Thế giới đang bước vào kỷ nguyờn cụng nghệ thụng tin. Xu hướng đa phương tiện, những biến động xó hội, toàn cầu húa trong kinh doanh và giải trớ phỏt triển ngày càng nhiều khỏch hàng sủ dụng phương tiện điện tử. Biểu hiện đầu tiờn của xa lộ thụng tin là Internet, sự phỏt triển của nú là minh họa sinh động cho những động thỏi hướng tới xó hội thụng tin.
Việc chuyển đổi từ cụng nghệ tương tự sang cụng nghệ sốđó đem lại sức sống mới cho mạng viễn thụng. Tuy nhiờn những loại hỡnh dịch vụ trờn luụn đũi hỏi nhà khai thỏc phải đầu tư nghiờn cứu những cụng nghệ viễn thụng mới ở cả lĩnh vực mạng và chế tạo thiết bị.
Cú thể núi giai đoạn hiện nay là giai đoạn chuyển dịch giữa cụng nghệ thế hệ cũ
(Chuyển mạch kờnh) dần sang cụng nghệ thế hệ mới (Chuyển mạch gúi). Điều đú khụng chỉ diễn ra trong hạ tầng cơ sở thụng tin mà cũn diễn ra trong cỏc cụng ty khai thỏc dịch vụ trong cỏch tiếp cận của cỏc nhà khai thỏc thế hệ mới khi cung cấp dịch vụ
cho khỏch hàng.
Cộng nghệ chuyển mạch là một điểm trọng yếu trong mạng thụng tin, viễn thụng tương lai. Cỏc cụng nghệ chuyển mạch hiện nay, IP và ATM trong tương lai cú thể khụng đỏp ứng được cỏc yờu cầu trờn. Do vậy, bước tiến lờn cụng nghệ MPLS – cụng nghệ chuyển mạch với nhiều tớnh năng mới khắc phục cỏc nhược điểm của cụng nghệ IP và ATM là tất yếu.
2.5.2 Một số nguyờn tắc khi triển khai mạng NGN tại Việt Nam
Mạng MPLS là cụng nghệ mạng lừi của mạng thế hệ sau (NGN). Do vậy, khi triển khai mạng MPLS phải tuõn theo cỏc nguyờn tắc của mạng NGN. Theo cỏc kết quả nghiờn cứu vềđịnh hướng chiến lược triển khai mạng thế hệ sau, lộ trỡnh chuyển
đổi sang mạng viễn thụng NGN tại Việt Nam thực hiện một số nguyờn tắc cơ bản sau:
− Khụng ảnh hưởng tới việc cung cấp cỏc dịch vụ viễn thụng hiện cú.
− Việc chuyển đổi sẽ được thực hiện theo từng bước theo nhu cầu cần thiết. Cú thể thực hiện từ nỳt đường trục trước sau đú đến nỳt truy nhập.
− Hạn chế việc mở rộng và phỏt triển cỏc hệ thống chuyển mạch TDM.Cần xem xột khả năng nõng cấp và chuyển đổi một số hệ thống tổng đài để cú thể cung cấp
Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS
− Đảm bảo việc tương thớch với hệ thống mạng đang tồn tại.
− Tiếp tục triển khai cỏc phương thức truy nhập Internet tốc độ cao đểđỏp ứng nhu cầu người sử dụng đang tăng lờn rất nhanh tại một số khu vực.
2.5.3 Mụ hỡnh mạng MPLS tại Việt Nam
Dựa vào cỏc nguyờn tắc trờn mụ hỡnh mạng NGN của VNPT tại Việt Nam với cụng nghệ chuyển mạch MPLS như hỡnh 12.
Hỡnh 12: Sơđồ triển khai mạng NGN của VNPT
Trong mụ hỡnh trờn cú:
− Lắp đặt 3 bộ định tuyến chuyển mạch lừi ( core switch router) M160 của JUNIPER với thụng lượng chuyển mạch 160 Gbit/s đặt tại thành phố Hà Nội, Hồ Chớ Minh, Đà Nẵng.
− Lắp đặt cỏc bộđịnh tuyến biờn ERX1400 tại cỏc tỉnh thành khỏc.
Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS
− Tại cỏc tỉnh thành sẽ lắp đặt cỏc Media Gateway (MG), BRAS, DSLAM. MG là giao diện giữa mạng PSTN và NGN để truyền tải lưu lượng thoại đường dài. BRAS và DSLAM để sử dụng kết nối cỏc thuờ bao xDSL như hỡnh 13.
Hỡnh 13: Cấu hỡnh kết nối tại cỏc Bưu điện tỉnh thành
2.6 Túm tắt chương
Như vậy chương 2 đó giới thiệu cỏc thành phần và hoạt động của mạng MPLS. Chương này đề cập đến cỏc khỏi niệm cơ bản của mạng MPLS như lớp chuyển tiếp tương đương, đường chuyển mạch nhón… và cỏc thành phần cơ bản của mạng như bộ định tuyến biờn nhón, bộ định tuyến chuyển mạch nhón,… Đặc biệt, chương này tập trung nghiờn cứu cỏc giao thức cơ bản và hoạt động của MPLS. Hơn nữa, cỏc triển khai ứng dụng cụng nghệ MPLS tại Việt Nam cũng được trỡnh bày.
Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS
Ch−ơng 3: Thiết kế mạng ATM MPLS
Một trong những bất đồng chớnh giữa cỏc nhà cung cấp truyền thống và mạng thế hệ sau - NGN (Next Generation Network) là ở vai trũ của ATM và MPLS. Cỏc nhà cung cấp dịch vụ truyền thống đó đầu tư rất nhiều vào cụng nghệ ATM cho một mạng lừi đa dịch vụ và khụng cú ý định rỳt ATM ra khỏi mạng lừi trong tương lai gần. Tuy nhiờn cỏc nhà cung cấp NGN cho rằng ATM cần phải đưa ra khỏi mạng lừi vỡ sự thiếu hiệu quả, đặc biệt là khi lưu lượng đường trục bựng nổ, và thiếu khả năng mở rộng cho cỏc ứng dụng IP trong mụi trường mạng đường trục hoàn toàn IP. Họ chọn phương ỏn triển khai MPLS. Tuy nhiờn, hiện tại vẫn chưa rừ ràng liệu MPLS cú đỏp ứng được hay khụng đũi hỏi về chất lượng dịch vụ - QoS mà ATM đó khẳng định vị trớ của mỡnh. ATM cho đến giờ vẫn là cụng nghệ duy nhất được kiểm nghiệm và đó thành cụng trong việc tớch hợp dữ liệu, thoại, và video trờn cựng một mạng. Hiện tại thỡ một giải phỏp kết hợp an toàn khả thi là chạy cả ATM và MPLS trờn mạng đường trục. Trong tương lai, mạng đường trục dựa trờn MPLS là giải phỏp được ưa chuộng hơn. Nhiều nhà cung cấp truyền thống đó lờn kế hoạch hoặc đang xỳc tiến thử nghiệm mạng MPLS. Những nhà cung cấp mới cú thuận lợi là cú thểđi trực tiếp vào mạng MPLS.
3.1 Giới thiệu
Chuyển mạch nhón đa giao thức (MPLS) mở rộng khả năng của cỏc bộ định tuyến IP và cỏc chuyển mạch ATM trong một vài phương phỏp chớnh: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
− MPLS tớch hợp hoàn toàn điều khiển định tuyến IP với cỏc chuyển mạch ATM, điều này cung cấp những hỗ trợ tự nhiờn cỏc dịch vụ IP như loại dịch vụ IP và IP đa hướng (multicast) trờn chuyển mạch cũng như cỏc bộđịnh tuyến ATM.
− MPLS cung cấp cỏc hỗ trợ cho khẳ năng mở rộng quy mụ và sử dụng linh hoạt cỏc dịch vụ mạng riờng ảo IP trờn bộđịnh tuyến và chuyển mạch.
− MPLS cung cấp cỏc hỗ trợ cho kỹ thuật lưu lượng IP, đú là điều khiển mềm dẻo cỏc luồng lưu lượng IP theo cỏc nguồn tài nguyờn trờn mạng.
Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS
3.1.1.1 Mụ hỡnh chức năng mạng NGN
Mạng NGN theo tiờu chuẩn của tổ chức Multi-switching Forum (MSF) cú mụ hỡnh chức năng 4 lớp, bao gồm: Lớp ứng dụng/dịch vụ − Lớp truy nhập − Lớp truyền tải − Lớp điều khiển − Lớp ứng dụng và dịch vụ
Việc hỡnh thành cỏc lớp chức năng của mạng NGN sẽ giỳp cho cỏc nhà khai thỏc mạng cú điều kiện sử dụng cỏc thiết bị mạng của cỏc nhà cung cấp và mở rộng cỏc thiết bịở từng lớp mà khụng làm ảnh hưởng đến cỏc lớp khỏc.
Lớp truyền tải
Lớp điều khiển
Lớp truy nhập POTS, ADSL, RF, ATM, IP, ISDN, mobile, Multimedia …
a) Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp cỏc ứng dụng và dịch vụ như: dịch vụ
mạng thụng minh IN, trả tiền trước, băng thụng giỏ trị gia tăng…Lớp này liờn kết với lớp điều khiển thụng qua cỏc giao diện mở API, nhờ đú cú thể khai phỏt triển nhanh chúng cỏc dịch vụ trờn mạng.
b) Lớp điều khiển bao gồm cỏc hệ thống điều khiển, giỏm sỏt kết nối cuộc gọi giữa cỏc thuờ bao thụng qua điều khiển cỏc thiết bị chuyển mạch (MPLS) của lớp truyền tải và cỏc thiết bị truy nhập của lớp truy nhập. Lớp này cú chức năng kết nối cuộc gọi thuờ bao với lớp ứng dụng và dịch vụ, đồng thời cú chức năng quản lý, chăm súc khỏch hàng, tớnh cước…
c) Lớp truyền tải bao gồm cỏc nỳt chuyển mạch, cỏc bộđịnh tuyến, cỏc thiết bị
truyền dẫn cú dung lượng lớn thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cỏc kết nối dưới sựđiều khiển của lớp điều khiển.
Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS
d) Lớp truy nhập dịch vụ bao gồm cỏc thiết bị truy nhập cung cấp cỏc cổng kết nối với thiết bị đầu cuối thuờ bao qua hệ thống ngoại vi cỏp đồng, cỏp quang, vụ tuyến. Thiết bị đầu cuối thuờ bao cú thể là mỏy điện thoại cố định,di động, cỏc thiết bị truy nhập tớch hợp hoặc mỏy đầu cuối mạng CATV… Cỏc thiết bị truy nhập cung cấp cỏc loại cổng truy nhập cho cỏc loại thuờ bao sau: POTS, VoIP, FR, ATM, X25, xDSL, di
động…Cỏc thiết bị cổng truy nhập này thực hiện cỏc chức năng chuyển đổi cỏc loại lưu lượng khỏc nhau thành dạng tớn hiệu gúi dưới sựđiều khiển của lớp điều khiển và lớp ứng dụng và dịch vụ.
Mạng MPLS, hay ATM MPLS là mạng lừi trong hệ thống mạng NGN. Trong luận văn này chỉ tập trung nghiờn cứu thiết kế mụ hỡnh mạng ATM MPLS này.
3.1.2 Chuyển mạch thẻ và cỏc thuật ngữ chuyờn nghành
MPLS là phiờn bản được chuẩn hoỏ từđề xuất chuyển mạch thẻ cú nguồn gốc từ Cisco. MPLS và chuyển mạch thẻ giống nhau về nguyờn lý và gần giống cả về hoạt
động. Tài liệu này sử dụng cỏc thuật ngữ MPLS nhiều hơn cỏc thuật ngữ chuyển mạch thẻ, như thể hiện trong bảng 1. Ngoại trừ một thuật ngữ là “giao thức phõn bố thẻ” (TDP) .TDP và giao thức phõn bố nhón MPLS gần giống nhau, nhưng sử dụng cỏc
định dạng bản tin khỏc nhau và một vài thủ tục khỏc nhau.Tuy nhiờn thuật ngữ “TDP” khụng được sử dụng trong tài liệu do khụng được yờu cầu: tài liệu khụng đề cập đến sự
khỏc nhau giữa hoạt động của TDP và LDP.
Trong bảng 3 thuật ngữ “bộđịnh tuyến biờn nhón” khụng được sử dụng. Điều này là do thuật ngữ tương đương “LSP biờn” được sử dụng và cú 2 thuật ngữ khỏc nhau dựng cho cựng một đối tượng sẽ dẫn đến nhầm lẫn. “LSP biờn” là thuật ngữ kỹ
thuật chớnh xỏc hơn.
