Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ IP và sự bùng nổ Internet đã dẫn đến một loạt thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai thác.Lưu lượng lớn nhất hiện nay trên mạng trục là lưu lượng IP.Giao thức IP thống trị toàn bộ các giao thức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ cho IP.Nhu cầu thị trường cấp bách cho mạng tốc độ cao với chi phí thấp là cơ sở cho một loạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có MPLS. Công nghệ MPLS đã chứng minh được tính ứng dụng thực tiễn các tính năng vượt trội của nó so với các công nghệ chuyển mạch truyền thống khác như ATM. Nhà khai thác dịch vụ đã lựa chọn IP/MPLS làm công nghệ cho lớp chuyển tải mạng NGN đang triển khai trên phạm vi toàn quốc. Một trong những ưu điểm lớn nhất của MPLS là ở khả năng thực hiện kỹ thuật lưu lượng.Đây cũng là đối tượng nghiên cứu chính khi thực hiện luận văn này.
3.1.5 Một số dịch vụ IP trên mạng IP/MPLS 3.1.5.1 Dịch vụ mạng riêng ảo
Dịch vụ mạng riêng ảo là dịch vụ kết nối các máy tính trong nước và quốc tế bằng đường dây thuê bao SHDSL (công nghệ đường dây thuê bao số đối xứng) hoặc ADSL (công nghệ đường dây số bất đối xứng) kết hợp với công nghệ MPLS/VPN trên mạng NGN. Các mạng máy tính của khách hàng được kết nối qua CPE như Modem/Router ADSL/SHDSL
Hình 3.3 Sơ đồ kết nối mạng riêng ảo MegaWan
Lợi ích của dịch vụ:
- Kết nối đơn giản, chi phí thấp
- Mềm dẻo, linh hoạt: có thể vừa kết nối mạng riêng ảo, vừa truy cập internet - Cung cấp cho khách hàng các kênh thuê ảo có độ tin cậy cao.
- Thích hợp với các cơ quan, doanh nghiệp có nhu cầu kết nối mạng thông tin hiện đại, hoạt động kinh doanh có diện trải rộng và có nhu cầu truyền số liệu như ngân hàng, bảo hiểm, hàng không,...Hiện nay, dịch vụ đã có thể triển khai trên khắp các tỉnh thành trên toàn quốc.
3.1.5.2. Dịch vụ hội nghị truyền hình :
* Dịch vụ truyền hình qua mạng IP là gì ?
Là dịch vụ cho phép những người tham dự tại nhiều địa điểm khác nhau có thể nhìn thấy và trao đổi trực tiếp với nhau như giữa họ không hề có khoảng cách. Họ có thể trình bày ý kiến, giới thiệu biểu đồ, hình ảnh, sản phẩm, tài liệu trực tuyến và nhận được thông tin phản hồi từ đối tác thông qua hình ảnh, cử chỉ, giọng nói. Tín hiệu âm thanh, hình ảnh, dữ liệu được truyền đi trên các kênh Megwan, hoạt động trên nền mạng IP.
* Đặc điểm dịch vụ:
Sử dụng chuẩn nén hình ảnh H264 với tốc độ băng thông từ 512Kb/s đến 2048Kb/s cung cấp tín hiệu stereo hoặc mono trên nền mạng dịch vụ
VPN/Megawan của VNPT có bảo đảm chất lượng đường truyền phép khách hàng lựa chọn băng thông theo 03 mức từ 512Kb/s, 1Mb/s đến 2Mb/s.
* Đối tượng khách hàng:
Các cơ quan, tổ chức, doanh nghiệp, cá nhân Việt Nam và nước ngoài hoạt động hợp pháp tại Việt Nam sử dụng dịch vụ Truyền hình Hội nghị NGN do Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam cung cấp thông qua và sử dụng dịch vụ.
Khách hàng sử dụng dịch vụ Truyền hình Hội nghị NGN phải cam kết tuân thủ các nội dung thông tin theo quy định, không được truyền bá những nội dung không lành mạnh hoặc các nội dung trái với quy định của pháp luật.
* Phạm vi cung cấp:
Dịch vụ Truyền hình Hội nghị NGN được cung cấp tại các địa phương đã hoàn thành lắp đặt hệ thống Megawan.
* Lợi ích của dịch vụ:
Tiết kiệm thời gian, tiết kiệm chi phí đi lại; dễ dàng triển khai (dựa trên cáp đồng xDSL) và giá thành thấp hơn rất nhiều so với kỹ thuật TDM truyền thống.
