Trong nhiều trường hợp thực tế chỳng ta cần xem xột đến mạng IP/MPLS dạng hỡnh sao. Mạng IP/NGN hiện nay của VNPT cũng được xõy dựng theo dạng hỡnh sao với ba nỳt mạng trung tõm của ba vựng lưu lượng Bắc, Trung, Nam đặt tại Hà Nội, Đà Nẵng, TP. Hồ Chớ Minh. Mạng hỡnh sao cú cỏc đặc điểm là đơn giản về cấu trỳc, định tuyến, quản lớ, giảm được cỏc nỳt mạng trung gian và do đú dễ dàng đảm bảo chất lượng dịch vụ như trễ và tỉ lệ tổn thất gúi tin hơn. Tuy nhiờn, so với mạng dạng lưới thỡ sẽ khú khăn hơn trong bảo vệ và cấu trỳc hỡnh sao cú thể khụng phải là phương ỏn tối ưu trờn giỏ thành đầu tư mạng. Với mạng hỡnh sao thụng thường với một đường kết nối đơn từ nỳt biờn (tại cỏc tỉnh) lờn nỳt trục thỡ cấu trỳc mạng đó được xỏc định, chỳng ta khụng cần sử dụng quỏ trỡnh tối ưu hoỏ mạng nữa. Trong nội dung đề tài này chỳng tụi xem xột thiết kế mạng hỡnh sao thụng thường và mạng hỡnh sao kết hợp mesh với hai đường định tuyến nhằm bảo đảm phương thức bảo vệ 1+1 cho mạng. Trong mạng hỡnh sao kết hợp định tuyến trong mạng sẽ bao gồm một đường kết nối thẳng lờn nỳt trục, và một đường định tuyến vũng để dự phũng. Xột trờn phương diện qui hoạch mạng và tối ưu mạng thỡ cấu trỳc mạng hỡnh sao kết hợp là một trường hợp đặc biệt của mạng dạng lưới tổng quỏt. Do đú qui trỡnh qui hoạch mạng hỡnh sao cũng phải tuõn thủ đầy đủ cỏc bước qui hoạch như đó trỡnh bày ở trờn. Trong thiết kế mạng hỡnh sao chỉ cú một số khỏc biệt xuất phỏt từ cấu trỳc mạng như sau:
Trong phần xõy dựng cấu trỳc mạng cần lưu ý luụn luụn cố định cỏc đường định tuyến nối thẳng từ cỏc nỳt mạng biờn về nỳt mạng trục Trung tõm của vựng. Do đú, sau khi thực hiện quỏ trỡnh giản lược mạng, cần kiểm tra và bổ sung cỏc liờn kết nối thẳng từ nỳt mạng biờn về nỳt mạng trục này. Bước này sẽ đảm bảo cấu trỳc hỡnh sao nhận được trong quỏ trỡnh định tuyến, định cỡ, đưa ra cấu trỳc về sau. Nhằm đảm bảo cấu trỳc mạng nhận được là hỡnh sao trong phần xỏc định cỏc
đường định tuyến và tối ưu mạng cần lưu ý luụn đặt giỏ trị trọng số cho cỏc liờn kết thẳng giữa nỳt mạng biờn và nỳt mạng trục nhỏ nhất, để thuật toỏn xỏc định đường định tuyến luụn cho ra kết quả một trong hai đường định tuyến cần tỡm là đường thẳng nối nỳt biờn – nỳt trục.
Chương 4: Đề xuất xõy dựng mụ hỡnh cung cấp dịch vụ Internet mới dựa trờn cụng nghệ MPLS.
4.1 Mụ hỡnh cung cấp dịch vụ internet được ỏp dụng tại nhà cung cấp dịch vụ trước đõy:
Ngày nay với nhiều cụng nghệ phỏt triển như IP, ATM, IP over ATM được đưa ra để ỏp dụng cho việc xõy dựng mạng lừi của nhà cung cấp dịch vụ( dịch vụ internet). Hỡnh 4.1 dưới đõy là một mụ hỡnh tiờu biểu của nhà cung cấp dịch vụ internet ISP theo cụng nghệ IP over ATM. Mụ hỡnh này đó vấp phải nhiều vấn đề của xu thế phỏt triển cụng nghệ thời đại mới.
