Đánh giá hiệu năng các dịch vụ trên mạng Metro ethernet

Đánh giá hiệu năng các dịch vụ trên mạng Metro ethernet Đánh giá hiệu năng các dịch vụ trên mạng Metro ethernet Đánh giá hiệu năng các dịch vụ trên mạng Metro ethernet luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Đào Viết Đức Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờng đại học bách khoa hà nội - Đào Viết Đức - điện tử viễn thông Đánh giá hiệu dịch vụ mạng metro ethernet Luận văn thạc sĩ điện tử viễn thông Khóa 2007 - 2009 2007 2009 Hà Nội, Năm 2009 1 Tổng quan Sau nhiều năm bàn hội tụ di động-cố định mạng hệ NGN, tiến vượt bậc công nghệ đà cho phép nhà khai thác mạng di động cố định tiến thêm bước dài Hội tụ thực đà trở thành từ khóa ngành công nghiệp viễn thông Hội tụ hướng tới mục tiêu cho phép dịch vụ truyền thống dịch vụ phân phối mạng core, nhằm tối thiểu hóa giao thức lớp mạng, từ làm giảm chi phí đầu tư, chi phí khai thác, bảo dưỡng, đồng thời đem lại cho khách hàng gói dịch vụ đa dạng, phong phú, tiện ích, đáp ứng kỳ vọng ngày tăng họ 1.1 Mạng core metro Mạng core metro chiếm vị trí quan trọng toàn cấu trúc băng rộng đa dịch vụ, cho phép thuê bao di động, khu dân cư thương mại truy cập dịch vụ băng thông rộng đâu, tạo mềm dẻo, hiệu cho nhà khai thác mạng Mạng core metro phải xây dựng tối ưu vị trí địa lý, từ vùng nội thị đến ngoại ô Để làm việc này, mạng core metro đối mặt với ba thách thức: Thách thức độ hội tụ Là mạng đơn nhất, phân phối tất dịch vụ Cấu trúc metro xây dựng sở dịch vụ phải có khả mang số lượng lớn dịch vụ di động, cố định thương mại, ứng với mức dịch vụ riêng chúng, đáp ứng kịch triển khai tương lại Công nghệ mạng core metro MPLS Ethernet Ethernet cung cấp kết nối cầu, phù hợp đòi hỏi khả tập trung dung lượng cao m¹ng core metro cã chun m¹ch, MPLS MPLS -TP dùng để cung cấp kết nối qua mạng metro định tuyến để mở rộng kết nối IP/MPLS backbone tồn dịch vụ VPLS Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet Để hoàn thiện lớp gói, mạng truyền dẫn quang ghép phân chia bước sóng dung lượng cao triển khai nhằm cung cấp gói dịch vụ tốc độ cao trực tiếp đến khách hàng Thách thức độ mềm dẻo Mạng core metro phải xây dựng tối ưu tình Cấu trúc mạng core metro phải phù hợp với vị trí địa lý, xuất dịch vụ mới, có giá trị cao, băng thông không ngừng tăng Điều đòi hỏi lực mạnh mẽ truyền dẫn chuyển mạch, với bố trí tối ưu node phân phối dịch vụ Thách thức giá Mạng core metro phải có tổng chí phí sở hữu thấp phân phối dịch vụ có dung lượng cao, phạm vị truyền dẫn rộng Một mạng core hội tụ có chi phí đầu tư chi phí khai thác thấp so với mạng dịch vụ riêng rẽ, dùng giao thức lớp mạng chung biên mạng core, theo làm giảm số lượng phần tử có mặt mạng cần quản lý bảo dưỡng số lượng phức tạp hệ thống khai thác, quản trị quản lý OAM 1.2 Mạng truy cập băng rộng Khách hàng ngày không hài lòng với dịch vụ băng rộng truyền thống, chủ yếu chạy đường truyền ADSL Họ muốn smartphone, notebook hay TV kÕt nèi internet, xem trun h×nh bÊt kú đâu, Điều đến vào thời điểm mà lợi nhuận nhà khai thác mạng giảm Với công nghệ truy cập đa dịch vụ hệ mới, nhà khai thác đáp ứng đòi hỏi ngày cao khách hàng Mạng băng rộng cố định hệ bao gồm mạng truy cập có tốc độ tính tương tác cao, phân phối nhiều loại dịch vụ phong phú internet, IPTV không tạo gián đoạn khách hàng thực thao tác chuyển đổi dịch vụ Tương tự, mạng di động băng rộng triển khai mai Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet Đối với mạng truy cập băng rộng cố định, giải pháp hiệu dùng cáp quang đến tận khách hàng, mạng quang thụ động EPON xem lựa chọn nhiều nhà khai thác EPON phát triển dựa công nghệ ethernet, công nghệ phổ biến giới đặc tính đơn giản, chí phí đầu tư thấp, đặc biệt tốc độ hai chiều đến khách hàng hoàn toàn đối xứng