Hồi phục mạng mpls và định tuyến lại tại lớp mạng nhằm nâng cao qos của voip

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ THỊ NGA ĐỖ THỊ NGA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HỒI PHỤC MẠNG MPLS VÀ ĐỊNH TUYẾN LẠI TẠI LỚP MẠNG NHẰM NÂNG CAO QoS CỦA VOIP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật Điện tử viễn thơng KHỐ 2010B Hà Nội – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ THỊ NGA HỒI PHỤC MẠNG MPLS VÀ ĐỊNH TUYẾN LẠI TẠI LỚP MẠNG NHẰM NÂNG CAO QoS CỦA VOIP Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KỸ THUẬT: PGS.TS Hồ Anh Túy HàNội – 2012 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chương trình cao học viết Luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy, cô giáo, cán bộ, nhân viên Ban giám hiệu, Viện Đào tạo sau đại học, Viện Điện tử - Viễn thông trường Đại học Bách khoa Hà Nội nhiệt tình truyền đạt kiến thức quý báu giúp đỡ, tạo điều kiện cho em suốt q trình học tập hồn thành Luận văn Thạc sĩ Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Hồ Anh Túy, người trực tiếp bảo, tận tâm hướng dẫn, định hướng cho em suốt q trình nghiên cứu hồn thành Luận văn Thạc sĩ Xin chân thành cảm ơn thầy cô hội đồng chấm luận văn cho em đóng góp q báu để hồn chỉnh luận văn Cuối cùng, xin gửi lời biết ơn đến gia đình, nơi sinh thành, ni dưỡng động viên nhiều thời gian qua Xin chân thành cảm ơn Hà Nội, tháng 03 năm 2012 Học viên Đỗ Thị Nga LỜI CAM ĐOAN Ngoài giúp đỡ hướng dẫn giảng viên PGS.TS Hồ Anh Túy, luận văn sản phẩm trình tìm tịi, nghiên cứu tác giả vấn đề đặt luận văn Mọi số liệu, quan điểm, phân tích, đánh giá, kết luận tài liệu nhà nghiên cứu khác trích dẫn theo quy định Vì vậy, tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Hà nội, tháng 03 năm 2012 Tác giả Đỗ Thị Nga Mục lục DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT 5  DANH SÁCH HÌNH VẼ 7  LỜI NÓI ĐẦU 9  CHƯƠNG  TỔNG QUAN VỀ MẠNG HỘI TỤ CỐ ĐỊNH - DI ĐỘNG FMC VÀ CÔNG NGHỆ VOIP 11  1.1  MẠNG HỘI TỤ CỐ ĐỊNH - DI ĐỘNG FMC 11  1.1.1  Giới thiệu mạng hội tụ cố đinh – di động FMC 11  1.1.2  E2E QoS 15  1.2  GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ VOIP 17  1.3  CẤU HÌNH CỦA MẠNG ĐIỆN THOẠI IP 18  1.3.1  Thiết bị đầu cuối 19  1.3.2  Mạng truy nhập IP 20  1.3.3  Gatekeeper 20  1.3.4  Gateway 21  1.4  CÁC ỨNG DỤNG CỦA VOIP 24  1.4.1  Dịch vụ thoại qua Internet 24  1.4.2  Thoại thông minh 24  1.4.3  Dịch vụ tính cước cho bị gọi 24  1.4.4  Dịch vụ Callback Web 25  1.4.5  Dịch vụ fax qua IP 25  1.4.6  Dịch vụ Call center 26  1.5  CÁC LOẠI HÌNH DỊCH VỤ THOẠI QUA IP 26  1.5.1  Máy điện thoại tới máy điện thoại 26  1.5.2  Máy tính tới máy điện thoại 27  1.5.3  Máy tính tới máy tính 27  1.6  ĐÁNH SỐ, CHUYỂN ĐỔI ĐỊA CHỈ VÀ ĐỊNH TUYẾN 28  1.7  ĐẶC ĐIỂM CỦA VOIP 30  1.7.1  Các ưu điểm VoIP 30  1.7.2  Các nhược điểm VoIP 31  KẾT LUẬN CHƯƠNG 33  CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QOS 34  2.1  CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QOS TRONG MẠNG VOIP 34  2.1.1  Trễ 34  2.1.1.1  Trễ mạng 35  2.1.1.2  Trễ CODEC 36  2.1.1.3  Trễ tượng Jitter 37  2.1.1.4  Trễ đóng gói liệu 37  2.1.1.5  Trễ chỗ 37  2.1.2  Jitter 