Chuyên đề MAN_E và ứng dụng tại VNPT YB

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG 1

CHUYÊN ĐỀ

CÔNG NGHỆ MAN-E

ỨNG DỤNG TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG YÊN BÁI

Giảng viên hướng dẫn: TS. LÊ NHẬT THĂNG Sinh viên thực hiện: PHẠM HUYỀN TÔNG

PHAN VĂN BÌNH NGUYỄN ANH DŨNG

Chuyên đề Mục lục MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MAN-E 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E 1.2 KIẾN TRÚC MẠNG MAN-E 1.3 DỊCH VỤ MẠNG MAN-E 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG I CHƯƠNG II : CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG CHO MAN-E 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E 2.2 CÔNG NGHỆ SDH 2.3 CÔNG NGHỆ WDM 2.4 CÔNG NGHỆ RPR 2.5 CÔNG NGHỆ THUẦN ETHERNET 2.6 CÔNG NGHỆ PBT 2.7 CÔNG NGHỆ MPLS 2.8 CÔNG NGHỆ PBB và PBB-TE 2.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG II

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MAN-E TẠI VIỄN THÔNG YÊN BÁI 3.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ, ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI CỦA YÊN BÁI

3.2 TỔNG QUAN MẠNG VIỄN THÔNG CỦA VNPT YÊN BÁI 3.2.1 Hệ thống chuyển mạch

3.2.2 Hệ thống truyền dẫn 3.2.3 Hệ thống xDSL

3.3 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MAN-E TẠI VIỄN THÔNG YÊN BÁI 3.3.1 Chức năng cấu trúc của mạng MAN-E theo mô hình VNPT Yên Bái. 3.3.2 Cấu trúc mạng MAN-E Yên Bái giai đoạn 2007 - 2008

3.4 MẠNG MAN-E GIAI ĐOẠN 2009 – 2012 3.4.1 Mạng MAN-E giai đoạn 2009 - 2012 3.4.2 Mạng cáp quang

3.4.3 Mô hình tổng quát mạng MAN-E Yên Bái năm 2012 3.4.4 Cấu hình Ring 1 3.4.5 Cấu hình Ring 2 3.4.6 Cấu hình Ring 3 3.4.4 Cấu hình Ring 4 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG III KẾT LUẬN CHUNG

Tài liệu tham khảo.

Giảng viên hướng dẫn TS. Lê Nhật Thăng

Nhóm 13D09TCVT1. Sinh viên thực hiện Phạm Huyền Tông

Phan Văn Bình Nguyễn Anh Dũng

Chuyên đề

Mục lục

DANH MỤC HÌNH VẼ

Chuyên đề

Mục lục

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM Asynchronous Transfer Mode truyền dẫn không đồng bộ ATMAR

P

ATM Address Resolution Protocol

Giao thức phân giải địa chỉ ATM

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên CE Customer EquiMAN - Et Thiết bị phía khách hàng CIR Committe Information Rate Tốc độ thông tin cam kết

CoS Class of Service Lớp dịch vụ

CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức

CR-LDP Constrained Routing-LDP Định tuyến cưỡng bức-LDP CR-LSP Constrained Routing-LSP Định tuyến cưỡng bức-LSP

CSPF Constrained SPF SPF cưỡng bức

DiffServ Differentiated Service dịch vụ được phân biệt

DLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết dữ liệu

DTP Dynamic Trunking Protocol Giao thức trunking động EIR Excess Information Rate Tốc độ thông tin tối đa EoMPLS Ethernet over Multiprotocol Label

Switching

Ethernet qua chuyển mạch nhãn đa giao thức

EPL Ethernet Private Line Dịch vụ Ethernet riêng điểm-điểm

ER Explicit Routing Định tuyến hiện

EVC Ethernet Virtual Circuit Kênh ảo Ethernet

FR Frame Relay Chuyển tiếp khung

FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương

HSI High Speed Internet Internet tốc độ cao

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IntServ Integrated Service Dịch vụ được tích hợp L2VPN Layer 2 Virtual Private Network Mạng riêng ảo lớp 2

Chuyên đề

Mục lục L3VPN Layer 3 Virtual Private Network Mạng riêng ảo lớp 3

LAN Local Area Network Mạng cục bộ

LANE LAN Emulation Mô phỏng LAN

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn

LER Label Edge Router Router biên nhãn

LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn

LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn

LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn

MEF Metro Ethernet Forum Diễn đàn Ethernet đô thị MEN Metro Ethernet Network Mạng Ethernet đô thị

MG Media Gateway Cổng đa phương tiện

MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MPOA Multiprotocol Over ATM Đa giao thức trên ATM NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp

NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế tiếp

OAM &P Operation Administrative

ManageMAN - Et & Provide Quản trị, vận hành và cung cấp OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất

