1.4.1. Tổng quan công nghệ mạng MEN
Mạng MEN làm chức năng thu gom lưu lượng của các thiết bị mạng truy nhập (Msan, IP-Dslam, Access-Switch), lưu lượng các khách hàng kết nối trực tiếp vào mạng MEN để chuyển tải lưu lượng trong nội vùng, đồng thời kế nối lên mạng trục IP/MPLS để chuyển lưu lượng đi liên vùng và đi quốc tế.
Các công nghệ cho mạng MEN hiện tại gồm có : - Công nghệ SDH
- Công nghệ WDM
- Công nghệ thuần Ethernet (Pure Ethernet)
- Công nghệ PBT ( Provider Backbone Transport ) - Công nghệ MPLS ( Multiprotocol Label Switching ) - Công nghệ RPR (Resilent Packet Ring)
1.4.2. Các công nghệ mạng MEN
Việc lựa chọn công nghệ mạng để triển khai phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố.
Trong phần này sẽ trình bày các đặc điểm, ưu nhược điểm, khả năng áp dụng của từng công nghệ.
1.4.2.1. Công nghệ SDH Đặc điểm:
Công nghệ SDH được xây dựng trên cơ sở hệ thống phân cấp ghép kênh đồng bộ TDM với cấu trúc phân cấp ghép kênh STM-N cho phép cung cấp các giao diện truyền dẫn với tốc độ lên từ vài Mbits/s tới vài Gigabits/s.
Đặc tính ghép kênh TDM và phân cấp ghép kênh đồng bộ của công nghệ SDH cho phép cung cấp các kênh truyền dẫn có băng thông cố định với độ tin cậy cao bằng việc áp dụng các cơ chế phục hồi và bảo vệ, cơ chế quản lý hệ thống.
Ưu điểm :
-Cung cấp các kết nối có băng thông cố định cho khách hàng
-Độ tin cậy của kênh truyền dẫn cao, trễ truyền tải thông tin nhỏ.
-Các giao diện truyền dẫn đã được chuẩn hóa và tương thích với nhiều thiết bị trên mạng.
-Thuận tiện cho kết nối truyền dẫn điểm -điểm -Quản lý dễ dàng
-Công nghệ đã được chuẩn hóa -Thiết bị đã được triển khai rộng rãi Nhược điểm:
-Công nghệ SDH được xây dựng nhằm mục đích tối ưu cho truyền tải lưu lượng chuyển mạch kênh, không phù hợp với truyền tải lưu lượng chuyển mạch gói.
-Do cấu trúc ghép kênh phân cấp nên cần nhiều cấp thiết bị để ghép tách, phân chia giao diện đến khách hàng.
-Khả năng nâng cấp không linh hoạt và giá thành nâng cấp là tương đối đắt.
-Không phù hợp với tổ chức mạng theo cấu trúc Mesh.
-Khó triển khai các dịch vụ ứng dụng Multicast
-Dung lượng băng thông dành cho bảo vệ và phục hồi lớn
- Phương thức cung cấp kết nối phức tạp, thời gian cung ứng kết nối dài.
1.4.2.2. Công nghệ WDM Đặc điểm:
WDM là công nghệ truyền tải trên sợi quang đã xây dựng và phát triển từ những năm 90 của thế kỷ trước. WDM cho phép truyền tải các luồng thông tin số tốc độ rất cao (theo lý thuyết dung lượng truyển tải tổng cộng có thể đến hàng chục ngàn Gigabit/s). Nguyên lý cơ bản của công nghệ này là thực hiện truyền đồng thời các tín hiệu quang thuộc nhiều bước sóng khác nhau trên một sợi quang. Băng tần truyền tải thích hợp trên sợi quang được phân chia thành những bước sóng chuẩn với khoảng cách thích hợp giữa các bước sóng (đã được chuẩn hóa bởi tiêu chuẩn G.692 của ITU-T), mỗi bước sóng có thể truyền tải một luồng thông tin có tốc độ lớn (chẳng hạn luồng thông tin số tốc độ 10Gbít/s). Do đó, công nghệ WDM cho phép xây dựng những hệ thống truyền tải thông tin quang có dung lượng gấp nhiều
lần so với hệ thống thông tin quang đơn bước sóng. Hiện tại, sản phẩm và các hệ thống truyền dẫn WDM đã được sản xuất bởi nhiều hãng sản xuất thiết bị viễn thông và đã được triển khai trên mạng của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới.
Ưu điểm:
- Cung cấp các hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng được các yêu cầu bùng nổ lưu lượng của các loại hình dịch vụ.
- Nâng cao năng lực truyền dẫn các sợi quang, tận dụng khả năng truyền tải của hệ thống cáp quang đã được xây dựng
Nhược điểm:
- Giá thành thiết bị mạng cao.
