Xây dựng b ng định tuyến:
- Các Router sau khi kh i tạo sẽ dựa vào giao th c định tuyến để xây dựng b ng định tuyến RIB (Routing Table Information Base) và đ ợc l u trử trong mặt phẳng điều khiển.
- Dựa vào b ng RIB, Router sẽ tạo ra b ng FIB (Forwarding Information Base) và đ ợc l u trữ trong mặt phẳng dữ liệu.
Hình 2.8: Xây dựng b ng FIB
Xây dựng b ng LIB: Giao th c trao đổi nhưn LDP sẽ kh i tạo và trao đổi nhưn giữa những Router trong miền MPLS để tạo ra b ng LIB (Label Information
Base)
13
Xây dựng b n LFIB: Sự kết hợp giữa b n LIB và b ng FIB sẽ tạo ra b ng LFIB.
Hình 2.10: Xây dựng b ng LFIB Chuyển tiếp gói tin:
- chặn đầu tiên, gói tin IP đi vào miền MPLS, Router biên sẽ dựa vào địa chỉ đích tìm kiếm trong b ng FIB để gán nhưn cho gói tin.
- chặn kế tiếp, Router trong miền MPLS sẽ dựa vào nhưn đ ợc l u trong b ng LFIB để xác định nút kế tiếp, thay đổi nhưn và forward gói tin đi.
- chặn cuối cùng, Router biên sẽ dựa vào nhưn để g bỏ gói tin và g i ra ngoài miền MPLS.
14
Ví dụ về quá trình hoạt động c a MPLS: Hình vẽ 2.12 chỉ ra một ví dụ gồm miền 18.0.0.0/8 kết nối với miền 130.233.0.0/16 qua một mạng MPLS. L u l ợng từ miền 18.0.0.0/8 đến miền 130.233.0.0/16 sẽ đ ợc ánh xạ vào LSP đi qua các
LSR A, B, C, D, và E.
Hình 2.12: Ví dụ về quá trình hoạt động c a mạng MPLS
Tại LSR lối vào A, gói tin IP sẽ đ ợc phân tích để xác định FEC và sau đó gắn một nhưn t ơng ng và chuyển đến LSR kế tiếp. Nh trong b ng 2.1, gói tin có
địa chỉ đích là 130.233.0.0 sẽ đ ợc gán nhưn là 2.
Trong lõi MPLS, gói tin sẽ đi qua các LSR B, C, và D. Tại các nút này nhưn c a gói sẽ đ ợc tráo đổi dựa vào b ng tra LFIB đế chuyển tiếp gói đến LSR kết tiếp. Tại LSR lối ra E, nhưn sẽ đ ợc l y ra và gói tin sẽ đ ợc chuyển tiếp đến bộ định tuyến tiếp theo. Nh trong b ng 2.1, gói tin có nhưn là 4 sẽ đ ợc chuyển đến bộ định tuyến kế tiếp có địa chỉ 130.233.x.x.
15
Hành trình cơ b n c a một gói tin IP khi đi qua mạng MPLS đ ợc mô t nh
sau:
Hình 2.13: Quá trình gán nhãn
Một tính năng v ợt trội c a MPLS so với các giao th c định tuyến cổ điển là MPLS hỗ trợ việc điều khiển l u l ợng và cho phép thiết lập tuyến cố định, việc đ m b o ch t l ợng dịch vụ c a các tuyến là hoàn toàn kh thi.
2.2 Kỹ thu t đi u khi n l u l ng MPLS-TE [15] [16]: 2.2.1 T ng quan:
Điều khiển l u l ợng là quá trình điều khiển chống các tắc nghẽn trong mạng, xử lý, tính toán, kiểm soát l u l ợng, tối u hóa các tài nguyên mạng theo yêu cầu cho các mục đích khác nhau. Tr ớc khi MPLS ra đ i, ng i ta thực hiện qu n lý l u l ợng trên mạng IP và ATM. Kỹ thuật l u l ợng trong IP dựa trên metric c a đ ng truyền, không điều khiểnđ ợc l u l ợng đến, mà chỉ điều
khiển đ ợc l u l ợng đi. Kỹ thuật l u l ợng trong ATM sử dụng các kênh o cố định PVC để truyền cho phép qu n lý l u l ợng tốt hơn. Tuy nhiên cần ph i
xây dựng full-mesh PVC (t t c các phần tử đều có liên kết với nhau) và ph i điều
chỉnh kích cỡ,vị trí c a các PVC tùy vào loại l u l ợng tại mỗi th i điểm, khi một kết nốibị ngắtsẽtạo ra ngập tràn r tlớn. Kỹthuật l u l ợng MPLS kếthợp những
lợi điểm c a kỹ thuật l u l ợng trong ATM với tính linh hoạt, mềm dẻo c a mạng
16
thuật l u l ợng trong MPLS tránh đ ợc v n đề ngập tràn mà ATM gặp ph i do nó sử dụng cơ chế định tuyến động để xây dựng b n định tuyến thông qua các
đ ng hầm mà không cần dựa vào full-mesh PVC c ađịnh tuyến nh ATM.
