2.3.1 Độ khả dụng
Độ khả dụng của dịch vụ được diễn tả thông qua một số thuộc tính dịch vụ sau: Thời gian kích hoạt dịch vụ tại giao diện người dùng mạng (UNI): Là thời gian tính từ lúc bắt đầu có yêu cầu một dịch vụ mới hoặc sửa đổi dịch vụ cho tới lúc dịch vụ được kích hoạt và đưa vào sử dụng. Thời gian kích hoạt dịch vụ trung bình của các dịch vụ Ethernet chỉ còn vài giờ, ngắn hơn rất nhiều so với vài tháng - khoảng thời gian cần thiết để kích hoạt dịch vụ mới đối với các mô hình truyền thông truyền thống.
Thời gian trung bình để phục hồi UNI: Là thời gian trôi qua tính từ lúc mà UNI không hoạt động – có thể do sự cố xảy ra, tới lúc nó được phục hồi và trở lại hoạt động bình thường.
Thời gian kích hoạt dịch vụ trên kết nối Ethernet ảo (EVC): Là thời gian tính từ lúc bắt đầu có yêu cầu một dịch vụ mới hoặc sửa đổi dịch vụ cho tới lúc dịch vụ được kích hoạt và đưa vào sử dụng. Hay cụ thể hơn, khoảng thời gian này được tính từ lúc bắt đầu có yêu cầu một dịch vụ mới hoặc sửa đổi dịch vụ cho tới khi tất cả các UNI trên EVC đều được kích hoạt. Với một EVC đa điểm, dịch vụ được coi là sẵn sàng được truyền khi mà tất cả các UNI thuộc về EVC đó được kích hoạt và hoạt động. Tất cả các dịch vụ Ethernet đều được cung cấp cho khách hàng thông qua các kết nối Ethernet ảo (EVC).
Một EVC được định nghĩa là một liên kết giữa hai hay nhiều UNI, trong đó UNI là một giao diện chuẩn và là điểm ranh giới giữa thiết bị của người dùng và mạng MEN của nhà cung cấp dịch vụ.
Thời gian trung bình để phục hồi EVC: Là thời gian trôi qua tính từ lúc mà EVC không hoạt động – có thể do sự cố xảy ra, tới lúc nó được phục hồi và trở lại hoạt động bình thường.
2.3.2 Độ trễ khung
Là thời gian kể từ thời điểm bit đầu tiên của khung dịch vụ đi vào UNI đầu vào, cho tới lúc bit cuối cùng của khung được nhận xong tại UNI đầu ra [4]. Đây là một tham số quyết định và có tác động quan trọng đối với chất lượng dịch vụ đặc biệt đối với các ứng dụng thời gian thực như thoại, video. Thời gian trễ khung được phân thành ba phần A, B, C như được mô tả trên hình 2.18
Độ trễ A và B phụ thuộc vào tốc độ luồng dữ liệu tại UNI, và kích cỡ khung dịch vụ Ethernet. Ví dụ, nếu như tốc độ dữ liệu qui định tại UNI bằng 10 Mbit/s và kích cỡ khung là 1518 bytes thì cả A và B đều bằng 1.214 ms tại cả hai đầu thiết bị khách hàng CE.
C là lượng trễ truyền tải dữ liệu qua mạng Metro Ethernet. Nó được nhà cung cấp mạng mô tả theo kiểu thống kê đều đặn sau từng khoảng thời gian. Xem xét cho trường hợp truyền khung giữa hai UNI với tốc độ 10Mbit/s, trong khoảng thời gian 5 phút có 1000 khung được truyền và độ trễ lớn nhất trường hợp này là 15ms, hay nói cách khác C = 15ms.
Độ trễ khung bằng tổng của A, B và C. Theo giả thuyết ở trên, với tốc độ tại hai UNI là 10Mbit/s, thì A = B = 1.214ms. Như vậy độ trễ khung tổng cộng là 17. 43ms. [2,7]
2.3.3 Độ trôi khung
Độ trôi khung, hay còn được hiểu là độ biến động trễ, cũng là một tham số quyết định cho các ứng dụng thời gian thực như điện thoại, video IP. Các ứng dụng thời gian thực này yêu cầu độ trễ thấp và được giới hạn để đảm bảo chất lượng. Nói thế không phải là phủ nhận vai trò của tham số này đối với các ứng dụng dữ liệu không yêu cầu thời gian thực, với các ứng dụng này nó cũng có những ảnh hưởng nhất định.
Độ trôi được định nghĩa là sự hay đổi độ trễ của một tập các khung dịch vụ. Độ trôi khung có thể được áp dụng cho tất cả các khung dịch vụ được truyền thành công trong khoảng thời gian T tương ứng với môt lớp dịch vụ xác định của EVC điểm – điểm.
