Truyền tải dịch vụ 2G trong mạng Metro Viettel sử dụng công nghệ MPLS

Kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS

• Kiến trúc MPLS
• Quá trình chuyển tiếp gói tin nhãn
• Giao thức phân phối nhãn LDP

Thứ tự xử lý nhãn trong gói tin được thực hiện tuần tự từ nhãn đỉnh sang nhãn đáy.Một số ứng dụng MPLS (MPLS VPN, AToM) thực sự cần nhiều hơn 1 nhãn trong ngăn xếp để thực hiện định tuyến gói tin đến đích.  LSR đầu vào iLSR: Đây là router nằm tại vị trí biên đầu vào mạng MPLS, nó nhận một gói tin IP (chưa gắn nhãn) rồi thực hiện gắn nhãn vào gói tin và chuyển tiếp trên lớp liên kết dữ liệu. Một router LSR phải có khả năng gỡ một hay nhiều nhãn ra khỏi label stack gói tin trước khi thực hiện chuyển mạch hoặc cũng có thể thêm vào một hay nhãn vào gói tin vừa nhận được.

LSP có thể được coi là tuần tự các LSR mà gói tin đi qua trong mạng MPLS mà ở đó iLSR là router đầu tiên, eLSR là router cuối cùng của đường đi LSP, các LSR ở giữa là các router trung gian. Tuy nhiên, không phải tất cả các gói có cùng một nhãn thì cùng một lớp chuyển tiếp tương đương vì trường EXP trong nhãn có thể khác nhau nên phương thức thực hiện định tuyến cũng khác nhau. Bằng cách nhìn vào nhãn đỉnh trong gói tin nhận được và thực hiện so sánh với bảng LFIB các router LSR sẽ biết làm cách nào để thực hiện chuyển tiếp gói tin đến đích cũng như xác định quá trình nào cần thực hiện: thay nhãn, thêm nhãn, hay gỡ nhãn rồi xác định next-hop cần sử dụng để thực hiện chuyển tiếp gói tin.

Nếu LSR nhận một gói tin nhãn, nó gỡ bỏ nhãn rồi thực hiện chuyển tiếp IP thì gọi là ánh xạ chuyển tiếp nhãn-IP; nếu nó gỡ bỏ nhãn cũ và thay thay bằng một nhãn mới để thực hiện chuyển tiếp thì được gọi là ánh xạ chuyển tiếp nhãn-nhãn. Khi các gói tin nhãn được thực hiện cân bằng tải chúng sẽ có cùng giá trị nhãn ra nếu tất cả các đường được sử dụng cân bằng tải đều là các link nối trực tiếp giữa hai router và không gian nhãn kết hợp FEC được sử dụng trên tất cả các link. Quá trình thực hiện cân bằng tải trong mạng MPLS sẽ không diễn ra nếu các đường dẫn đến đích là không bằng nhau hay các đường dẫn đến đích là tổ hợp giữa đường đi bằng nhãn và đường đi bằng IP.

Trong trường hợp chuyển tiếp thông thường Ipv4 trên nền MPLS, các gói tin sẽ đến được đích cả trong trường hợp chúng bị gỡ bỏ hết nhãn.Tuy nhiên trong các trường hợp MPLS VPN hay AToM một gói tin không thể đi đến được đích nếu nó bị gở bỏ hết nhãn nên không thể thực hiện cân bằng tải được. Lấy ví dụ trong mạng MPLS VPN, tải trọng MPLS là các gói tin Ipv4 nhưng các router cung cấp dịch vụ P không có bảng định tuyến VPN, vì thế nếu gói tin bị mất nhãn nó sẽ ngay lập tức bị hủy vì router P không biết xử lý thế nào. Bởi vì RSVP chỉ được dùng để phân phối nhãn cho mạng MPLS có hỗ trợ kĩ thuật lưu lượng, MP-BGP thì chỉ được dùng phân phối nhãn cho các tuyến sử dụng giao thức định tuyến BGP nên LDP được sử dụng để phân phối nhãn cho tất cả các router khác trong mạng.

Chúng ta chỉ có thể thực hiện được điều này nếu các LDP peer quảng bá tất cả các địa chỉ IP của nó, và thực tế các địa chỉ Ip này được quảng bá bởi các LDP peer bằng gói tin Address và có thể được thu lại bằng gói tin Withdraw Address.

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

• Dịch vụ 2G chạy trên mạng Metro
• Giao thức đóng gói SAToP
• Kỹ thuật Pseudo-wire Emulation 3 (PWE3)
• Cơ chế bảo vệ của MPLS TE được dùng trong mạng Metro của Viettel

Thiết lập tĩnh bảng ánh xạ 1-1 giữa PW kết nối tới SRT và PW kết nối tới CV cho mỗi BTS để thiết lập được kênh truyền TDM từ SRT đến CV cho dịch vụ 2G (TDM over MPLS). Bit R phải được xóa bởi liên mạng chuyển mạch gói biên một khi các CE lân cận thoát ra khỏi trạng thái mất gói tin cũng như khi nhận được số gói tin liên tiếp bằng với số được cấu hình trước đó. LEN(6 bit): Chiều dài của một gói tin TDM trên mạng chuyển mạch gói( gồm cả Control Word và tải) các bit này được sử dụng để đáp ứng yêu cầu trên đơn vị nhỏ nhất của mạng chuyển mạch gói.