thích hợp với dịch vụ mới, giàu tính tương tác Trong tương lại, EPON cung cấp đường truyền với tốc độ lên tới 10 Gb/s đến khách hàng Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet Cấu trúc mạng core Trong phần này, xin giới thiệu cấu trúc mạng core hội tụ đa phương tiện, giao thức cho phép mạng core hỗ trợ dịch vụ viễn thông truyền thống, đem lại nguồn lợi nhuận cho nhà cung cấp, với dịch vụ thương mại mạng riêng ảo IP(IP VPN) Ethernet, dịch vụ băng rộng hộ gia đình, multimedia hệ Chuyển mạch nhÃn đa giao thức (MPLS) xem c«ng nghƯ øng cư cã triĨn väng nhÊt cho phÐp mạng core hội tụ xây dựng cách tối ưu cho dịch vụ IP Vì vậy, phần này, xin trình bày chi tiết MPLS, phân tích khả quan trọng mạng core, lý Cuối cùng, giới thiệu cách MPLS cho phép mạng VPN xây dựng, VPN lại hỗ trợ dịch vụ mang khác hạ tầng MPLS chung 2.1 Lớp hội tụ: Chuyển mạch nhÃn đa giao thức Trong lịch sử, nhiều giao thức giới thiệu lớp hội tụ cho tất dịch vụ thông tin số Các giao thøc líp trun dÉn nh­ SDH hay SONET, cung cấp hạ tầng hội tụ, đơn nhất, chứa dịch vụ khác Tuy nhiên, SONET hay SDH hướng vào kênh TDM băng thông cố định Các kênh không hiệu dịch vụ truyền dẫn IP, dựa kỹ thuật đóng gói Trong IP, băng thông dùng liệu gửi Còn mạng TDM lại gán băng thông có độ rộng cố định cho dịch vụ, mà không cần biết có dùng hay không Mặc dù, điều có nghĩa tất dịch vụ nhận mức chất lượng dịch vụ (QoS) nhau, lại không tạo điều kiện thuận lợi cho lưu lượng IP vốn thay đổi đột ngột ghép cách thống kê theo làm tăng tối đa hiệu xuất sử dụng hạ tầng mạng Công nghệ ATM (Asynchronous Transfer Mode) đà có bước khác nhằm khắc phục nhược điểm này, cho dù hướng tới lớp mạng ATM tăng tối đa Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet hiƯu st sư dơng kªnh trun kÝch thước cố định, lớp truyền dẫn cung cấp đảm bảo QoS Cụ thể, ATM thực cách truyền liệu cell có kích thước cố định mà gửi ứng dụng có liệu cần gửi Mặc dù, cell rỗng gửi ứng dụng ngừng gửi liệu, chúng không bị gán vào kết nối xác định Đặc tính khiến cho việc ghép thống kê lưu lượng vào liên kết băng hẹp trở nên thực hiệu ATM thành công truyền dịch vụ có lưu lượng thay đổi đột biến video, data, thoại qua hạ tầng SDH Đặc biệt, ATM tự chứng minh giao thức quan trọng để tập hợp tất dịch vụ truy cập băng rộng, ADSL khách hàng nhà cung cấp ATM ban đầu phát triển nhằm hướng tới ứng dụng đầu cuối Tuy nhiên, đặc thù mạng đại lại dùng công nghệ Ethernet để kết nối với khách hàng, đem lại hiệu kinh tế mở rộng, điều có nghĩa LAN-Ethernet có chi phí thấp nhiều so với LAN-ATM Xa nữa, phát triển mạnh mẽ Internet khiến phần lớn lưu lượng mạng lưu lượng IP IP dùng giao thøc ®iỊu khiĨn nh­ TCP (Transmission Control Protocol) ®Ĩ đáp ứng khả truyền dẫn tin cậy liệu qua lớp phía dưới, ATM, Ethernet, Frame Relay hay nhiỊu giao thøc kh¸c Líp IP t¸ch líp d­íi khái líp øng dơng khiÕn rÊt khã để lớp cấp phát lượng tài nguyên mạng phù hợp Xa nữa, việc giá thành cung cấp băng thông mạng core ngày giảm đà phủ nhận lại vai trò quan trọng tính quản lý lưu lượng ATM Một thách thức xảy tương lai mà nhiều router IP kết nối peer (ngang hàng) mạng core ATM, mạng lưới hoàn chỉnh định tuyến phải tạo router IP biên, số lượng router IP tăng lên nhiệm vụ định tuyến nặng nề, điều có nghĩa số lượng kết nối ATM phải giám sát quản lý router IP tăng theo bình phương số định tuyến Do vậy, ATM thường xuyên không đáp ứng đòi hỏi dành cho mạng gói hội tụ Công nghệ MPLS hứa hẹn lớp hội tụ mạng core tương lai, nhận quan tâm đặc biệt trình nghiên cứu, phát triển chuẩn hóa năm gần Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet MPLS thĨ hiƯn mét phÇn bé giao thøc phát triển IETF (Internet Engineering Task Force), hướng tới thách thức cụ thể quản lý vận hành mạng IP MPLS trước tiên có nhiệm vụ thực