5 .ỉ Giới thiệu
5.3.4 Tăng cường tính sẵn sàng
Hiện tại các mạng MPLS VPN thưÒTig được vận hành chỉ bởi một nhà cung cấp. Điều này là do sự liên kiết giữa các mạng MPLS trực tiếp tại “lớp” MPLS vẫn còn các vấn đề về tương thích và quản lý. Các nhà cung cấp toàn cầu sẽ thiết lập các điểm truy cập (PoP) của riêng mình tại các quốc gia hay vùng lãnh thổ khác nhau và giới thiệu khách hàng dịch vụ điểm cuối-đến-điểm cuốị Do vậy toàn bộ các phân mạng sẽ được coi như là một mạng duy nhất và do vậy hiệu năng điểm cuối-đến-điểm cuối có thể được giám sát, các lỗi có thể dễ dàng được giám sát và khắc phục. Thời gian ngừng dịch vụ có thể giảm đáng kể.
5.3.5 Chất lượng dịch vụ
Trong một mạng MPLS VPN, lun lượng khách hàng được định danh bằng các nhãn MPLS. Nhãn MPLS mang theo các thông tin quan trọng khác để cho biết “lớp” của lưu lượng, ví dụ lớp âm thanh/hình ảnh hay lớp dữ liệụ Thiết bị MPLS cùng với các thành phần khác trong mạng sẽ được cấu hình để gán cho các lớp lưu lượng quan trọng các mức độ ưu tiên cao hơn, ví dụ như các ứng dụng về âm thanh/hình ảnh và do đó duy trì được độ trễ cũng như tỷ lệ mất gói ở mức thấp cho các ứng dụng như vậỵ Hình 5.7 mô tả sự phân lớp dịch vụ trên cơ sở điểm cuối-đến-điểm cuốị
CE
112 Công nghệ MPLS áp dụng trong mạng M EN (yiAN-E)
IP IP IP IP
(p
IP
Lii>u ki^ợng Ifu tièn (ảm thanh/hình ảnh) Lu<u ki»vng dừ iiệu
Lti*u tưvng idiác
Hình 5.7; Phăn lớp dịch vụ trong MPLS VPN
5.4 ĐẢM BẢO CHÁT LƯỢNG DỊCH v ụ
5.4.1 Yêu cầu
Trong môi trường cạnh tranh ngày nay, các nhà cung cấp dịch vụ luôn tìm cách để tăng doanh thu và cùng lúc giảm vốn đầu tư và chi phí vận hành. Từ góc độ thực tế, điều đó cỏ nghĩa là:
- Cung cấp các dịnh vụ sinh lợi mới như thoại và đảm bảo băng thông cho ứng dụng quan trọng của ỉchách hàng (business- critical application).
- Di trú (migrating) các dịch vụ lóp 2 ữên các mạng kế ứiừa như ATM và FR sang hạ tầng mạng IP, điều đó sẽ làm giảm sự cần thiết phải duy trì cùng một lúc nhiều loại mạng khác nhaụ Sự thách thức này nằm ở chỗ cả dịch vụ mới và dịch vụ kế thừa đều đòi hỏi các thỏa thuận mức dịch vụ (SLA: Service Level Aggrement) chặt chẽ.
Các thoả thuận mức dịch vụ định nghĩa chất lượng dịch vụ và lưu lượng di chuyển trên mạng cần phải có và được thể hiện qua các thông số như độ trễ, rung pha, đảm bảo băng thông, độ đàn hồi sau khi mắc lỗi và thời gian ngừng dịch vụ.
Như chúng ta đã xem xét ở các phần trước, dịch vụ mạng riêng ảo là một dịch vụ đầy hứa hẹn cho các nhà cung cấp dịch vụ và việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cho mạng riêng ảo là vấn đề được các nhà công nghệ rất quan tâm.