Sequence number (16 bits): Được sử dụng cho sự sắp xếp của đường dây ảo và cho phép phát hiện các gói tin bị mất và các gói tin không đúng thứ tự trong mạng chuyển mạch gói. Trường này rất cần thiết cho một số thuật toán mã hóa với kích cỡ của block đã được định sẵn hoặc sử dụng để tải một số gói tin RTP của các đơn vị dữ liệu của các giao thức lớp thấp hơn. Sequence number (16 bit): Số này sẽ tăng lên một với mỗi gói dữ liệu RTP được gởi đi và được sử dụng bởi đầu thu để phát hiện gói tin bị mất và để tái tạo lại gói tin bị mất.

Để tiện việc xử lý các gói tin bị mất trong mạng chuyển mạch gói, tất cả các gói tin liên quan được đưa ra bởi SAToP PW được yêu cầu mang số lượng byte bằng với dữ liệu TDM nhận được từ các CE. Kích thước gói tin tải phải được xác định suốt quá trình thiết lập đường dây ảo, phải giống nhau ở cả hai đầu của đường dây ảo này và phải không thay đổi suốt thời gian tồn tại của đường dây ảo này. Để đảm bảo dòng dữ liệu TDM có thể tái thiết lập chính xác ở thiết bị đầu cuối, Kỹ thuật bộ đêm Jitter phải được sử dụng để làm mịn khoảng thời gian đến của gói tin PW và sắp xếp lại các gói tin không đúng thứ tự.

Các cơ chế bảo vệ và khôi phục trong MPLS-TE là các phương pháp cho phép áp dụng đối với một hoặc nhiều nguồn tài nguyên của mạng một cách có chọn lựa nhằm hạn chế ảnh hưởng của sự cố đối với dịch vụ trong mạng. MPLS TE FRR sẽ ngay lập tức chuyển mạch qua đường LSP dự bị đã được tạo trước đó thông qua router hai để nối tắc điểm bị sự cố là router 3 hoặc đường vật lý giữa router một và ba. Tại Viettel các kết nối TDM của BTS và BSC được đấu nối trực tiếp vào mạng METRO MPLS nên cần sử dụng giao thức SAToP để chuyển các khung dữ liệu TDM sang gói tin IP rồi chuyển tiếp vào mạng MPLS.

Như vậy, để truyền tải và đảm bảo chất lượng dịch vụ 2G một các tốt nhất qua mạng MPLS thì cần phải kết hợp nhiều kỹ thuật với nhau để phát huy ưu điểm của từng kỹ thuật chứ không đơn thuần chỉ sử dụng kỹ thuật MPLS.

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

• Mô hình mạng Metro mô phỏng

Bật các tính năng MPLS, MPLS điều khiển lưu lượng, giao thức phân phối nhãn LDP, tạo các phiên LDP remote peer với các thiết bị khác làm nền tảng để cấu hình các Pseudo-wire. Cấu hình Tunnel điều khiển lưu lượng đến thiết bị AGG và đặt quy định cho tất cả các lưu lượng phải chạy vào Tunnel điều khiển lưu lượng. Bật các tính năng MPLS, MPLS điều khiển lưu lượng, giao thức phân phối nhãn LDP.

AGG là thiết bị nằm ở giữa hai area 0 và 1 nên cấu hình định tuyến động ở cả hai area. Cho phép quảng bá gói tin LSA type 10 để sử dụng cho MPLS điều khiên lưu lượng. Bật các tính năng MPLS, MPLS điều khiển lưu lượng, giao thức phân phối nhãn LDP, tạo các phiên LDP remote peer với các thiết bị khác làm nền tảng.

Cấu hình IP, và tính năng MPLS cho tất cả các giao diện đấu nối và thực hiện lọc bảng tin LSA type 3 để cách ly 2 miền OSPF. Cấu hình MPLS và MPLS LDP, tạo các phiên LDP remote peer đến AGG1 và AGG2 làm nền tảng để tạo các Pseudo- wire. Mạng Metro Viettel đang sử dụng thiết bị chủ yếu của hãng Huawei, do quy mô của mạng Metro thực sự khá lớn và không đủ điều kiện giả lập thực tế nên em dùng phần mềm giả lập eNSP của hãng Huawei để mô phỏng khai báo dịch vụ trên mạng Metro.

Nội dung mô phỏng gồm các khai báo về chuyển mạch MPLS, định tuyến động OSPF, dịch vụ L2VPN kết nối giữa SRT và Core Vùng, điều khiển lưu lượng … Mô phỏng này thể hiện chi tiết traffic flow giữa các node mạng, các thông số đã cấu hình dựa trên thực tế triển khai của mạng Viettel. Phần mềm eNSP chỉ cho phép giả lập đấu nối Ethernet nên không thể giả lập được kết nối TDM và giao thức đóng gói SAToP cũng không giả lập được BSC nên không thể giả lập được kết nối TDM giữa BTS và BSC mà thay vào đó là kết nối vlan.