thao tác chuyển gói tin mạng core IP Quyết định chuyển tiếp gói tin router IP dựa bảng tra cứu định tuyến theo địa IP nằm phần mào đầu gói Trong MPLS, nhÃn dán vào gói tin để xác lập LSP (label-switched path) Cách làm phủ nhận nhu cầu tra cứu theo địa đầy đủ; thay vào đó, kết hợp đơn giản giá trị nhÃn cổng khiến trình gửi gãi tin ®Õn router hop kÕ tiÕp cã thĨ trì Các gói tin dán nhÃn từ nằm biên mạng, router biên nhÃn LER (label edge router) đảm nhiệm theo lớp chuyển tiếp tương đương cụ thể-FEC (forwarding equivalence class) sau đó, gói tin truyền qua qua mạng core thông qua router chuyển mạch nhÃn-LSR (label-switching router) nhờ dựa vào giá trị nhÃn Sự gắn kết FEC nhÃn đà mô tả cặn kẽ cách gói tin cụ thể chuyển tiếp nhận thực cách LSP nằm liên kÕt víi LSR chiỊu thn Khi gãi tin ®i tíi LSR, LSR tách nhÃn giá trị cũ khỏi gói tin thay vào nhÃn giá trị ứng với FEC gắn vào liên kết Hình 2.1 giới thiệu cấu trúc MPLS Router chuyển mạch nhÃn-LSR Router biên nhÃn-LER1 Gói IP X NhÃn giá trị X c dán LER1 Router biên nhÃn-LER2 Y Gói IP c chuyển tiếp đến LER2 dựa vào nhÃn X Nh·n X thay bëi nh·n Y LER2 th¸o nhÃn chuyển tiếp gói IP Hình 2.1 Cấu trúc MPLS Cấu trúc MPLS định nghĩa RFC 3031, việc mà hoá ngăn xếp chứa nhÃn mô tả RFC 3032 LSP có tính chất chiều, vậy, cần có cặp LSP để đảm bảo thông tin hai chiều hai LSR Những LSP chiếm tuyến đường khác để qua mạng Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet NhÃn MPLS thực công cụ nhận dạng liên kết mạng IP Nó khiến đặc tính QoS, điều khiển, phục hồi, quản lý lưu lượng bổ xung thêm vào mạng MPLS cho phép đóng gói luồng liệu IP lên LSP, hay tunnel, theo tuyến đường đà điều khiển lưu lượng (trafficengineering) Nhờ có điều khiển này, tài nguyên mạng cấp phát cụ thể tới node mà LSP qua 2.1.1 Đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng IP IP giao thức không kết nối Trong mạng IP cũ, gói tin nằm luồng truyền độc lập với theo tuyến khác nhau, việc định tuyến đơn giản dựa vào địa có tính chất toàn cầu trạm đích, địa IP, nằm phần mào đầu gói tin Mỗi router mạng chuyển tiếp gói tin nhờ vào bảng định tuyến cục bộ, lập kết giao thức định tuyến theo trạng thái liên kết, Open Shortest Path First (OSPF) Trong c¸c kü thuËt nh­ đảm bảo xác xuất gói tin tới trạm cuối cao nhất, lại trở ngại nhà khai thác trình điều khiển lưu lượng mạng Hay nói cách khác, khiến nhà khai thác thường xuyên không đáp ứng mức QoS theo kỳ vọng Trong phương pháp định tuyến kiểu có lợi phải hỗ trợ mức cam kết QoS đơn cho tất dịch vụ, lại đưa nhiều mức QoS cho dịch vụ khác nhau, lấy ví dụ, cung cấp QoS riêng biệt cho dịch vụ thời gian thực dựa UDP (user datagram protocol) dịch vụ không theo thời gian thực dùng TCP để cảnh báo nghẽn mạng Sự khác biệt chìa khóa mở nguồn lợi nhuận từ dịch vụ thương mại Theo ghi nhận, số công cụ đà phát triển nhằm cung cấp QoS cho luồng lưu lượng mạng IP Hai phương pháp gây ý đặc biệt mô hình dịch vụ tích hợp-IntServ (Integrated Services Framework) mô hình dịch vụ phân biệt-DiffServ (Differentiated Services Framework) IntServ dïng giao thøc dµnh tr­íc tµi nguyên-RSVP (Resource ReserVation Protocol) để cấp phát tài nguyên cho luồng internet, đáp ứng mức dịch vụ end to end riêng cho dịch vụ thời gian thực có cam kết Tuy nhiên, phương pháp đòi hỏi Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet router nằm tuyến luồng phải trì thông tin trạng thái luồng Số lượng trạng thái tăng theo số luồng IntServ Do đó, mô hình DiffServ xem chế QoS mạng IP DiffServ cung cấp tập hành vi ứng xử theo hop, có tên khối hành vi, chúng định rõ cách thức xử lý gói tin luồng sở hop tới hop Khối hành vi xác định thứ tự ưu tiên theo hop (cũng biết lớp chuyển tiếp-forwarding class) quyền trước gói tin (drop precedence-DP) Khối hành vi, theo đó, gói