Hỡnh 4.1: Mụ hỡnh nhà cung cấp dịch vụ internet ISP theo cụng nghệ IP over ATM
Ở đõy nhà cung cấp triển khai một số Bras chớnh ( broadband remote acess server) vớ dụ Bras DTH, CGY…đó được chỉ ra ở trờn. Hai Bras này được nối đến VDC. Trước Bras sẽ cú một mỏy chủ chịu trỏch nhiệm xỏc thực cỏc account để cho ra ngoài mạng đến VDC. Mỏy chủ này cú cỏc chức năng: AAA ( Accounting, Authirization, Authentication) tớnh cước, phõn quyền và xỏc thực người dựng. Ngoài ra Bras cũn thực hiện cỏc chức năng như: Định tuyến, phõn luồng, cấp địa chỉ IP Wan cho khỏch hàng.
Hub DSLAM M Hub DSLAM M Hub DSLAM M Hub DSLAM M TDH.A11 TTI.A12 CDN. A11 CGY. A11 NDU.A12 DTH. A11 DGG. A12 PLO.A13
BRAS CGY BRAS
DTH VDC SMT1 E1 STM1 E1 ATM TM ATM
Thiết bị Hub DSLAM là nời tập trung cỏc luồng đến từ cỏc DSLAM thành phần. Hub DSLAM được nối đến Bras bằng mụi trường ATM lớp 2. Mụi trường ATM lớp 2 (cú thể là cỏc đường E1, T1, STM, quang được đưa vào ỏp dụng tuỳ theo sự phỳc tạp hệ thống để phõn phối băng thụng hợp lý, mụi trường ATM lớp 2 này sẽ tạo ra cỏc đường ảo VPI( Virtual Path Identify) tuyến chung cho cỏc thuờ bao và kờnh ảo VCI( Virtual Channel Identify) để thiết lập kờnh cho khỏch hàng mỗi khi cú nhu cầu kết nối vào internet. Một VPI sẽ bao gồm nhiều VCI. Số lượng VCI được tạo ra trong VPI là do người quản trị sẽ tạo ra và phụ thuộc vào cỏc gúi tốc độ khỏch hàng đăng ký.
DSLAM ( Digital Subcriber Line Acess Multiplexers) Bộ tập trung đường dõy thuờ bao số. Đõy là nơi tập trung của cỏc đường thuờ bao số ( đường cap kộo từ nhà thuờ bao đến DSLAM). Trờn DSLAM sẽ cú cỏc card riờng. Mỗi card gồm nhiều slot. Mỗi Slot gồm nhiều port ( cổng) . Mỗi cổng tương ứng với một thuờ bao được nối vào đú.
Do tớn hiệu đường truyền ADSL bị hạn chế bởi chiều dài cap. Vỡ vậy nhà cung cấp dịch vụ triển khai phõn tỏn đặt cỏc trạm DSLAM chia theo khu vực. Mỗi khu vực sẽ đặt một trạm kiểm soỏt, theo dừi ( gọi là vệ tinh vớ dụ như vệ tinh Nguyễn Du kớ hiệu là NDU là do cỏch đặt của ISP) sẽ quản lớ một lượng khỏch hàng nhất định nối tới nú. Cú một phần mềm đi kốm với thiết bị DSLAM dựng để setup tạo cỏc kết nối cho khỏch hàng cú tờn gọi là NMS( network managment system), cụ thể nú sẽ tạo ra cỏc kờnh ảo, mạch ảo, chỉ số cổng, phiến, đụi dõy, setup tốc độ….cho khỏch hàng. Ngoài ra NMS cú thể đo đạc được cỏc thụng số kỹ thuật của đường dõy từ xa như: SNR, suy hao….
Cuối cựng là phớa khỏch hàng bao gồm mạng Lan của khỏch hàng được nối tới một thiết bị định tuyến cho phộp kết nối tới internet đú là modem. Modem sẽ được cỏc nhõn viờn của ISP đến cài đặt.
Khi một khỏch hàng muốn kết nối vào mạng, thuờ bao sẽ bật modem để bắt tớn hiệu từ phớa ISP. ISP sẽ dựa vào một số thụng tin của khỏch hàng như: account và password, mó cổng và cước phớ bằng cỏc chương trỡnh tra cứu để xỏc thực là cho phộp vào mạng hay khụng. Nếu mọi thụng tin của khỏch hàng là hoàn toàn hợp lệ, ISP sẽ cung cấp một địa chỉ IP Wan xuống khỏch hàng ( thiết bị Bras sẽ thực hiện việc này). IP Wan để phõn biệt giữa cỏc khỏch hàng khỏc nhau hiện tại cú kết nối vào mạng internet. Thụng thường nú được cấp động tới khỏch hàng.