đầu tiên PBB-TE Provider Backbone Bridge -

Traffice Engineering Nhà cung cấp lưu lượng đường trục PBT Provider Backbone Transport Nhà cung cấp truyền tải đường

trục

PE Provider Edge Thiết bị biên của nhà cung cấp

PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức

PNNI Private Network-Network

Interface

Giao diện riêng mạng – mạng riêng ảo

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RESV Resevation Bản tin dành trước

RFC Request For Comman Yêu cầu ý kiến

RPR Resilent Packet Ring Vòng phục hồi gói

RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên

Chuyên đề

Mục lục

SG Signaling Gateway Cổng báo hiệu

SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiên STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu

TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

TGW Traffic Gateway Cổng lưu lượng

T-MPLS Transport MPLS Truyền tải chuyển mạch nhãn đa giao thức

TLV Time To Live Thời gian sống

ToS Type of Service Kiểu dịch vụ

UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu UNI User Network Interface Giao diện mạng người dùng

VC Virtual Circuit Kênh ảo

VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo

VoD Video on Demand Dịch vụ video theo yêu cầu

VNPT Vietnam Post &

Telecommunications

Tập đoàn BCVT Việt Nam VLAN Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo

VP Virtual Path Đường ảo

VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu phát triển thông tin ngày càng cao đòi hỏi cấp bách việc cải tiến và nâng cấp mạng lưới Viễn thông cho phù hợp với xu thế mới. Hiện nay nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ như thoại, Internet, Data, các dịch vụ băng rộng, đang ngày một tăng và không thể tách rời cuộc sống của con người. Do vậy mạng thông tin phải đảm bảo và đáp ứng đầy đủ về mặt kỹ thuật, có băng tần rộng, tốc độ cao, hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ để phục vụ đời sống xã hội.

Cùng với xu hướng phát triển Công nghệ và mạng Viễn thông trên thế giới, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam VNPT đang triển khai mạnh mẽ mạng thế hệ sau cả ở mạng lõi và ở phần truy nhập. Tập đoàn VNPT đã triển khai xây dựng mạng MAN-E trên khắp các tỉnh thành trong cả nước. MAN-E là giải pháp nhằm để đáp ứng yêu cầu về truyền tải băng rộng để phục vụ nhu cầu sử dụng của khách hàng là tổ chức, doanh nghiệp cũng như cá nhân.

Với mong muốn được tiếp cận với các loại hình dịch vụ mới, các kiến trúc xây dựng mạng mới và đang áp dụng triển khai trên mạng Viễn thông VNPT Yên Bái từ những năm 2007-2008 và đang được khai thác trên mạng tôi lựa chọn đề tài tốt nghiệp: “Công nghệ mạng MAN - E và ứng dụng trên mạng Viễn thông VNPT Yên Bái” với những nội dung cụ thể sau:

- Chương 1: Tổng quan về công nghệ MAN-E (Metro Area Network Ethernet); Trình bày kiến trúc mạng MAN-E, dịch vụ mạng MAN-E, các thuộc tính của dịch vụ mạng MAN-E.

- Chương 2: Các công nghệ ứng dụng cho MAN-E

- Chương 3: Ứng dụng công nghệ MAN-E trên mạng Viễn thông VNPT Yên Bái Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng các vấn đề trình bày trong đồ án chưa thể mang tính hoàn chỉnh. Rất mong nhận được thêm ý kiến đóng góp của các Thầy, cô giáo cùng các đồng nghiệp và bạn bè .

Để thực hiện được đồ án/khóa luận này em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo ThS. Nguyễn đình Long, các thầy cô giáo trong Học viện Công nghệ Bưu Chính

Chuyên đề

Lời nói đầu

Viễn Thông đã hướng dẫn em trong suốt thời gian học tập và làm đồ án tốt nghiệp tại trường. Tôi xin cảm ơn các đồng nghiệp làm ở Viễn thông VNPT Yên Bái đã cung cấp cho tôi những số liệu cụ thể trên mạng Viễn thông của VNPT Yên Bái và bạn bè đã giúp đỡ, chia sẻ trong thời gian vừa qua và mong muốn tiếp tục nhận được những tình cảm quý báu đó trong cuộc sống.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MAN-E

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Mạng Ethernet đô thị là mạng sử dụng công nghệ Ethernet, kết nối các mạng cục bộ của các tổ chức và cá nhân với một mạng diện rộng WAN hay với Internet.

Việc áp dụng công nghệ Ethernet vào mạng cung cấp dịch vụ mang lại nhiều lợi ích cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng. Bản thân công nghệ Ethernet đã trở nên quen thuộc trong những mạng LAN của doanh nghiệp trong nhiều năm qua; giá thành các bộ chuyển mạch Ethernet đã trở nên rất thấp; băng thông cho phép mở rộng với những bước nhảy tùy ý là những ưu thế tuyệt đối của Ethernet so với các công nghệ khác. Với những tiêu chuẩn đã và đang được thêm vào, Ethernet sẽ mang lại một giải pháp mạng có độ tin cậy, khả năng mở rộng và hiệu quả cao về chi phí đầu tư. 1.1.2 Đánh giá về công nghệ mạng Metro Ethernet

1.1.2.1 Tính dễ sử dụng

Dịch vụ Ethernet dựa trên giao diện Ethernet chuẩn, dùng rộng rãi trong các hệ thống mạng cục bộ. Hầu như tất cả các thiết bị và máy chủ trong LAN đều kết nối dùng Ethernet, vì vậy mở rộng việc sử dụng Ethernet để kết nối các mạng cung cấp dịch vụ với nhau sẽ đơn giản hóa quá trình hoạt động và các chức năng quản trị, quản lí và cung cấp (OAM &P).