tin luồng vào mạng phân loại theo quyền ưu tiên Việc phân loại theo thông tin lớp 3, địa nguồn địa đích hay gần theo yếu tố khác Các gói đánh dấu DP hay mà màu phụ thuộc vào hợp đồng lưu lượng Hợp đồng xác định quyền ưu tiền tương đối phạm vị lớp chuyển tiếp, theo gói tin bị hủy mạng nghẽn Mặc dầu DiffServ công cụ hữu ích cung cấp hành vi chuyển tiếp lưu lượng khác nhau, lại đáp ứng QoS DiffServ khả dành sẵn tài nguyên (băng thông hay đệm) theo yêu cầu để đảm bảo mạng hỗ trợ QoS Xa nữa, mô hình DiffServ ứng dụng hop đơn; không đưa phương án báo hiệu QoS toàn tuyến từ chối luồng yêu cầu QoS không đảm bảo Thay vào đó, bit ToS (Type Of Service) phần mào đầu gói tin IP có trách nhiệm thị DiffServ PSC (Per-Hop Behaviour Scheduling Class) DP 2.1.2 Điều tiết quản lý lưu lượng MPLS MPLS mở rộng để kết hợp khả ®iỊu khiĨn l­u l­ỵng víi mét sè sù trỵ gióp khác nhằm thực chức quản lý lưu lượng PSC DP gói tin LSP thông tin đến LSR theo hai cách Trong mét LSP cã PSC rót tõ nh·n (L-LSP), nh·n MPLS ngụ ý PSC, tất gói tin LSP dùng chung líp chun tiÕp ViƯc chun c¸c bit thùc nghiƯm (EXP) nhÃn MPLS lên mức thị DP gãi Nh­ vËy, nÕu dïng LSP mµ PSC rót từ EXP (E-LSP), bit EXP thị hai PSC DP Mỗi lớp dịch vụ Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet (CoS) cấp phát băng thông dùng chung bị hạn chế tốc độ Việc phân quyền ưu tiên đảm bảo lớp quyền ưu tiên cao luôn xử lý trước so với lớp ưu tiên thấp Như vậy, LSP đóng vai trò tunnel qua mạng, có cam kết QoS dành sẵn tài nguyên Sự kết hợp kỹ thuật điều khiển lưu lượng MPLS mô hình DiffServ cung cấp khả xác định đường kiểm tra băng thông cho phép toàn tuyến ứng với CoS Nó biết với tên kỹ thuật điều khiển lưu lượng có cảnh báo DiffServ (DiffServ aware traffic engineering) Nhê kü thuËt nµy, nhµ cung cấp dịch vụ triển khai áp đặt sách chia sẻ băng thông đa dạng đến LSP theo lớp dịch vụ CoS khác 2.1.3 Báo hiệu định tuyến mạng MPLS Báo hiệu định tuyến hai nhóm chức cho phép LSR hay LER xác định LSR hay LER hop để gửi liệu tới, từ ®i ®Õn mét router ®Ých thĨ Chóng tham gia đắc lực vào việc xây dựng tuyến đường dành cho LSP qua mạng tự động cấu hình router trung gian theo nhÃn LSP Các giao thức định tuyến MPLS chung cho mạng IP phía Các router nối ngang hàng với nhờ giao thức định tuyến theo gateway phía trong-IGP (interior gateway routing protocol) nh­ lµ OSPF hay hƯ thèng trung gian-hƯ thèng trung gian-IS-IS (Intermediate System-Intermediate System) M¹ng IP diƯn rộng phân thành vùng tự trị riêng biệt-AS (Autonomous System) Tuy nhiên, IGP giới hạn AS Router xác định đường ®Õn ®Ých thuéc AS kh¸c b»ng c¸ch dïng c¸c giao thức định tuyến theo gateway ngoàiBGP (Border Gateway Protocol) Router nằm biên AS-ASBR (Autonomous System Border Routers) dùng giao thức định tuyến biên-eBGP (Exterior BGP), dạng BGP, để chuyển sang tuyến đường nối với ASBR ngang hàng AS liền kề Tuyến đường sau thông báo trước đến router nằm AS nhờ giao thức định tuyến biên- iBGP (Interior BGP) Ngoài giao thức định tuyến IP, mạng MPLS cần có thêm giao thức báo hiệu để thiết lập trì LSP Giao thức báo hiệu trao đổi thuộc tính Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 89 hay tách rời) không bị hạn chế, phụ thuộc lùc PMD cđa OLT Tõ quan ®iĨm kü tht, viƯc cÊp ph¸t hai cưa sỉ kh¸m ph¸ t¸ch rêi khiến đơn giản lắp đặt ngăn xếp OLT, xư lý PMD Ngay agent kh¸m ph¸ cđa OLT thiết lập kích thước thời điểm bắt đầu cửa sổ khám phá, thông tin ánh xạ vào tin GATE mở rộng truyền DS giao diện 10G Cửa sổ khám phá 1G phù hợp với việc cấp phát cửa sổ khám phá giành cho ONU 1G cũ, gây vùng xung đột đơn cho tất ONU 1G US Bản tin khám phá GATE mở rộng gắn nhÃn thời gian với thông số đồng hồ OLT, để tính RTT Bước 2: Thiết lập trình khám phá ONU Chỉ ONU chưa đăng ký LLID trả lời tin khám phá GATE