38  2.1.3  Mất gói tin (packet loss) 38  2.2  MƠ HÌNH CHỨC NĂNG QOS TRONG THỰC THỂ MẠNG 40  KẾT LUẬN CHƯƠNG 44  CHƯƠNG  HỒI PHỤC MẠNG MPLS VÀ ĐỊNH TUYẾN LẠI TẠI LỚP MẠNG 45  3.1  ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG IP 45  3.1.1  RIP (Routing Information Path) 46  3.1.2  OSPF (Open Shortest Path First) 47  3.1.2.1  Tổng Quan OSPF 47  3.1.2.2  Hoạt động OSPF 47  3.1.2.3  Giao thức hello 49  3.2  ĐỊNH TUYẾN TRONG MPLS 50  3.2.1  Các khái niệm MPLS 50  3.2.1.1  Miền MPLS (MPLS domain) 50  3.2.1.2  Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 51  3.2.1.3  Nhãn Stack nhãn 52  3.2.1.4  Hoán đổi nhãn (Label Swapping) 53  3.2.1.5  Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) 53  3.2.1.6  Chuyển gói qua miền MPLS 54  3.2.1.7  Mã hóa nhãn chế độ đóng gói nhãn MPLS 55  3.2.2  Định tuyến ràng buộc 57  3.2.3  Định tuyến tường minh 58  3.2.4  Hoạt động MPLS 58  3.2.5  Đặc điểm mạng MPLS 59  3.2.5.1  Tính thơng minh phân tán 59  3.2.5.2  MPLS mô hình tham chiếu OSI 60  3.3  ĐỊNH TUYẾN LẠI VÀ HỒI PHỤC MẠNG 61  3.3.1  Hồi phục lớp mạng (Định tuyến lại với OSPF) 63  3.3.2  Mơ hình hồi phục MPLS 64  3.3.2.1  Mơ hình Makam 64  3.3.2.2  Reverse Backup (Mơ hình Haskin) 65  3.3.2.3  Mơ hình Hundessa 67  3.3.2.4  Định tuyến lại nhanh 67  3.3.2.5  Fast Reoute one-to-one backup 68  3.3.2.6  Backup sở định tuyến lại nhanh 70  KẾT LUẬN CHƯƠNG 71  CHƯƠNG  MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 72  4.1  MÔ PHỎNG CƠ CHẾ HỒI PHỤC CỦA MPLS 72  4.1.1  Mơ hình Makam 73  4.1.2  Mơ hình Haskin 74  4.1.3  Định tuyến lại nhanh backup one-to-one 75  4.2  KẾT QUẢ 77  4.2.1  Số lượng gói bị hủy 77  4.2.2  Thời gian ngắt dịch vụ 78  4.2.3  Nguồn dự trữ 79  KẾT LUẬN CHUNG 80  TÀI LIỆU THAM KHẢO 81  AAL Danh sách từ viết tắt ATM Adapter Layer Lớp thích ứng ATM ACK ACKnowledgment Xác định đáp ứng API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit CBR Constant Bit Rate Tỉ lệ bit cố định CODEC COde and DECodec Mã hóa giải mã CR-LSP Constraint-Based Routed Label Đường chuyển mạch nhãn ràng Distribution Protocol buộc DNS Domain Name Server Máy chủ dịch vụ tên miền E2E End-to-End Đầu cuối đến đầu cuối EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức cổng ngoại EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Giao thức định tuyến cổng nội FDDI Protocol nâng cao Fiber Distributed Data Interface Giao diện số liệu phân bố theo cáp quang FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước FEC Forwarding Equipvalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương FIS Fault Information Signal Tín hiệu thơng báo lỗi FMC Fixed-mobile Convergence Mạng hội tụ cố định - di động IGRP Interior Gateway Routing Protocol Giao thức định tuyến cổng nội ILM Incoming Label Map Bản đồ nhãn vào IP Internet Protocol Giao thức Internet IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức Internet ISDN integrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ IS-IS Intermediate System to intermediate Giao thức hệ thống system đến hệ thống LAN Local Area Network Mạng nội hạt LER Label Egde Router Router biên nhãn LIFO Last In First Out Vào sau trước LSA Link