Hệ thống định tuyến biờn ERX thuộc họ E-Serial của hóng Juniper Network-Hoa Kỳ sản xuất, nú đúng vai trũ quan trọng trong mạng NGN, cú nhiệm vụ giải quyết việc tắc ngẽn khi lưu lượng mạng lớn, hay xử lý một phần lưu lượng cho cỏc hệ thống định tuyến lừi.
Cỏc hệ thống định tuyến biờn họ E-series của Juniper Network được thiết kế phự hợp cho nhiều nhu cầu khỏc nhau tại biờn mạng, thực hiện nhất quỏn phần mềm JUNOSe, cỏc đặc tớnh và cụng nghệ ASIC (Application Specific Integrated Circuit), cú khả năng lập trỡnh và triển khai linh hoạt cỏc dịch vụ.
Kiến trỳc lớp mang (carrier-class) cho phộp Juniper Networks kết hợp hệ thống định tuyến họ E-series với server truy nhập từ xa băng rộng (BRAS) và khả năng truy nhập chuyờn dụng trờn một hệ thống đơn lẻ, nền tổ hợp. Hơn nữa, do hỗ trợ cỏc đặc tớnh cụng nghệ truy nhập cho IP, ATM, và Frame Relay, cỏc hệ thống định tuyến họ E-series cung cấp nền tảng định tuyến với tốc độ và độ tin cậy cao, linh hoạt cho việc triển khai cỏc dịch vụ IP. Tớnh linh hoạt ởđõy cũng đồng nghĩa với việc hạ giỏ thành khai thỏc bởi khả năng triển khai nhanh cỏc dịch vụ biờn mới từ một nền tảng định tuyến đơn và nú cũng cung cấp khả năng mở ra cỏc dịch vụ mới trong tương lai.
Cỏc hệ thống định tuyến E-series cung cấp nhiều loại cổng giao tiếp khỏc nhau với hiệu suất và khả năng cung cấp cỏc dịch vụ IP linh hoạt thớch ứng được với những yờu cầu phự hợp của cỏc nhà cung cấp dịch vụ. Hệ thống cung cấp:
- Mật độ cổng lớn để đỏp ứng những hạn chế của POP (một điểm truy cập từ một nơi đến một nơi cũn lại).
- Duy trỡ lộ trỡnh kết nối dõy trong hầu hết cỏc yờu cầu lưu lượng. Đảm bảo kết nối với loại chuẩn cú dõy với hầu hết cỏc loại lưu lượng mạng.
- Độ tin cậy cao và đỏp ứng cỏc thỏa thuận mức dịch vụ yờu cầu nghiờm ngặt (SLAs). - Hỗ trợ dịch vụ đa lớp địa chỉ IP cung cấp cho mạng riờng ảo VPNs và triển khai cỏc dịch vụđặc biệt.
Hỡnh 4.13: Hệ thống ERX hỗ trợ nhiều loại cổng giao tiếp vào/ ra 4.6.1.1. Cỏc họ hệ thống định tuyến biờn ERX
• ERX-310: Hệ thống định tuyến rất nhỏ gọn, định tuyến hiệu suất cao dựa trờn mục tiờu phõn bổ mụi trường. Hệ thống cú 3 khe cắm bao gồm: một trường chuyển mạch, bộ xử lý định tuyến chuyển mạch (SRP) và 2 khe được thiết kế chuyờn dựng cho cỏc module đường dõy. ERX-310 hỗ trợ tốc độ lờn tới OC- 12/STM-4 và tốc độ Gigabit Ethernet.
• ERX-705 và ERX-710: Hệ thống định tuyến rất nhỏ gọn, định tuyến hiệu suất cao dựa trờn mục tiờu phõn bổ mụi trường nơi cú khụng gian vừa phải. Hệ thống cú 7 khe cắm bao gồm: một trường chuyển mạch với tốc độ 5Gbps hoặc 10Gbps, bộ xử lý định tuyến chuyển mạch (SRP) và 5 khe được thiết kế chuyờn dựng cho cỏc module đường dõy. ERX-705 và ERX-710 hỗ trợ tốc độ lờn tới OC-12/STM-4 và tốc độ Gigabit Ethernet.