Độ trôi khung có thể được tính toán trong khi đo độ trễ khung. Trong quá trình tính toán độ trễ khung, ta phải sử dụng các mẫu trễ khung và giá trị độ trôi khung được xác định bằng phép trừ giữa khung có độ trễ lớn nhất trong số các khung lấy mẫu (hay nói cách khác là giá trị độ trễ khung) và khung có độ trễ nhỏ nhất. Mô tả ngắn gọn việc tính toán độ trôi khung bằng công thức dưới đây:
Độ trôi khung = Độ trễ khung –Độ trễ nhỏ nhất trong số các độ trễ của các khung lấy mẫu
Ta lấy ngay ví dụ đã tính toán ở trên cho hai giao diện 10Mbps, với giả sử trong số các khung lấy mẫu, giá trị độ trễ nhỏ nhất tính toán được là 13ms. Như vậy độ trôi khung là: 17.43-13 = 4.43 ms.
2.3.4 Tỷ lệ tổn thất khung
Tỷ lệ tổn thất khung được định nghĩa là tỷ lệ phần trăm số khung dịch vụ tuân thủ tốc độ thông tin thỏa thuận song không được truyền đi giữa các UNI trong một khoảng thời gian cho trước. Hiện nay MEF mới chỉ đưa ra định nghĩa về tỷ lệ tổn thất khung cho các kết nối EVC điểm - điểm. Tỷ lệ tổn thất khung cho EVC điểm - điểm được xác định theo công thức sau:
L = [1-a/b] x 100
Trong đó: L là tỷ lệ tổn thất khung, a là số khung được chuyển đến đích thành công và b là tổng số khung được gửi từ nguồn.
Ví dụ: có 1000 khung dịch vụ được truyền từ UNI nguồn tới UNI đích trong khoảng thời gian 5 phút. Trong đó, có 990 số khung gửi đi là được truyền tới đích thành công, như vậy tỷ lệ tổn thất khung trong trường hợp này sẽ là: [1- 990/1000]x100 = 1%.
Tỷ lệ tổn thất khung có các tác động khác nhau tới chất lượng dịch vụ, phụ thuộc vào kiểu dịch vụ, vào các giao thức lớp cao hơn mà dịch vụ sử dụng. Tỷ lệ tổn thất 1% là chấp nhận được với dịch vụ thoại qua IP (VoIP), song nếu mất 3% thì không thể chấp nhận được. Các ứng dụng truyền theo luồng có thể cho phép nhiều mức tổn thất khác nhau, và được bù lại bằng cách điều chỉnh tốc độ truyền dẫn khi
phát hiện mất gói. Các ứng dụng dựa trên giao thức TCP như trình duyệt Web HTTP cho phép nhiều mức tổn thất vì nó truyền lại gói bị mất khi phát hiện ra có mất gói. Tuy nhiên, nếu như tỷ lệ mất gói lớn thì ảnh hưởng xấu đến chất lượng dịch vụ của khách hàng.
Kết luận chương 2
Trong chương 2 đã trình bày các khái niệm về mạng MAN-E cũng như trình bày chi tiết về các tham số hiệu năng mạng MAN-E. Các tham số về tì lệ mất khung, độ trễ khung dựa theo định nghĩa của diễn đàn MEF (Metro Ethernet Forum), Với các tham số trên, việc đánh giá và nhận biết chất lượng dịch vụ dễ dàng và thuận lợi hơn cho khách hàng cũng như cho các nhà cung cấp dịch vụ. Trên cơ sở đó, nhà cung cấp sẽ đưa ra các lớp dịch vụ với mức chất lượng khác nhau thỏa mãn những yêu cầu phức tạp của người dùng.
Và tiếp theo chương 3 sẽ trình bày về công nghệ lựa chọn triển khai mạng Metro Ethernet tại tập đoàn VNPT.
CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ LỰA CHỌN TRIỂN KHAI MẠNG MAN – E TẠI TẬP ĐOÀN VNPT
3.1 Kiến trúc mạng
Mô hình triển khai hệ thống mạng của VNPT bao gồm các công ty truyền tải (VTN, VTI) , các công ty cung cấp dịch vụ (VDC, VASC) và các công ty cung cấp kết nối đến khách hàng ( các công ty viễn thông tỉnh, thành). Hệ thống mạng MAN – E được triển khai tại các công ty viễn thông tỉnh nhằm cung cấp kết nối đến khách hàng.
Hiện tại VNPT đang xây dựng hệ thống mạng NGN bao gồm mạng lõi, mạng biên, mạng MAN – E và mạng access.
Về cơ bản, hạ tầng mạng MAN – E bao gồm 5 phân lớp :
• Lớp mạng trục ( IP/MPLS – Core ) : hình thành một lõi chuyển mạch gói chung dựa trên công nghệ MPLS, kết nối tất cả các tỉnh thành trong nước.