1.1.2.2 Hiệu quả về chi phí

Dịch vụ Ethernet làm giảm chi phí đầu tư và chi phí vận hành. Sự phổ biến của Ethernet trong hầu hết tất cả các sản phẩm mạng nên giao diện Ethernet có chi phí không đắt. Giá thành thiết bị thấp, chi phí quản trị và vận hành thấp hơn, ít tốn kém hơn những dịch vụ cạnh tranh khác. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao tăng thêm băng thông một cách khá mềm dẻo, cho phép thuê bao thêm băng thông khi cần thiết và họ chỉ trả cho những gì họ cần.

1.1.2.3 Tính linh hoạt

Dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao thiết lập mạng của họ theo những cách hoặc là phức tạp hơn hoặc là không thể thực hiện với các dịch vụ truyền thống khác. Ví dụ: một công ty thuê một giao tiếp Ethernet đơn có thể kết nối nhiều mạng ở vị trí khác nhau để thành lập một Intranet VPN của họ, kết nối những đối tác kinh

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

doanh thành Extranet VPN hoặc kết nối Internet tốc độ cao đến ISP. Với dịch vụ Ethenet, các thuê bao cũng có thể thêm vào hoặc thay đổi băng thông trong vài phút thay vì trong vài ngày ngày hoặc thậm chí vài tuần khi sử dụng những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame relay, ATM,…). Ngoài ra, những thay đổi này không đòi hỏi thuê bao phải mua thiết bị mới hay ISP cử cán bộ kỹ thuật đến kiểm tra, hỗ trợ tại chỗ. 1.1.2.4 Tính chuẩn hóa

MEF đang tiếp tục định nghĩa và chuẩn hóa các loại dịch vụ và các thuộc tính này, cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có khả năng trao đổi giải pháp của họ một cách rõ ràng, các thuê bao có thể hiểu và so sánh các dịch vụ một cách tốt hơn.

1.1.3 Ứng dụng mạng MAN - E

Hỗ trợ nhiều loại ứng dụng và dịch vụ thuộc thế hệ mạng kế tiếp. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu:

- Kết nối giữa các LAN - Truyền tải đa ứng dụng - Mạng riêng ảo Metro

- Kết nối điểm - điểm tốc độ cao - Mạng lưu trữ

- LAN Video/Video Training - CAD/CAM - Các ứng dụng sao lưu dự phòng - Truyền số liệu Y tế - Hình ảnh - Scientific Modeling - Streaming Media - Server Backup - Các ứng dụng Back-end Server - Các ứng dụng lưu trữ (iSCSI) 1.1.4 Các xu hướng công nghệ phát triển mạng MAN - E và ứng dụng 1.1.4.1 Xu hướng phát triển công nghệ mạng MAN - E

Để có thể ứng dụng Ethernet vào hạ tầng mạng viễn thông, rất nhiều công nghệ truyền tải đã được nghiên cứu, thử nghiệm. Nhưng nổi bật lên hiện nay là các công nghệ sau:

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

- T-MPLS - PBB-TE

Hình vẽ 1.1 minh họa xu hướng phát triển công nghệ mạng MAN - E

Hì

nh 1. 1 Xu hướng phát triển công nghệ MAN-E 1.1.4.2 Xu hướng dịch vụ tốc độ cao

Mạng MAN - E được nghiên cứu triển khai với mục đích chủ yếu là cung cấp hạ tầng đảm bảo cho các dịch vụ yêu cầu băng thông lớn, tốc độ cao, mềm dẻo trong quản lý. Với khả năng băng thông có thể được cấp phát dao động từ khoảng 1Mbps đến 10Gps, Ethernet cho phép người dùng tối ưu hóa nguồn lực trong việc phát tiển mạng của riêng mình.

Dưới đây là liệt kê một số dịch vụ được cho là cần có tốc độ cao: - Truy nhập Internet tốc độ cao

- Mạng lưu trữ

- Các mạng riêng ảo lớp 2 (L2VPN) - Các dịch vụ giá trị gia tăng

- Dịch vụ LAN trong suốt - VoIP

- Hạ tầng đường trục mạng đô thị - LAN - FR/ATM VPN

- Extranet

- LAN kết nối đến các tài nguyên mạng

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

1.2 KIẾN TRÚC MẠNG MAN - E

1.3 DỊCH VỤ MẠNG MAN - E

1.3.1.1 Giới thiệu chung về dịch vụ mạng MAN - E

Bản thân Ethernet là cung cấp kết nối chứ không phải dịch vụ. Với sự xuất hiện các dịch vụ Metro Ethernet, các nhà cung cấp dịch vụ bắt đầu dùng công nghệ kết nối Ethernet để cung cấp các “dịch vụ” Ethernet. Vì vậy, các dịch vụ MAN - E cũng dùng tới thuật ngữ “thuộc tính dịch vụ” giống như các dịch vụ MAN/WAN.