• ERX-1410: Hệ thống định tuyến nhỏ gọn, định tuyến hiệu suất cao dựa trờn mục tiờu phõn bổ mụi trường nơi cú khụng gian vừa phải. Hệ thống cú 14 khe cắm bao gồm: một trường chuyển mạch tốc độ 10Gbps, bộ xử lý định tuyến chuyển mạch (SRP) với SRP dự phũng và 12 khe được thiết kế chuyờn dựng cho cỏc module đường dõy. ERX-1410 hỗ trợ tốc độ lờn tới OC-12/STM-4 và tốc độ Gigabit Ethernet.
• ERX-1440: Hệ thống định tuyến nhỏ gọn, định tuyến hiệu suất cao dựa trờn mục tiờu phõn bổ mụi trường nơi cú khụng gian vừa phải, Hệ thống cú 14 khe cắm bao gồm: một trường chuyển mạch tốc độ 40Gbps, bộ xử lý định tuyến chuyển mạch (SRP) với SRP dự phũng và 12 khe được thiết kế chuyờn dựng cho cỏc module đường dõy. ERX-1440 dựng cỏc module đường dõy cơ sở ASIC và cỏc cổng vào/ra giống như với cỏc họ E-series khỏc và hỗ trợ tốc độ lờn tới OC-48/STM-16 và tốc độ Gigabit Ethernet.
4.6.1.2. Cấu trỳc chức năng hệ thống định tuyến biờn ERX-1400
Khỏi niệm họ ERX-1400 đề cập đến cả hệ thống ERX-1440 và hệ thống ERX-1410. Hệ thống ERX-1440 quản lý một khối lưu lượng mạng cực kỳ lớn và sử dụng bộ xử lý định tuyến chuyển mạch với tốc độ lờn đến 40 Gbps (SRP 40G). Hệ thống ERX-1410 quản lý lưu lượng mạng ở mức độ cao và sử dụng bộ xử lý định tuyến chuyển mạch với tốc độ 10 Gbps (SRP- 10G). Nhỡn bề ngoài, khung giỏ của hệ thống ERX-1440 cũng giống như hệ thống ERX-1410 (Hỡnh vẽ 4-13 và 4-14). Cả hai hệ thống đều cú14 khe cắm để chứa cỏc module và cú cựng yờu cầu về nguồn cung cấp. Quy trỡnh lắp đặt và vận hành của hai hệ thống cũng giống nhau. Tất cả cỏc hệ thống ERX đều sử dụng cựng loại module SRP vào/ra. Tuy nhiờn, cấu trỳc khung bờn trong của hệ thống ERX-1440 khỏc với hệ thống ERX-1410 là cú một mặt giữa đặc biệt cho module SRP 40Gbps.
Hỡnh 4.14: Cấu trỳc mặt trước của họ ERX-14xx Cấu trỳc hệ thống ERX-1400 gồm 3 thành phần chớnh:
• Một trường chuyển mạch hoạt động ở cỏc tốc độ 10 hoặc 40 GBbps.
• Cỏc card đường dõy.
• Bộ xử lý định tuyến hiệu suất cao cho việc duy trỡ bảng định tuyến và cấu hỡnh hệ thống.
Hệ thống ERX này sử dụng một cấu trỳc đa xử lý phõn bố cao, phõn tỏn chức năng xử lý tới mỗi cổng trong hệ thống đểđẩy nhanh việc quyết định và cõn bằng sự phỏt triển của hệ thống. Ngoài ra, nú cũn hỗ trợ cỏc đặc điểm định tuyến của thế hệ tiếp theo, cỏc dịch vụ cú sự phõn biệt, cỏc bộ lọc gúi, quản lý bộ đệm, xếp hàng và lập lịch. Sơđồ khối chức năng của hệ thống ERX-1400 được minh họa ở hỡnh 4-15 dưới đõy.
