Việc triển khai công nghệ mạng này hay công nghệ mạng khác cần được cân nhắc kỹ trước khi tiến hành. Cũng như vậy đối với MPLS. Tuy được coi là công nghệ mạng tân tiến giải quyết được nhiều nhược điểm của IP, ATM nhưng khơng có nghĩa là MPLS đã được cơng nhận như một giải pháp duy nhất cho mạng thế hệ sau.
Trước khi đi vào phân tích khả năng ứng dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ sau của Tổng công ty cần xem xét một số vấn đề kỹ thuật và kinh tế sau đây:
Độ an tồn và ổn định của cơng nghệ MPLS
Vị trí của MPLS trong các mơ hình chuyển mạch đa dịch vụ (ISC, MSF)
Tính khả thi của cơng nghệ: sản phẩm thương mại và khả năng tương thích với các cơng nghệ khác hiện có.
Tốc độ triển khai nhanh hay chậm: tính đơn giản khi triển khai Khả năng triển khai các ứng dụng, dịch vụ mới như VPN, Data, Video..
Vận hành, khai thác bảo dưỡng các thiết bị MPLS Giá thành thiết bị
Trên đây là một số vấn đề chính cần xem xét. Trong phần tiếp theo chúng tơi sẽ phân tích một số khía cạnh kỹ thuật quan trọng nhất đề giải quyết việc triển khai công nghệ MPLS trong mạng định hướng thế hệ sau của Tổng công ty BCVT Việt nam.
.1. Các vấn đề kỹ thuật của MPLS .1.1. Mơ hình tổng đài đa dịch vụ
Mơ hình tổng đài đa dịch vụ MSF
Trong phần tiếp theo là cấu hình tổng đài đa dịch vụ được MSF xây dựng và yêu cầu. Cấu hình này đảm bảo cho khả năng tương thích trong mơi trường đa nhà cung cấp và khả năng triển khai một cách rõ ràng các giao thức thông qua
việc định nghĩa các điểm chuẩn và các khối chức năng. Cấu trúc chung của tổng đài đa dịch vụ có thể được minh hoạ trong hình vẽ dưới đây.
Trong phần này chúng ta sẽ tập trung vào 3 mảng chính là điều khiển, chuyển mạch và thích ứng.
.1.1..1. Mảng thích ứng
Mảng thích ứng cung cấp khả năng truy cập tới rất nhiều UNI, SNI và NNI mà tổng đài đa dịch vụ hỗ trợ. Hiện tại mảng thích ứng gồm một khối chức năng đơn LPF. Chức năng của mảng thích ứng bao gồm:
Xử lý các dịch vụ thời gian thực (voice, video) và không thực thành các mẫu bit và các định dạng giao thức cho mảng chuyển mạch để xử lý và chuyển tải giữa các cổng.
Cung cấp các chức năng dịch vụ cụ thể mà không làm thay đổi dữ liệu người sử dụng trên giao diện.
Tái tạo các tế bào cho mục đích kết nối điểm-đa điểm.
Mỗi thực thể LPF cung cấp một cách sắp xếp phương tiện truyền thơng cần thiết và các chức năng thích ứng dịch vụ liên quan tới dòng dữ liệu lối vào.
Khối quản lý ấn định cho một LPF một phân vùng sử dụng điểm tham chiếu sm.
Khối chức năng Gateway theo đặc tính dịch vụ Khối chức năng điều khiển
các thực thể dịch vụ mạng Khối chức năng
Gateway báo hiệu
Khối chức năng điều khiển mạng biên
Khối chức năng điều khiển trong mạng Khối chức năng điều khiển
chuyển mạch ảo
Khối chức năng chuyển mạch ảo Khối chức năng cổng
logic
Khối chức năng quản lý dự phòng
Khối chức năng quản lý chính Mảng ứng dụng Mảng điều khiển Mảng chuyển mạch Mảng thích ứng Mảng quản lý s g s a i a i c m b b c b s b s n p s p v sc s m v scm
.1.1..2. Mảng chuyển mạch
Các chức năng của mảng chuyển mạch bao gồm:
Cung cấp các chức năng kết nối chéo giữa các cổng logic Gửi chuyển tiếp thông tin người sử dụng sử dụng nhãn/ thẻ.
Hỗ trợ rất nhiều các thành phần chuyển mạch và thích ứng dưới một bộ điều khiển đơn.
Tái tạo dữ liệu cho kết nối điểm-đa điểm cung cấp giao diện điều khiển chuyển mạch thông thường tới một hoặc nhiều bộ điều khiển.