State Advertisement Thông tin trạng thái liên kết LSP Label Switched Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router Router chuyển mạch nhãn MTU Maximum Transfer Unit Đơn vị truyền tải lớn NGN Next Generation Network Mạng hệ sau NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry Entry chuyển tiếp nhãn OSI Open System Interconnection Giao thức điều khiển truyền tải OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến tìm đường ngắn PC Personal Computer Máy tính cá nhân PML Path Merge LSR LSR hợp đường PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm-điểm PSL Path Switching LSR LSR chuyển mạch đường PSTN Public Switching Telephone Network Mạng điện thoại công cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến SNR Signal-to-Noise Ratio Tỉ lệ tín hiệu tạp âm TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin người dùng VCI Virtual Channel Identifier Bộ nhận dạng kênh ảo VoIP Voice over Internet Protocol Thoại truyền qua giao thức Internet VPI Virtual Path Identifier Bộ nhận dạng đường ảo Danh sách hình vẽ Hình 1.1 Viễn cảnh mạng hội tụ FMC 11  Hình 1.2 Hội tụ mức độ kiến trúc mạng 12  Hình 1.3 Hội tụ mức cấu trúc mạng 13  Hình 1.4 IP-Giao thức truyền tải chung mạng FMC 14  Hình 1.5 VoIP mơ hình mạng MPLS 14  Hình 1.6 Cấu hình mạng điện thoại IP 19  Hình 1.7 Kết nối từ máy điện thoại đến máy điện thoại 26  Hình 1.8 Kết nối từ máy tính tới máy điện thoại 27  Hình 1.9 Kết nối từ máy tính đến máy tính 27  Hình 2.1 Quan hệ độ trễ mức chất lượng 35  Hình 2.2 Các yếu tố gây trễ 36  Hình 2.3 Điểm đánh giá trung bình cho mã hóa 37  Hình 2.4 Trễ thứ tự gói tin bị đảo 38  Hình 2.5 Hiện tượng giao động pha 38  Hình 2.6 Mơ tả tượng gói tin 39  Hình 2.7 Mơ hình chức QoS 40  Hình 2.8 Lưu đồ xử lý QoS mặt phẳng điều khiển 41  Hình 3.1 Các loại định tuyến động 45  Hình 3.2 Gói header OSPF 49  Hình 3.3 Gói hello OSPF 50  Hình 3.4 Miền MPLS 51  Hình 3.5 Upstream downstream LSR 51  Hình 3.6 Lớp chuyển tiếp tương đương MPLS 52  Hình 3.7 Stack nhãn 52  Hình 3.8 Đường chuyển mạch nhãn LSP 53  Hình 3.9 Phân cấp LSP MPLS 54  Hình 3.10 Gói IP qua mạng MPLS 54  Hình 3.11 Định dạng entry stack nhãn MPLS 55  Hình 3.12 Shim header "chêm" vào header lớp lớp 56  Hình 3.13 Nhãn chế độ cell ATM 56  Hình 3.14 Đóng gói (encapsulation) gói có nhãn link ATM 57  Hình 3.15 Một số ví dụ định tuyến ràng buộc 58  Hình 3.16 MPLS mơ hình tham chiếu OSI 60  Hình 3.17 So sánh chuyển tiếp IP chuyển tiếp MPLS 60  Hình 3.18 Tổng quan định tuyến lại 61  Hình 3.19 Mơ hình Makam 64  Hình 3.20 Mơ hình Haskin 65  Hình 3.21 Định tuyến lại nhanh 1:1 68  Hình 3.22 Định tuyến lại nhanh 1:1 với chế độ gộp 70  Hình 3.23 Mơ hình sở định tuyến lại nhanh 71  Hình 4.1 Topology mạng luồng lưu lượng chế độ bình thường 72  Hình 4.2 Mơ hình Makam 74  Hình 4.3 Mơ hình Haskin 75  Hình 4.4 Mơ hình định tuyến lại nhanh 76  Hình 4.5 Số lượng gói bị hủy 77  Hình 4.6 Thời gian ngắt dịch vụ 78  Hình 4.7 Nguồn dự trữ 79  3.3.2.3 Mơ hình Hundessa Như phần trước, mô hình Haskin hồi phục lỗi gói so với mơ hình Makam Khi tối ưu mơ hình Haskins, việc sử dụng nguồn khơng cần thiết giải phóng lưu lượng chuyển trực tiếp