Hỡnh 4.15: Cấu trỳc phần cứng hệ thống ERX với SRP 10Gbps
Trờn thực tế, hệ thống ERX được xõy dựng dưới dạng modular bao gồm cỏc module đường dõy (Line Module), cỏc module vào/ra (I/O Module), module xử lý định tuyến chuyển mạch (SRP Module), và module SRP vào/ra (I/O SRP Module). Cả hai hệ thống ERX-700 và ERX-1400 sử dụng cựng module đường dõy và module vào/ra. Do vậy, cỏc nhà cung cấp dịch vụ cú thể giảm bớt được cỏc module thay thế và dễ dàng nõng cấp hệ thống từ hệ thống ERX- 700 lờn thành hệ thống ERX-1400. Thụng thường, cỏc module đường dõy, module SRP được lắp đặt ở phớa trước của hệ thống, những module này được đấu nối với cỏc module vào/ra tương ứng thụng qua một mặt giữa. Sơ đồ khối chức năng dạng module của hệ thống ERX- 1400 được minh họa ở hỡnh vẽ 4-16 dưới đõy.
Hỡnh 4.16: Cấu trỳc dạng module của hệ thống ERX-1400 Module xử lý định tuyến chuyển mạch - SRP
Module SRP thực hiện cỏc chức năng quản lý hệ thống, tớnh toỏn xỏc định cỏc bảng định tuyến và chuyển tiếp, bảo dưỡng, xử lý số liệu thống kờ… Nhưđược minh họa ở hỡnh vẽ 4-17, module SRP là một tổ hợp gồm hai bảng mạch chuyển mạch và xử lý hệ thống.
• Bảng chuyển mạch: thực hiện cỏc chức năng quản lý bộđệm, xếp hàng và lập lịch cỏc gúi tin cho cỏc module đường dõy, quản lý cỏc kết nối nội bộ giữa cỏc cổng vào và ra và hỗ trợ cỏc kết nối điểm-tới-điểm cũng như multicast…
• Bảng xử lý hệ thống: chuyờn dụng cho việc khởi tạo hệ thống, quản lý chuẩn đoỏn, và xử lý giao thức định tuyến.
Hỡnh 4.17: Module SRP
Mụ hỡnh ERX-14xx và ERX-7xx sử dụng hai module SRP hoạt động dự phũng theo chế độ Active/Standby. Ở mụ hỡnh E-3xx chỉ sử dụng một module SRP. Cỏc module từ 5 đến 40Gbps cú thể sử dụng trong cỏc model E-14xx và E-7xx. Chỉ một module SRP 10Gbps được dựng cho mụ hỡnh E-3xx. Do kớch thước vật lý và khả năng của cỏc bảng chuyển mạch khỏc nhau nờn cỏc module SRP khụng thể trao đổi giữa cỏc hệ thống được.
Module SRP vào/ra
Một module vào/ra tương ứng của module SRP được gọi là module SRP vào/ra kết nối với những module SRP thụng qua mặt giữa của hệ thống. Cựng một SRP vào/ra làm việc với tất cả cỏc module SRP. Cỏc module vào/ra sử dụng trong cỏc hệ thống ERX-7xx và ERX- 14xx khụng thể dựng được trong hệ thống định tuyến ERX-310 và ngược lại. Module SRP vào/ra này chiếm hai khe và cung cấp cỏc giao diện quản lý chuẩn như:
• 10/100Base-T - cổng cho phộp truy nhập đến hệ thống ERX cho cỏc chức năng quản lý Ethernet qua giao tiếp lệnh hay SNMP.
• RS-232 - cổng cung cấp một kết nối nối tiếp cho việc theo dừi cấu hỡnh hệ thống qua PC hoặc thiết bịđầu cuối ASCII.
• Giao tiếp cảnh bỏo – cung cấp cỏc chỉ thị liờn quan đến cỏc loại cảnh bỏo của hệ thống ERX.
• Cỏc cổng định thời đồng bộ với mạng ngoài – đảm bảo cỏc xung nhịp đồng hồ sử dụng bởi hệ thống ERX đồng bộ với đồng hồ hệ thống của toàn mạng.
Cỏc module đường dõy
Cỏc module đường dõy xử lý dữ liệu từ cỏc kiểu kết nối mạng khỏc nhau. Ngoài ra cũn cú thể thờm thụng tin về những module đường dõy và những module SRP nào hỗ trợ cho từng loại module đường dõy cụ thể. Hỡnh 4-18 mụ tả một module đường dõy tiờu biểu.
