày cao giá thành ngày giảm Tốc độ truyền dẫn 100Mbps dần đƣợc thay tốc độ Gbps, 10Gbps chí 40Gbps Việc cho phép nhà cung cấp dịch vụ truyền tải sử dụng cơng nghệ ethernet đơn giản để truyền thông tin với khoảng cách xa Với công nghệ Ethernet truyền thống mạng cáp đồng, khoảng cách truyền dẫn tính đơn vị hàng chục mét 100met với hệ thống cáp quang, khoảng cách truyền dẫn tăng hàng trăm nghìn lần lên đến hàng chục Km Sử dụng công nghệ Metro Ethernet để cung cấp dịch vụ chất lƣợng cao, đa dạng dịch vụ đến khách hàng nhà cung cấp dịch vụ xu hƣớng chung toàn thể giới Doanh số đạt đƣợc từ dịch vụ cung cấp mạng Metro Ethernet đến năm 2012 đƣợc dự đoán tăng gấp lần so với năm 2007 từ gần 10 tỷ đô la năm 2007 lên đến 30 tỷ la vào năm 2012 (theo chƣơng trình nghiên cứu dịch vụ mạng nhóm nghiên cứu Vertical Systems Group: www.verticalsystems.com) Hình 0-1: Dự đốn doanh số mảng dịch vụ dựa Metro Ethernet Trần Đắc Anh – Lớp K12D2 Luận văn thạc sĩ Trang Chỉ số tăng trƣởng năm doanh số cung cấp dịch vụ Ethernet vào khoảng 54% Trong dịch vụ truy nhập internet chiếm tỉ trọng lớn Hình 0-2: Chỉ số tăng trưởng doanh thu hàng năm dịch vụ Ethernet Theo số liệu khảo sát nhà khảo sát thị trƣờng, doanh số dịch vụ Ethernet châu Á cao so với khu vực khác giới Bảng 0-1: Doanh thu mảng dịch vụ Ethernet theo khu vực Doanh số năm 2008 (Tỉ đô la ) Chỉ số tăng trƣởng hàng năm Asia Pacific $15.4 31.5% (Frost & Sullivan) Europe $5 40% (Probe Group) North America $4 57% (Yankee Group) Vùng lãnh thổ Đơn vị khảo sát Tại Việt Nam xu hƣớng sử dụng mạng Metro Ethernet để cung cấp dịch vụ khơng nằm ngồi xu hƣớng chung giới khu vực Hiện có hai nhà cung cấp dịch vụ FPT VNPT triển khai mạng Metro Ethernet để cung cấp dịch vụ cho ngƣời sử dụng Việt nam Nhà cung cấp dịch vụ VNPT có mạng Metro Ethernet Hà nội, Thành phố Hồ Chí Minh Hải phòng cung cấp dịch vụ, tỉnh khác trình triển khai mạng Cả hai nhà cung cấp dịch vụ sử dụng giải pháp hãng Cisco System Inc Vì đề tài này, thiết bị đƣợc đo kiểm thiết bị hãng Cisco System đƣợc sử dụng thực tế Việt Nam Mạng Metro Ethernet phân khúc mạng nằm lớp Core lớp Access, c�– Lớp K12D2 Luận văn thạc sĩ