tới đường hồi phục toàn cục PSL phát lưu lượng đảo ngược Trễ hai chiều với gói gửi đường bị hỏng quay PSL trước PSL nhận lỗi thu gói có trật tự xếp lại Vì lưu lượng từ đường đảo ngược lưu lượng nhận từ nguồn trộn vào chuyển tới đường hồi phục tồn cục phần đầu việc tối ưu Trong Hundessa biểu diễn mơ hình để thúc đẩy q trình tối ưu mơ hình Haskin Trong đề xuất này, lỗi phát LSR, gói chuyển hướng đường lỗi quay PSL qua đường reversed backup mơ hình Haskin Nhưng gói hoạt động FIS đến theo hướng đảo ngược LSR upstream, LSR gắn gói để gửi qua đường hoạt động Những gói thuộc đường hoạt động lưu đệm Những gói giữ đệm gọi gắn nhãn (tagged packet) nhận từ đường reversed backup, chuyển đến đường reverse backup Khi gói cuối (gói PSL gửi đường hoạt động lỗi) nhận từ đường reversed, tất gói chuyển trực tiếp đường hồi phục toàn cục.Theo cách này, việc xếp lại gói loại bỏ phải chuyển gói khơng cần thiết đường hoạt động lỗi Gói cuối mà LSR gửi đường hoạt động lỗi gắn nhãn cách thiết lập bit trường EXP phần header MPLS 3.3.2.4 Định tuyến lại nhanh Một động lực lớn cho việc hồi phục MPLS khả đảm bảo hồi phục lỗi liên kết lỗi node có ảnh hưởng nhỏ đến lưu lượng liệu Thông thường giới hạn 50s xem xét giới giạn thiết lập cho lưu lượng âm mà có ảnh hưởng lớn chấp nhận dụng giới hạn cho thời gian hồi phục mạng SONET/SDH 67 Nếu hồi phục định tuyến lại xem xét thời gian hồi phục phụ thuộc vào thời gian để hồi phục lỗi, thời gian để thông báo tới PSL lỗi, thời gian tính tốn đường hồi phục (nếu khơng tính tốn trước) thời gian thiết lập cho đường hồi phục Nó chậm vài giây khơng thể chấp nhận ứng dụng thời gian thực Nếu hồi phục thực chuyển mạch bảo vệ, thời gian hồi phục giảm việc tính tốn đường hồi phục khơng cần thiết Nếu đường hồi phục thiết lập trước, khơng cần tín hiệu cho đường hồi phục, thời gian hồi phục phụ thuộc vảo thời gian phát lỗi thời gian để FIS truyền tới PSL Kỹ thuật để thiết lập trước đường hồi phục mà sử dụng cách sửa cục thường gọi định tuyến lại nhanh Ý tưởng thời gian hồi phục nhanh không cần báo hiệu PSL node phát lỗi Điều có nghĩa định tuyến lại nhanh sử dụng chế sửa chữa cục bộ, tức bảo vệ node liên kết việc thiết lập đường hồi phục mà sử dụng chuyển mạch bảo vệ, đường vòng để tránh node link lỗi Nếu định tuyến lại nhanh sử dụng từ đầu cuối đến đầu cuối, đường hồi phục cần thiết lập trước cho node, liên kết đường hoạt động Hai kỹ thuật mơ hình backup 1:1(one-toone) (Fast Reroute one-to-one backup ) mơ hình backup sở (facility backup model ) 3.3.2.5 Fast Reoute one-to-one backup Hình 3.21 Định tuyến lại nhanh 1:1 Trong kỹ thuật định tuyến lại nhanh 1:1, LSP backup riêng (được gọi LSP đường vịng - detour LSP) tính toán cho LSR đường bảo vệ 68 Những LSPs đường vòng thiết lập để sử dụng hồi phục node liên kết Để bảo vệ hoàn toàn LSP mà truyền qua N nodes có N-1 đường vịng Trong hình 3.21, LSP bảo vệ (1,2,3,4,5) có LSP đường vịng Đường vịng từ 1-3 sử dụng để bảo vệ node, đường vòng thứ sử dụng để bảo vệ liên kết Nếu có lỗi xảy đâu dọc theo đường bảo vệ, LSP phát lỗi chuyển lưu lượng vào đường vịng cục mà khơng cần gửi FIS upstream trước hồi phục bắt đầu Do hoạt động hồi phục trở