• Lớp mạng biên ( IP/MPLS Edge ): xử lý thông tin trước khi vào core MPLS. Bóc tách nhãn, gán nhãn, thực hiện prpvision dịch vụ, thiết lập QoS MPLS, traffic engineering….
• Lớp mạng tập trung lưu lượng ( IP/MPLS Aggregation over Ethernet ): đảm bảo tập trung lưu lượng từ các mạng truy cập ( IP – DSLAM, ETTx, UMTS…) tới mạng trục ( BRAS).
• Lớp mạng biên khách hàng ( Subscriber Edge ) : đóng vai trò biên mạng phía khách hàng,cung cấp kết nối tới lớp truy cập của nhà cung cấp dịch vụ và cung cấp dịch vụ cho những người sử dụng bên trong mạng.
Hình 3.1 Cấu trúc phân lớp mạng MAN – E 3.2 Mạng MAN – E dựa trên công nghệ MPLS
3.2.1 Giới thiệu và một số khái niệm MPLS
Khác với cách định tuyến truyền thống, MPLS sử dụng nhãn để di chuyển qua các miền MPLS. Khi các gói đi vào domain MPLS, các nhãn được gán vào các gói tin và chính các nhãn đó sẽ xác định chặng tiếp theo cho các gói tin.
MPLS domain: Là tập hợp của các node mạng MPLS được quản lý và điều
khiển bởi cùng một quản trị mạng, hay nói một cách đơn giản hơn là một MPLS domain, có thể coi như hệ thống mạng của một tổ chức nào đó (chẳng hạn nhà cung cấp dịch vụ).
Miền MPLS được chia thành 2 phần: phần mạng lõi (core) và phần mạng biên (edge). Các nút thuộc miền MPLS được gọi là router chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch Router). Các nút ở phần mạng lõi được gọi là transit-LSR hay core-LSR (thường được gọi tắt là LSR). Các nút ở biên được gọi là router biên nhãn LER (Label Edge Router).
Nếu một LER là nút đầu tiên trên đường đi của một gói xuyên qua miền MPLS thì nó được gọi là LER lối vào (ingress-LER), còn nếu là nút cuối cùng thì nó được gọi là LER lối ra (egress-LER). Lưu ý là các thuật ngữ này được áp dụng tùy theo chiều của luồng lưu lượng trong mạng, do vậy một LER có thể là ingress-LER vừa là egress LER tuỳ theo các luồng lưu lượng đang xét.
Hình 3.2 Miền MPLS
Khi một gói đi đến một LSR ( Label Switching Router ),nhãn sẽ xác định đường dẫn của các gói tin này trong mạng MPLS. Việc hướng đi theo nhãn MPLS sẽ thay thế nhãn bằng một nhãn ra thích hợp và gửi gói tin đến chặng tiếp theo.
Hình 3.3 Mô hình mạng MPLS
Nhãn được gán vào mổi gói tin dựa vào việc phân nhóm theo các lớp tương đương FEC (Forwarding Equivalence Class ) . Lớp chuyển tiếp tương đương FEC là một nhóm hoặc luồng các gói được chuyển tiếp dọc theo cùng một tuyến và được xử
Hình 3.4 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC)
Nhãn: Được định nghĩa là một thực thể có độ dài cố định không có cấu trúc
bên trong và chỉ có ý nghĩa cục bộ. Nhãn không mã hóa trực tiếp bất kỳ một thông tin nào từ tiêu đề lớp mạng. Ví dụ, nhãn không mã hóa trực tiếp địa chỉ mạng (kể cả địa chỉ nguồn và địa chỉ đích). Vì vậy, nhãn không phải là địa chỉ. Nhãn được gán vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) mà gói tin đó được ấn định.
Nhãn tổng hợp thông tin cần thiết về gói tin. Thông tin này có thể bao gồm địa chỉ đích, quyền ưu tiên, thành viên VPN, CoS, và tuyến điều khiển lưu lượng. Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương tiện truyền mà gói tin được đóng gói. Ví dụ các gói ATM sử dụng giá trị VPI/VCI như nhãn, FR sử dụng DLCI làm nhãn. Đối với các phương tiện gốc không có cấu trúc nhãn, một đoạn đệm được chèn thêm để sử dụng cho nhãn. Khuôn dạng đoạn đệm 4 byte có cấu trúc như trong hình 3.5.
