Thí dụ: Ngƣời dùng HSI dƣới DSLAM, sử dụng các VLAN 350, kết nối với UPE của thái học nằm trong ring 6 của MAN-E VNPT Hải Dƣơng.
Hình 3-8 Ví dụ HSI - Kịch bản đơn truy cập 3.4.2 Dịch vụ VoD/ VoIP
Dịch vụ VoD (Video-on-Demand): Là dịch vụ hoạt động theo cơ chế unicast. Mỗi thuê bao yêu cầu một chƣơng trình thông qua dịch vụ VoD sẽ lấy đƣợc một bản copy của chƣơng trình. Nếu có nhiều thuê bao yêu cầu các
chƣơng trình đồng thời, tổng băng thông có thể tăng lên rất cao. Vì vậy, tính năng Connection Admission Control (CAC) đƣợc khuyến nghị sử dụng để giới hạn số thuê bao đồng thời. Cơ chế hoạt động của dịch vụ VoD nhƣ hình minh họa dƣới đây:
Hình 3-9 Cơ chế hoạt động của dịch vụ VoD
- Gói tin yêu cầu dịch vụ đƣợc gửi từ Set Top Box (STB) và đƣợc đóng gói dot1Q tại DSLAM/L2 Switch.
- S-VLAN đƣợc cấp phát theo kiểu “per UPE per VLAN” (nghĩa là tất cả các DSLAM/L2 Switch nối vào cùng 1 UPE sẽ dùng chung S-VLAN cho dịch vụ VoD).
- Sau khi gói tin yêu cầu dịch vụ đi đến UPE, gói tin chƣa đƣợc kết cuối mà đƣợc gửi đến PE-AGG thông qua H-VPLS. PE-AGG kết cuối H-VPLS và gửi gói tin đến PE thông qua truyền tải lớp 2.
- Luồng lƣu lƣợng VoD đƣợc gửi xuống STB theo cơ chế unicast trên cùng một đƣờng gói tin yêu cầu đƣợc gửi lên.
Cơ chế hoạt động của dịch vụ VoD nhƣ sau:
1. Gói tin yêu cầu dịch vụ VoD đƣợc gửi từ Home Gateway đến DSLAM. DSLAM chuyển tiếp gói tin đến UPE.
2. Khi gói tin đến UPE, nó vẫn chƣa đƣợc kết cuối và tiếp tục đƣợc gửi đến PE-AGG. PE-AGG kết cuối MPLS tunnel và truyền gói tin ở lớp 2 đến Service Router.
3. Luồng lƣu lƣợng VoD chiều về đƣợc gửi tới Home Gateway theo cùng đƣờng với chiều đi.
Dịch vụ VoIP (Voice over Internet): Cơ chế hoạt động của dịch vụ VoIP cũng là unicast giống dịch vụ VoD. Chỉ khác một điểm là thiết bị đầu của khách hàng không nối vào DSLAM hoặc L2 Switch mà nối vào MSAN.
Dịch vụ VoD/VoIP: Các thiết bị tham gia cung cấp dịch vụ VoD: VoD server, DHCP server, Service Router, DSLAM, Home Gateway, Set-Top-Box.
3.4.2.1 Cấu hình thiết bị mạng MAN-E cung cấp dịch vụ VoD
Gói tin dịch vụ VoD trao đổi giữa UPE và DSLAM hoặc L2 switch đều có định dạng dot1Q. Khi gói tin dot1Q của dịch vụ VoD đi từ DSLAM/L2 switch đến UPE, 1 VLAN tag ngẫu nhiên sẽ đƣợc thêm vào gói tin để dữ liệu trao đổi giữa UPE và PE-AGG có định dạng QinQ. Tại giao diện kết nối BRAS và PE, VLAN tag ngoài của gói tin VoD sẽ đƣợc tách ra, gói tin VoD trở lại định dạng dot1Q và đi lên PE.
Cấu hình UPE, PE-AGG chạy dịch vụ VoD cho trƣờng hợp dùng DSLAM hoặc L2 switch là giống nhau.