Ngoài việc đồng đồng hồ, ONU kiểm tra tính quán tin điều khiển đà nhận Phụ thuộc vào lực US cđa ONU (1G, 10G hay c¶ hai), ONU cã thể đưa tin REGISTER_REQ Sau lưu lại kích thước thời điểm khởi tạo cửa sổ, trình thử đăng ký đợi thời điểm khởi tạo cửa sổ khám phá ®­ỵc më bëi OLT Khi ®ång hå MPCP cđa ONU đến giá trị đà thông báo trước xem thời điểm khởi tạo cửa sổ khám phá, RDM áp dụng REGISTER_REQ tạo truyền US (hình 3.14) ONU dùng bit cờ trường lựa chọn tin REGISTER_REQ để thông báo lực kênh US DS Bản tin REGISTER_REQ thiếu phần thị tốc độ coi sai bị từ chối nhận Bước 3: Phân tích REGISTER_REQ phía OLT Ngay nhận tin REGISTER_REQ xung đột, agent khám phá OLT biết địa MAC ONU tham số RTT ứng với ONU Tiếp theo, agent khám phá phát tin REGISTER đến ONU đăng ký nhờ địa MAC đà biết Ngoài thông tin tiêu chuẩn chứa tin REGISTER, OLT xác nhận loại kênh cấp phát với ONU bit cờ trường lựa chọn Sau tin REGISTER tin GATE, truyền kênh unicast DS, chøa Ýt nhÊt mét khe thêi gian giµnh cho kênh US, với tốc độ liệu đà thiết lập tin REGISTER Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 90 Thời gian ONU OLT 0,5RTT Cửa sổ khám phá Bắt tay xử lý khám phá MPCPDU GATE Trễ ngẫu nhiên Cửa sổ khám phá OLT DS 1G/10G, OLT US 1G/10G MPCPDU register_req ONU DS 1G/10G US 1G/10G cách dùng DS 1G/10G, US 1G/10G Kênh quảng bá MPCPDU register Dùng DS 1G/10G US 1G/10G MPCPDU GATE MPCPDU register_ACK Bắt đầu khe thời gian Bắt tay truyền dẫn tiêu chuẩn ACK/NACK 1G/10G DS ACK/NACK 1G/10G US MPCPDU GATE MPCPDU REPORT+dữ liệu Bắt đầu khe thời gian Hình 3.14 Quá trình khám phá EPON 10Gb/s Bước 4: Hoàn tất trình khám phá phần kết thúc trình khám phá, ONU hoàn tất việc đăng ký cách gửi tin REGISTER_ACK vào khe thời gian cấp trước tin GATE, phát US kênh unicast Ngoài cờ tiêu chuẩn định nghĩa điều khoản nhỏ 64.3.6.5 IEEE 802.3-2008, ONU thông tin đến OLT chấp nhận dùng hai kênh DS US cấp phát tin REGISTER trước Việc từ chối cấp phát kênh US/DS trường hợp cụ thể không cần giải thích cụ thể Hiện tượng từ chối đăng ký xảy ONU cã thĨ mét thùc thĨ ë líp cao h¬n buộc ONU phải hoạt động tốc độ thấp hay cao Bản tin REGISTER_ACK nhận thành công phía OLT hoàn tất trình khám phá đăng ký, bắt đầu thiết lập đường truyền OLT ONU Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 91 3.2.4.5 Ngăn xếp địa MAC tốc độ kép Để hỗ trợ tốc độ 1Gb/s 10 Gb/s hai chiều, cần phải tạo ngăn xếp IEEE 802.3av IEEE 802.3ah OLT hay ONU Việc cấp phát kênh tốc độ kép ®­ỵc tËp trung ë phÝa OLT, cho phÐp ONU chØ phải thiết lập đường truyền cần thiết lên OLT theo loại ngăn xếp yêu cầu gửi khung liệu vào khe thời gian cấp phát Tuy nhiên, theo đề xuất chuẩn hóa, có lắp hoàn chỉnh hai ngăn xếp MAC (tức 1Gb/s 10 Gb/s) vào ONU, có số phận kích hoạt Trong thiết bị thương mại thực tế, không tồn mạch dự phòng, phần tử thực quan trọng ngăn xếp tạo mạch Hình 3.15 mô tả ví dụ cấu tạo hoạt động ONU kênh đối xứng bất đối xứng Cả hai loại ONU dễ dàng kết nối đến OLT tốc độ kép với ngăn xếp MAC Gb/s 10 Gb/s Hình 3.15 Hoạt động ONU với ngăn xếp MAC tốc độ kép: a) ONU tèc ®é ®èi xøng 10/10 Gb/s: b) ONU tèc ®é bÊt ®èi xøng 10/1 Gb/s: c) ONU tèc ®é ®èi xứng 1/1 Gb/s có hỗ trợ tiêu chuẩn IEEE 802.3av: d) ONU tốc độ đối xứng 1/1 Gb/s tiêu chuẩn IEEE 802.3ah Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 92 Cấu trúc chi tiết bên OLT tốc độ kép mô tả hình 3.16 Hình 3.16 Cấu trúc bên OLT tốc độ kép tín hiệu thu tách lớp PMD đưa đến hai ngăn xếp phân lớp giải mà vật lý riêng biệt, hoạt động đồng với luồng liệu đến, có ngăn xếp giải mà Đường thu PCS lại tiếp tục tạo tín hiệu RX_ER, thị trình đồng không thành công Lớp RS mở rộng giành cho EPON 10 Gb/s có mặt để thực chức tăng thêm không tồn hệ thống 802.3ah Khi luồng liệu thu nhận nh÷ng giao diƯn, nh­ XGMII 10 Gb/s (Media Independent Interface), giao diện lại XGMI (Media Independent Interface) phát tín hiệu RX_ER, RX_ER thay thể ký tự IDLE, để chuyển đến khối MAC thích hợp Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 93 3.3 Tóm tắt EPON xây dựng dựa công nghệ Ethernet, với nguyên lý hoạt động đơn giản, cung cấp băng thông đối xứng theo hai chiều thuận nghịch, sở để phát triển nhiều dịch vụ tích hợp mới, đòi hỏi băng thông rộng IPTV, game tương tác, internet băng thông rộng Trong trì dịch vụ truyền thống Chắc chắn tương lai, EPON ®¶m b¶o thay thÕ tõng b­íc, dÉn ®Õn thay thÕ hoàn toàn công nghệ first mile cũ, vốn bị hạn chế rào cản dung lượng đường truyền phạm vi phục vụ khách hàng Thực tế, nay, địa bàn Hà Nội, viễn thông Hà Nội tiến hành chạy thử nghiệm EPON, bước đầu đà cho kết khả quan, minh chøng râ rƯt nhÊt vỊ triĨn väng cđa EPON Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 94 Thiết kế mạng core thuật toán Mentor Trong chương 1, đà trình bày cấu trúc mạng core hội tụ đa dịch vụ dựa công nghệ IP/MPLS Trong chương này, xin thực thiết kế mạng core gồm node cách dùng thuật toán định tuyến tối ưu hóa đồ hình mạng Mentor 4.1 Nguyên tắc thiết kế Để có đồ hình mạng tối ưu, trình thiết kế phải đảm bảo nguyên tắc sau: - Nhu cầu truyền dẫn phải đặt đường kết nối trực tiếp node nguồn node đích Vì chí phí vận hành phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách truyền dẫn số ®iĨm trung chun trªn ®ã Do ®ã, dïng kÕt nèi trực tiếp tối thiểu hai yếu tố - Các kết nối phải có hiệu suất sử dụng cao NÕu hiƯu st thÊp d­íi mét møc cho phÐp gây lÃng phí dung lượng đường truyền làm tăng chi phí vận hành 4.2 Phân tích thuật toán Mentor Mentor- Mesh Network Topology Optimization Routing lµ mét thuËt toán thích hợp cho việc thiết kế mạng thông tin không phụ thuộc vào đặc điểm công nghệ hay kiến trúc mạng Thay vào phụ thuộc vào nguyên tắc thiết kế mạng Thuật toán Mentor phát triển dựa sở hai thuật toán : thuật toán bao trùm tối thiểu Prim thuật toán tìm đường ngắn Dijkstra Nội dung thuật toán sau Bước Xây dựng ma trận khoảng cách ma trận nhu cầu a Ma trận "giá" (hay gọi ma trận " khoảng cách ") để thĨ hiƯn chi phÝ kÕt nèi gi÷a nót i vµ j bÊt kú, ma trËn nµy lµ mét ma trận vuông bậc N đối xứng qua đường chéo (N số node mạng) Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 95 b Ma trËn "nhu cÇu" thĨ hiƯn nhu cÇu trun dÉn nút i j Bước Tìm node trung tâm mạng Xác định nút trung tâm theo "khối lượng" tối thiểu M (i ) = ∑ L(i, j ) × Weight j j∈ N Víi L(i, j ) : khoảng cách từ node i xét đến node j lại mạng Weight j : tổng tất nhu cầu kết nối đến nút j, gồm nhu cầu đến Ta chọn nót i cã M (i ) tèi thiĨu lµm nót trung t©m B­íc X©y dùng c©y bao trïm tèi thiểu Ta bắt đầu với node trung tâm node cây, node lại node Lưu đồ thuật toán bước sau : Tính khoảng cách từ tất node đến node trung tâm Lặp lại từ đầu Chọn node có khoảng cách ngắn nhất, đưa vào Tính lại khoảng cách từ node đến node So sánh kết vừa tính với khoảng cách cũ trước Các node lại Node có kết nhỏ đưa vào Hình 4.1 Lưu đồ xây dựng bao trùm tối thiểu Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 96 Khoảng cách tính sau : L' (i, j ) = L(i, j ) + αL(i, C ) Víi L' (i, j ) : Kho¶ng cách thay đổi từ node j đến node i L(i, j ) : Khoảng cách không đổi (khoảng cách trước đó) từ node j đến node i L(i, C ) : Khoảng cách từ node i đến node trung tâm C : tham sè lùa chän (0 ≤ α ≤ 1) Vẽ đồ hình vừa tạo Bước Xác định chuỗi nhu cầu - Từ đồ hình bao trùm vừa tạo, liệt kê cặp node theo chuỗi, cặp node có khoảng cách lớn xếp trước - Với cặp node (i,j), xem xét node k,l liền kề Quyết định chọn node k node mà nhu cầu (i,j) trung chuyển qua, víi ®iỊu kiƯn: L(i, k ) + L(k , j ) ≤ L(i, l ) + L(l , j ) - Việc chọn node trung chuyển không ngụ ý r»ng, chóng ta thùc tÕ sÏ lµm nh­ vËy Nã chØ ngơ ý r»ng, nÕu chóng ta kh«ng thĨ thiÕt lập kênh trực tiếp giành để phục vụ nhu cầu đưa ra, dùng thêm node trung chuyển để đảm bảo hoàn thành nhiệm vụ Bước Xác định kết nối trực tiếp Trên sở liệu nhu cầu cặp node, dung lượng kªnh trun cho tr­íc, hiƯu st sư dơng tèi thiĨu kênh truyền, định cặp node có kết nối trực tiếp Lưu đồ thuật toán bước sau: Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 97 Bắt đầu với cặp (i,j) đầu chuỗi Thêm kênh trực tiếp cặp (i,j) R(i,j) > umin So sánh nhu cầu R(i,j) víi hiƯu st tèi thiĨu umin R(i,j) < umin Dêi nhu cầu R(i,j) sang cặp node (i,k) (k,j) Bỏ cặp (i,j) khỏi chuỗi Lặp lại từ đầu Hình 4.2 Lưu đồ định thiết lập kết nối trực tiÕp 4.3 ThiÕt kÕ m¹ng core víi node HiƯn nay, địa bàn công ty Điện thoại Hà Nội trực thuộc Viễn thông Hà Nội quản lý host, tương ứng với tổng đài điện thoại : ã Đinh Tiên Hoàng (ĐTH) ã Trần Khát Chân (TKC) ã Giáp Bát (GBT) ã Đức Giang (ĐGG) ã Đông Anh (ĐAH) ã Phủ Lỗ (PLO) Tôi thiết kế mạng core gồm node, sở node đặt tổng đài điện thoại nói Cụ thể, node core switch tập trung - 7609 Số liệu nhu cầu, giá cặp node đưa không hoàn toàn sát với thực tế Để đơn giản hóa trình thiết kế, đánh số thứ tự cho node sau Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 98 Bảng 4.1 Đánh số thứ tự node Số thứ tự Tên node Đinh Tiên Hoàng (ĐTH) Trần Khát Chân (TKC) Giáp Bát (GBT) Đức Giang (ĐGG) Đông Anh (ĐAH) Phủ Lỗ (PLO) Theo thuật toán Mantor, để xây dựng đồ hình mạng, trước hết cần phải có bảng nhu cầu giá cặp node Nhu cầu nhu cầu truyền lưu lượng song tuyến cặp node (đơn vị tính Gb/s) Vì giá liên quan trực tiếp đến khoảng cách, nên thể tham số giá thông qua tham số khoảng cách Dưới bảng tham số node Bảng 4.2 Dữ liệu cho node Cặp node ĐTH TKC ĐTH GBT §TH §GG §TH §AH §TH PLO TKC GBT TKC §GG TKC §AH TKC PLO GBT §GG GBT §AH GBT PLO ĐGG ĐAH ĐGG PLO ĐAH PLO Nhu cầu 23 23 20 22 7 8 20 13 16 23 10 Gi¸ 3012 7124 4120 20142 24768 5135 6523 21349 26234 10254 25431 29652 19560 21620 6540 Dung lượng kênh truyền thiết lập 10 Gb/s, HiƯu st sư dơng tèi thiĨu cho mét kªnh trực tiếp Gb/s Nghĩa kênh trực tiếp thiết lập Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 99 nhu cầu tối thiểu cặp node Gb/s Dưới bước xây dựng đồ hình mạng Bước1 Xác định node trung tâm mạng Node trung tâm mạng xác định sở tính khối lượng node Node trung tâm node có khối lượng nhỏ Khối lượng node i - M (i ) = ∑ dist (i, j ) × Weight j j∈ N Sau tÝnh toán, có bảng kết sau: Bảng 4.3 Kết tính khối lượng node Nhu cầu Khối lượng ĐTH TKC GBT ĐGG ĐAH PLO 23 20 23 10 10 23 20 22 94 3434884 8 23 53 4026475 13 16 23 79 5005587 20 20 74 4013865 13 23 60 7308188 22 16 60 8053382 Nh­ vậy, node (tức node Đinh Tiến Hoàng) node trung tâm có giá trị khối lượng nhỏ (3434884) Bước Xác định bao trùm tối thiểu Tôi bắt đầu với node trung tâm, mà có tính toán khoảng cách tất liên kết node đến Sau đó, chọn node có khoảng cách tối thiểu đưa vào Giả thiết, toán này, giá trị = 0,5 Do node theo định nghĩa có khoảng cách đến nó, nên biên mà kết nối đến node khác có chiều dài thay đổi chiều dài không đổi Node ( Trần Khát Chân) có khoảng cách ngắn (3012) Như vậy, đưa node vào Tiếp theo, phân tích biên mà kết nối node đến node Tôi tính khoảng cách thay đổi cho biên đến khoảng cách không đổi đến node cộng với 0,5 lần khoảng cách từ node đến node trung tâm (node 1) Theo đó, có bảng kết cho node sau Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 100 Bảng 4.4 Khoảng cách đến xét theo node Node Khoảng cách từ 2-1 3012 3012 3012 3012 Khoảng cách Khoảng cách không đổi ®Õn thay ®æi ®Õn 6641 5135 6523 8029 21349 22855 26234 27740 Khoảng cách đến 7124 4120 20142 24768 Đối chiếu với khoảng cách node đến node trung tâm, thấy, node node có khoảng cách