Hình 3.5: Khuôn dạng mào đầu MPLS LSP
LER (ingress) LSR LSR LER (egress)
IP1 IP2 IP1 L1 IP1 L2 L2 IP2 L1 IP2 IP1 L3 L3 IP2 IP1 IP2
Bảng 3.1: Các trường của mào đầu MPLS
Trường Độ dài Ý nghĩa
Label 20 bit Nhãn: Giá trị thực sự của nhãn MPLS được gán cho gói. CoS
(EXP)
1 bit Lớp dịch vụ: xác định thuật toán xếp hàng và loại bỏ áp dụng cho gói khi gói đi qua mạng.
S 1 bit Trường ngăn xếp: xác định sử dụng ngăn xếp nhãn có cấu trúc TTL 8 bit Thời gian tồn tại: giống như trường TTL của IPv4 hay Hop
Limit của IPv6.
Ngăn xếp nhãn: Một tập hợp có thứ tự các nhãn gắn theo gói để truyền tải
thông tin về nhiều FEC mà gói nằm trong và về các LSP tương ứng mà gói sẽ đi qua. Ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (một nhãn cho EGP và một nhãn cho IGP) và tổ chức nhiều LSP trong một trung kế LSP.
Các phương pháp gán nhãn và liên kết nhãn
Khi xuất hiện một LSR mới trong mạng MPLS hay bắt đầu khởi tạo mạng MPLS, các thành viên LSR trong mạng MPLS phải có liên lạc với nhau trong quá trình khai báo thông qua bản tin Hello. Sau khi bản tin này được gửi một phiên giao dịch giữa 2 LSR được thực hiện. Thủ tục trao đổi là giao thức LDP.
Ngay sau khi LIB (cơ sở dữ liệu nhãn) được tạo ra trong LSR, nhãn được gán cho mỗi FEC mà LSR nhận biết được. Đối với trường hợp chúng ta đang xem xét (định tuyến dựa trên đích unicast) FEC tương đương với prefix trong bảng định tuyến IP. Như vậy, nhãn được gán cho mỗi prefix trong bảng định tuyến IP và bảng chuyển đổi chứa trong LIB. Bảng chuyển đổi định tuyến này được cập nhật liên tục khi xuất hiện những tuyến nội vùng mới, nhãn mới sẽ được gán cho tuyến mới.
Do LSR gán nhãn cho mỗi IP prefix trong bảng định tuyến của chúng ngay sau khi prefix xuất hiện trong bảng định tuyến và nhãn là phương tiện được LSR khác sử dụng khi gửi gói tin có nhãn đến chính LSR đó nên phương pháp gán và phân phối nhãn này được gọi là gán nhãn điều khiển độc lập với quá trình phân phối ngược không yêu cầu.
Việc liên kết các nhãn được quảng bá ngay đến tất cả các router thông qua phiên LDP. Chi tiết hoạt động của LDP được mô tả trong phần sau.
Khi hoạt động ở chế độ duy trì bảo thủ, nó chỉ giữ lại những giá trị nhãn/FEC mà nó cần tại thời điểm hiện tại. Các giá trị khác được giải phóng. Ngược lại trong chế độ duy trì tiên tiến, LSR giữ tất cả các giá trị mà nó được thông báo ngay cả khi một số không được sử dụng tại thời điểm hiện tại. Hoạt động của chế độ này như sau: - LSR1gửi liên kết nhãn vào một số FEC đến một trong các LSR lân cận (LSR 2) cho FEC đó.
- LSR 2 nhận thấy LSR1 hiện tại không phải là nút tiếp theo đối với FEC đó và nó không thể sử dụng liên kết này cho mục đích chuyển tiếp tại thời điểm hiện tại nhưng nó vẫn lưu việc liên kết này lại.
- Tại thời điểm nào đó sau này có sự xuất hiện thay đổi định tuyến và LSR1 trở thành nút tiếp theo của LSR2 đối với FEC đó thì LSR2 sẽ cập nhật thông tin trong bảng định tuyến tương ứng và có thể chuyển tiếp các gói có nhãn đến LSR1 trên tuyến mới của chúng. Việc này được thực hiện một cách tự động mà không cần đến báo hiệu LDP hay quá trình phân bổ nhãn mới.
Ưu điểm lớn nhất của chế độ duy trì tiên tiến đó là khả năng phản ứng nhanh hơn khi có sự thay đổi định tuyến. Nhược điểm lớn nhất là lãng phí bộ nhớ và nhãn. Điều này đặc biệt quan trọng và có ảnh hưởng rất lớn đối với những thiết bị lưu trữ bảng định tuyến trong phần cứng như ATM-LSR. Thông thường chế độ duy trì bảo thủ nhãn được sử dụng trong các ATM-LSR.
Đường chuyển mạch nhãn (LSP): Là tuyến tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói của một FEC nào đó sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn. LSP chỉ một chiều, tức là cần hai LSP cho một truyền thông song công.
Hình 3.6: Đường chuyển mạch nhãn (LSP)
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR): Là thiết bị sử dụng trong mạng MPLS