3.1.5.3. Dịch vụ truy nhập internet tốc độ cao
Dịch vụ internet sử dụng công nghệ ADSL. Công nghệ này là công nghệ truyền thông băng rộng cho phép truy cập Internet tốc độ cao và mạng thông tin truyền số liệu bằng cách sử dụng đường dây điện thoại sẵn có. Có thể vừa truy cập Internet, vừa gọi điện thoại cùng lúc. Tốc độ truy nhập lên đến 2Mbps cho down- link và 640kbps cho up-link.
Sơ đồ kết nối
Hình 3.4 Sơ đồ kết nối mạng dịch vụ internet Các phần tử trong mạng
- Core Router :M160
- Edge Router, BRAS : ERX 1400, ERX 700 - DSLAM, DSLAM HUB…
- Modem ADSL/SHDSL đầu cuối đặt tại khách hàng.
3.2 Đềxuất giải pháp xử lý tắc nghẽntrong mạng MPLS của nhà khai thác
3.2.1 Đo lường và giám sát lưu lượng trên mạng
Mạng IP/MPLS có rất nhiều dịch vụ chạy vì thế lưu lượng đổ vào mạng Core là vô cùng lớn. Phần tiếp theo luận văn sẽ trình bầy về thống kê lưu lượng chạy qua một nút mạng địa phương( Cao Bằng).
Hình 3.5 : Mô hình mạng tại tỉnh Cao Bằng với các link kết nối
Các tham số đo được thiết lập như sau:
- Cổng đo: loại cổng 1Ge, tốc độ 1000Mbps và loại cổng 10Ge tốc độ 10000Mbps.
- Đo các kết nối từ LSP biên về các hướng LSP core và MAN-E - Thời gian đo: lấy mẫu theo các mốc 2 giờ, 2 ngày, 30 ngày. Kết quả đo được thể hiện như các hình dưới.
Hình 3.6 : Lưu lượng PE1/ CBG <-> P2 / HNI trong 2 giờ, 2 ngày, 30 ngày
Hình 3.11 : Lưu lượng PE1/ CBG <-> VASC/ CBG trong 2 giờ, 2 ngày, 30 ngày Một số đánh giá và nhận xét về số liệu thu được
Số liệu thu được phù hợp với yêu cầu của luận văn về cơ chế điều khiển lưu lượng(TE) nhằm xử lý tắc nghẽn trong mạng MPLS của nhà cung cấp dịch vụ.Băng thông là tham số quan trọng giúp ISP biết được mạng lưới mình quản lý đang thông suốt hay có xảy ra tắc nghẽn.
Nhờ giám sát băng thông của các kết nối trong mạng Core và kết nối xuống ManE mà nhà cung cấp dịch vụcó thể phát hiện các thời điểm xảy ra nghẽn, lưu
bằng lưu lượng trong mạng mình quản lý.
3.2.2 Điều khiển lưu lượng trong mạng Core-MPLS của VTN
Trường hợp tiếp theo đây là quá trình theo dõi và phân tích lưu lượng từ mạng lõi MPLS đến một nút mạng địa phương.
Từ topo mạng của VNPT Phú Thọ ta thấy hướng kết nối như sau:
- Từ PE1-PTO có 1 link 2,5G kết nối đến HNI-P1 và 1 link 2,5G đến HNI- PE2. Lưu lượng của các dịch vụ sẽ đổ về PE-PTO theo 2 hướng này:
Hình 3.12: Topo hiện tại của mạng IP của VNPT Phú Thọ
2.5 GE
2.5 GE
1 x 10GE & 2 x 1GE
1 x 10GE & 2 x 1GE MANE1-Vi?t Trì MANE02 Phú Th? PTO-PE1 PTO-PE2 HNI-P1- VTN HNI-P2- VTN 1 G E MANE HPG 2.5 GE 2.5 GE
Các kết quả đo kiểm lưu lượng khi chưa có sự can thiệp như sau:
Hình 3.14 : Lưu lượng HNI-P1-VTN <-> PTO-PE1 trong 2 ngày
Thiết lập cấu hình và cơ chế điều khiển lưu lượng trong mạng core
Trên HNI-P1- VTN và HNI-P2- VTN sẽ thiết lập các LSP để lưu lượng đổ về PTO-PE1:
Trên HNI-P1-VTN: Bước 1: Tạo Path:
set protocols mpls path HNI-P1-PTO-PE1-Link1 123.29.5.170 strict
Bước 2: Gán path vào LSP:
set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-PTO-PE1 to 123.29.4.184 set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-PTO-PE1 ldp-tunneling set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-PTO-PE1 bandwidth 100m set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-PTO-PE1 optimize-timer 14400 set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-PTO-PE1 link-protection
set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-PTO-PE1 primary HNI-P1-PTO- PE1-Link1
Trên HNI-P2-VTN: Bước 1: Tạo Path:
set protocols mpls path HNI-P2-PTO-PE1 123.29.5.234 strict
