Giải pháp cơng nghệ MPLS (Multi Protocol Label Switching) là kết quả của phát triển nhiều giải pháp chuyển mạch IP, mục tiêu cơ bản của giải pháp này là tích hợp định tuyến và chuyển mạch thành một tiêu chuẩn đơn nhất. Đặc biệt, MPLS là giải pháp nằm liên kết định tuyến các lớp mạng và các cơ chế trao đổi nhãn thành một giải pháp đơn để đạt được các mục tiêu sau: cải thiện hiệu năng định tuyến, cải thiện tính mềm dẻo của định tuyến trên các mơ hình chồng lấn truyền thống, tăng tính mềm dẻo trong quá trình đưa và phát triển các loại hình dịch vụ mới.
MPLS cũng cĩ thể coi như một giải pháp cơng nghệ tổ hợp, mạng MPLS cĩ khả năng chuyển các gĩi tin tại lớp 3 và tại lớp 2 sử dụng cơ chế hốn đổi nhãn như một kỹ thuật chuyển tiếp MPLS dựa trên mơ hình ngang cấp, vì vậy
mỗi một thiết bị MPLS chạy một giao thức tuyến lớp đơn, cập nhật trao đổi thơng tin định tuyến với các thiết bị lân cận, duy trì một khơng gian cấu hình mạng và một khơng gian địa chỉ. MPLS chia bộ định tuyến IP làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gĩi tin và chức năng điều khiển. Phần chức năng chuyển gĩi tin giữa các bộ định tuyến IP, sử dụng cơ chế hốn đổi nhãn như ATM. Kỹ thuật hốn đổi nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của gĩi tin trong một bảng các nhãn để xác định tuyến của gĩi và nhãn của nĩ. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý tin thơng thường và do vậy cải tiến khả năng của thiết bị. Các bộ định tuyến sử dụng thiết bị này gọi là LSR (Label Switching Router - Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn). Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng vớt nhiệm vụ phân phối thơng tin giữa các LSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thơng tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch. MPLS cĩ thể hoạt động được với các giao thức định tuyến lnternet khác nhu OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border Gateway Protocol).
Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến tính cố định nên việc đảm bảo chất lượng dịch vụ là hồn tồn khả thi. Đây là chức năng vượt trội của MPLS so với cơng nghệ chuyển mạch IP khác. Tuy nhiên, do MPLS là cơng nghệ chuyển mạch định hướng kết nối nên khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền là cao hơn so với các cơng nghệ khác. Bên cạnh độ tin cậy, cơng nghệ MPLS cũng khiến việc quản lý mạng được dễ dàng hơn. Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng tin, các gĩi tin thuộc một FEC (Fowarding Equivalence Clases - Nhãn chuyển tiếp tương đương) cĩ thể được xác định bởi giá trị của nhãn. Do vậy, trong miền MPLS, các thiết bị đo lưu lượng mạng cĩ thể dựa trên nhãn để phân loại gĩi tin. Bằng cách giám sátlưu lượng tại các LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn cĩ thể được xác định nhanh chĩng, đây là một trong những điều kiện đảm bảo cho mạng MPLS cĩ khả năng hỗ trợ QOS tốt nhất, vì vậy MPLS tạo ra các lợi ích cho các nhà cung cấp dịch vụ để quản lý lưu lượng và hỗ trợ các dịch vụ mới. Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương thức này khơng đưa ra tồn bộ thơng tin về chất lượng dịch vụ (ví dụ, như trễ xuyên suốt của MPLS). Đo giám sát tốc độ của mỗi luồng và đảm bảo các luồng lưu lượng tuân thủ tính chất lưu lượng đã định trước, hệ thống giám sát cĩ thể dùng thiết bị nắn lưu lượng. Thiết bị này cho phép giám sát và đảm bảo lưu lượng được thủ theo tính chất mà khơng cần thay đổi giao thức hiện cĩ.
MPLS cĩ thể được nhìn nhận như một mặt bằng điều khiển trên ATM cho phép mở rộng phương pháp định tuyến và điều khiển lưu lượng IP. Cĩ thể coi
như là một phương pháp xây dựng các VC ATM, ngoại trừ các cuộc gọi MPLS là đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP (Label Switching Path). Khi chạy trên phần cứng ATM, cả MPLS và forum ATM đều sử dụng cùng một khung dạng gĩi tin (53 bytes), cùng nhãn (VPINCL), cùng một kỹ thuật dán nhãn cho tế bào chuyển mạch, cùng chức năng trên các thiết bị gờ mạng. Cả MPLS và ATM đều yêu cầu giao thức thiết lập kết nối (ví dụ, giao thức .phân bổ nhãn LDP cho MPLS, UNL/PNNI cho ATM). Sự khác nhau cơ bản nằm trong một số vấn đề sau: MPLS khơng sử dụng địa chỉ ATM. Định tuyến ATM, và các giao thức trong forum ATM. Thay vào đĩ, MPLS sử dụng địa chỉ IP, định tuyến IP động, thêm vào đã là giao thức điều khiển phân bổ nhãn LDP để sắp xếp các FEC vào trong LSP. Trong thực tế MPLS sẽ cùng tồn tại với mơi trường thuần ATM trong cấu hình Ship-in-the- night (SLN), tại đĩ hai điều hành hoạt động theo chế độ tương hỗ, hoặc nút mạng MPLS cĩ thể trao đổi thơng tin qua các chuyển mạch thuần ATM (tích hợp). Cuối cùng, kiến trúc MPLS cĩ Bộ chỉ thị COS cĩ thể hoạt động trên bất kỳ một cơng nghệ liên kết dữ liệu nào, khơng chỉ ATM. Vì vậy, nhà cung cấp mạng cĩ thể cấu hình và chạy MPLS trong một vùng các kết nối như: giao thức điểm tới điểm PPP, chuyển mạch khung, ATM, LAN quảng bá. Chất lượng dịch vụ QoS chính là yếu tố thúc đẩy MPLS. So sánh với các yếu tố khác, như quản lý lưu lượng và hỗ trợ mạng riêng ảo VPN (Vitual Private Network) thì QoS khơng phải là lý do quan trọng nhất để triển khai MPLS. Hầu hết các cơng việc được thực hiện trong MPLS QoS tập trung vào việc hỗ trợ các đặc tínhcủa IP QoS trong mạng. Nĩi cách khác, mục tiêu là thiết lập sự giống nhau giữa các đặc týnh QoS của IP và MPLS, chứ khơng phải là làm cho MPLS QoS cĩ chất lượng cao hơn IP QoS.