Hình 1. 2 Mô hình dịch vụ MAN - E Dưới đây là một số thuật ngữ liên quan tới mạng MAN - E

CE là thiết bị phía khách hàng. CE kết nối tới MAN - E tại UNI dùng các khung Ethernet chuẩn.CE có thể là:

Router

IEEE 802.1Q bridge (switch)

UNI là giao diện mạng giữa nhà cung cấp và khách hàng Là biên giữa mạng khách hàng và nhà cung cấp. Được cung cấp bởi nhà cung cấp Tuân theo chuẩn IEEE 802.3 Ethernet PHY and MAC.

Giao diện vật lý với tốc độ có thể là 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps hoặc 10Gbps MAN - E: có thể dùng nhiều công nghệ phân phối dịch vụ và vận chuyển khác nhau : SONET/SDH, WDM, RPR, MAC-in-MAC, Q-in-Q, MPLS...

EVC là sự kết hợp của 2 hay nhiều UNI. Nói theo cách khác, EVC là đường hầm logical kết nối 2 hay nhiều sites cho phép truyền các khung Ethernet giữa chúng. EVC cũng hoạt động như là sự tách biệt giữa các khách hàng khác nhau, cung cấp tính riêng biệt dữ liệu và bảo mật như là Frame Relay hay là ATM PVCs. Có 3 kiểu EVC:

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

Hình 1. 3 EVC điểm-điểm

Hình 1. 4 EVC đa điểm-đa điểm

Hình 1. 5 EVC điểm-đa điểm 1.3.1.2 Các kiểu dịch vụ mạng MAN - E

Các kiểu dịch vụ mạng MAN - E bao gồm: dịch vụ kết nối, dịch vụ ứng dụng - Dịch vụ kết nối: Các loại dịch vụ kết nối tương ứng với các loại EVC kể trên

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

+ Dịch vụ điểm - điểm (Point-to-Point)

+ Dịch vụ đa điểm - đa điểm (Multipoint-to-Multipoint) + Dịch vụ điểm - đa điểm (Point-to-Multipoint)

- Dịch vụ ứng dụng:

+ Dịch vụ cho doanh nghiệp: Carrier Ethernet có thể thỏa mãn những nhu cầu mới

của doanh nghiệp như: Cung cấp các dịch vụ chất lượng cao, kết nối Gigabit giữa các doanh nghiệp, tích hợp trung tâm dữ liệu, kết nối doanh nghiệp với khách hàng và nhà cung cấp, thiết lập mạng riêng ảo, giải pháp lưu trữ và khôi phục thảm họa, truy cập Internet đảm bảo tốc độ multi-megabit, video conferencing & broadcast, điện thoại doanh nghiệp, tích hợp thoại - dữ liệu - hình ảnh, thay thế dịch vụ DS3, hỗ trợ các dịch vụ ghép kênh phân chia theo thời gian.

+ Dịch vụ Triple Play: Truyền tải dữ liệu, thoại và phim ảnh trên một mạng IP với

chất lượng cao.

+ Dịch vụ di động: Cung cấp Wireless Backhaul, truy cập Wi-fi, cơ sở hạ tầng cho

Wimax, 3G và wireless thế hệ sau, các dịch vụ dữ liệu thế hệ sau, ảnh phân giải cao, video không dây, gaming...

1.3.1.3 Phân loại dịch vụ của MEF

Theo Metro Ethernet Forum, tương ứng với các kiểu EVC dịch vụ mạng MAN - E gồm các kiểu:

- E-LINE - E-LAN - E-TREE

Dựa trên phương pháp nhận dạng tại UNI, MEF phân chia dịch vụ thành các kiểu khác nhau. Các dịch vụ dựa trên cổng UNI (tất cả được tập hợp vào một) được định nghĩa là "riêng". Các dịch vụ dựa trên VLAN (tại UNI là đa dịch vụ) được định nghĩa là "ảo".

Dưới đây là sự phân loại các dịch vụ dựa trên EVC, UNI: 1.3.2 Dịch vụ E-LINE

Dịch vụ E-LINE dựa trên một kết nối ảo (EVC) điểm - điểm. Dịch vụ E-LINE được sử dụng để cung cấp các dịch vụ Ethernet điểm - điểm.

Dịch vụ E-LINE có thể cung cấp băng thông đối xứng cho dữ liệu gửi nhận trên hai hướng mà không có việc đảm bảo tốc độ giữa hai UNI

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

E-LINE có thể cung cấp cam kết đảm bảo tốc độ.