Bước 2: Gán path vào LSP:
set protocols mpls label-switched-path HNI-P2-PTO-PE1 to 123.29.4.185 set protocols mpls label-switched-path HNI-P2-PTO-PE1 ldp-tunneling set protocols mpls label-switched-path HNI-P2-PTO-PE1 bandwidth 100m set protocols mpls label-switched-path HNI-P2-PTO-PE1 optimize-timer 14400 set protocols mpls label-switched-path HNI-P2-PTO-PE1 link-protection
set protocols mpls label-switched-path HNI-P2-PTO-PE1 primary HNI-P2-PTO- PE1
Trên 2 hình trên, ta thấy lưu lượng từ HNI-P1 và HNI-P2 về PTO-PE đang không đều băng thông. Cụ thể, băng thông max HNI-P1 PTO-PE~1.8Gbs, băng
thông max HNI-P2-> PTO-PE~1Gbs. Chúng ta điều chỉnh lưu lượng MPLS TE bằng cách: trên HNI-P1 sẽ tạo thêm 1 LSP trỏ về PTO-PE nhưng đi theo hướng HNI-P2 để san bớt lưu lượng qua HNI-P2 cân bằng tải 2 link HNI-P1<-> PTO- PE và HNI-P2<-> PTO-PE:
Trên HNI-P1: Bước 1: Tạo Path:
set protocols mpls path HNI-P1-HNI-P2-PTO-PE1 113.64.4.17 strict set protocols mpls path HNI-P1-HNI-P2-PTO-PE1 123.29.5.234 strict
Bước 2: Gán path vào LSP:
set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-HNI-P2-PTO-PE1 to 123.29.4.184 set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-HNI-P2-PTO-PE1 ldp-tunneling set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-HNI-P2-PTO-PE1 bandwidth 25m set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-HNI-P2-PTO-PE1 optimize-timer 14400
set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-HNI-P2-PTO-PE1 link-protection set protocols mpls label-switched-path HNI-P1-HNI-P2-PTO-PE1 primary HNI-P1- HNI-P2-PTO-PE1
Sau khi cấu hình cơ chế MPLS-TE, lưu lượng trên 2 link HNI-P1<-> PTO- PE1 và HNI-P2<-> PTO-PE1 đã tương đối đều như hình vẽ :
Hình 3.16: Lưu lượng HNI-P1-VTN<-> PTO-PE1 trong 2 ngày sau khi điều khiển
3.3.3 Cơ chế để điều khiển nghẽn trong mạng
Dưới góc độ bài toán điều khiển lưu lượng, mạng VN2 bao gồm một hệ thống yêu cầu (chính là lưu lượng), một hệ thống kết nối (kết nối các phần tử mạng) và một hệ thống đáp ứng (các tiến trình và giao thức mạng). Điều khiển lưu lượng là công cụ điều khiển các điểm hoạt động và các tham số cho ba khía cạnh của mạng để đạt được sự cân đối giữa tính kinh tế và chất lượng dịch vụ. Điều khiển lưu lượng bao gồm ba hoạt động hỗ trợ lẫn nhau là: đo lường lưu lượng, mô hình hoá lưu lượng, và chọn lựa cơ chế để điều khiển lưu lượng .
Hình 3.17minh hoạ bốn bước của một quá trình điều khiển lưu lượng.Quy trình điều khiển lưu lượng là quy trình điều khiển quá trình cấp phát tài nguyên để đáp ứng các thay đổi của lưu lượng nên nó đc lặp đi lặp lại.
đây là bước xác định các mục tiêu của quá trình điều khỉên và các tham số của bài toán điều khiển như cấu trúc giá cảc, các điều kiện hoạt động, tiêu chuẩn thành công, mô hình kinh tế... Bước 1 sẽ quyết định cần thu nhâp dữ liệu nào từ hệ thống giám sát hiệu suất, lỗi.Bước thứ hai của quá trình này là đo lường và giám sát tình trạng của mạng.Bước thứ ba là bước phân tích, mô hình hoá lưu lựng và trạng thái mạng.Dữ liệu thu thập từ bước( 2) sẽ được phân tích và mô hình hoá trong bước này.Từ kết quả phận tích , hệ thống đưa ra các đánh giá hỗ trợ quá trình hoạch định dung lượng mạng , thiết kế mạng, và các quyết định điều khiển hoạt động của mạng.Nếu cần phải tối ưu hiệu suất hệ thống sẽ chuyển sang bước tiếp theo. Trong bước cuối cùng, các quyết định liên quan đến cơ chế điều khỉên lưu lượng như cấu hình mạng, bổ sung dung lượng … sẽ được thực hiện để tối ưu hiệu suất mạng.