Phân vùng và chia sẻ tài nguyên trong tổng đài chuyển mạch vật lý. Khối chức năng chuyển mạch ảo VSF: Bất cứ thực thể nào cũng có thể được phân vùng thành một hoặc nhiều tập con tài nguyên. Một vùng tài nguyên chuyển mạch có thể được điều khiển như một đơn vị. Các tài nguyên chuyển mạch chịu trách nhiệm chuyển mạch các dòng dữ liệu từ một cổng logic tới các cổng khác hoặc tới các thực thể chức năng. VSF cũng chịu trách nhiệm truyền trạng thái và thông tin về tài nguyên của nó tới khối chức năng điều khiển chuyển mạch ảo VSCF.
.1.1..3. Mảng điều khiển
Mảng điều khiển chịu trách nhiệm định tuyến lưu lượng giữa mảng chuyển mạch, mảng thích ứng và mảng ứng dụng trong hệ thống chuyển mạch. Mảng điều khiển cấp phát tài nguyên cho mảng chuyển mạch và mảng thích ứng. Chức năng mảng điều khiển bao gồm:
Định tuyến và định tuyến lại lưu lượng giữa các hệ chuyển mạch trong một tổng đài đa dịch vụ cũng như các kết nối giữa các tổng đài.
Điều khiển thiết lập, thay đổi và giải phóng kết nối cũng như điều khiển xắp xếp nhãn giữa các giao diện cổng.
Ấn định các tham số lưu lượng, QoS cho mỗi kết nối và thi hành điều khiển tiếp nhận để đảm bảo rằng những tham số này phù hợp.
Tiếp nhận và gửi báo hiệu từ trung kế, các cổng NNI, UNI kết hợp với mảng thích ứng.
Thống kê mức cuộc gọi, cảnh báo...
Mảng điều khiển có thể phân thành các khối hoặc có thể bao gồm một vài bộ điều khiển độc lập.
Nhận thông tin báo hiệu từ mỗi cổng và chuyển các thơng tin đó tới các thức thể khác trong mảng điều khiển.
Dàn xếp các tham số kết nối và thích ứng với các thành phần mảng thích ứng ngang cấp tại tổng đài đầu xa. Mảng thích ứng cung cấp các chức năng điều khiển báo cáo tới mảng điều khiển và mảng quản lý phù hợp với các giao thức dàn xếp.
Khối chức năng điều khiển mạng biên NECF: yêu cầu tạo, thay đổi và huỷ bỏ các thực thể LPF. NECF chịu trách nhiệm gửi và nhận thông tin điều khiển tới và từ LPF xem xét các luồng dữ liệu và các dịch vụ trên các luồng dữ liệu mà chúng hỗ trợ.
Khối chức năng điều khiển chuyển mạch ảo VSCF: Điều khiển và giám sát VSF và SPF trong phân vùng. VSCF cung cấp thông tin kết nối chéo yêu cầu, bao gồm thông tin về lưu lượng, QoS qua VSF từ một thực thể LPF tới một hoặc nhiều thực thể LPF khác sử dụng điểm tham chiếu VSC. Nó nhận thơng tin về chức năng chuyển mạch và truyền các thông tin này các khối chức năng khác. VSCF liên lạc các loại dịch vụ và các yêu cầu tham số lưu lượng với LPF để cung cấp QoS và SLA sử dụng điểm tham chiếu sp.
Khối chức năng điều khiển tải tin (BCF): thiết lập, thay đổi và giải phóng kết nối giữa các điểm cuối của kết nối trong mạng. Một tổng đài có thể khơng có, có một hoặc nhiều BCF. Trong một tổng đài BCF tương tác với các thực thể tương ứng của NSICF và nhận thông tin yêu cầu để thiết lập đường kết nối tải tin. BCF thực hiện các chức năng sau:
Quản lý và bảo dưỡng các trạng thái đường liên kết dưới sự điều khiển của nó.
Thiết lập, quản lý và bảo dưỡng trạng thái các đường tải tin cho yêu cầu của NSIF và liên kết trạng thái này với NSICF
Báo hiệu tới các thực thể ngang cấp.
Khối chức năng điều khiển thực thể dịch vụ mạng NSICF: bao gồm các thông tin thiết lập, duy trì, thay đổi và giải phóng các thực thể dịch vụ mạng. NSICF sử dụng NECF và BCF để thiết lập, duy trì, giải phóng kết nối tải tin của các thực thể dịch vụ mạng kết hợp. NSICF trao đổi thông tin điều khiển và báo hiệu vói các NSICF khác một cách trực tiếp hoặc thông qua SGF. NSICF thi hành các chức năng sau:
Áp dụng các dịch vụ, ứng dụng và các chính sách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua SFGF cung cấp các dịch vụ mạng bổ xung.
Quyết định hoặc thu hồi các địa chỉ và lựa chọn định tuyến tới điểm đích và có thể lựa chọn tuyến sử dụng.