Cấu hình cho L2 Switch (đấu nối hình sao hoặc chuỗi vào UPE):
UPE PE-AGG-1 2400 For VOD 2400 2400
Bảng 3-5 Tham số cấu hình mẫu
Tên thiết bị Thông số cấu hình Giá trị
UPE S-VLAN VoD 2400
Địa chỉ loopback 123.29.30.27
Tên VSI VOD
VSI-ID 1202700000
Tunnel policy đi lên PE-AGG 1 to_pe-agg1
Tunnel policy đi lên PE-AGG 2 to_pe-agg2
PE-AGG 1 S-VLAN VoD 2400
Địa chỉ loopback 123.29.30.1
VC-ID 1202700000 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tunnel policy đi xuống UPE to_upe
PE-AGG 2 S-VLAN VoD 2400
Địa chỉ loopback 123.29.30.2
VC-ID 1202700000
Tunnel policy đi xuống UPE to_upe
3.4.2.2 Kịch bản VoIP/ VoD
Thí dụ: Dịch vụ VoIP/ VoD sử dụng VLAN 1500 kết nối thông qua DSLAM của UPE Thái học trong ring 6 của MAN-E/ VNPT Hải dƣơng [11].
3.4.3 Dịch vụ IPTV
Dịch vụ Truyền hình giao thức Internet trên mạng viễn thông (Internet Protocol Television - IPTV). IPTV là một hệ thống dịch vụ truyền hình số theo yêu cầu đƣợc cung cấp qua hạ tầng mạng băng rộng (ADSL, AON,…) thông qua bộ giải mã Set-Top-Box truyền tín hiệu lên tivi.
Dịch vụ IPTV của VNPT mang thƣơng hiệu MyTV, đƣợc cung cấp bởi Công ty Phần mềm và Truyền thông VASC – đơn vị thành viên của VNPT.
MyTV - dịch vụ truyền hình đa phƣơng tiện do Tập đoàn Bƣu chính Viễn thông Việt Nam cung cấp, mang đến cho khách hàng hình thức giải trí khác biệt: nhƣ truyền hình theo yêu cầu.
Đối với dịch vụ IPTV, câu lệnh cấu hình thiết bị mạng MAN-E của Huawei trong trƣờng hợp dùng DSLAM và L2 Switch ở mạng truy nhập là giống nhau.
3.4.4 Dịch vụ VPN lớp 3 (L3 VPN)
MAN-E đề xuất giải pháp hỗ trợ kết nối điểm tới điểm hoặc đa điểm tới đa điểm. Các công nghệ hiện tại cho việc triển khai dịch vụ VPN MPLS VPN L2 (bao gồm cả VLL và VPLS) và MPLS L3 VPN.
Ví dụ doanh nghiệp của HP sử dụng VLAN 2200, VLAN 2201 kết nối với UPE HDG06THC thông qua router. Trong khi đó nó cũng sử dụng VLAN 2300 và 2301 kết nối với UPE HDG06PDN thông qua router. Cả HDG06THC và HDG06PDN là vị trí trong vòng 6 của HDG.
Mỗi VPN khách hàng đƣợc gán một VRF, tƣơng ứng với một router riêng lẻ để kết nối với router biên của khách hàng đó. Để phân biệt thông tin định tuyến của các khách hàng có địa chỉ trùng nhau, mỗi tuyến đƣờng của khách hàng sẽ đƣợc gán thêm một giá trị RD (Route Distinguisher) 64 bit, địa chỉ IP đƣợc gán thêm 64 bit thành 96 bit đƣợc gọi là VPNv4. MP-BGP đƣợc sử dụng để trao đổi thông tin VPNv4 giữa các định tuyến lõi. Khi định tuyến lõi nhận đƣợc thông tin VPNv4 từ lõi đằng xa sẽ xác định khách hàng tƣơng ứng với tuyến đƣờng đó, gỡ bỏ RD và gửi cho router ở biên của khách hàng.
3.5 Mô phỏng và phân tích
3.5.1 Đặt vấn đề
Phần này đề xuất mô phỏng MPLS, hỗ trợ hoạt động trao đổi nhãn LDP, CR-LDP, và các lựa chọn khác nhau của chức năng phân phối nhãn đƣợc định nghĩa trong tiêu chuẩn MPLS. Sử dụng nó để mô phỏng một mạng MPLS thực tế và sau đó sử dụng kết quả của nó để đánh giá hoạt động của mạng và việc mất gói tin đã xảy ra trong mạng.