E-LINE cho phép ghép dịch vụ. Việc ghép dịch vụ có thể diễn ra tại một hoặc hai UNI.

Hình 1. 6 E-LINE sử dụng EVC điểm - điểm 1.3.2.1 Dịch vụ Ethernet Private Line (EPL)

Dịch vụ EPL là một dạng của dịch vụ E-LINE. Dịch vụ EPL sử dụng một EVC điểm-điểm giữa hai UNI. EPL cung cấp độ trong suốt của các khung dịch vụ giữa các UNI tức là khi khung dịch vụ được truyền đi thì mào đầu của khung dịch vụ và dữ liệu được chỉ ra tại cả UNI nguồn và UNI đích. Đây là cấu trúc cơ bản của dịch vụ EPL.

Hình 1. 7 Dịch vụ EPL

Dịch vụ EPL không cho phép ghép dịch vụ, một UNI chuyên dụng được sử dụng cho dịch vụ này. Vì EPL cung cấp độ trong suốt của dịch vụ nên sẽ không có sự phối hợp giữa thuê bao và nhà cung cấp trên một liên kết CE-VLAN ID/EVC vì tất cả các khung dịch vụ được ghép tới một EVC tại UNI.

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

1.3.2.2 Dịch vụ Ethernet Virtual Private Line (EVPL)

Dịch vụ EVPL là một kiểu dịch vụ E-LINE. Dịch vụ EPL được sử dụng để cung cấp các dịch vụ tương tự như dịch vụ EPL trừ một số ngoại lệ. Thứ nhất, dịch vụ EVPL cho phép ghép dịch vụ tại UNI. Điều đó nghĩa là nhiều EVC được tạo ra tại UNI trong khi EPL không cho phép. Thứ hai, một EVPL không cung cấp độ trong suốt khung dịch vụ cao như dịch vụ EPL bởi vì khi ghép dịch vụ thì một số khung dịch vụ có thể được gửi tới một EVC trong khi một số khung dịch vụ khác có thể được gửi tới các EVC khác. Hình vẽ 1.10 chỉ ra cấu trúc cơ bản của dịch vụ EVPL.

Hình 1. 8 Dịch vụ EVPL (Ethernet Virtual Private Line) 1.3.3 Dịch vụ E-LAN

Các dịch vụ cung cấp kết nối Ethernet ảo, dạng đa điểm – đa điểm có thể được gọi là dạng Ethernet LAN (E-LAN). Dịch vụ E-LAN được minh họa như Hình 1.11:

UNI UNI UNI UNI Multipoint-to-Multipoint EVC Metro Ethernet Network UNI UNI UNI UNI Multipoint-to-Multipoint EVC Metro Ethernet Network

Hình 1. 9 Dịch vụ E-LAN sử dụng EVC đa điểm-đa điểm

Kiểu dịch vụ Ethernet LAN cung cấp kết nối đa điểm, tức là nó có thể kết nối 2 hoặc hơn nhiều UNIs. Dữ liệu của thuê bao được gửi từ một UNI có thể được nhận tại một hoặc nhiều dữ liệu của UNIs khác.

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

Mỗi site (UNI) được kết nối với một multipoint EVC. Khi những site mới (UNIs) được thêm vào, chúng sẽ được liên kết với multipoint EVC nêu trên do vậy nên đơn giản hóa việc cung cấp và kích hoạt dịch vụ. Theo quan điểm của thuê bao, dịch vụ E-LAN làm cho MAN - E trông giống một mạng LAN ảo.

Dịch vụ E-LAN có thể sử dụng để tạo một số lượng lớn các dịch vụ. Trường hợp đơn giản nhất, dịch vụ E-LAN có thể cung cấp một dịch vụ "best effort" mà không có yêu cầu đảm bảo giữa các UNI. Ngoài ra dịch vụ E-LAN Service có thể cung cấp một CIR, kết hợp CBS, EIR với EBS (xem phần Bandwidth Profile sau) và độ trễ, jitter, và tổn thất khung.

Đối với kiểu dịch vụ E-LAN, ghép dịch vụ có thể diễn ra tại không, một hoặc nhiều UNI trong EVC. Ví dụ, kiểu dịch vụ E-LAN và kiểu dịch vụ E-LINE có thể ghép dịch vụ tại cùng UNI. Khi đó, dịch vụ E-LAN có thể được sử dụng để kết nối với các vị trí thuê bao khác, trong khi dịch vụ E-LINE được sử dụng để kết nối tới Internet với cả hai dịch vụ.

1.3.3.1 Dịch vụ Ethernet Private LAN (EP-LAN)

Các thuê bao với nhiều vị trí thường muốn kết nối các vị trí với nhau với tốc độ cao (các vị trí như là một mạng LAN). Để thực hiện được yêu cầu này, dịch vụ EP-LAN đã được định nghĩa. Dịch vụ EP-EP-LAN là một dạng của dịch vụ E-EP-LAN.