thành định cục LSP mà phát lỗi Đường vòng thiết lập sử dụng ghép nối (slicing) độ sâu stack nhãn khơng tăng đường vòng sử dụng Sử dụng ghép nối tạo đường hồi phục sẵn có cho LSP cụ thể mà thiết lập để bảo vệ Khi nhìn hình trên, sử dụng bảo vệ cục cho LSR đường hoạt động trì nhiều nguồn dự trữ cho mục đích backup Mặc dù có đường hoạt động mạng trên, có vài đường liên kết có liên kết thiết lập cho mục đích backup Điều thực không cần thiết có đường hoạt động hai đường dự trữ khơng thể sử dụng đồng thời có lỗi xảy đường hoạt động Điều đáng quan tâm hai đường dự trữ từ LSR7 đến LSR8 từ LSR9 đến LSR5, khơng có đường dự trữ LSR3 LSR8 đường dự trữ thiết lập theo hướng ngược Để ngăn chặn dự trữ kép này, phương pháp gộp sử dụng để chia sẻ đường dự trữ Gộp làm có hai nhiều đường dự trữ đường dự trữ backup cho đường hoạt động với downstream hop đường vòng Những luật sau sử dụng việc gộp đường dự trữ: Với tất đường dự trữ mà chia sẻ interface thân thiện LSR hop kế tiếp, dự trữ làm đường mà tạo đường ngắn đến biên LSP bảo vệ Nếu đường có số hop dự trữ đường mà truyền qua node mà node khác muốn tránh bị loại bỏ Nếu có nhiều đường vịng, tự định lựa chọn đường Điều thể ví dụ trên, liên kết từ LSR7 đến LSR8, backup LSR1 gộp với backup LSR2 LSR7 Đó đường backup thứ 69 hai tới biên LSR ngắn (8,4,5 thay 8,3,4,5) Hình 3.22 Định tuyến lại nhanh 1:1 với chế độ gộp Ngoài LSR9 gộp với đường dự trữ từ LSR3 LSR4 liên kết từ LSR8 đến LSR9, trường hợp số lượng hop tới biên đường vòng Đường vòng từ LSR3 thiết lập bypass LSR4, đường vịng từ LSR3 tạo dự trữ cuối Trong trường hợp dự trữ tạo minh họa hình phía Đường từ LSR7 đến LSR4 sử dụng hai đường backup LSR1 LSR2 đường từ LSR9 tới LSR5 sử dụng hai đường backup LSR3 LSR4 Với kỹ thuật gộp giảm 12 đường dự trữ xuống đường 3.3.2.6 Backup sở định tuyến lại nhanh Trong mơ hình backup sở định tuyến lại nhanh, LSP đơn tạo, sử dụng để backup LSP thay sử dụng đường vòng riêng rẽ cho LSP bảo vệ Điều giới hạn LSPs bảo vệ qua hầm backup (backup tunnel) tới LSPs mà truyền qua LSR downstream chung Tất LSPs truyền qua điểm sửa chữa qua LSR chung bảo vệ hầm bypass (bypass tunnel) Điều có nghĩa mơ hình backup sở sử dụng từ n đến đường (n-to-1 path) Đường hầm sử dụng stack nhãn có nhiều LSPs bảo vệ hầm backup, phải có đường để chia lại LSPs khác hi lưu lượng từ đường hầm backup đến PML 70 Hình 3.23 Mơ hình sở định tuyến lại nhanh Trong hình có LSPs bảo vệ đường hầm backup Như nhìn thấy, đường hầm backup sở sử dụng hồi phục cục với bảo vệ node Trong trường hợp LSR3 node bảo vệ cho LSPs Nếu kỹ thuật 1:1 sử dụng phải có đường vịng thiết lập node bảo vệ LSR3, đường cho LSP bảo vệ Quan sát thấy kỹ thuật sở không sử dụng cho việc chia sẻ bảo vệ Thậm chí nhiều LSPs đường chia sẻ đường hầm bypass, nguồn tài nguyên không chia sẻ Mỗi LSP bảo vệ phải có thêm đường dự trữ sử dụng đường hầm Do kỹ thuật sở phải tối giản cho lưu lượng điều khiển Kết luận chương Trong chương tìm hiểu phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng Phương pháp định tuyến lại lớp mạng (sử dụng giao thức OSPF) : thay đổi khoảng thời gian gói hello để giảm thời gian định tuyến lại Tuy nhiên phương pháp