Cĩ thể nêu một cách ngắn gọn các ưu nhược điểm của MPLS như sau: − Ưu điểm của MPLS:
+ Tốc độ và độ trễ: Chuyển mạch nhãn được cung cấp để giải quyết vấn đề về tốc độ và độ trễ một cách hiệu quả, nâng cao chất lượng dịch vụ.
+ Khả năng tích hợp các chức năng định tuyến, đánh địa chỉ, điều khiển v.v... trong MPLS tránh được sự phức tạp trong NHRP, MPoA, IPoA
+ Cĩ thể giải quyết vấn đề độ phức tạp và nâng cao khả năng mở rộng đáng kể.
+ Tăng chất lượng mạng, cĩ thể triển khai các chức năng định tuyến mà các cơng nghệ trước khơng thể thực hiện được như định tuyến hiện (explicit routing), điều khiển lặp v.v… Khi định tuyến thay đổi dẫn đến khố một
đường nào đĩ, MPLS cĩ thể dễ dàng chuyển mạch luồng dữ liệu sang một đường mới. Điều này khơng thể thực hiện được trong IPOA truyền thống.
+ Sự kết hợp giữa IP và ATM cho phép tận dụng tối đa thiết bị, tăng hiệu quả đầu tư.
+ Tách biệt đơn vị điều khiển với đơn vị chuyển mạch cho phép MPLS hỗ trợ đồng thời MPLS và B-ISDN. Việc bổ sung các chức năng mới sau khi triển khai mạng MPLS chỉ cần thay đổi phần mềm điều khiển.
− Nhược điểm của MPLS:
+ Hỗ trợ đa giao thức sẽ dẫn đến các vấn để phức tạp trong kết nối.
+ Khĩ thực hiện hỗ trợ QoS xuyên suốt trước khi thiết bị đầu cuối người sử dụng thích hợp xuất hiện trên thị trường.
+ Việc hợp nhất các kênh ảo đang cịn tiếp tục nghiên cứu. Giải quyết việc chèn tế bào sẽ chiếm nhiều tài nguyên bộ đệm hơn. Điều này chắc chắn sẽ dẫn đến phải đầu tư vào cơng việc nâng cấp phần cứng cho các thiết bị ATM hiện tại
Những ưu việt của MPLS đã tăng cường khả năng cạnh tranh của các nhà khai thác dịch vụ. Các sản phẩm MPLS đã được triển khai trên phạm vi tồn cầu. Tuy vẫn cịn nhiều vấn đề về mặt cơng nghệ cần giải quyết nhưng MPLS hiện đang được coi là giải pháp tốt cho mạng thế hệ sau của các nhà cung cấp dịch vụ hàng đầu trên thế giới.
Đối với Việt nam, việc triển khai MPLS hiện đang được xúc tiến xây dựng trong mạng truyền tải của tổng cơng ty BCVT Việt nam. Với dự án VoIP hiện đang triển khai, VNPT đã thiết lập mạng trục MPLS với 3 LSR lõi. Các LSR biên sẽ được tiếp tục đầu tư và mở rộng tại các địa điểm cĩ nhu cầu lớn như Hải Phịng, Quảng Ninh ở phía Bắc, Đà Nẵng, Khánh Hồ... ở miền Trung, Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa - Vũng Tàu... ở miền Nam.
Trong cấu hình này, cơng nghệ MPLS được triển khai khơng chỉ trong lớp lõi (MPLS core) mà cịn trong lớp biên (MPLS edge). Các thiết bị MPLS lớp biên đĩng vai trị như những LSR lối vào, lối ra. Các mạng Internet quốc gia, mạng truyền số liệu, mạng DCN (quản lý) đều được kết nối với các LSR biên. Việc chuyển tiếp các thơng tin này được thực hiện qua mạng MPLS và đến các LSR biên lối ra.
Cấu hình này hứa hẹn khả năng điều khiển định tuyến, chuyển mạch đơn giản dựa trên các nhãn của MPLS, khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ xuyên suốt bảo đảm. Tuy nhiên cịn rất nhiều vấn đề kỹ thuật phải quan tâm phân tích
khi xây dựng cấu hình chi tiết để bảo đảm khả năng tương thích giữa các thiết bị và hoạt động của mạng. Một trong những vấn đề quan trọng cần quan tâm đĩ là cần xác định nguyên tắc tổ chức của những nút LSR trong mạng, cần phân định rõ ràng giao diện và chức năng của từng thành phần thiết bị trong mạng lõi, mạng biên. Trong quá trình xây dựng cấu hình này nên tham khảo mơ hình do MSF (Multiservice Switch Forum), một tổ chức chuyên về các thiết bị chuyển mạch trong mạng thế hệ sau đề xuất.
Chương 3