Nhược điểm của mụ hỡnh này:
Với việc ỏp dụng mụ hỡnh này chỳng ta vẫn chưa thực hiện được tối ưu được nhu cầu khỏch hàng như:
- Khi mạng lưới khỏch hàng tăng lờn mụ hỡnh ATM khụng thể đỏp ứng được một lượng băng thụng đũi hỏi cao như vậy dẫn đến tỡnh trạng luụn xẩy ra tắc nghẽn cỏc luồng lưu lượng dẫn đến khỏch hàng luụn phàn nàn về tốc độ chậm.
- Với việc xõy dựng mụ hỡnh IP thỡ việc cỏc bộ định tuyến phải xử lý tra bảng định tuyến nhiều do số lượng phiờn truy cập của khỏch hàng nhiều lờn dẫn đờn phải mất
một lượng thời gian xủ lý dẫn đến trễ nhiều lờn và tỉ lệ xỏc suất mất gúi tăng, làm giảm độ tin cậy.
- Chưa thiết lập được QoS cho cỏc dịch vụ cụ thể như: voip, video, data..
QoS cũng chưa đưa vào ỏp dụng cho mạng VNN vỡ năng lực của cỏc router và switch hiện tại chỉ thực hiện hỗ trợ best effort cho khỏch hàng nghĩa là chỉ cung cấp được khả năng tụi đa năng lực của hệ thống cho khỏch hàng. Điều này dẫn đến khi băng thụng của hệ thống khụng đỏp ứng được nhu cầu của phớa khỏch hàng dẫn đến tỡnh trạng tắc nghẽn, hiện tượng vào mạng chậm, thường xuyờn bị rớt mạng là khú cú thể trỏnh khỏi.
Với hạ tầng cũ này thỡ việc triển khai VPN và truyền internet thời gian thực cú thể xẩy ra nhưng với cỏc dịch vụ nhạy cảm với thời gian trễ như Voip và Video là bị hạn chế nhiều vỡ băng thụng chưa cú khả năng đỏp ứng.
Với việc cụng nghệ MPLS ra đời cựng với cỏc kỹ thuật MPLS TE và MPLS QoS đó giải quyết được cỏc hạn chế trước đú.
4.2 Đề xuất mụ hỡnh cung cấp dịch vụ ỏp dụng cụng nghệ MPLS.
4.2.1 Kiến trỳc hạ tầng:
Mụ hỡnh này chỳng ta xõy dựng với cỏc Bras kết nối với VDC và cỏc Switch với cỏc đường Ethernet tốc độ cao cỡ Tb/s.
Cỏc đường kết nối giữa Bras và Switch cũng là cỏc đường Ethernet tốc độ cao. Cỏc Switch được kết nối tới cỏc AS( Access Switch) được coi là Edge LSR trong mụ hỡnh MPLS. Mỗi AS sẽ quản lý nhiều vệ tinh.
Cỏc vệ tinh ( vớ dụ DTH I11) sẽ được trang bị thiết bị DSLAM trờn đú. Trờn mỗi DSLAM sẽ bao gồm nhiều port ( cổng). Mỗi cổng sẽ tương ứng với một khỏch hàng. Phụ thuộc vào khoảng cỏch của khỏch hàng chỳng ta sẽ thiết kế được vệ tinh phự hợp sao cho tớn hiệu từ khỏch hàng tới nhà cung cấp dịch vụ là luụn đảm bảo về tốc độ truyền, độ ổn định SNR và suy hao vừa phải.
Với mụ hỡnh này chỳng ta cú thể triển khai một cỏch dễ dàng và đảm bảo băng thụng cho mạng lừi, cung cấp được cho khỏch hàng cỏc dịch vụ internet, truyền số liệu và cỏc dịch vụ khỏc với QoS tốt hơn.
Hỡnh 4.2: Mụ hỡnh ISP với mạng lừi là mụi trường MPLS.
Sự khỏc biệt của mụ hỡnh này so với mụ hỡnh trước là chỳng ta sử dụng mụi trường MPLS cú nhiều tớnh năng ưu việt hơn.