có hạn chế thời gian định tuyến lại không tối ưu Với MPLS, tác giả đưa mơ hình hồi phục, có tốc độ sửa chữa nhanh 71 Chương Mô kết 4.1 Mô chế hồi phục MPLS Trong luận văn này, Topology mạng thiết lập cho mô giống Hình ảnh biểu diễn topology mạng luồng lưu lượng đường làm việc chế độ bình thường Hình 4.1 Topology mạng luồng lưu lượng chế độ bình thường Mạng có node MPLS (1-9) Node 10 node chuẩn ns-2, khơng có mpls Node gán CBR (tỉ lệ bit cố định) UDP agent, node 10 thiết lập traffic sink Taị 0.5s CBR/UDP agent bắt đầu gửi gói tin UDP tới node 10 Kích thước gói tin 600 bytes tốc độ gửi 800kbps Tại 5.0s agent node ngừng truyền UDP tới node 10 Đường làm việc đường ngắn node node 10 (1,3,5,7,9) Lspid cho đường làm việc thiết lập 1000 Trễ đường truyền node 0-1, 9-10 1ms, lại trễ node khác 30ms Băng thông node 1-3, 4-6, 5-7, 8-9 2MB băng thông node 0-1, 9-10 3MB, băng thông node lại 1MB Tại 02.0s đường làm việc bị hỏng Khi LSR upstream đường làm việc phát lỗi chếc hồi phục bắt đầu thực Trong mơ liên kết 72 LSR5 LSR7 bị hỏng Mỗi mơ hình mơ thiết lập chế hồi phục end-toend mơ hình hồi phục từ liên kết đơn bị lỗi đường làm việc Trong mơ có sử dụng định tuyến lại, thời gian thực tính tốn SPF 2ms Thuật toán sử dụng giao thức định tuyến cho tính tốn SPF thuật tốn Dijkstra Độ phức tạp thuật tốn O(ElogN) Trong e số lượng biên mạng n số lượng node Việc tính tốn từ 1-40ms phụ thuộc vào hiệu việc triển khai sử lý tải mặt phẳng điều khiển router số lượng node mạng Thời gian sử dụng mơ ước lượng tìm việc kiểm tra OSPF Mỗi LSR thiết lập bỏ (drop) lưu lượng khơng có LSP binding cho lưu lượng đến khơng có nguồn backup liên kết bị đứt Mỗi mô tác giả tổng hợp tất gói bị hủy liên kết bị đứt Ngồi tác giả cịn tổng hợp thơng tin thời gian ngắt dịch vụ Trong mô này, thời gian ngắt dich vụ xác định từ gói tin cuối gửi qua liên kết trước liên kết bị đứt, nhận sink node 10, gói nhận node Thông tin ghi vào file trace ns2 Mỗi mô tác giả cịn xem xét có nguồn sử dụng cho mục đích backup (băng thơng buffer dự trữ) 4.1.1 Mơ hình Makam Trong mơ hình này, đường hồi phục thiết lập từ ingress LSR1 tới egress LSR9 trước lưu lượng truyền qua mạng Đường hồi phục thiết lập với bảo vệ toàn cục thiết lập đường (1,2,4,6,8,9) Khi liên kết LSR5 LSR7 bị hỏng, gói tin báo lỗi gửi từ LSR5 upstream tới ingress node Gói tin đối xử FIS LSR1 nhận gói tin này, bảng chuyển tiếp node update để chuyển hướng lưu lượng đường hồi phục 73 Hình 4.2 Mơ hình Makam Trong hình gói tin báo lỗi gửi từ LSR3 tới ingress LSR1 Khi LSR1 nhận FIS, bắt đầu truyền lưu lượng đường hồi phục (1,2,4,6,8.9) Tất gói truyền đường làm việc sau lỗi xảy gói PATHErr đến LSR1 hủy LSR5 Thời gian ngắt dịch vụ node 10 tính : 2.2464375- 2.04365625 = 0.20278125 Nguồn dự trữ sử dụng để backup Tổng số gói bị hủy : 27 4.1.2 Mơ hình Haskin Để mơ mơ hình Haskin, đường backup sử dụng để thiết lập mạng Một đường LSP thiết lập theo hướng ngược với đường làm việc (7,5,3,1) đường hồi phục tồn cục (đường khơng liên kết với đường làm việc) thiết lập ingress egress LSR (1,2,4,6,8,9) LSR 7,5,3 thiết lập để chuyển lưu lượng đường reserve liên kết lỗi bị phát đường làm việc LSR chuyển