1.4.2.3. Công nghệ RPR Đặc điểm:
Công nghệ RPR là công nghệ mạng được xây dựng nhằm đáp ứng những yêu cầu về truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu trong mạng ring. Công nghệ Ethernet và công nghệ SDH thực hiện độc lập đều không đáp ứng được nhu cầu truyền dữ liệu trong mạng Ring; SDH có nhiều ưu điểm khi xây dựng mạng theo cấu trúc Ring nhưng lại kém hiệu quả khi truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu. Ethernet có thể truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu một cách hiệu quả nhưng lại khó triển khai với cấu trúc mạng ring. Công nghệ RPR ra đời để khắc phục những nhược điểm của hai công nghệ này.
Điểm chủ yếu của công nghệ RPR là nó kiến tạo giao thức mới ở phân lớp MAC (Media Access Control). Giao thức này được áp dụng nhằm mục đích tối ưu hoá việc quản lý băng thông và hiệu quả cho việc triển khai các dịch vụ truyền dữ liệu trên vòng ring.
Ưu điểm:
- Thích hợp cho việc truyền tải lưu lượng dữ liệu với cấu trúc ring
- Hiệu suất sử dụng dung lượng băng thông lớn do thực hiện nguyên tắc ghép kênh thống kê và dùng chung băng thông
- Hỗ trợ triển khai các dịch vụ Multicast
- Quản lý đơn giản do mạng được cấu hình một cách tự dộng
- Cung cấp kết nối với nhiều mức SLA (Service Level Agreement) khác nhau - Phương thức cung cấp kết nối nhanh, đơn giản.
Nhược điểm:
- Giá thành thiết hiện tại còn khá đắt
- RPR chỉ thực hiện chức năng tự phục hồi trong cấu trúc vòng ring đơn. Với cấu trúc ring liên kết thì khi có sự cố tại nút liên kết các ring với nhau RPR không thực hiện được chức năng phục hồi lưu lượng của các kết nối thông qua nút mạng liên kết ring.
- Công nghệ mới được chuẩn hoá do vậy khả năng tương thích với thiết bị của các hãng khác không cao.
1.3.2.4. Công nghệ thuần Ethernet Đặc điểm:
- Công nghệ Ethernet đã được xây dựng và chuẩn hoá để thực hiện các chức năng của lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu. Công nghệ Ethernet hỗ trợ hiệu quả việc cung cấp dịch vụ kết nối điểm-điểm với cấu trúc topo mạng phổ biến kiểu ring, hub và spoke.
- Với công nghệ đóng gói VLAN (VLAN Stacking, VLAN Tunneling) dữ liệu của khách hàng này có thể được phân chia độc lập với những đối tượng dữ liệu của khách hàng khác.
- Trong công nghệ QinQ (802.ad), bên cạnh trường VLAN Tagging 12 bít truyền thống, nhà cung cấp dịch vụ Metro Ethernet sẽ bổ sung thêm một trường VLAN tagging 12 bit thứ 2 để phân biệt các bản tin trong môi trường của nhà cung cấp và bản tin trong môi trường của khách hàng. Công nghệ Q-in-Q đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được phần nào những yêu cầu đặt ra về chất lượng dịch vụ. Sử dụng 3 bit trong trường CoS cho phép phân chia được 8 loại yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau, có khả năng kiểm soát lưu lượng khá linh hoạt, đáp ứng được những yêu cầu đặt ra cho một hệ thống mạng chuyển mạch gói. Các gói tin có thể được đánh
dấu tùy theo dịch vụ hoặc tùy theo khách hàng. Trường CoS cho phép có thể ánh xạ 1-1 với 3 bit IP Precedence hoặc một phần với 6 bit DSCP.
- Trong hệ thống mạng cung cấp dịch vụ mạng MEN, Ethernet được sử dụng như một công nghệ thay thế cho ATM và Frame Relay. Các chỉ số ATM PVI, VCI được thay thế bằng VLAN tag. Ngoài ra, với bản chất truyền đa điểm, Ethernet còn có khả năng cung cấp dịch vụ kết nối đa điểm – đa điểm mà ATM và Frame Relay không cung cấp được. Hạn chế lớn nhất của hệ thống mạng Metro Ethernet dựa trên VLAN là giới hạn 4096 VLAN tag. Nếu mỗi khách hàng sử dụng 1 VLAN-ID thì mỗi vùng mạng chỉ có thể cung cấp tối đa 4096 đường kết nối. Với giải pháp Q-in- Q, khi chèn thêm một trường VLAN tag trong bản tin của nhà cung cấp, tối đa, có thể cung cấp tới 1677216 nhãn dịch vụ.
Ưu điểm :
- Giao diện Ethernet được sử dụng phổ biến trong các hệ thống mạng LAN, hầu như tất các các thiết bị và máy chủ trong mạng LAN sử dụng kết nối Ethernet.
