CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ METRO ETHERNET
1.4 Các dịch vụ Metro Ethernet
1.4.3 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet
Với mỗi loại dịch vụ Ethernet có yêu cầu về các tham số và đặc tính cho nó. Metro Ethernet Forum đƣa ra các thuộc tính và tham số cho các dịch vụ đó nhƣ sau:
- Thuộc tính giao diện vật lý Ethetnet - Các thuộc tính về lƣu lƣợng
- Các thuộc tính về hiệu năng - Các thuộc tính về lớp dịch vụ - Thuộc tính truyền khung dịch vụ
- Thuộc tính hỗ trợ VLAN tag - Thuộc tính ghép kênh dịch vụ - Thuộc tính bó
- Thuộc tính lọc bảo mật [2]
1.4.3.1 Thuộc tính giao diện vật lý Ethernet
Bao gồm các tham số sau:
- Đƣờng truyền vật lý : các đƣờng truyền vật lý theo chuẩn IEEE 802.3. Ví dụ: 10BASE-T, 100BASE-T, 1000BASE-X
- Tốc độ truyền: Tốc độ Ethernet. Ví dụ 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps
- Chế độ truyền: Full Duplex / Half Duplex , AutoNegotiation
- Lớp MAC: Các tiêu chuẩn về lớp MAC nhƣ trong chuẩn 802.3- 2000.
1.4.3.2 Các thuộc tính về lưu lượng
MEF định nghĩa một tập hợp các thuộc tính về băng thông (Bandwidth Profile) cho UNI và cho EVC. Một Bandwidth Profile là một giới hạn về tốc độ khi frame truyền qua UNI hay EVC. Đối với các kết nối P2P, việc tính toán băng thông ra vào đƣờng truyền có thể đơn giản. Nhƣng với các kết nối MP2MP, đặc biệt là có ghép kênh EVC trên cùng một giao diện vật lý, việc tính toán băng thông rất phức tạp. Với trƣờng hợp đó, cần kết hợp tính toán với đo đạc thực tiễn.
Đặc tính băng thông (Bandwidth Profile) bao gồm các loại sau: - Băng thông vào và ra tại mỗi UNI
- Băng thông vào và ra tại mỗi EVC
- Băng thông vào và ra cho mỗi lớp dịch vụ (CoS) - Băng thông vào UNI từ EVC
- Băng thông ra EVC từ UNI
Đặc tính băng thông gồm các tham số về lƣu lƣợng sau:
- CIR (Committed Information Rate - Tốc độ truyền thông cam kết): Là tốc độ tối thiểu truyền tải dịch vụ ở điều kiện bình thƣờng. Một dịch vụ có thể hỗ trợ một CIR cho một VLAN trên một UNI. Tuy nhiên khi ghép dịch vụ thì tổng CIR không thể vƣợt quá tốc độ của cổng vật lý. Bên cạnh CIR, MEF định nghĩa thêm tham số CBS (Committed Burst Size) là kích thƣớc lƣu lƣợng tối đa cho phép đối với mỗi thuê bao, thƣờng tính bằng KB
hoặc MB. Ví dụ thuê bao đƣợc cấp CIR là 3Mbps và CBS là 500KB thì thuê bao sẽ đƣợc đảm bảo băng thông tối thiểu là 3Mbps và kích thƣớc khung dữ liệu tối đa là 500KB, nếu kích thƣớc khung lớn hơn 500KB thì khung sẽ bị hủy hoặc bị trễ.
- PIR (Peak Information Rate): Là tốc độ cao hơn mức CIR cho phép lƣu lƣợng truyền trên mạng khi không có tắc nghẽn xảy ra. Cùng với PIR là tham số MBS (Maximum Burst Size) là kích thƣớc khung tối đa cho phép truyền mà không bị hủy. MBS cũng đƣợc tính bằng KB hoặc MB nhƣ CBS.
Ví dụ: một dịch vụ đƣợc cung cấp 3Mbps CIR, 500KB CBS, 10Mbps PIR và 1MB MBS.
o Nếu tốc độ lƣu lƣợng thuê bao <= 3Mbps thì chắc chắn dữ liệu đƣợc truyền đi đảm bảo. Lƣu lƣợng truyền phải có kích thƣớc bé thua 500KB, nếu lớn hơn có thể bị hủy bỏ hoặc bị trễ.
o Nếu tốc độ lƣu lƣợng của thuê bao là >3Mbps và <=10Mbps, thì dữ liệu chỉ đƣợc truyền đảm bảo trên mạng nếu không có tắc nghẽn xảy ra và kích thƣớc khung nhỏ hơn 1MB (MBS).
o Trƣờng hợp lƣu lƣợng > 10Mbps thì sẽ bị hủy.