ngắn (4120) Do đó, đưa node vào cây, nối trực tiếp với node Tương tự cách tính trên, với node có bảng kết sau Bảng 4.5 Khoảng cách đến xét theo node Khoảng cách từ 4-1 4120 4120 Khoảng cách không đổi đến 19560 21620 Khoảng cách thay đổi đến 21620 23680 Khoảng cách đến 20142 24768 Đối chiếu với kết cho node 2, ta đưa node vào thông qua kÕt nèi trùc tiÕp víi node §ång thêi, ta đưa node vào trực tiếp kết nối với node Node đưa vào thông qua node Cuối cùng, có bảng tóm tắt tính bao trùm sau Bảng 4.6 Bảng tóm tắt tính bao trùm tối thiểu Node đưa vào 6 - 3012 - 7124 6641 - 4120 6523 10254 - 20142 21349 25431 19560 - 24768 26234 29652 21620 16611 - Dựa vào kết tính toán trên, xây dựng bao trùm sau Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 101 Hình 4.3 Cây bao trùm tối thiểu Bước Xác định chuỗi nhu cầu bước này, xác định điểm chuyển tiếp cho nhu cầu, tương ứng với cặp node, trường hợp thiết lập tuyến đường trực tiếp node nguồn node đích Điểm chuyển tiếp điểm phải gần node nguồn node đích Ví dụ, xét cặp node (3,4) : cã thĨ cho qua node hc Tổng khoảng cách qua node : 7124+4120=11244, tổng khoảng cách qua node là: 5135+6523=11658 Theo đó, chọn node node tuyến qua (là tuyến có khoảng cách ngắn hơn) Như vậy, nhu cầu (3,4) phụ thuộc vào nhu cầu (3,1) (1,4), ta viết: 34 314 Tương tự trên, có bảng phụ thuộc sau Bảng 4.7 Bảng phụ thuộc cặp node 34 13 13 35 36 24 25 26 45 46 16 14 23 23 23 12 25 26 12 12 12 14 15 16 15 14 45 15 56 56 Tõ bảng phụ thuộc, xác định lược đồ phụ thuộc sau Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 102 34 36 13 35 26 46 24 25 23 16 12 45 56 15 14 Hình 4.4 Lược đồ phụ thuộc Tôi thử bắt đầu kiểm tra nhu cầu cặp node (2,4), với nhu cầu gốc 7, thấp hiệu suất tối thiểu (8 Gb/s), nên tạo kênh trực tiếp cặp node này, nên dời nhu cầu node Theo nhu cầu (1,2) tăng từ 23 lên 30, nhu cầu (1,4) tăng từ 20 lên 27 Nhu cầu (3,4) 20, tạo kênh trực tiếp dung lượng 10, nhu cầu 10 lại dời sang sang node Nhu cầu cặp (1,3) tăng từ 23 lên 33, nhu cầu cặp (1,4) tăng từ 27 lên thành 37 Trên sở lược đồ phụ thuộc, với cách tính tương tư, lập bảng xác tổng nhu cầu cặp node sau Bảng 4.8 Nhu cầu thực tế cặp node (2-4) (1,3) Gèc CỈp phơ thc (3-4) 23 (3,4) Tỉng 10 33 Tæng Tæng (3,5) 10 (1,6) (4,6) 30 Tỉng (2,6) Gèc 11 Tỉng (3,5) CỈp phơ thuéc 13 (3,6) 14 Tæng (1,3) 23 (3,6) 39 (4,5) CỈp phơ thc Tỉng (4,5) Gèc 16 23 (4,6) (1,6) 16 (2,5) 40 CỈp phơ thuéc Tæng (1,6) Gèc 27 Tæng 22 (2,6) 26 (1,2) Gèc 17 (4-6) CỈp phơ thc (1,4) Gèc (3-6) CỈp phơ thc (1,5) Gèc 16 (3-5) CỈp phơ thc (2,3) Gèc CỈp phơ thc (2,5) Gèc CỈp phơ thc (5,6) 20 20 (3,4) 10 (2,4) (4,5) 17 54 Gốc Cặp phụ thuộc Tổng Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 23 (2,4) (2,6) (2,5) (1,3) 23 58 103 Toàn thiết kế đồ hình mạng tóm tắt bảng Bảng 4.9 Tóm tắt thiết kế STT CỈp node Số kênh 1 6 Lượng mang Nhu cÇu 10 20 10 13 10 16 58 58 10 33 54 54 Gi¸ 10254 25431 29652 3012 7124 4120 1 4 40 10 39 40 26 39 20142 24768 5135 10 11 12 13 2 5 6 1 10 10 10 30 11 14 27 30 21349 26234 19560 6540 Như vậy, toàn trình thiết kế mạng core gồm node kết thúc Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet ... nhiều loại dịch vụ phong phú internet, IPTV không tạo gián đoạn khách hàng thực thao tác chuyển đổi dịch vụ Tương tự, mạng di động băng rộng triển khai mai Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet. .. jitter khác Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 19 Yêu cầu /2 Yêu cầu /2 Yêu cầu /2 Yêu cầu /2 LSP LSP Yêu cầu /2 Lỗi Mạng MPLS nhà cung cấp dịch vụ Mạng MPLS nhà cung cấp dịch vụ Hình 2.3... dịch vụ đường riêng ảo- Đánh giá hiệu dịch vụ mạng Metro Ethernet 26 VPWS (Virtual Private Wire Service) Tuy nhiên, mạng MPLS cho phép nhà khai thác triển khai dịch vụ LAN Ethernet suốt Trong dịch