lưu lượng từ node đường làm việc lưu lương lưu lượng nhận interface từ node Nếu LSR1 nhận lưu lượng interface từ node với flow id với lưu lượng phụ thuộc đường làm việc, chuyển hướng lưu lượng đường hồi phục toàn cục 74 Hình 4.3 Mơ hình Haskin Hình biểu diễn luồng lưu lượng liên kết LSR5 LSR7 bị hỏng Thời gian ngắt dịch vụ node 10 tính : 2.248875- 2.04365625= 0.20521875 Nguồn dự trữ sử dụng để backup : Tổng số gói bị hủy : 4.1.3 Định tuyến lại nhanh backup one-to-one Trong mơ hình này, định tuyến lại nhanh với backup one-to-one mô Hồi phục node cục sử dụng cho LSR3, LSR5 LSR7 Bảo vệ liên kết sử dụng cho liên kết LSR7 LSR9 Có đường hồi phục mà thiết lập bảo vệ toàn đường làm việc Bảo vệ node cho LSR3 : (1,2,4,6,5) Bảo vệ node cho LSR5 : (3,4,6,8,7) Bảo vệ node cho LSR7 : (5,6,8,9) Bảo vệ liên kết cho liên kết (5,7) : (7,8,9) Như trình bày phần 5.3.6 đường vịng (detours) gộp để chia sẻ phần dự trữ cần thiết Tại LSR8, đường backup từ LSR7 LSR5 gộp Taị LSR6, đường backup từ LSR3 LSR5 gộp LSR4, phần dự trữ từ LSR1 LSR3 gộp Đường backup dự trữ : Đường backup từ LSR7 (7,8,9) 75 Đường backup từ LSR5 (5,6,8, gôp LSR8 với đường backup 1) Đường backup từ LSR53 (5,6,8, gôp LSR6 với đường backup 2) Đường backup từ LSR5 (5,6,8, gơp LSR4 với đường backup 3) Hình diễn luồng lưu lượng liên kết LSR5 LSR7 bị đứt Hình 4.4 Mơ hình định tuyến lại nhanh Thời gian ngắt dịch vụ node 10 tính : 2.114437- 2.04365625= 0.07078125 Nguồn dự trữ sử dụng để backup : Tổng số gói bị hủy : 76 4.2 Kết 4.2.1 Số lượng gói bị hủy Hình 4.5 Số lượng gói bị hủy Biểu đồ biểu diễn số lượng gói bị hủy cho mơ hình khác phụ thuộc vào liên kết bị hủy Cả mơ hình Haskin mơ hình định tuyến lại nhanh, lưu lượng chuyển mạch tới đường backup thiết lập trước LSR phát lỗi, hai mơ hình gói tin bị hủy gói tin bị hủy thời gian phát lỗi Với mơ hình Makam, số lượng gói tin bị hủy tăng theo khoảng cách từ LSR bị lỗi đến ingress LSR Đó FIS phải truyền ingress LSR trước lưu lượng chuyển mạch đến đường backup Mơ hình Makam có số lượng gói bị hủy giống với Haskin định tuyến lại lỗi xảy gần ingress LSR khơng cần gửi FIS trước lưu lượng chuyển mạch đến đường backup Với mơ hình định tuyến lại, số lượng gói bị hủy mơ hình giảm dần liên kết lỗi gần egress LSR Bởi đường backup lúc đường ngắn tới egress 77 4.2.2 Thời gian ngắt dịch vụ Hình 4.6 Thời gian ngắt dịch vụ Đồ thị trến biểu diễn thời gian ngắt dịch vụ, thời gian đo từ gói tin cuối nhận node 10 trước lỗi xảy gói tin truyền qua đường backup nhận node Với định tuyến lại nhanh thời gian cố định node phát lỗi node chuyển lưu lượng qua đường backup, khơng cần thời gian thiết lập đường backup đường thiết lập trước lỗi xảy Với tất liên kết bị hỏng đường backup liên kết với đường làm việc có độ dài thời gian ngắt dịch vụ giống với tất liên kết lỗi Thời gian ngắt dịch vụ cho mơ hình Makam mơ hình Haskin giống lớn mơ hình định tuyến lại nhanh tất trường hợp Thời gian ngắt dịch vụ tăng dần theo khoảng cách từ liên kết lỗi xảy với ingress LSR bời FIS lưu lương reversed phải gửi theo hướng upstream tới ingress trước chuyển mạch đường hồi phục cục 78 4.2.3 Nguồn dự trữ Hình 4.7 Nguồn dự trữ Biểu đồ biểu