5.4.2 Giải pháp kỹ thuật
Khi mạng ATM được sử dụng là mạng đường trục người ta có thể sử dụng cảc tính năng QoS của ATM để áp dụng cho các MPLS VPN được triển khai trên đó. Tuy nhiên trong cuốn sách này chúng ta nói đến hai cách tiếp cận khác có liên quan trực tiếp và cũng là cách tiếp cận tổng quát mang tính chuẩn để cỏ thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cho một MPLS VPN. Cách tiếp cận thứ nhất là DiffServ (các dịch vụ được phân ioại) và cách tiếp cận thứ hai là Traffic Engineering (kỳ thuật lưu lượng).
5.4.2.I DiffServ
Những nỗ lực đầu tiên nhằm mang lại chất lượng dịch vụ (QoS) trong các mạng IP dựa trên mô hình lưu lượng theo ứng dụng (IntServ), trong đó các ứng dụng riêng rẽ yêu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụ trực tiếp từ mạng. Giao thức báo hiệu RSVP (Resource Reservation Protocol: giao thức dành trước tài nguyên) được sử dụng để phân bổ các yêu cầu tới các nút trên mạng và trạng thái cần phải được duy trì cho mỗi chặng dọc theo tuyến đưòmg. Với hàng triệu các luồng giao thông trên mạng, cách tiếp cận này đã chứng tỏ là không có tính khả mở và phức tạp. Một mô hình DiffServ được ra đời sau đỏ.
DiffServ tiếp cận vấn đề về QoS bằng cách chia lưu lượng thành một số lượng nhỏ các lóp và chiếm dụng tài nguyên mạng trên cơ sở của từng lớp. Để có thể tránh được giao thức báo hiệu, lớp này được đánh dấu trực tiếp ở gói, ở trong trường DiffServ
114 Công nghệ MPLS àp dụng trong nung MEN (MAN-E)
Point Code (DSPC) dài 6 bit. Trường DSPC là pliần của trường dịch vụ (Type of Service) trong mào đầu IP. IETF cã định nghĩa lại trường rất ít được sử dụng này thành hai trưòmg con là ữường DSPC (6 bit) và trường ECN (Explicit Congestion Notification: hiện thông báo tắc nghẽn) (hình 5.8).
MBZ:
TOS: Loại d ịd i vụ
DSCP: Mã điểm chất lượng dịch vụ được phân loại ECN: Hiện thông báo tắc nghẽn
m nh 5.8: TOS, DSCP và ECN ■
DSPC xác định ữạng thái QoS cùa gói tại mộ nút cụ thể trên mạng. Cái này được gọi là ừạng thái theo chặng (PIB) và được thể hiện thông qua việc định thòi (scheduling) và loạÌ3ỏ mức ưu tiên (drop precedence) cùa góị Từ góc độ triển khai, PíB được chuyển thành hàng đợi (queue) được sử dụng để chuyển tÌỊ>, xác suất loại bỏ trong trưcmg hợp hàng đợi không vượt ngưỡng, các tài nguyên được chiếm giữ cho từng hàng đợi và tần suất mỗ hàng đợi được phục vụ. IETF định nghĩa 14 PHB chuẩn.
Tóm lại, DiffServ mang lại một cách xử lý cluỵển tiếp phân biệt cho lưu lượng, do đó áp đặt QoS cho các luồnglưu lượng khác nhaụ Đây là giải pháp khả mở, không yêu cầu f»ải có báo hiệu theo luồng và duy trì ứạng thái ở mạng lõị Tuy nhỉn nó lại không thể được đảm bảo nếu như tuyến đường không có á tài nguyên để đáp ứng các yêu cầu về QoS.
s.4.2.2 MPLS DiffServ
Trong RFC 3270 có mô tả các cơ chế hỗ ữợ mà MPLS hỗ trợ DiíĩServ. Thách thức thứ nhất đối với việc hỗ trợ DiffServ trong một mạng MPLS đó là việc các LSR thực hiện các quyết định chuyển tiếp chỉ dựa trên phần mào đầu MPLS, như vậy PHB cần phải được luận ra từ đó. IETF đã giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng trường EXP dài 3 bit trong nhãn MPLS để mang thông tin DiíĩServ trong MPLS.
s.4.2.3 Điều khiển lưu lượng MPLS (MPLS Traffic Engineering)
Điều khiển lưu lượng (TE: Traffic Engineering) được sử dụng để đạt được các mục tiêu về hiệu năng như là tối ưu hóa tài nguyên mạng và sắp đặt lưu lượng đi theo các liên kết cụ thể. Từ góc độ thực tế, điều đỏ có nghĩa việc tính toán tuyến đường từ nguồn đến đích lệ thuộc vào tập các ràng buộc và việc chuyển tiếp lưu lượng dọc theo tuyến đường đó. Chuyển tiếp lưu lượng theo một tuyến được như vậy không thực hiện được đối với IP vì quyết định chuyển tiếp trong mạng IP được thực hiện độc lập tại mỗi chặng và chỉ dựa vào địa chỉ IP đích.
MPLS có thể dễ dàng làm được việc chuyển tiếp Imi lượng theo một tuyến tùy ý. Các tính năng định tuyển hiện (explicit routing) cho phép điểm xuất phát của LSP tính toán tuyến đường, thiết lập frạng thái chuyển tiếp dọc tuyến đường và sấp các gói vào LSP nàỵ Một khi gói đã được sáp vào LSP, việc chuyển tiếp được thực hiện nhờ vào nhãn và không có một chặng trung gian nào thực hiện các quyết định chuyển tiếp độc lập dựa trên địa chỉ IP đích. MPLS-TE có đưa ra “ưu thế” (priority) LSP. Mục đích của “ưu thế” là để đánh dấu một số các LSP là quan trọng hom các LSP khác và cho phép chúng sử dụng tài nguyên của các LSP kém quan ừọng hơn.
Trong Chương 2 chúng ta có nói về đường hầm định tuyến theo từng chặng và đường hầm định tuyến hiện. Đây là hai kỹ thuật định tuyến cơ bản trong mạng MPLS. Để có thể hỗ ừợ TE trên mạng MPLS các LSR cần phải hỗ trợ các giao thức có hỗ trợ TE như là CR-LDP hoặc RSVP-TẸ
5.4.3 Đánh giá
Khi các nhà cung cấp dịch vụ triển khai các dịch vụ sinh lợi mới ưên mạng cùa họ mà chỉ sừ dụng DiffServ, bằng cách gán các ứng dụng cho các lớp khác nhau và đánh dấu lưu lượng tương ứng thì sẽ bảo đảm được chất lượng dịch vụ ờ một mức độ nào đó. Tuy nhiên để đảm bảo việc định thời nghiêm ngặt, thi việc đánh dấu lưu lượng là không đủ. Nếu lưu lượng đi theo một tuyến đường với các tài nguyên thiếu hụt để có thể thỏa mãn các yêu cầu về hiệu năng như độ ữượt hay trễ tiềm tàng, thì các thoả thuận mức dịch vụ (SLA) không thể được thỏa mãn. về mặt nguyên tắc, nhà cung cấp dịch vụ có thể giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng dữ liệu thừa (overprovisioning) để tránh được nghẽn. Ngoài việc lãng phí từ góc độ tận dụng tài nguyên thì cách tiếp cận “dùng băng thông để giải quyết vấn đề” không thể mang lại sự đảm bảo nếu như việc nghẽn không phải là do thiếu băng thông mà là do sự cố của các liên kết hay các nút mạng.
Điều khiển lưu lượng MPLS (MPLS-TE) thiết lập các đưcmg chuyển mạch nhãn dọc theo các liên kết với các tài nguyêiĩ đang sẵn sàng, điều đó đảm bảo là băng thông luôn luôn sẵn sàng cho một dòng lưu lưọng cụ thể và cũng có thể tránh được nghẽn trong cả hai trạng thái bình thường cũng như có sự cố.