Hỡnh 4.18: Module đường dõy
Hầu hết cỏc module đường dõy được hỗ trợ việc phõn loại gúi tin trờn lối vào, một vài module đường dõy khụng phải ASIC thỡ khụng làm được điều này. Cơ chế phõn loại gúi tin trờn module đường dõy căn cứ vào cỏc trường riờng biệt (địa chỉ IP nguồn và đớch, cổng nguồn, cổng đớch và giao thức), giao diện IP lối vào, cỏc trường thụng tin lớp 2…
Module vào/ra
Hầu hết cỏc module đường dõy đều cú một module vào/ra tương ứng, cung cấp sự kết nối vật lý với mạng, cỏc module vào/ra được đặt ở phớa sau hệ thống, ngay sau module đường dõy tương ứng của nú.
Hỡnh 4-19 cho thấy luồng dữ liệu xuyờn suốt qua phần cứng hệ thống. Module đường dõy điều khiển quỏ trỡnh xử lý gúi và chuyển tiếp gúi. Một bảng chuyển mạch thực hiện chuyển mạch gúi nội bộ với tốc độ cao. Bộ xử lý định tuyến tập trung thụng tin định tuyến, gửi bảng định tuyến và cập nhật tới cỏc module đường dõy.
Hỡnh 4.19: Luồng dữ liệu truyền qua cấu trỳc phần cứng hệ thống ERX 4.6.1.3. Phần mềm hệ thống ERX-1400
a/ Khỏi quỏt về cấu trỳc phần mềm
Một mạng truyền tải trở nờn quyết định hơn tới cỏc cụng việc điều hành kinh doanh hàng ngày. Cỏc nhà cung cấp dịch vụ cần triển khai những sản phẩm cú thểđảm bảo hiện đại nhất. Trong hệ thống ERX, cả phần cứng và phần mềm được thiết kế cực kỳ năng lực. Hệ thống ERX bao gồm một thiết phần cứng lớp mang cú độ dự phũng với một phần mềm cú cấu trỳc mudule. Phần mềm được module hoỏ đó làm tăng độ tin cậy hệ thống, dễ dàng nõng cấp phần mềm, và giảm thời gian phỏt triển để khởi động cỏc tớnh năng mới nhanh bởi mỗi thành phần phần mềm cú tớnh tự trị cao.
Mỗi phõn hệ phần mềm chớnh trong hệ thống ERX (như BGP-4, IP, SNMP, Frame Relay, SONET) là độc lập và cú một bộ tài nguyờn chuyờn dụng, như bộ nhớ, cỏc bộđệm, và cỏc chu trỡnh xử lý.
Thờm vào đú, cỏc phõn hệ phần mềm cú thểđộc lập load, shutdown và khởi động lại. Tất cả cỏc tỏc động là động; việc loading của một module khụng làm ảnh hưởng tới việc thực hiện hay hoạt động của thành phần khỏc.
Việc module hoỏ của cấu trỳc hệ thống ERX tận dụng được độ tin cậy và ổn định bởi đảm bảo rằng hoạt động của một module chương trỡnh khụng làm ảnh hưởng bất lợi đến cỏc module khỏc. Việc module hoỏ hệ thống ERX cung cấp một vài ưu điểm sau:
• Tăng tớnh hiện đại của hệ thống - Mỗi module phần mềm tương tỏc với module phần mềm khỏc thụng quan một bộ giao diện nhất định., bảo vệ sự tương tỏc phõn hệ.
• Dự bỏo hoạt động phần mềm – Tài nguyờn hệ thống được bảo vệ trong trường hợp một phõn hệ phần mềm cú vấn đề, toàn bộ hoạt động hệ thống sẽ hoạt động bỡnh thường tối thiểu.
• Khụng bị phỏ vỡ khi nõng cấp phần mềm – Cỏc module riờng rẽ cú thểđược nõng cấp mà khụng làm ảnh hưởng toàn bộ hoạt động hệ thống.