1.4.3.3 Các thuộc tính về hiệu năng
Các thuộc tính hiệu năng biểu thị sự mong đợi chất lƣợng dịch vụ từ phía khách hàng. Các tham số bao gồm: độ khả dụng (avaiability), độ trễ khung (delay), độ trôi khung (jitter) và tỉ lệ mất khung (loss).
- Availability (Độ khả dụng): Độ khả dụng của dịch vụ đƣợc diễn tả thông qua một số thuộc tính dịch vụ sau:
o Thời gian kích hoạt dịch vụ của 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 đƣợc kích hoạt và đƣa 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. o Thời gian khôi phục dịch vụ của UNI: là thời gian tính từ lúc UNI
không hoạt động – có thể do sự cố xảy ra, tới lúc nó đƣợc phục hồi và trở lại hoạt động bình thƣờng.
o Thời gian kích hoạt dịch vụ của 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 đƣợc kích hoạt và đƣa vào sử dụng. Hay cụ thể hơn, khoảng thời gian này đƣợc tính từ lúc có yêu cầu một dịch vụ mới hoặc sửa đổi dịch vụ cho tới khi tất cả các UNI trên EVC đều đƣợc kích hoạt. Với một EVC đa điểm, dịch vụ đƣợc coi là sẵn sàng đƣợc truyền khi tất cả các UNI thuộc về EVC đó đều đƣợc kích hoạt và hoạt động. Tất cả các dịch vụ Ethernet đều đƣợc cung cấp cho khách hàng thông qua các EVC.
o Thời gian khôi phục dịch vụ của EVC: là thời gian tính từ lúc mà EVC không hoạt động – có thể do sự cố xảy ra, tới lúc nó đƣợc phục hồi và trở lại hoạt động bình thƣờng.
- Delay (Độ trễ khung): là tham số ảnh hƣởng đến chất lƣợng dịch vụ (QoS) đối với các ứng dụng thời gian thực. Tham số độ trễ thƣờng áp dụng cho một hƣớng truyền đi. Độ trễ giữa hai điểm là khoảng thời gian khung xuất phát từ một giao diện UNI đi qua mạng Metro và đến giao diện UNI bên kia. Độ trễ bị ảnh hƣởng bởi tốc độ đƣờng truyền và độ dài khung Ethernet. Ví dụ một khung Ethernet có độ dài 1518 byte đi qua đƣờng truyền 10Mbps thì nó bị trễ 12ms (1518 x 8/106). Ngoài ra độ trễ còn bị ảnh hƣởng bởi tốc độ truyền trên mạng trục và cấp độ tắc nghẽn. Tham số độ trễ thƣờng đƣợc đánh giá bằng độ trễ của 95% số khung đƣợc truyền đi thành công trong một khoảng thời gian. Ví dụ độ trễ là 15ms trong 24 giờ có nghĩa là 95% số khung đã đƣợc truyền đi một chiều trong thời gian 24 giờ có độ trễ nhỏ thua hoặc bằng 15ms.
- Jitter (Độ trôi khung): Cũng là một tham số ảnh hƣởng đến chất lƣợng dịch vụ. Độ trôi khung còng đƣợc gọi là biến thiên độ trễ. Độ trôi khung gây hại cho các ứng dụng thời gian thực nhƣ thoại, video IP.
- Loss (Tỷ lệ mất khung): Tỷ lệ mất khung đƣợc định nghĩa là tỷ lệ phần trăm số khung dịch vụ tuân thủ tốc độ thông tin thỏa thuận song không đƣợc truyền đi giữa các UNI trong một khoảng thời gian cho trƣớc. Ví dụ một kênh EVC điểm – điểm có 100 khung đƣợc truyền đi nhƣng bên nhận chỉ nhận đƣợc 90 khung thì tỉ lệ mất khung là (100-90)/100 = 10%. Tùy vào từng ứng dụng mà tỉ lệ mất khung có ảnh hƣởng lớn hay không. Ví dụ các dịch ứng dụng web hay email thƣờng ít bị ảnh hƣởng bởi tỉ lệ mất khung hơn so với các ứng dụng VoIP.