THựC TÉ TRIẺN KHAI TẠI VIỆT NAM• • •
6.1 NGUYÊN TẮC THIÉT KÉ, THựC HIỆN
Mạng thế hệ tiếp theo (NGN) của VNPT được triển khai theo kiến trúc phân cấp bao gồm 3 lớp chính, bao gồm lớp ỉõi (core layer), lớp tập hợp (aggregation layer) và lớp truy nhập (access layer). Kiến trúc phân cấp này đảm bảo tính đơn giản và khả năng mờ rộng của mạng trong tương laị Mạng lối cỏ chức năng gửi các gói từ giao diện vào đến giao diện ra của mạng một cách nhanh nhất có thể. Mức lõi nên được thiết kế càng đơn giản càng tốt. Chức năng của lớp tập hợp giống như chính cái tên của nó được dùng để tập hợp các nút truy nhập khác nhau của mạng.
Mỗi tỉnh trong quốc gia được nối với mạng lõi bằng ít nhất một bộ định tuyến mà được nối mạch với một mắt lưới của mạng lõị Trong tương lai có thể có các bộ định tuyến và các đường kết nối được cài đặt thêm ờ những điểm dịch vụ ở các tỉnh phục vụ cho mục đích dự phòng. Tuy nhiên có thể các điểm dịch vụ tại các tỉnh này chính là các điểm tập hợp của tất cả các lưu lượng vào/ra của một tỉnh. Không cỏ bất cử một tỉnh nào được nối trực tiếp vói nhaụ Tất cả các lưu lượng vào/ra của một tỉnh sẽ được tìiiyền thông qua mạng lõị Mạng lõi là điểm tập họp của tất cả các lưu lượng mạng từ một tỉnh này đến một tỉnh khác.
118 Công nghệ MPLS àp dụng trong mạng (MAN-E)
6.2 KIÉN TRÚC HỆ THỔNG 6.2.1 Mạng lõi
Cấu trúc vật lý của mạng xương sổng được thiết cế để cung cấp một mạng phủ rộng khắp Việt Nam. cẩu trúc mạg lõi gồm 3 địa điểm chính được nổi với nhau thành hình tam ịiác. Trong quá trình triển khai ban đầu, các đường liên kết các M tại vị trí kết nối là các mạch 0C-3/STM-1 ữong sơ đồ mạr^ mắt lưới từng phần, kết nối 3 p router với nhaụ Để đảm bảo \i nâng cao độ tin cậy của mạng trong tương lai nên cần tìiiểt ài đặt các p router dự phòng cho mỗi địa điểm chính của mạng M.
Mạnfl truy nhập / / / / Bms Mạng tập hợp BRẢ
BRAS: Broadband Remote Access Server - máy chủ truy cập từ xa băng rộng
Chương 6: Thực thế triển khai tại Việt Nam 119
Các vỊ trí chính của mạng được đặt tại các thành phố lớn của Việt Nam, là Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nằng. Ban đầu các thiết bị trong mạng lõi chỉ được kết nối với nhau thông qua các đường STM-1. Hiện nay các kết nối đã được nâng cấp thành các luồng STM-16.
Ba địa điểm này sẽ chỉ kết nổi ngoài với các nhà cung cấp dịch vụ khác. Ban đầu các đường truy nhập tới Internet ngoài được cung cấp thông qua Gateway Internet của VDC. Do đó tất cả các lưu lượng Internet phải được hoạt động chứa trong tường lửa, tưòmg lửa sẽ được cung cấp thông qua mạng lAP.