Cỏc thành phần hệ thống ERX cũng một cấu trỳc phần mềm phõn bố, nơi mỗi module đường dõy cú khả năng tạo bảng định tuyến, QoS, và cỏc quyết định chuyển tiếp gúi. Tớnh phõn phối này của cỏc chức năng phần mềm làm cho khả năng xử lý gúi được nõng cao hơn.
Module SRP chịu trỏch nhiệm tải phần mềm tới mỗi module đường dõy để khởi động hệ thống. Thờm vào, SRP cũng chịu trỏch nhiệm gửi xuống bảng định tuyến được cập nhật. b/ Cỏc tớnh năng phần mềm
Hệ thống ERX hỗ trợ cỏc tớnh năng phần mềm sau: - Giao thức IP
- Cỏc giao thức định tuyến: BGP-4, IS-IS, OSPF, RIPv2 - PPP (bao gồm gúi trờn SONET), Frame Relay, và ATM - SONET, DS3, DS1, phõn đoạn DS1, E3, E1, phõn đoạn E1 - MPLS (bao gồm RSVP và CR-LDP) - VPNs - Cỏc router ảo - IP QoS - Quản lý chớnh sỏch - Giao diện động
- Cỏc tớnh năng RAS băng rộng: PPP, PAP, CHAP, RADIUS, DHCP - Quản lý mạng thụng minh
- Thụng kờ trờn một giao diện - Chẩn đoỏn
Hỡnh 4-20 thể hiện cấu trỳc phõn lớp của phần mềm hệ thống ERX. Cỏc chức năng phần mềm được phõn lớp trờn cỏc giao diện vật lý (cỏp đồng hoặc cỏp quang). Nhiều giao thức truy nhập (PPP, FR, ATM) được hỗ trợ để cho phộp cỏc nhà cung cấp dịch vụ cung cấp một số phương phỏp truy nhập và tốc độđường dõy tới cac thờ bao của họ.
Hệ thống cũng hỗ trợ một số giao thức cho ứng dụng BRAS:
IP/PPP/IP
IP/PPP/FR
IP/PPP/Ethernet/FR
Đối với định tuyến, tất cả cỏc giao thức định tuyến IP-based chớnh được hỗ trợ. Hệ thống đem đến cho nhà cung cấp dịch vụ cỏc giao thức định tuyến một cỏch mềm dẻo. Điều này cho phộp cỏc nhà cung cấp dịch vụ sử dụng cỏc giao thức như IS-IS hoặc OSPF cho đấu nối mạng nội bộ và BGP-4 cho cỏc đấu nối ra ngoài. Hệ thống ERX hỗ trợ cả cỏc giao thức bờn trong (như RIP, OSPF, IS-IS) tốt như cỏc giao thức ngoài (như BGP-4). Cả hai kiểu giao thức định tuyến yờu cầu độ tớch hợp cao.
Hỡnh 4.20: Cấu trỳc phõn lớp phần mềm hệ thống ERX
Hệ thống ERX cũng hỗ trợ một bộ đầy đủ cỏc giao thức định tuyến multicast. IP multicasting tận dụng năng lực mạng bởi cho phộp một trạm truyền gúi dữ liệu tới một nhúm đớch cỏc trạm thu.
Ngoài cỏc giao thức liệt kờ ở trờn, hệ thống ERX hỗ trợ một bộ của cỏc tớnh năng IP thế hệ tiếp theo cho phộp cỏc nhà cung cấp dịch vụ bổ xung cỏc dịch vụ IP mới. Cỏc tớnh năng này bao gồm hỗ trợ cho cỏc dịch vụ IP QoS, IP VPN, tớnh toỏn chi tiết, định tuyến ảo, và tạo kế hoạch dịch vụ IP và thực thi.
c/ Luồng lưu lượng phần mềm ERX
Phần này mụ tả sự kiện xẩy ra của quỏ trỡnh xử lý lưu lượng bởi hệ thống ERX.
Cỏc chớnh sỏch định tuyến và QoS cú thểđược đưa ra một yờu cầu chớnh thức để tạo gúi phự hợp với kế hoạch dịch vụ của thuờ bao. Cỏc gúi sau đú được định tuyến ra của một giao diện ERX. Hỡnh 4-21 minh hoạ luồng lưu lượng trong hệ thống ERX.