Nhận dạng báo hiệu điều khiển, báo hiệu tải tin, và các yêu cầu về địa chỉ của thực thể dịch vụ mạng, quyết định các yêu cầu liên mạng nếu được yêu cầu.
Thu và phát báo hiệu
Duy trì thơng tin trên các tuyến đường tới điểm cuối dựa trên các thông tin định tuyến trao đổi.
Yêu cầu sử dụng tài nguyên thích ứng để phân phối dịch vụ .
Duy trì thơng tin trạng thái thực thể dịch vụ và cung cấp thông tin được sử dụng cho tính cước
Trao đổi các đặc tính thực thể dịch vụ với các khối ngang cấp. Thiết lập các kết nối chéo qua VSCF.
Khối chức năng cổng báo hiệu SGF: xử lý báo hiệu các thông tin báo hiệu vào của tổng đài. SGF có thể thẩm tra hoặc huỷ bỏ các báo hiệu liên quan. Các cơng việc được SGF thực hiện có thể rất khác nhau phụ thuộc vào việc liệu nó thi hành chức năng chuyển tải hay điều khiển chức năng báo hiệu. Sau khi xử lý số liệu báo hiệu lối vào, SGF sẽ phân phối thông tin báo hiệu điều khiển tới các
thực thể phù hợp của NSICF thông qua các cơ chế vận chuyển phù hợp. Nói chung, SGF duy trì các thơng tin về trạng thái cuộc gọi để quản lý các giao diện giao thức.
Mơ hình SoftSwitch (ISC)
Chuyển mạch mềm Soft Switch: về bản chất mơ hình chuyển mạch mềm được đưa ra để tổng hợp các chức năng điều khiển chuyển mạch trong một thiết bị duy nhất, nó có khả năng điều khiển nhiều loại giao thức khác nhau. Mô tả về SoftSwitch được ISC (International Softswitch Consortium) thể hiện trong hình dưới đây.
Hình IV- 2: Mơ hình Softswitch theo ISC.
Sự khác biệt giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch mềm được thể hiện trong hình dưới đây.
Hình IV- 3: So sánh chuyển mạch kênh và chuyển mạch mềm SoftSwitch.
.1.2. Khả năng triển khai MPLS qua các mơ hình Các thủ tục điều khiển và truyền tải qua MPLS
Physical Port Physical Port
Port
Port
Physical Router Control Component
Virtual Switch Function
Logical Port Function
Physical Router Forwarding Component
Logical Port Function
MPLS Network Service Instance
Control Function Bearer Control Function (LDP, OSPF) Virtual Switch Control Function SCI VSC ic bs ic ix bc ia VSC sp sp L2 Bearer Control Function ia ic(L3) Ethernet ix ic(L2) Signaling Gateway Function
Phần này giới thiệu mơ hình vật lý của bộ định tuyến lớp biên và lớp lõi IP MPLS hỗ trợ chuyển tiếp các gói IP. Việc đóng gói này được áp dụng theo từng mục đích phân biệt hệ thống logic định tuyến IP và hệ thống chuyển tiếp IP. Điều này được xem là chun mơn hố và cho phép phát triển một cách độc
lập. Đồng thời, sự phân chia thành 2 thành phần vật lý là khả năng tối thiểu nên đòi hỏi số các giao diện mở là nhỏ nhất.
Hình IV- 4: Mơ hình vật lý của Router biên IP MPLS.
Giao diện mở giữa phần điều khiển định tuyến vật lý và chuyển tiếp định tuyến vật lý được chia nhỏ qua một số luồng thông tin được ghi nhãn theo điểm
Sự khác nhau giữa định tuyến MPLS và IP truyền thống xuất hiện tại điểm tham chiếu ic của router lớp lõi và phía MPLS của router lớp biên. Trong trường hợp MPLS, giao thức phân phối nhãn LDP sử dụng tại BCF được chuyển sang thành phần điều khiển vật lý của router.
Việc sử dụng điểm tham chiếu sp để tạo lập thông tin chuyển tiếp trong mỗi cổng logic phù hợp với bản chất đặc trưng dịch vụ của cú pháp bảng chuyển
Hình IV- 5: Mơ hình vật lý của router lớp lõi IP MPLS
tiếp. Cú pháp bảng chuyển tiếp này đặc trưng cho MPLS và phi-MPLS. MPLS
Physical Port Physical Port
Port
Port
Physical Router Control Component
Virtual Switch Function
Logical Port Function
Physical Router Forwarding Component
Logical Port Function MPLS Bearer Control Function (LDP, OSPF) Virtual Switch Control Function SCI VSC ic bs ic sp sp ia ia
Sự khác biệt quan trọng trong mơ hình router lớp lõi MPLS là nó khơng cần chức năng điều khiển dịch vụ mạng. Chức năng mức cao nhất trong router lớp lõi là chức năng điều khiển tải tin.
a Chuyển tiếpsố liệu đối tƣợng sử dụng
Việc chuyển tiếp số liệu người sử dụng (User data) được thực hiện sau khi mạng IP đã được thiết lập. Tiến trình chuyển tiếp số liệu được thực hiện như sau:
LSR biên
Gói số liệu IP đến cổng vật lý "non-MPLS" của bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR lớp biên.