6.2.2 Mạng tập hợp Ta xét sơ đồ mạng sau: h a i PhA ns Quảng NktH r*ĩ- L*m Đổng 1 ^ 1 1 ^1 l ^ ỉ Muó Khánh HAb 0 4 Nảng
Hình 6 2: Mô hĩnh mạng NGN của VNPT trên thực tế
Theo taiết kế ban đầu, mạng NGN (Next Generation Network) Cia Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam
(VNPT), có thêm một lớp mạng nữa gọi là mạng tập hợp (nếu nhìn từ phía khách hàng vào mạng lõi), hay là mạng phân phối (distribution network). Chức năng của lớp mạng này là iàm cho mạng lõi được thực sự đơn giản và tăng độ sẵn sàng của mạng khi có sự cố. Các thiết bị ở mạng tập hợp sẽ được kết nối với các BRAS (Broadband Remote Access Server: máy chủ truy cập từ xa) đặt tại các tỉnh thành.
6.2.3 Mạng truy nhập
Theo thiết kế ban đầu thì mạng truy nhập (access network) sẽ bao gồm các nút BRAS đặt tại các tỉnh thành phố. Đường lên của các BRAS được kết nối với các thiết bị đặt tại mạng tập hợp và đưcmg xuống được nối với các DSLAM để cung cấp dịch vụ tới khách hàng. Tại các tỉnh, thành phố nhỏ sẽ không có các thiết bị BRAS, mà các thiết bị ở mạng tập hợp sẽ đóng vai trò các BRAS. ở thời điểm ban đầu hầu hết các kết nối chỉ dừng ở mức STM-1 hoặc nxSTM-1, nhưng hiện nay dung lượng đưòmg truyền đã tăng lên đáng kể. Tại các tỉnh, thành phố lớn như Hà Nội hay TP. Hồ Chí Minh đường truyền đã được nâng cấp lên GE (Giga Ethernet) hoặc lOGẸ
120 _______________Công nghệ MPLS áp dụng trong mạng MEN (MAN-E)
6.2.4 Mạng thực tế
Để giảm chi phí khi triển khai pha đầu tiên của mạni NGN, người ta đã không thực hiện như thiết kế ban đầụ Các thiết bị BRAS được nối thẳng đến các thiết bị trong mạng lõị Níhư đã mô tà ở mục 4.2.3, tại các tỉnh, thành phố nhỏ sẽ khôtg được đầu tư BRAS mà sử dụng luôn các thiết bị ở mạng tập lợp làm thiết bị cho mạng truy cập. Mô hình triển khai thực tế drợc thể hiện trong hình 6.2.
Chương 6: Thục thế tríển khai tạị Việt Nam 121
6.2.5. Tích hợp với mạng VNN tại các tỉnh, thành phố
Để cung cấp đa dịch vụ và đa truy nhập trên cơ sở hạ tầng mạng NGN bền vững duy nhất, sơ đồ mạng sau đây được xây dựng ở mỗi tinh nơi mạng của VNPT có thể tích hợp mạng truy nhập quay số VNN vào trong mạng BRAS truy nhập đường thuê bao sổ đường thuê bao sổ hiện tại và kết nổi với mạng NGN.
Mô hình này sẽ tạo nên các PoP phân tán tại mỗi tỉnh để cung cấp các đường truy nhập mô-đem cáp, đưòng dây thuê riêng, DSL và quay số (dial-up) tói người dùng đầu cuốị Trung tâm dữ iiệu tại mỗi tỉnh cũng sẽ được phân tán tại nhiều ncà mà có thể cung cấp các ứng dụng Internet và đa phương tiện tới khách hàng địa phương. Điều đó sẽ làm giảm đi một số lượng lớn các lưu lượng lun chuyển trên mạng lõị
RAS Khéch
hàng Dial-up
Internet
Hướng iu*u VPN
Hình 6.3: Hướng lưu lượng trong mạng VNN
ở thời điểm ban đầu toàn bộ lưu lượng từ khách hàng đều được chuyển tải qua mạng lõị Khi số lượng người sử dụng dịch vụ Internet tốc độ cao (HSI: High Speed Internet) lên quá cao, việc tắc nghẽn lưu lượng đã thường xuyên xảy ra trên mạng. Để
giải quyết vấn đề đó, hướng lưu lượng đã được chuyển đổị Cụ thể, hướng lưu lượng Internet tốc độ cao HSI được định tuyển