3.5.2 Khái quát chung về NS-2 [16]-[17]
NS-2 (Network Simulator) [17] là phần mềm mô phỏng mã nguồn mở chạy trên nền UNIX và đƣợc sử dụng để mô phỏng mạng. NS-2 mô phỏng mạng IP, các giao thức mạng nhƣ TCP và UDP, hỗ trợ multicast và các giao thức lớp MAC để mô phỏng mạng LAN.
NS-2 đƣợc viết bằng C++ và Tcl. C ++ đƣợc sử dụng để thực hiện giao thức chi tiết nhƣ hành động gói dữ liệu và vận dụng trạng thái thông tin. Tcl đƣợc sử dụng cho cấu hình mô phỏng chẳng hạn nhƣ lập lịch trình sự kiện. Các kết quả mô phỏng từ NS-2 có thể đƣợc hiển thị với giao diện ngƣời dùng đồ họa đƣợc gọi là NAM (Network Animation). NAM là một Tcl dựa trên công cụ hình ảnh động cho xem dấu vết mạng mô phỏng và các dấu vết gói tin thực tế.
Để khảo sát các đƣờng phục hồi các của MPLS, ta cài thêm gói MNS. MNS là chƣơng trình mô phỏng mạng MPLS. MNS là một công cụ hữu ích để tìm hiểu và nghiên cứu mô phỏng các ứng dụng MPLS khác nhau nó gần nhƣ có tất cả các chức năng thực hiện cần thiết và các bản vá RSVP-TE có thể sử dụng RSVP-TE trong mô phỏng [18].
NS-2 có nhiều phiên bản và trong luận văn này sử dụng phiên bản 2,33. Để cài đặt NS-2 đƣợc khuyến khích sử dụng phân phối NS-allinone bao gồm tất cả các chƣơng trình NS-2, chẳng hạn nhƣ xgraph, NAM, đƣờng hầm và Tcl.
Thực hiện mô phỏng cơ chế phục hồi dựa trên mô hình Haskins. Tất cả các hình ảnh mạng trong mục này là ảnh chụp màn hình từ mô phỏng của tôi bằng cách sử giao diện ngƣời dùng đồ họa NAM.
Hình 3-13 Mô hình haskin được hiển thị trong NAM
Trong mô hình này, có 8 nút. Trong đó, nút 0 là nút “nguồn”, nút 8 là nút “đích”. Nút 1 là nút Ingress và nút 7 là nút Egress. Các nút khác là nút LSR. Khi hệ thống bắt đầu, trƣớc hết là các nút multicast gói "hello" tới nút lân cận để biết trạng thái của các nút đó.
Hình 3-14 Mô hình haskin gửi gói tin thăm dò
Với mô hình Haskins, chúng sẽ tạo ra con đƣờng làm việc và đƣờng thay thế đƣờng dẫn dựa trên QoS.
Đƣờng dẫn làm việc là: 0,1,3,4,7,8, đƣờng dẫn thay thế là: 0,1,2,5,6,7,8. Khi nút 0 bắt đầu gửi các gói tin tới nút 1, nó sẽ lập bản đồ địa chỉ IP nguồn. Sau đó, các nút khác trong miền MPLS chỉ ra nhãn cần trao đổi và chuyển tiếp nó tới nút 7. Tại nút 7, rời nhãn và chuyển tiếp các gói tin đến đích. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3-15 Đường dẫn hoạt động theo mô hình haskin
Khi có lỗi xảy ra trong mạng, tại nút 3 và nút 4. Các gói tin bị rơi và bị lỗi thứ tự gói. Vấn đề là làm thế nào để giảm gói rơi và thứ tự gói lỗi.
Hình 3-16 Mô hình hankin khi có lỗi xảy ra
Đƣờng dẫn phục hồi là: 0,1,2,5,6,7,8. Các đƣờng dẫn đƣợc thiết lập trƣớc khi lƣu lƣợng thông đƣợc gửi trong mạng và các gói tin sẽ chuyển tiếp trên đƣờng dẫn thay thế. Thời gian trễ là vài micro giây.
Hình 3-17 Mô hình haskin khôi khục đường dẫn
Khi lỗi nút 3, nút 4 đƣợc sửa chữa, multicast và lƣu lƣợng sẽ chuyển sang đƣờng dẫn hoạt động. Các gói tin sẽ quay lại đƣờng dẫn làm việc ban đầu.