Các lớp 1 và 2 của cổng vật lý đầu vào được kết cuối bởi khối LPF lối vào.
Lớp 3 của LPF so sánh thơng tin trong mào đầu (header) của gói IP với bảng định tuyến prefix để tìm địa chỉ IP của cổng ra hay địa chỉ IP chặng tiếp theo. Sự so sánh này sử dụng thuật tốn trích từ RFC 1812 và áp dụng cho cả prefix dài nhất.
Trong trường hợp xác định được cổng ra của mạng, lớp 3 của LPF biên lối vào so sánh địa chỉ IP của mạng với địa chỉ IP chặng tiếp theo.
Lớp 3 so sánh địa chỉ IP chặng tiếp theo với cổng ảo lối ra (egress Virtual Port).
Nhãn cổng ảo lối ra và địa chỉ IP chặng tiếp theo được gắn theo gói IP và chuyển đến khối chức năng chuyển mạch.
Khối chức năng chuyển mạch sử dụng nhãn cổng ảo đầu ra để chuyển tiếp gói IP tới LPF.
LPF biên của cổng vật lý MPLS so sánh các thông tin mào đầu IP chặng tiếp theo với FEC (lớp chuyển tiếp tương đương - Forwarding Equivalence Class) của bảng chuyển tiếp để tìm nhãn đầu ra.
Các nhãn đầu ra được gắn với gói và MPLS PDU được chuyển xuống lớp thấp hơn trong mơ hình giao thức.
Các lớp 1 và 2 của cổng vật lý đầu ra được khởi tạo bởi khối LPF lối ra.
Chú ý: Nếu không tồn tại kết nôi lớp 2 tại cổng lối ra "non - MPLS" cho địa chỉ IP chặng tiếp theo, chức năng điều khiển tải tin BCF tự động sẽ thiết lập kết nối lớp 2 tại cổng vật lý lối ra. Sự tồn tại của kết nối lớp 2 xuất phát từ nhu cầu xem xét bảng ARP - Address Resolution Protocol. Đối với trường hợp cổng Ethernet, bảng ARP bao gồm việc chuyển đổi giữa địa chỉ IP và MAC/ địa chỉ phần cứng của các nút trên cùng một Ethernet segment.
LSR lõi
Một MPLS PDU đến cổng vật lý của bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR lõi.
Các lớp 1 và 2 của cổng vật lý lối vào được kết cuối bởi khối chức năng cổng logic LPF.
Lớp 2 của LPF so sánh thông tin nhãn của MPLS PDU với nhãn vào trong bảng chuyển tiếp để tìm nhãn cổng ảo lối ra và nhãn ra..
Nhãn ra được viết đè lên nhãn vào và nhãn cổng ảo được gắn vào MPLS PDU sau đó được gửi tới khối chức năng chuyển mạch.
Khối chức năng chuyển mạch sử dụng nhãn cổng ảo lối ra để chuyển tiếp gói MPLS PDU tới LPF lối ra.
Các lớp 1và 2 của cổng vật lý lối ra được khởi tạo bởi khối LPF lối ra.
b Cập nhật định tuyến động, liên kết nhãn và các bản tin ICMP trong LSR biên và LSR lõi
Phần này mô tả nội dung chủ yếu của quá trình cập nhật động các thông tin định tuyến. Định tuyến động thường được sử dụng để bắt đầu thiết lập phạm vi hoạt động trong mạng IP. Cập nhật thông tin định tuyến động cũng được sử dụng để xác định các tuyến mới khi thay đổi mơ hình mạng hiện hành. Phần này là đặc điểm chung trong định tuyến IGP (Interior Gateway Protocol) hoặc EGP
(Exterior Gateway Protocol). Đặc biệt liên quan đến MPLS là việc gán nhãn cho FEC.
Một gói IP, với các thơng tin định tuyến, gán nhãn hay các bản tin ICMP được truyền đến cổng vật lý của bộ định tuyến IP.
LPF lối vào so sánh thông tin mào đầu của gói IP (MPLS biên) hoặc nhãn (MPLS lõi) với prefix hoặc nhãn của bảng chuyển tiếp để tìm nhãn cổng ra ảo.
Chú ý: Tất cả các gói có prefix phù hợp bằng một trong các địa chỉ IP của router được chuyển tiếp đến cổng vật lý kết nối với khối PRCC (các thành phần