1.4.3.4 Class of Service Identifier Service Attribute – Thuộc tính lớp dịch vụ
Các thuộc tính lớp dịch vụ (CoS) có thể đƣợc định nghĩa cho các khách hàng dựa trên nhiều thuộc tính nhƣ sau:
- Cổng vật lý: Đây là hình thức đơn giản nhất để áp dụng QoS cho khách hàng. Dựa vào cổng vật lý tại giao diện UNI, tất cả các lƣu lƣợng vào và ra cổng này đều có chung một CoS.
- Địa chỉ MAC nguồn/đích: Việc phân loại này sử dụng để cung cấp các loại dịch vụ khác nhau dựa vào cả địa chỉ MAC nguồn và đích. Mô hình này tuy đơn giản nhƣng khó quản lý tùy theo từng loại dịch vụ. Trong trƣờng hợp thiết bị phía khách hàng (CPE) là Switch lớp 2 và dịch vụ cung cấp là dịch vụ LAN kết nối đến LAN thì có hàng trăm thậm chí hàng nghìn địa chỉ MAC cần đƣợc giám sát quản lý. Trƣờng hợp thiết bị phía khách hàng Router thì chỉ cần giám sát địa chỉ MAC của các router kết nối, trƣờng hợp này khả năng quản lý sẽ đơn giản và dễ dàng.
- VLAN ID: VLAN ID sẽ đƣợc gán cho CoS trong trƣờng hợp khách hàng sử dụng các dịch vụ khách nhau với các VLAN khác nhau.
- Giá trị trƣờng 802.1p: Cho phép gán đến 8 cấp độ ƣu tiên khác nhau cho các lƣu lƣợng của khách hàng. Thực tế các nhà cung cấp dịch vụ không thích dùng trên 3 cấp độ vì khó quản lý.
- Type os Service (ToS): Trƣờng loại dịch vụ gồm 3 bit nằm trong gói tin IP cho phép chia làm 8 lớp dịch vụ khác nhau. Trƣờng ToS này cũng tƣơng tự nhƣ trƣờng 802.1p, nhƣng ToS nằm ở tiêu đề gói tin IP còn 802.1p nằm ở tiêu đề của khung Ethernet.
1.4.3.5 Service Frame Delivery Attribute – Thuộc tính truyền khung dịch vụ
Mạng Metro giống nhƣ một mạng LAN chuyển mạch, vì vậy cần biết loại khung nào đƣợc truyền đi và loại nào không đƣợc tryền đi trên mạng. Thông thƣờng các khung truyền trên mạng chứa dữ liệu hoặc thông tin điều khiển. Để đảm bảo mạng khách hàng có đầy đủ các tính năng cần thiết, khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ cần thỏa thuận loại khung nào đƣợc truyền và loại nào không đƣợc truyền đi. Các thuộc tính dịch vụ EVC có thể định nghĩa cho loại khung nào bị hủy bỏ, loại khung nào truyền đi và loại khung nào chỉ đƣợc truyền đi với các cặp giao diện UNI cụ thể. Các khả năng khác nhau của khung dữ liệu Ethernet nhƣ sau:
- Unicast Frame: là các khung có địa chỉ MAC đích đến cụ thể. Nếu địa chỉ đích đƣợc nhận biết, khung sẽ đƣợc truyền đến đích, nếu không nhận biết đƣợc, hệ thống sẽ truyền đến tất cả các địa chỉ trong cùng VLAN.
- Multicast Frame: là các khung đƣợc truyến đến một nhóm địa chỉ MAC đích. Các khung này có bit có trọng số thấp nhất (LSB: least significant bit) của địa chỉ đích gán bằng 1 (trừ trƣờng hợp gói tin quảng bá có tất cả các bit đều bằng 1)
- Broadcast Frame: là khung truyền đến tất cả các địa chỉ khác trong mạng. Theo chuẩn 802.3, khung broadcast có giá trị địa chỉ MAC đích là FF-FF- FF-FF-FF-FF.