Một vài thuật ngữ khỏc được sử dụng như:
− “ATM MPLS” là một kiểu mạng MPLS mà hoạt động với bộ chuyển mạch ATM làm chuyển mạch MPLS. Cụ thể hơn, “ATM MPLS” là một kiểu mạng của MPLS mà mỗi nhón khỏc nhau trờn đường truyền được đại diện bởi một VC khỏc.
− “MPLS dựa trờn gúi tin” đề cập đến một kiểu của mạng MPLS mà hoạt
động trong cỏc mạng khụng sử dụng MPLS ATM. Cụ thể hơn, đú là một kiểu mạng của MPLS mà cỏc nhón được mang như là tiờu đề bổ xung gỏn trờn mỗi gúi. MPLS dựa trờn gúi tin cũng được biết đến như “MPLS khụng ATM”, “MPLS dựa trờn khung” và “MPLS dựa trờn bộđịnh tuyến”. Thuật ngữ “MPLS dựa trờn khung” khụng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS
được sử dụng trong tài liệu này khi thuật dường nhưđề cập đến “Frame Relay”, nhưng MPLS dựa trờn gúi tin khụng nhất thiết dựng đến Frame Relay.
− “LSR dựa trờn gúi tin” là thiết bị mà thao tỏc vơớ toàn bộ gúi tin hơn cỏc tế
bào. Bộđịnh tuyến hoạt động dựa trờn gúi tin là LSR dựa trờn gúi tin. LSR biờn ATM cũng là một dạng của LSR dựa trờn gúi tin.
− Chuyển mạch và mạng “ATM truyền thống” khụng sử dụng MPLS ATM. Mạng ATM truyền thống cú thể hỗ trợ mạng MPLS dựa trờn gúi tin truyền trong kờnh
ảo cố định (PVC). Chuyển mạch ATM truyền thống cú thể hỗ trợ MPLS ATM trong
đường ảo cố định mà đúng vai trũ như ‘trung kế ảo’. Trong bất kỳ trường hợp nào, chuyển mạch ATM truyền thống thực tế khụng thực hiện chuyển mạch nhón đa giao thức – chỳng chỉ đơn thuần hỗ trợ xuyờn qua đường hầm nơi gúi tin MPLS được mang.
Bảng 3: Cỏc thuật ngữ tương ứng trong chuyển mạch nhón
Old Tag Switching Term MPLS Term
Tag Switching MPLS; Multiprotocol Label Switching Tag Switch/ed Label Switch/ed
Tag (short for “Tag Switching”) MPLS Tag (thing applied to a packet) Label
Tag Core Router-TCR Label Switch Router- LSR
Tag Distribution Protocol TDP Label Distribution Protocol - LDP Tag Edge Router-TER Edge Label Switch Router-Edge LSR Tag Switch Controller - TSC Label Switch Controller - LSC
Tag Switch/ing Router - TSR Label Switch Router - LSR Tag VC - TVC Label VC - LVC
ATM -TSR ATM - LSR
TFIB LFIB
Tag Switched Path - TSP Label Switched Path - LSP
3.1.3 Cấu trỳc chung của mạng MPLS
Cấu trỳc thụng thường của mạng MPLS của cỏc nhà cung cấp như ISP được thể hiện trong hỡnh 14. Mạng MPLS bao gồm bộ định tuyến chuyển mạch nhón biờn (LSR biờn). Phớa khỏch hàng được nối tới nhà cung cấp mạng MPLS. Hỡnh 14 thể hiện kết nối giữa 9 khỏch hàng và 6 LSR biờn, nhưng thường cú tới vài trăm khỏch hàng trờn một LSR. Thiết bị tiền trước khỏch hàng (CPE) hoạt động thụng thường theo
Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS
hướng IP. Nú thường khụng hoạt động trong MPLS. Nếu CPE hoạt động trong MPLS, cỏc nhà dịch vụ sẽ sử dụng nú một cỏch độc lập. Chỳ ý rằng LSR biờn là một phần của nhà cung cấp mạng và nú được điều khiển bởi nhà cung cấp. LSR biờn là cú vai trũ chủ chốt trong hoạt động của mạng và khụng được chỉ đến CPE dưới bất kỳ tỡnh huống nào. Nhà cung cấp cú thể xỏc định và quản lý cỏc bộ định tuyến tại phớa khỏch hàng, những bộ định tuyến đú sẽ chạy IP thụng thường và ở bờn ngoài mạng MPLS
đú.