Dịch vụ EP-LAN được định nghĩa để cung cấp việc duy trì thẻ CE-VLAN và đường hầm của giao thức điều khiển lớp 2. Ưu điểm của việc này là thuê bao có thể cấu hình các VLAN ngang qua các vị trí mà không cần phải phối hợp với các nhà cung cấp. Mỗi giao diện được cấu hình cho "all to one bundling" do đó, EP-LAN hỗ trợ việc duy trì ID của CE-VLAN. Thêm nữa, EP-LAN còn hỗ trợ việc duy trì CoS của CE-VLAN.

Hình 1.12 là cấu trúc cơ bản của dịch vụ EP-LAN.

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

Hình 1. 10 Dịch vụ EP-LAN 1.3.3.2 Dịch vụ Ethernet Virtual Private LAN (EVP-LAN)

Một số thuê bao muốn dịch vụ E-LAN để kết nối các UNI của họ trong mạng đô thị và tại cùng thời điểm đó từ một hoặc nhiều UNI của họ muốn truy cập tới các dịch vụ khác. Ví dụ một UNI là một vị trí thuê bao muốn truy cập tới một dịch vụ IP công cộng hoặc IP riêng từ một UNI mà được dùng cho dịch vụ E-LAN giữa các thuê bao khác trong mạng Metro. Dịch vụ EVP-LAN được định nghĩa để đáp ứng yêu cầu này.

Ghép trên UNI có thể được sử dụng hoặc không sử dụng trong EVC đa điểm-đa điểm. Tức là việc duy trì thẻ CE-VLAN và đường hầm của giao thức điều khiển lớp hai có thể được cung cấp hoặc không được cung cấp.

Hình vẽ 1.13 mô tả cấu trúc cơ bản của dịch vụ EVP-LAN trong đó khách hàng sử dụng một dịch vụ EVP-LAN (EVC màu đỏ) để cung cấp kết nối dữ liệu đa điểm và một dịch vụ EVPL (EVC màu xanh) để truy cập dịch vụ value-add từ một UNI

.

Hình 1. 11 Dịch vụ EVP-LAN (Ethernet Virtual Private LAN) 1.3.4 Dịch vụ E-TREE

Các dịch vụ cung cấp kết nối Ethernet ảo, dạng điểm – đa điểm (định nghĩa theo MEF) có thể được gọi là dạng Ethernet Tree (E-Tree). Dịch vụ E-Tree có một điểm gốc và nhiều điểm “lá” nhận thông tin hoặc gửi thông tin từ/đến gốc (Hình 1.14).

Leaf UNI Rooted Multipoint EVC Metro Ethernet Network Root UNI Leaf UNI Leaf UNI Leaf UNI Root UNI Leaf UNI Rooted Multipoint EVC Metro Ethernet Network Root UNI Leaf UNI Leaf UNI Leaf UNI Root UNI

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

Hình 1. 12 Dịch vụ E-Tree sử dụng Rooted-Multipoint EVC

Mỗi nút lá UNI chỉ có thể trao đổi với nút gốc UNI. Các bản tin dịch vụ được gửi từ mỗi nút lá UNI mà có địa chỉ thuộc về nút lá UNI khác sẽ không được truyền qua hệ thống (loại bỏ khi đi vào biên của mạng). Dịch vụ E-Tree thích hợp cho triển khai cung cấp truy nhập Internet hoặc video theo yêu cầu triển khai dạng Multicast hoặc Broadcast.

Một dạng mở rộng khác của dịch vụ E-Tree là có thể hỗ trợ từ 2 hoặc nhiều hơn số lượng nút gốc UNI. Trong trường hợp này, mỗi nút lá UNI vẫn chỉ có thể trao đổi dữ liệu với một nút gốc UNI. Các nút gốc UNI có thể trao đổi dữ liệu với nhau để hỗ trợ khả năng dự phòng. Root UNI Rooted-Multipoint EVC Root UNI To Leaf UNIs Hình 1. 13 Dịch vụ E-Tree

Với một dịch vụ E-Tree, khả năng ghép dịch vụ có thể không hoặc có thực hiện tại một hoặc nhiều cổng UNI trong EVC. Ví dụ, một dịch vụ EVC dạng E-Tree có thể được ghép chung với một dịch vụ EVC dạng E-Line điểm – điểm tại cùng UNI cung cấp cho người dùng. Tại đây, dịch vụ E-Tree có thể được cung cấp cho truy cập tới ISP có dự phòng (E-Tree nhiều nút gốc); dịch vụ E-Line dùng để truy cập vào mạng riêng ảo truyền số liệu.

1.3.4.1 Dịch vụ Ethernet Private Tree - EP-Tree

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

Hình 1. 14 Dịch vụ EP-Tree

Thuê bao với nhiều site có thể có yêu cầu cung cấp kết nối giữa các site, cung cấp dịch vụ không chỉ theo hướng sử dụng LAN. Sẽ có một vài site làm điểm gốc cung cấp dịch vụ, các site khác được gán vai trò là điểm lá nhận dịch vụ.