3.4 Kết luận chương
Kỹ thuật điều khiển lưu lượng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS trong mạng lõi luôn là một vấn đề cần quan tâm của các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ mạng.
Với một số kết quả thực nghiệm đo được và xử lý thống kê trong nghiên cứu này, luận văn đã chỉ ra được áp dụng một số kỹ thuật điều khiển lưu lượng như định tuyến ràng buộc và Enhanced IGP và sử dụng giao thức báo hiệu RSVP-TE trong điều khiển lưu lượng MPLS đem lại hiệu quả cao thể hiện qua việc tiết kiệm băng thông, xử lý vấn đề tắc nghẽn cục bộ và toàn mạng cũng như một số vấn đề khác trong điều khiển lưu lượng MPLS.
IV. KẾT LUẬN
4.1 Những đóng góp của luận văn
Với những thách thức ngày càng tăng về sự giảm chi phí, tăng doanh thu và đòi hỏi chất lượng dịch vụ ngày càng cao, các nhà khai thác đều tập trung nghiên cứu để xử lý tốt lưu lượng trong mạng IP/MPLS.
Luận văn này đề cập đến công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và kỹ thuật giám sát, điều khiển lưu lượng và điều khiển trách tránh tắc nghẽn mạng IP/MPLS.
Sau quá trình nghiên cứu lý thuyết và sử dụng các kỹ thuật giám sát, đo, thống kê lưu lượng thực tế trong mạng IP/MPLS của nhà khai thác tại Việt Nam, luận văn đã đưa ra được các minh chứng về:
Một là, kỹ thuật điều khiển lưu lượng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS trong mạng IP/MPLS luôn là một vấn đề cần quan tâm của các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ mạng. Đồng thời, luận văn đã cung cấp thông tin cho người đọc một cách nhìn về kỹ thuật điều khiển lưu lượng trong mạng thực tế nhằm nâng cao hiệu năng cùng với chất lượng mạng.
Hai là, kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn trong mạng của nhà khai thác là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như việc sử dụng băng thông sao cho có
hiệu quả nhất. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp điều khiển tắc nghẽn mạng. Do vậy, các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ phải tìm hiểu và nghiên cứu để áp dụng phương pháp nào có hiệu quả là rất quan trọng.
4.2 Hướng nghiên cứu tiếp theo
Luận văn chỉ mới tìm hiểu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức các giao thức và ứng dụng trong xây dựng mạng đường trục của nhà cung cấp dịch vụ vì vậy hướng phát triển tiếp theo là sẽ tìm hiểu phần còn lại đó là mạng riêng ảo(MPLS trong mạng VPN) và kết hợp chúng thành một đề tài hoàn chỉnh cho MPLS, vì các phần này không thể tách rời nhau khi triển khai MPLS trong thực tế.
Trong tương lai MPLS vẫn là một trong những giải pháp mạng đường trục cho mạng thế hệ mới, hiện xu hướng phát triển của MPLS là ATOM(Any traffic Over MPLS), nghĩa là có khả năng đáp ứng bất cứ loại dịch vụ nào: thoại, video, fax, data... Công nghệ MPLS vẫn sẽ là một thị trường đầy tiềm năng và hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho cả người dùng và nhà cung cấp dịch vụ viễn thông.
V. DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cisco Press: ICND CCNA 2007
2. IETF, “RFC 3031 - Multiprotocol Label Switching Architecture”. 3. Sybex CCNA study guide
4. Routing TCP/IP. MC Milan 1998
5. McGraw Hill. Advanced IP Routing in Cisco Networks.
6. Junipter Network Product Traning, introduction to Juniper Networks Routers
7. BGP32SG_Vol1, BGP32SG_Vol2.
8. George Swallow, “MPLSAdvantages for Traffic Engineering”, IEEE Communication Magazine, 12-1999.
9. Anja Feldmann, “NetScope: Traffic Engineering for IP Networks”, IEEE Network Magazine, 4-2000.
10. Chuck Semeria, “Traffic Engineering for the New Public Network”, Juniper Networks - white paper 2000, http://www.juniper.net.
11. Kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS của tác giả TS.Trần Công Hùng
12.Điều khiển chống tắc nghẽn trong các mạng NGN – toàn IP của tác giả Cao Huy Phương, Hoàng Đăng Hải
13.TS. Phùng Văn Vận, KS. Đỗ Mạnh Quyết, “Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS”, Nhà xuất bản Bưu Điện, 2003.
14. Đề tài “Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS và đề xuất các kiến nghị áp dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ mới NGN của Tổng Công ty”, chủ đề tài: TS. Đỗ Mạnh Quyết- Viện kỹ thuật Bưu Điện- Học viện CN Bưu chính Viễn thông.