Đồ thì xgraph biểu diễn luồng lƣu lƣợng:
Hình 3-18 Đồ thị khôi phục lỗi của mô hình haskin
Tổng số gói tin gửi là : 4062 gói Tổng số gói tin nhận đƣợc là : 3969 gói Số gói tin mất là : 93 gói
Nhƣ chúng ta có thể thấy, với mô hình Haskins, chuyển mạch nhanh chóng, mất gói là khá thấp, lỗi thứ tự gói tin đƣợc giảm và thời gian trễ nhỏ.
Tóm tắt chƣơng 3
Nội dung chƣơng 3 giới thiệu công nghệ mạng MAN-E và ứng dụng của mạng MAN-E tại VNPT Hải Dƣơng. Mạng MAN-E là phân đoạn mạng nằm giữa lớp Core và lớp Access, có chức năng thu gom lƣu lƣợng và đảm bảo yêu cầu về chất lƣợng dịch vụ cho khách hàng. Mạng MAN-E chính là yếu tố cốt lõi để các nhà cung cấp dịch vụ triển khai cung cấp các dịch vụ băng rộng chất lƣợng cao đối với khách hàng.
Mạng MAN-E có nhiệm vụ tập trung lƣu lƣợng rất lớn từ lớp access để chuyển lên lớp Core. Việc xử lý lƣu lƣợng, áp dụng chính sách chất lƣợng dịch vụ, khởi tạo các dịch vụ đều nằm ở mạng MAN-E. Vì vậy hệ thống mạng MAN- E cần đảm bảo có hiệu quả và độ tin cậy cao.
Sử dụng mô hình Haskins để mô phỏng quá trình phục hồi lỗi. Mô hình Haskins giải quyết vấn đề giảm các gói tin mất mát và thứ tự gói lỗi khi lỗi xảy trong mạng.
Trong kịch bản mô phỏng tác giả trình bày một phƣơng pháp để thiết lập một LSP thay thế để xử lý nhanh định tuyến của lƣu lƣợng khi xảy ra một lỗi đơn trong mạng MPLS.
KẾT LUẬN CHUNG
Công nghệ MPLS (Multiprotocol Label Switching) là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP (IP Switching) sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn nhƣ của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến IP.
Bản luận văn tập trung đề cập đến những khái niệm cơ bản của kỹ thuật chuyển mạch nhãn. MPLS là một công nghệ băng rộng hiện đại, đã giải quyết đƣợc những vấn đề về mạng đang đƣợc quan tâm hiện nay, đó là tích hợp những giao thức khác nhau, nâng cao và mở rộng chất lƣợng dịch vụ IP, giảm chi phí đầu tƣ. Bƣớc phát triển tiếp theo của MPLS là GMPLS (Generalized MPLS). GMPLS tập trung vào giao diện giữa mạng và các mạng truyền dẫn quang.
MPLS kết hợp những đặc điểm tốt nhất của ATM và IP. Nó là một công nghệ lai có khả năng chuyển các gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến nhƣ bình thƣờng ở các mạng biên. MPLS đơn giản hóa quá trình định tuyến, tăng tính linh động với các tầng trung gian, hỗ trợ tốt các mô hình chất lƣợng dịch vụ. Ngoài ra, ta cũng nghiên cứu cách thức MPLS dạng khung và dạng tế bào có thể liên mạng và tích hợp với ATM, Frame Relay để liên mạng thông suốt hay tận dụng lại các cơ sở hạ tầng mạng có sẵn này.
Hƣớng nghiên cứu GMPLS là một hƣớng mở cho công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đã đƣợc đề cập trong bài luận văn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
A. Tiếng việt
[1] TS. Trần Công Hùng, Chuyển mạch nhãn đa giao thức, NXB Thông tin và Truyền thông.
[2] Trần Thị Tố Uyên, Chuyển mạch nhãn đa giao thức, VnPro – Cisco Authorized Training Center.
[3] Tài liệu tập huấn Viễn thông VNPT, 7 – 2007.
B. Tiếng Anh
[4] Cisco Systems (2003), USA, Implementting Cisco (MPLS) v2.0. [5] Jim Guichard, Ivan Pepelnjak, Jeff Apcar (June 06,2003), MPLS
and VPN Architectures, Volumer II, Cisco Press
[6] Luc De Ghein (November 2006), MPLS fundamentals, Cisco Press. [7] Rosel et al (March 2000), Multiprotocol Label Switching
Architechture. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[8] Vivek Alwayn (September 25,2001), Advanced MPLS Design and Implementation, Cisco Press, 201 West 103rd Street Indianapolis, IN 46290 USA,pp.78-150.