Khi đối mặt với sự phát triển và m rộng mạng, có hai v n đề kỹ thuật cần quan tâm: kỹ thuật mạng (network engineering) và kỹ thuật l u l ợng (traffic engineering). Kỹ thuật mạng là tổ ch c mạng phù hợp với l u l ợng. Ban đầu ph i có sự dự đoán tốt nh t về l u l ợng trên mạng để sử dụng các mạch và các thiết bị mạng (router, switch, …) thích hợp. Kỹ thuật mạng ph i đ m b o hiệu qu về sau này vì th i gian lắp đặt mạng có thể diễn ra lâu dài. Kỹ thuật l u l ợng là thao tác trên l u l ợng để phù hợp với mạng. Đôi khi một sự kiện nổi bật (sự kiện thể thao, sự kiện chính trị,…) làm đầy l u l ợng trên mạng, điều này không thể tính toán tr ớc đ ợc. Do đó có thể tại một nơi nhu cầu băng thông quá nhiều nh ng đồng th i có các đ ng liên kết (link) khác ch a đ ợc sử dụng. Kỹ thuật l u l ợng trong MPLS nhằm đạt đến kỹ thuật điều khiển l u l ợng h ớng kết nối tốt nh t và kết hợp với định tuyến IP.
Hình 2.14: Kỹ thuật l u l ợng MPLS-TE
Kỹ thuật điều khiển l u l ợng (traffic Engineering) là kỹ thuật sử dụng nhằm điều khiển các luồng l u l ợng trong mạng IP nhằm tối u hiệu su t sử dụng tài nguyên mạng [5], MPLS-TE triển khai nhằm khắc phục các nh ợc điểm cơ b n c a mạng IP truuyền thống. MPLS-TE đ ợc sử dụng nhằm mục đích nâng cao hiệu su t
17
sử dụng tài nguyên mạng, cung c p hạ tầng mạng hiệu qu cho các dịch vụ khác nhau nh : các dịch vụ th i gian thực, dịch vụ thiết yếu … trong một môi tr ng th i gian thực. MPLS-TE kết hợp công nghệ chuyển mạch nhưn MPLS và kỹ thuật TE tạo nên kỹ thuật điều khiển l u l ợng h ớng nối kết (connection-oriented traffic
engineering) tốt nh t, có kh năng qu n lý điều khiển l u l ợng giữa 2 điểm End- to-End.
2.2.2 Khái ni m đ ng hầm l u l ng:
Mục đích c a TE là để kiểm soát những đ ng chuyển dữ liệu, ch không ph i chỉ đơn gi n là dựa trên định tuyến tới đích "bình th ng”. Để thực hiện mục
tiêu này, các khái niệm vềmột"đ ng hầml u l ợng"đ ợc đ a ra [15] [16].
Tunel 3 Tunel 1 Tunel 2 P PE P P PE PE Hình 2.15: Đ ng hầm l u l ợng
Đ ng hầm l u l ợngchỉ đơn gi n là một bộ s u tập các luồng dữ liệuchia sẻ một sốthuộc tính chung:
- Đơn gi n nh t, thuộc tính này có thể đ ợc chia sẻ cùng một điểm vào mạng l ới và ra cùng một điểm.
18
- Ph c tạp hơn, thuộc tính này có thể đ ợc tăng c ng bằng cách xác định các đ ng hầm riêng biệt cho các lớp dịch vụ khác nhau. Ví dụ, trong một mô hình ISP, các khách hàng doanh nghiệp leased-line có thể đ ợc đ a ra thông l ợng u đưi hơn ng i dùng gia đình. u đưi này có thể nhiều hơn để đ m b o băng thông, độ trễ th p hơn và u tiên cao hơn.