1.4.3.6 Vlan Tag Support Attribute – Thuộc tính hỗ trợ VLAN Tag
VLAN tag hỗ trợ cung cấp một tập hợp các khả năng quan trọng cho việc truyền các khung dịch vụ. Các mạng LAN doanh nghiệp thuộc một môi trƣờng khách hàng đơn lẻ tức là tất cả ngƣời sử dụng đầu cuối thuộc về một tổ chức. VLAN tag trong một tổ chức các nhóm khác nhau trong cùng một broadcast domain logic. Metro Ethernet tạo ra một môi trƣờng gồm nhiều doanh nghiệp cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng mạng và mỗi doanh nghiệp vẫn có môi trƣờng riêng. Việc hỗ trợ nhiều vấp VLAN để gán VLAN tag rất quan trọng. Mỗi khách hàng có nhiều VLAN khác nhau và có thể trùng với các khách hàng khác. Vì vậy để phân biệt các khách hàng với nhau, nhà cung cấp dịch vụ tạo ra một cấp VLAN khác để phân biệt các khách hàng. Có hai dạng VLAN Tag là VLAN Tag Preservation/Stacking và VLAN Tag Translation/Swapping.
VLAN Tag Preservation/Stacking
Mục đích của Metro Ethernet là để kết nối các Site của khách hàng lại với nhau. Trong thực tế, mỗi khách hàng có một tập các VLAN và có thể trùng lặp VLAN ID với VLAN ID của khách hàng khác. Để phân biệt các VLAN của các khách hàng với nhau, Provider gán cho mỗi khách hàng một VLAN ID riêng gọi là Carrier VLAN hay S-VLAN và giá trị này đƣợc sử dụng để truyền trong mạng, nhƣ vậy trong header của frame sẽ chứa giá trị C-VLAN và S-VLAN.
Hình1-14: VLAN Tag Preservation/Stacking
Việc đặt S-VLAN phía trƣớc C-VLAN để phân biệt lƣu lƣợng của các khách hàng nhƣ vậy đƣợc gọi là 802.1Q-in-802.1Q hay ngăn xếp Q-in-Q. Trong Q-in-Q, S-VLAN dùng để chỉ EVC gán cho khách hàng còn C-VLAN chỉ mạng nội bộ của khách hàng và đƣợc ẩn đi khi truyền qua mạng Metro.
VLAN Tag Translation/Swapping
Thông thƣờng VLAN tag tại đầu vào và đầu ra của một kết nối là giống nhau. Trong trƣờng hợp có 2 khách hàng muốn kết nối các mạng LAN của họ với nhau, nhƣng giá trị C-VLAN của mỗi bên lại không tƣơng ứng với bên kia. Nhà cung cấp dịch vụ cho phép loại bỏ C-VLAN ở một phía của EVC và chuyển dịch (Translate) thành giá trị C-VLAN ở phía kia của EVC. Nếu không có dịch vụ này thì chỉ có một cách duy nhất là thực hiện IP Routing.
Một ví dụ khác là nhiều khách hàng cùng yêu cầu cung cấp kết nối Internet đến ISP qua mạng Metro. Trong trƣờng hợp này, trong frame của khách hàng không có C-VLAN, nhà cung cấp dịch vụ gán khách hàng vào EVC tƣơng ứng với S-VLAN. VLAN Tag chỉ có S-VLAN, sẽ đƣợc gỡ bỏ trƣớc khi đến router của ISP. Ví dụ các khách hàng gửi gói tin không gán VLAn tag đến giao diện UNI. Khách hàng 1 đƣợc gán S-VLAN 10, khách hàng 2 S-VLAN 20, khách hàng 3 S-VLAN 30 để phân biệt lƣu lƣợng của từng khách hàng. Khi đến
Router phía nhà cung cấp dịch vụ, nó sẽ đƣợc loại bỏ và cùng kết nối đến Internet.
Hình1-15: VLAN Tag Translation/Swapping
1.4.3.7 Service Multiplexing Attribute – Các thuộc tính ghép dịch vụ
Ghép dịch vụ cho phép cung cấp nhiều EVC trên cùng một kết nối vật lý. Ghép dịch vụ cho phép nhiều khách hàng kết nối trên cùng một giao diện vật lý hoặc một khách hàng có nhiều dịch vụ khác nhau qua một kết nối.
1.4.3.8 Bundling Attribute – Thuộc tính về gộp nhóm
Bundling cho phép ánh xạ 2 hay nhiều VLAN vào cùng một EVC tại một UNI. Khi tại UNI mà tất cả các VLAN đều đƣợc ánh xạ vào cùng một EVC thì ta có bundling All-to-One.
1.4.3.9 Security Filters Attribute – Thuộc tính bảo mật
Ethernet Service sử dụng access list với địa chỉ MAC để bảo mật cho các EVC. Những địa chỉ MAC thỏa mãn Access List có thể đƣợc cho phép hoặc không cho phép EVC đó.