[9] Multiprotocol Label Switching. http://www.iec.org Web Tutorials. [10] MPLS VPN, http://www.cisco.com Web Technology Document. [11] MAN-E Project Low Level Design- Huawei Technologies Co., Ltd.
2009
[12] MAN-E Project High Level Design- Huawei Technologies Co., Ltd. 2009.
[13] Joseph M.Soricelli (2004), Juniper Networks Certified Internet Specialist,SYBEX Inc., 1151 Marina Village Parkway, Alameda, CA 94501,pp.767-876.
[14] Master Thesis Johan Martin Olof Petersson, MPLS Based Recovery Mechanisms, UNIVERSITY OF OSLO May 2005.
[15] D. Haskin, R.Krishnan “A Method for Setting an Alternative Label Switched Paths to Handle Fast Reroute” draft-haskin-mpls-fast- reroute-05.txt November 2000.
[16] VINT project at LBL, Xerox PARC, USB and USC/ISI The Network Simulator ns-2.
http://www.isi.edu/nsnam/ns/.
[17] G, Ahn MNS , MPLS Network Simulator http://flower.ce.cnu.ac.kr/~fog1/mns/. [18] M, Greis´ RSVP model for ns-2
http://www.ncc.up.pt/~rprior/ns/index-en.html.
[19] C. Callegari, F. Vitucci RSVP-TE patch for MNS/ ns-2 http://netgroup-serv.iet.unipi.it/rsvp-te_ns/.
PHỤ LỤC A
Code để mô phỏng mô hình Haskins trong một mạng MPLS. # Tạo một đối tƣợng mô phỏng mới
set ns [new Simulator] set na [open haskin.tr w] set nf [open haskin.nam w] $ns trace-all $na
$ns namtrace-all $nf
set f0 [open haskin-bw.tr w] set fs [open haskin-seq.tr w]
# Màu sắc cho các loại message $ns color 0 yellow $ns color 100 blue $ns color 2 green $ns color 50 black $ns color 46 purple $ns color 3 red $ns color 4 magenta proc finish {} { global ns na nf f0 fs $ns flush-trace close $na close $nf close $f0 close $fs
exec nam haskin.nam &
exec xgraph -m haskin-bw.tr -geometry 800x400 & exit 0
proc attach-expoo-traffic {node sink size burst idle rate} { global ns
set source [new Agent/CBR/UDP] $ns attach-agent $node $source set traffic [new Traffic/Expoo] $traffic set packet-size $size $traffic set burst-time $burst $traffic set idle-time $idle $traffic set rate $rate
$source attach-traffic $traffic $ns connect $source $sink return $source
}
# Xác định một thủ tục định kỳ ghi lại băng thông nhận đƣợc # Lƣu lƣợng sink sink0 và ghi vào tập tin f0.
set totalpkt 0 proc record {} {
global sink0 f0 totalpkt set ns [Simulator instance]
# Thiết lập thời gian mà thủ tục gọi lại set time 0.065
#Bao nhiêu byte đã nhận bởi luồng lƣu lƣợng? set bw0 [$sink0 set bytes_]
# Đặt thời gian hiện tại set now [$ns now] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
# Tính toán băng thông (tại MBit /s) và ghi nó vào tập tin puts $f0 "$now [expr $bw0/$time*8/1000000]"
# Thiết lập lại các bytes_ giá trị trên luồng lƣu lƣợng $sink0 set bytes_ 0
# Sắp xếp lại các thủ tục
set bw0 [expr $bw0 / 200]
set totalpkt [expr $totalpkt + $bw0] }
proc recv-pkts {} {
global totalpkt seqerrnb prvseqnb
puts "The Number of Total sent packages are $prvseqnb" puts "The Number of Total received packages are $totalpkt"
puts "The number of dropped packages are [expr $prvseqnb - $totalpkt]"
puts "The Number of Total recieved unordered packages are $seqerrnb"
}
set prvseqnb -1 set seqerrnb 0
proc seq-record {size rate ftime} { global prvseqnb seqerrnb sink0 fs set ns [Simulator instance]
# Thiết lập thời gian mà thủ tục nên gọi lại một lần nữa