Để xác định đ ng hầm l u l ợngđòi hỏiph i có sự hiểu biếtcác luồng l u l ợng trong mạng. Bằng sự hiểu biết lối vào và lối ra t ơng ng, một b c tranh về l u l ợngtrong mạng có thểđ ợc tạo ra
2.2.3 Các đặc đi m của đ ng hầm l u l ng TE:
Sau khi có các luồng dữ liệu và do đó đ ng hầm l u l ợng đ ợc xác định, công nghệ sử dụng để gửi dữ liệu qua mạng là MPLS. Dữ liệu đi vào một đ ng hầml u l ợngđ ợc gán một LSP MPLS, xác địnhcác tuyến đ ngđ ợc thực hiện
thông qua mạng. Tuy nhiên, các đ ng hầm l u l ợng th ng tách biệt nhau từ các LSP MPLS mà chúng sử dụng trong hai cách chính sau [15] [16]:
- Không nh t thiết ph i ánh xạ một-một giữa đ ng hầm l u l ợng và LSP MPLS. Đối với các lý do qu n trị, hai đ ng hầm có thể đ ợc định nghĩa giữa hai điểm và có thể chọncùng một con đ ng thông qua mạng. Vì vậy, c hai đều có cùng một nhãn MPLS
- Ngoài ra, đ ng hầm l u l ợngkhông nh t thiết ph i ràng buộcvào một con đ ng cụ thể thông quamạng. Khi nguồn tài nguyên trong lõi thay đổihoặc
có kết nối bị lỗi, đ ng hầm l u l ợng có thể định tuyến lại, lúc đó ph i chọn một LSP khác
C u hình các đ ng hầm l u l ợng bao gồm xác định các đặc tính và các
thuộc tính mà nó yêu cầu. Trong thực tế, xác định các đặc tính và thuộc tính c a đ ng hầm l u l ợng có lẽ là v n đề quan trọng nh t c a TE. Nếu không có yêu
cầu đặc điểm kỹ thuật c a các dữ liệu trong đ ng hầml u l ợng, dữ liệu cũng có thểbịđể lạiđể định tuyến "bình th ng" chỉ dựa trênthông tin điểm đến qua đ ng
19
2.2.4 Ho t đ ng của MPLS-TE:
Hoạt động c a MPLS-TE gồm 3 quá trình : Phân phối thông tin tài nguyên hiện có, tính toán đ ng đi tốt nh t và thiết lập đ ng truyền [2] [15].
2.2.4.1 Phơn phối thông tin tƠi nguyên.
Có 3 v n đề chinh cân giải quyêt : thông tin gì đ ợc phân phối, khi nào thì thực hiện phân phối thông tin và thông tin đ ợc phân phối nh thế nào.
MPLS-TE sử dụng OSPF/IS-IS để phân phối thông tin về tài nguyên hiện có. Các thông tin phân phối bao gồm:
- Thông tin về băng thông hiện có trên interface.
- Độ u tiên c a tunnel.
- Trọng số (administrative weight) c a interface.
Gi i thuật SPF sử dụng cost để tính toán đ ng đi . Mặc định TE cost đ ợc chọn bằng chính IGP cost.
Khi mạng không dùng MPLS-TE, IGP sẽ lan truyên các thông tin đ ng truyền khi: thay đổi trạng thái kếtnối. Khi c u hình kết nối thay đổi, khi đến chu kỳ lan truyên thông tin ma ̣ng . MPLS-TE có thêm mô ̣t yếu tố nữa để ra quyết định truyên thông tin là khi băng thông thay đổi . Tunnel đ ợc thiết lập hay loại bỏ dựa vào sự thay đổi băng thông dành tr ớc trên interface. Nh ng khi nào thì router sẽ thông báo sự thay đổi băng thông này? Nếu router sẽ thông báo khi có sự thay đổi băng thông thì với số l ợng lớn tunnel thay đổi, thông tin flooding này cũng sẽ chiếm đầy tài nguyên mạng chẳng khác gì so với IGP. Do đó ta ph i định ra ng ỡng giới hạn để điều khiển quá trình này. Thông tin nay đ ợc phân bô nhơ vao OSPF.
2.2.4.2 Tính toán đ ng truy n.
MPLS-TE hiê ̣n nay s ̉ dụng thuâ ̣t toan CSPF để tinh toan đ ơng đi tôt nhât tơi đich. CSPF la thuâ ̣t toan cải tiên c a SPF. Vê cơ bản, nó vẫn dựa trên thuật toán
20
Dijkstra. Nêu nh SPF chỉ quan tâm đên Cost trên cac kêt nôi thi CSPF đ a cả thông sô bandwith vao để tinh toan.
2.2.4.3 Thiêt lơ ̣p đ ng truyên.
Sau khi tính toán xong đ ng đi bằng gi i thuật CSPF sẽ thực hiện thiết lập đ ng truyền thông qua giao th c dự trữ tài nguyên RSVP.
Công việc c a RSVP là báo hiệu và duy trì tài nguyên dành riêng qua một mạng. Trong MPLS-TE, RSVP dự trữ băng thông tại mặt phẳng điều khiển
(control-plane layer), không có chính sách l u l ợng trên mặt phẳng chuyển tiếp
(forwarding-plane).