Cỏc Acess Switch ở đõy là nơi tập trung cỏc DSLAM. Nú được nối tới 2 Switch. Mụ hỡnh này sử dụng được kỹ thuật MPLS TE cho phộp dự phũng thay thế đường phụ khi đường chớnh xảy ra lỗi.
Mụ hỡnh này chỳng ta cú thể thực hiện được MPLS QoS cho khỏch hàng với mạng lừi băng thụng rộng. Trờn cỏc Bras sẽ enable tớnh năng QoS để ưu tiờn cỏc gúi ra ngoài đến VDC.
Cỏc Acess switch ở đõy đúng vai trũ như edge LSR. Nú thực hiện định tuyến chuyển mạch đến cỏc Bras.
Mụi trường lừi gồm 4 Switch chớnh đảm bảo chuyển mạch phõn luồng cho cỏc khỏch hàng với băng thụng lớn. 4 Switch này cú tớnh chất là ATM Switch cho phộp cỏc gúi của khỏch hàng truyền trong mạng lừi với gian thực nhanh.
SWITCH SW SW SW SW Acess Switch DTH. I11 NDU. I11 NTH, I21 Acess Switch CGY. I21 LHA. I21 YHA. I11 MPLS SW ra
BRAS DTH BRAS CGY
BRAS TDH BRAS DGG
4.2.2 Ưu điểm của mụ hỡnh:
Với mụ hỡnh này sử dụng kỹ thuật MPLS: gỏn thẻ cho cỏc gúi tin khi qua miền MPLS cho phộp giảm lượng xử lý tra cứu địa chỉ IP trong cỏc Router , do đú làm giảm độ trễ gúi tin khi qua nhà cung cấp dịch vụ dõn đến việc truy nhập mạng từ phớa khỏch hàng sẽ nhanh hơn.
Việc trang bị cỏc Access Switch ở trờn là ỏp dụng kỹ thuật MPLS TE cho phộp tự động gỏn đường dự phũng trong trường hợp cỏc đường chớnh bị hư hỏng, đứt…Do đú nú mang tớnh tức thời thay vỡ phải chuyển đổi thủ cụng như trước.
Với việc MPLS QoS đưa vào cú thể ỏp dụng tạo cỏc mức ưu tiờn cho cỏc gúi khỏch hàng sử dụng, đồng thời phõn phối băng thụng hợp lý cho cỏc loại dịch vụ như: data, voip, video, VNP…
Sử dụng cỏc giao thức định tuyến cho phộp gúi tin đi theo hướng định trước khụng gõy ra tỡnh trạng quảng bỏ gúi tin làm tiờu tốn băng thụng hệ thống.
Cho phộp định tuyến gúi tin ở biờn mạng và di chuyển nhanh trong mạng lừi.
4.2.3 Cỏc dịch vụ chớnh được cung cấp trờn mụ hỡnh này: Dịch vụ internet: Dịch vụ internet:
Dịch vụ internet là dịch vụ chớnh cung cấp cho khỏch hàng: Với dịch vụ này khỏch hàng cú thể truy cập vào bất kỳ mỏy chủ nào để tra cứu tỡm kiếm thụng tin. ISP sẽ đưa ra cỏc loại hỡnh dịch vụ sự đa dạng về cỏc gúi cước phự hợp với cỏc đối tường khỏch hàng khỏc nhau như: doanh nghiệp, cỏ nhõn. Mỗi khỏch hàng sẽ dựa vào mức độ nhu cầu thớch hợp về tốc độ cũng như giỏ cước để lựa chọn cho mỡnh gúi cước phự hợp.
Một số gúi cước internet tham khảo của nhà cung cấp dịch vụ MegaVNN:
Mụ tả Mega VNN Easy Mega VNN Family Meg VNN Extra Mega VNN Maxi 1. Tốc độ kết nối Tốc độ tối đa (Download/ Upload) 1.024Kbps / 512Kbps 1.536Kbps / 512Kbps 2.048Kbps / 512Kbps 3.072Kbps / 640Kbps Tốc độ tối thiểu (Download/ Upload) - - - -
Dịch vụ VPN:
Với loại dịch vụ này khỏch hàng sẽ cú được cỏc kờnh truyền dữ liệu nội bộ riờng giữa cỏc chi nhỏnh khỏc nhau với nội dung được mó hoỏ đảm bảo về độ bảo mật cũng như độ tin cậy.