Dịch vụ EP-Tree yêu cầu giữ nguyên thẻ VLAN của khách hàng và đóng gói các giao thức cơ bản lớp 2. Với tính năng này, khách hàng có thể tự cấu hình VLAN giữa các site mà không phải có sự hỗ trợ từ nhà cung cấp dịch vụ. Khả năng này được thực hiện qua việc cấu hình mỗi giao diện có thể ghép dịch vụ. Hình vẽ 1.16 mô tả cấu trúc cơ bản của dịch vụ EP-Tree.

1.3.4.2 Dịch vụ Ethernet Virtual Private Tree - EVP-Tree

Có các thuê bao có nhu cầu sử dụng dịch vụ được cung cấp dạng cây trong nội bộ mạng. Trong trường hợp này, mỗi điểm lá trong kết nối cây cần được gắn hoặc kết nối với một điểm lá (hoặc) gốc cụ thể. Mỗi giao diện UNI cũng có thể cung cấp dịch vụ khác như EVPL hoặc EVP-LAN. Mô hình này gọi là mô hình dịch vụ EVP-Tree, cây Ethernet riêng ảo.

Tại các UNI trong dịch vụ có thể không hỗ trợ hoặc có hỗ trợ gom dịch vụ. Có nghĩa là thẻ CE-VLAN hoặc các giao thức đặc thù của lớp 2 có thể được bảo toàn hoặc không khi truyền qua mạng. Hình 1.17 mô tả cấu trúc của dịch vụ EVP-Tree. Trong ví dụ này, khách hàng có sử dụng dịch vụ EVP-LAN (đỏ) cho việc kết nối truyền dữ liệu giữa các UNI. Dịch vụ EVP-Tree (xanh) sử dụng để cung cấp video dạng quảng bá trong nội bộ.

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

Hình 1. 15 Dịch vụ EVP-Tree (Ethernet Virtual Private Tree)

Chuyên đề

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ MAN-E

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Mạng Metro Ethernet hiện đã và đang được phát triển rất mạnh bởi nhiều tổ chức chuẩn hóa như IETF, IEEE hay các hãng công nghệ. Tuy nhiên, tất cả các công nghệ đều phải tuân thủ các khuyến nghị của Metro Ethernet Forum. Các khuyến nghị MEF1 cho đến MEF21 đã mô tả rất chi tiết các yêu cầu cho dịch vụ mạng Metro Ethernet, yêu cầu về mô hình phát triển mạng, quản trị hệ thống.

Các công nghệ ứng dụng cho mạng Metro Ethernet có nhiều hướng phát triển nhưng tập trung chủ yếu vào các xu hướng:

Sử dụng MPLS với những cơ chế điều khiển lưu lượng để truyền tải các bản tin Ethernet.

Sử dụng Ethernet - điển hình là PBT - với những cải tiến về định tuyến, chất lượng dịch vụ để xây dựng mạng.

Cải tiến MPLS để truyền tải dữ liệu mạng.

Các ứng dụng, dịch vụ trên nền mạng Metro Ethernet có đặc điểm chung là băng thông rộng, tốc độ cao. Nhưng tựu chung lại đều quy về các loại hình điểm – điểm, đa điểm – đa điểm, sử dụng hạ tầng mạng cáp quang để đảm bảo về tốc độ, chất lượng dịch vụ.

Loại hình dịch vụ điểm – điểm tương ứng với các dịch vụ truyền thống như kênh thuê riêng, frame relay hoặc với những loại hình dịch vụ mới như Internet tốc độ cao, đa dịch vụ (Triple play). Ngoài ra, với khả năng tăng băng thông theo 1 Mbps, nhà cung cấp có thể đưa ra những dịch vụ phù hợp với yêu cầu của người dùng.

Các dịch vụ trong MAN - E được đảm bảo chất lượng dịch vụ theo những cam kết chất lượng – Service Level Agree MAN - Et - SLA. Với những cam kết về CIR, PIR hoặc thời gian lỗi, chất lượng dịch vụ trong MAN - E cao hơn rất nhiều so với những mạng truyền thống như SONET/SDH.

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG CHO MAN-E

2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG MAN - E

Mạng MAN - E làm chức năng thu gom lưu lượng của các thiết bị mạng truy nhập (MSAN, IP-DSLAM), lưu lượng các khách hàng kết nối trực tiếp vào mạng MAN để chuyển tải lưu lượng trong nội tỉnh, đồng thời kế nối lên mạng trục IP/MPLS để chuyển lưu lượng đi liên tỉnh, quốc tế.

Các công nghệ cho mạng MAN - E hiện tại gồm có: - Công nghệ SDH

- Công nghệ WDM

- Công nghệ thuần Ethernet - Công nghệ MPLS

- Công nghệ RPR

- Công nghệ PBT (Provider Backbone Transport) - Công nghệ T-MPLS

Việc lựa chọn công nghệ mạng để triển khai phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Chương này sẽ trình bày các đặc điểm, ưu nhược điểm, khả năng áp dụng của từng công nghệ.