Hỡnh 14: Cấu trỳc mạng MPLS thụng thường.
Chỳ ý rằng thực tế số khỏch hàng nhiều hơn số khỏch hàng trong hỡnh vẽ trờn.
3.1.4 MPLS và cỏc kết hợp IP trờn ATM khỏc
Trong mạng ATM, MPLS cho phộp cỏc chuyển mạch ATM trực tiếp hỗ trợ
cỏc dịch vụ IP, cung cấp cỏc hiệu quả cao nhất so với cỏc cỏch tiếp cận khỏc. IP truyền thống trờn ATM kết nối cỏc bộđịnh tuyến trờn cỏc mạch ảo cốđịnh (PVC). Đa giao thức trờn ATM (MPOA) và cỏc cỏch tiếp cận khỏc mang lưu lượng IP trờn chuyển mạch cỏc mạch ảo (SVC). IP truyền thống trờn ATM, MPOA và cỏc cỏch tiếp cận khỏc đều cú cỏc bất lợi giống nhau như:
− Khú hỗ trợ nhiều loại dịch vụ IP trờn mạng. Vớ dụ như lớp dịch vụ IP khụng thểđược hỗ trợ một cỏch tự nhiờn bởi cỏc chuyển mạch ATM, và phải được hỗ trợ bằng cỏch dịch chuyển đến tất cả cỏc khỏi niệm chất lượng dịch vụ Forum ATM khỏc.
Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS
− Khú quản lý tại những nơi dịch vụ IP được hỗ trợ. Hai mức định tuyến phải được quản lý: định tuyến IP (với OPSF hoặc EIGRP hoặc tương tự) và PNNI hoặc định tuyến tương tự trờn ATM. MPOA yờu cầu quản lý theo kiểu truyền thống. Chuyển dịch vụ như cỏc lớp dịch vụ IP đến chất lượng dịch vụ ATM cũng yờu cầu sự (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
quản lý.
− Cỏc dịch vụ IP cú thể khỏ kộm hiệu quả trờn cỏc mạng ATM. Vớ dụ như IP
đa hướng (mluticast) trờn cỏc mạng ATM khú thực hiện trờn qui mụ lớn do sự tương tỏc của định tuyến đa hướng, quỏ trỡnh xử lý thành viờn trong nhúm đa hướng và duy trỡ ATM VC.
− Giới hạn tỉ lệ và / hoặc ảnh hưởng nghiờm trọng giữa định tuyến IP (OSPF,…) và mạng ATM mạng hoạt động khụng ổn định. Nếu hơn 30 bộ định tuyến OSPF được kết nối trong mạng lưới dày đặc trờn cỏc PVC, IP truyền thống trờn ATM cú thể dẫn tới luồng ồ ạt của sự cập nhập cỏc định tuyến IP và làm ảnh hưởng tới mạng con. MPOA khụng an toàn khi kết nối cỏc bộ định tuyến đến mỗi bộ định tuyến khỏc, và chỉ dành cho kết nối từ host tới cỏc bộ định tuyến hoặc từ
host đến host.
− Cỏc dịch vụ IP đũi hỏi sự cố gắng quản lý cỏc mạng con. Vớ dụ, lắp đặt MPOA yờu cầu PNNI, bỏo hiệu SVC, ATM ARP,ATMARPserver, NHRP, và NHRP server, cộng thờm AAL5, định tuyến IP (OSPF, v.v…) và ngăn xếp IPv4.
MPLS trờn mạng ATM khắc phục được tất cả cỏc bất lợi trờn.
3.1.5 Cỏc bước thiết kế mạng MPLS
Quỏ trỡnh thiết kế mạng MPLS liờn quan đến cỏc bước sau, và cỏc bước đú
được miờu tả trong cỏc phần tiếp theo. Cỏc bước này khụng nhất thiết cần thực hiện theo thứ tự sau đõy nhưng tất cả cần được đảm bảo.
− Chọn kiểu thiết bị
− Thiết kế cỏc điểm truy nhập dịch vụ
− Thiết kế mạng đường trục