Một số giỏ cước tham khảo dịch vụ thuờ đường truyền dữ liệuVPN của nhà cung cấp MegaVNN
Loại cổng
Cước đấu nối hoà mạng cổng (1) (đồng/lần/cổng)
Cước đấu nối hoà mạng phõn đoạn kờnh (2) (đồng/lần/ kờnh) Trờn đường điện thoại cú sẵn Lắp đường khụng số Lắp đặt MegaWAN cựng với dịch vụ điện thoại CĐ Dưới 512 Kb/s Từ 512 Kb/s đến 2Mb/s
ADSL 300.000 600.000 600.000đ + cước hoà
mạng điện thoại CĐ 150.000 500.000 SHDSL khụng đỏp
ứng 1.000.000 Khụng đỏp ứng 150.000 500.000
Dịch vụ gửi nhận mail:
Nhà cung cấp dịch vụ sẽ cung cấp cho khỏch hàng cỏc mail đăng ký với một tờn miền xỏc định. Khỏch hàng cú thể đăng ký theo ý thớch và sẽ sử dụng mail này cho việc giao dịch cụng việc hay gửi thư cho bạn bố tuỳ nhu cầu mỗi khỏch hàng.
Dịch vụ Voip:
Với dịch vụ này khỏch hàng cú thể thực hiện được cuộc gọi thụng qua mụi trường internet với giỏ cước rẻ và phạm vi gọi toàn cầu với tốc độ chấp nhận được, cú thể tiết kiệm được chi phớ so với cuộc gọi thụng qua PSTN.
Dịch vụ video:
Với dịch vụ này khỏch hàng cú thể xem cỏc bộ phim trực tuyến với chất lượng cao qua mụi trường internet. Dịch vụ IP/TV đang được đưa vào thử nghiệm và sẽ được triển khai trong một thời gian khụng xa.
4.2.3 Kết luận:
Với mỗi mụ hỡnh cung cấp dịch vụ sẽ cú những ưu nhược điểm riờng của nú. Chỳng ta nờn xõy dựng mụ hỡnh theo xu hướng dự bỏo về dịch vụ, về phỏt triển thuờ bao để luụn đảm bảo hệ thống là mở, tin cậy, chất lượng, đỏp ứng được nhu cầu khỏch hàng và luụn đảm bảo được tớnh cạnh tranh cao.
KẾT LUẬN
Nhiều cụng nghệ ỏp dụng cho mạng lừi trước đõy đó phỏt triển trong một thời gian dài với nhiều tớnh năng ưu việt, trong đú cú cụng nghệ điển hỡnh như cụng nghệ IP over
ATM. Với cụng nghệ này bờn cạnh những ưu điểm như: thời gian chuyển mạch nhanh, hệ thống đơn giản, nú cũn vấp phải một số hạn chế làm giảm tớnh hiệu quả của hệ thống
như: khả năng mở rộng hệ thống mạng lưới , khụng hỗ trợ QoS, dễ xẩy ra tắc nghẽn, đầu tư chi phớ cao, chưa hỗ trợ một số dịch vụ VoIP, video…Do đú, cỏc nhà nghiờn cứu đó phỏt minh ra cụng nghệ MPLS với sự kết hợp của hai cụng nghệ IP và ATM. MPLS đó thay thế cỏc cụng nghệ cũ và đưa vào ỏp dụng cho cỏc mạng lừi của cỏc nhà cung cấp dịch vụ viễn thụng tiờu biểu là dịch vụ internet. Với nhiều ưu điểm nổi trội đỏp ứng được xu thế mạng viễn thụng thế hệ mới, MPLS đó tồn tại cho tới ngày hụm nay và được coi là cụng nghệ chủ đạo. Trong tương lai, cú thể sẽ cú cỏc cụng nghệ khỏc tương tự thay thế nhưng hiện tại MPLS đó, đang song hành với nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thụng, nú đó gúp phần to lớn, đem lại nhiều lợi ớch cho người sử dụng dịch vụ.
Tài liệu tham khảo
[1] Dr. Ehab . Al-Shaer, “Computer network”2000.
[2] Dr. lawrence G.Robert, “ The next Generation of IP-Flow routing”, Caspian Network
[3] Kolin Paul, “QoS management”, Dept of computer Science Univercity of Britol2000
[4] Luc De Ghein, CCIE No 1897
[5] Nicolla Chimilleli, “IP end to end QoS Architecture”
[6] Tiến Sỹ: Trần Cụng Hựng, Giải phỏp đảm bảo chất lượng dịch vụ cho mạng lừi,