diễn số lượng nguồn dự trữ cho lưu lượng back up mạng trước lỗi xảy Mơ hình Makam có nguồn dự trữ cho đường backup tồn cục Mơ hình Haskin’s có nguồn dự trữ cho đường backup toàn cục nguồn cho đảo ngược, tổng cộng nguồn Định tuyến lại nhanh có nguồn dự trữ cho đường backup Nhìn chung, số lượng nguồn dự trữ phụ thuộc vào topology mạng Cả mơ hình Haskin Makam phụ thuộc vào đường hồi phục tồn cục, mơ hình Haskin sử dụng nguồn dự trữ nhiều Makam cần đường backup ngược đường hồi phục toàn cục Với hầu hết topology, định tuyến lại sử dụng nhiều nguồn dự trữ mơ hình Haskin ví dụ hai mơ hình sử dụng số lượng nguồn dự trữ giống 79 Kết luận chung Dịch vụ truyền thoại mạng IP nghiên cứu triển khai nhiều nước giới VoIP khẳng định vị trí thị trường viễn thơng Có thể nói dịch vụ chạy giao thức IP nói chung dịch vụ VoIP nói riêng dịch vụ thiếu thị trường viễn thông Trong luận văn đề cập đến số vấn đề tổng quan công nghệ VoIP, QoS sâu vào nghiên cứu phương pháp định tuyến lại tầng mạng chế hồi phục MPLS nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ mạng Phương pháp cải thiện thời gian định tuyến lại tầng mạng cách thay đổi thời gian gửi gói tin hello giao thức OSPF Tuy nhiên phương pháp có mặt hạn chế thời gian gói tin hello thay đổi khoảng giới hạn Phương pháp thứ hai đưa số mơ hình hồi phục Makam, Haskin mơ hình định tuyến lại nhanh Sử dụng phương pháp khắc phục hạn chế phương pháp định tuyến lại tầng mạng Tuy nhiên mơ hình áp dụng tốt miền MPLS, ứng dụng cho miền MPLS kết nối với Chính hướng phát triển nghiên cứu chế để hồi phục mạng bị lỗi nhanh cho nhiều miền MPLS Em xin cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy khoa đặc biệt cô giáo PGS.TS Hồ Anh Túy tạo điều kiện giúp đỡ cho em bước hoàn thành luận văn 80 Tài liệu tham khảo [1]Ts Lê Hữu Lập, Ths Hoàng Trọng Minh (2002), “Bài giảng Công nghệ chuyển mạch IP MPLS” [2] Nguyễn Hồng Sơn, “Kỹ thuật điện thoại qua IP Internet”, Nhà xuất lao động Hà Nội [3] Lê Thanh Thảo (2005), “IP & NGN QoS”, Trung tâm ứng dụng công nghệ Viện KHKT Bưu điện [4] Phùng Văn Vân (2002), “Điện thoại IP”, Nhà xuất bưu điện [5] Tạp chí bưu viễn thơng (2003), “Điện thoại Internet – Internet Telephony” [6]Johan Martin Olof Petersson (2005), “MPLS Based Recovery Mechanisms”, “http://folk.uio.no/johanmp/mpls.html” [7] Peter Komisarczuk, Alex Koudrin (2007), “Effect of Rerouting on NGN VoIP Quality”, “Telecommunication Networks and Applications Conference, 2007 ATNAC 2007 Australasian” [8] VINT project at LBL, Xerox PARC, USB and USC/ISI, “The Network Simulator ns-2”, “http://www.isi.edu/nsnam/ns/” 81 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ THỊ NGA HỒI PHỤC MẠNG MPLS VÀ ĐỊNH TUYẾN LẠI TẠI LỚP MẠNG NHẰM NÂNG CAO QoS CỦA VOIP Chuyên ngành : Kỹ... chế hồi phục MPLS Phân tích thơng số số gói tin bị hủy, số nguồn dự trữ thời gian ngắt dịch vụ để đánh giá phương pháp Luận văn ? ?Hồi phục mạng MPLS định tuyến lại lớp mạng nhằm nâng cao QoS VoIP? ??... chế thiết lập lại kết nối nhanh kỹ thuật định tuyến lại mạng internet ngày Chính luận văn tác giả đưa kỹ thuật hồi phục mạng lớp MPLS phương pháp định tuyến lại nhanh lớp mạng mạng VoIP 16 1.2