- Chi phí đầu tư thấp
-Hầu hết các giao thức, giao diện truyền tải ứng dụng trong công nghệ Ethernet đã được chuẩn hoá (họ giao thức IEEE 802.3). Phần lớn các thiết bị mạng Ethernet của các nhà sản xuất đều tuân theo các tiêu chuẩn trong họ tiêu chuẩn trên.
Việc chuẩn hoá này tạo điều kiện kết nối dễ dàng, độ tương thích kết nối giữa các nhà sản xuất thiết bị khác nhau cao
- Quản lý đơn giản Nhược điểm:
- Công nghệ Ethernet phù hợp với cấu trúc mạng theo kiểu Hub (cấu trúc tô-pô hình cây) mà không phù hợp với cấu trúc mạng ring. Điều này xuất phát từ việc công nghệ Ethernet thực hiện chức năng định tuyến trên cơ sở thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây (spanning-tree-algorithm) là một trong những thuật toán định tuyến quan trọng áp dụng trong mạng Ethernet. Cụ thể là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây trong nhiều trường hợp sẽ thực hiện chặn một vài phân đoạn tuyến trong ring, điều này sẽ làm giảm dung lượng băng thông làm việc của vòng ring.
- Thời gian thực hiện bảo vệ phục hồi lớn. Điều này cũng xuất phát từ nguyên nhân là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây có thời gian hội tụ dài hơn nhiều so với thời gian hồi phục đối với cơ chế bảo vệ của vòng ring (tiêu chuẩn là 50 ms).
- Không phù hợp cho truyền tải ứng dụng có đặc tính lưu lượng thời gian thực - Chưa thực hiện chức năng đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho những dịch vụ cần truyền tải có yêu cầu về QoS
1.4.2.5. Công nghệ PBT Đặc điểm:
-PBT là một định hướng mới trong triển khai mạng Metro Ethernet. Công nghệ PBT cho phép cung cấp hạ tầng mạng Ethernet trên diện rộng với chất lượng yêu cầu khắt khe tương đương với những tiêu chuẩn viễn thông đặt ra. PBT tuân theo chuẩn IEEE 802.1ah.
- PBT sử dụng công nghệ Ethernet đã có lược bỏ những thành phần về chống lặp, quản lý mạng Spanning-Tree Protocol . Người quản lý mạng sẽ trực tiếp cấu hỡnh trờn cỏc hệ thống switch, chỉ rừ đường kết nối, truyền dữ liệu của từng switch.
Các đường truyền qua hệ thống mạng sẽ không còn phụ thuộc vào việc học của các switch mà do người quản trị cấu hình trước.
- Các bản tin Ethernet được sửa đổi, thêm một số trường thông tin để mở rộng khả năng phục vụ cũng như hỗ trợ
Ưu điểm:
- Khả năng mở rộng mạng - Giá thành thấp
- Quản lý đơn giản Nhược điểm:
-Khi triển khai các dịch vụ multicast thì cần băng thông lớn - Đang trong quá trình chuẩn hoá
1.4.2.6. Công nghệ MPLS Đặc điểm:
-Nguyên lý hoạt động chủ yếu của công nghệ MPLS là thực hiện gắn nhãn cho
các loại gói tin cần chuyển đi tại các bộ định tuyến nhãn biên LER, sau đó các gói tin này sẽ được trung chuyển qua các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn đường LSR.
Các đường chuyển mạch nhãn LSP được thiết lập bởi người điều quản lý mạng trên cơ sở đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật nhất định như là mức độ chiếm dụng băng thông, khả năng tắc nghẽn, chức năng kiến tạo đường hầm….Như vậy, sự hoạt động chuyển mạch của các LSP cho phép MPLS có khả năng tạo ra các kết nối đầu cuối tới đầu cuối.
- Phương pháp chuyển mạch nhãn ứng dụng trong công nghệ MPLS cho phép các bộ định tuyến thực hiện định tuyến gói tin nhanh hơn do tính đơn giản của việc xử lý thông tin định tuyến chứa trong nhãn.
- Một chức năng quan trọng nữa được thực hiện trong MPLS đó là thực hiện các kỹ thuật lưu lượng, các kỹ thuật này cho phép thiết lập các đường thông các thông số thực hiện mạng để có thể truyền tải lưu lượng với các cấp dịch vụ và chất lượng dịch vụ khác nhau (RFC 2702).
- MPLS có khả năng kiến tạo các kết nối đường hầm để cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo (VPN).
Ưu điểm:
- Công nghệ MPLS phù hợp với hầu hết cấu trúc topo mạng (ring, mesh) - Công nghệ MPLS cho phép truyền tải đa dịch vụ với hiệu suất truyền tải cao - Hỗ trợ truyền tải các dịch vụ có yêu cầu QoS
- Cung cấp các dịch vụ VPN Layer 3 Nhược điểm:
- Giá thành tại thời điểm này là khá cao - Quản lý và vận hành phức tạp