RSVP có ba ch c năng cơ b n:
- Thiết lập và duy trì đ ng đi (Path setup and maintenance)
- H y đ ng đi (Path teardown)
- Báo lỗi (Error signaling)
Chi tiêt vềRSVP sẽ đ ợc trình bày trong phần 2.3.5.2.
2.3 Ch t l ng d ch v QoS
Ch t l ợngdịch vụ mạng luôn là một v nđề quan tâm c ac ng i sửdụng dịch vụ và nhà cung c p dịch vụ. Cùng với sự phát triển bùng nổ c a các dịch vụ
trên nền IP là hàng loạt các yêu cầu và gi i pháp kỹthuật nhằm c i thiện ch t l ợng dịch vụ IP. Ch t l ợng dịch vụ đ ợc kiểm tra qua các thông số mạng nh m c độ m t gói, độ trễ, tr ợt và xác su t tắc nghẽn. Số l ợng và đặc tính các tham số
ch t l ợng phụ thuộcr t lớn vào cơ c u mạng cung c pdịch vụ.
Ch t l ợng dịch vụ c a một mạng thông tin nói chung và mạng di động nói
riêng đ ợc ph n ánh b i m c độ hài lòng c a các thuê bao c a nó. Mặc dù còn phụ thuộc vào kiểu dịch vụ và m c độ ch p nhận c a ng i dùng, m c ch t l ợng dịch vụ th ng đ ợc đo l ng b i độ trễ gói, độ biến động trễ (jitter), tỉ lệ m t gói và băng thông cần thiết cung c p cho các ng dụng [8][17].
21
2.3.1 Đ tr gói.
Là kho ng th i gian chênh lệch giữa các thiết bị phát và thiết bị thu. Trễ tổng
thể là th i gian trễ từ đầu cuối phát tới đầu cuối thu tín hiệu (còn gọi là trễ tích lũy).
Mỗi thành phần trong tuyến kết nối nh thiết bị phát, truyền dẫn, thiết bị chuyển
mạch và định tuyến đều có thể gây ra trễ.
Trễ hàng đợi là nguyên nhân chính gây nên biến động trễ từ đầu cuối đến đầu
cuối và phụ thuộc vào t i c a mạng hay tình trạng tắc nghẽn c a mạng.
Theo khuyến cáo c a ITU-T G.114, m c ng ỡng nhỏ nh t và lớn nh t c a độ trễ gói theo một chiều cho các ng dụng thoại là từ 150ms đến 400ms.
2.3.2 Bi n đ ng tr
Biến động trễ là sự khác biệt về trễ c a các gói khác nhau cùng trong một luồng l u l ợng. Biến động trễ có tần số cao đ ợc gọi là jitter trong khi biến động trễ có tần số th p đ ợc gọi là wander. Biến động trễ ch yếu là do sự sai khác về th i gian xếp hàng c a các gói liên tiếp trong một luồng gây ra và là v n đề quan trọng nh t c a ch t l ợng dịch vụ. Khi jitter nằm vào kho ng dung sai định nghĩa tr ớc thì nó không nh h ng tới ch t l ợng dịch vụ. Nếu biến động trễ quá lớn sẽ làm cho kết nối trong mạng bị đ t quưng. Bộ đệm jitter đ ợc dùng để gi m tác động “trồi/sụt” c a mạng và tạo ra dòng gói đến đều đặn hơn máy thu. Trong một số ng dụng, nh ng dụng th i gian thực nh dịch vụ truyền hình hội nghị, VoIP không thể ch p nhận rung pha. Biến động trễ lớn có thể đ ợc xử lý bằng bộ đệm, song nó lại làm tăng trễ nên lại n y sinh các khó khăn khác.
22
2.3.3 Băng thông
Trong mạng tích hợp thoại và dữ liệu, việc phân bố băng thông cho các ng dụng ph i đ ợc xem xét dựa trên cơ s băng thông hiện có c a mạng và đặc tr ng c a loại dịch vụ đó. Các ng dụng yêu cầu th i gian thực khi truyền qua mạng cần ph i đ ợc đ m b o một l ợng băng thông tối thiểu trong điều kiện mạng bị nghẽn để không gây nh h ng lớn đến ch t l ợng dịch vụ c a ng dụng đó và c a toàn mạng.
2.3.4 T l m t gói
Tỉ lệ m t gói là tỉ lệ phần trăm số gói bị m t trên tổng số toàn bộ gói đầu g i đư chuyển vào mạng cho phía đầu nhận.
Mạng IP không thể cung c p một sự đ m b o rằng các gói tin sẽ đ ợc