2.1.1 Công nghệ SDH 2.1.1.1 Tổng quan:

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.

Từ trước tới nay công nghệ truyền dẫn SDH được xây dựng chủ yếu cho việc yếu cho việc tối ưu truyền tải lưu lượng thoại. Tuy nhiên, trong những năm gần đây thì nhu cầu sử dụng các loại hình dịch vụ truyền dữ liệu tăng lên rất nhiều và có xu hướng chuyển dần lưu lượng của các dịch vụ thoại sang truyền tải theo các giao thức truyền

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E dữ liệu (ví dụ như dịch vụ thoại qua IP (VoIP).. Trong khi đó, các cơ sở hạ tầng mạng SDH hiện có khó có khả năng đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng gia tăng trong tương lai gần. Do vậy yêu cầu đặt ra là cần phải có một cơ sở hạ tầng truyền tải mới để có thể đồng thời truyền tải trên nó lưu lượng của hệ thống SDH hiện có và lưu lượng của các loại hình dịch vụ mới khi chúng được triển khai. Đó chính là lý do của việc hình thành một hướng mới của công nghệ SDH, đó là SDH thế hệ kế tiếp SDH-NG.

Công nghệ SDH-NG được tập hợp chung trong một khái niệm đó là truyền dữ liệu qua mạng SDH DoS. DoS là cơ cấu truyền tải lưu lượng cung cấp một số chức năng và các giao diện nhằm mục đích tăng hiệu quả của việc truyền dữ liệu qua mạng SDH. Mục tiêu quan trọng nhất mà các hướng công nghệ nói trên cần phải thực hiện được đó là phối hợp hỗ trợ lẫn nhau để thực hiện chức năng cài đặt/chỉ định băng thông cho các dịch vụ một cách hiệu quả mà không ảnh hưởng tới lưu lượng đang được truyền qua mạng SDH hiện tại. Thêm vào đó, SDH-NG cung cấp chức năng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS với mức độ chấp nhận nào đó cho các loại hình dịch vụ mới, mềm dẻo và linh hoạt trong việc hỗ trợ truyền tải lưu lượng truyền tải bởi các giao thức khác nhau qua mạng. Cơ cấu của DoS bao gồm 3 giao thức chính: Thủ tục đóng khung tổng quát GFR (generic framing procedure), kỹ thuật liên kết chuỗi ảo VC (virtual concatenation) và cơ cấu điều chỉnh dung lượng đường thông LCAS (link capacity adjustMAN - Et scheme). Cả 3 giao thức này đã được ITU-T chuẩn hoá lần lượt bởi các tiêu chuẩn G.7041/Y.1303, G.707, G.7042/Y.1305. Giao thức GFP cung cấp thủ tục đóng gói khung dữ liệu cho các dạng lưu lượng khác nhau (Ethernet, IP/PPP, RPR, kênh quang…) vào các phương tiện truyền dẫn TDM như là SDH hoặc hệ thống truyền tải quang OTN (optical transport network). Giao thức VC cung cấp những thủ tục cài đặt băng thông cho kênh kết nối mềm dẻo hơn so với những thủ tục áp dụng trong hệ thống truyền dẫn TDM trước đó. Giao thức LCAS cung cấp thủ tục báo hiệu đầu cuối tới đầu cuối để thực hiện chức năng điều chỉnh động dung lượng băng thông cho các kết nối khi sử dụng VC trong kết nối SDH.

2.1.1.2. Ưu điểm – Nhược điểm

Ưu điểm Nhược 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

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.

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E

Ưu điểm Nhược điểm

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

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 giành cho bảo vệ và phục hồi lớn

Phương thức cung cấp kết nối phức tạp, thời gian cung ứng kết nối dài

2.1.2 Công nghệ WDM 2.1.2.1. Tổng quan

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 Gigabít/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.

2.1.2.2. Ưu điểm - Nhược điểm:

Ưu điểm Nhược 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

Giá thành thiết bị mạng cao

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E

Ưu điểm Nhược điểm

quang đã được xây dựng. 2.1.3 Công nghệ RPR 2.1.3.1 Tổng quan

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. 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.

RPR sử dụng vòng song hướng gồm 2 sợi quang truyền ngược chiều đối xứng nhau. Một vòng được gọi là vòng ngoài (Outer ring), vòng kia được gọi là vòng trong (Inner ring). Hai vòng có thể đồng thời sử dụng để truyền dữ liệu và thông tin điều khiển.

Khi có lỗi node hay liên kết xảy ra trên vòng sợi quang, RPR thực hiện chuyển mạch bảo vệ thông minh để đổi hướng lưu lượng đi xa khỏi nơi bị lỗi với độ tin cậy đạt tới thời gian nhỏ hơn 50 ms. Việc thực hiện khả năng tự phục hồi dựa trên cơ sở hai phương thức: phương thức STEERING và phương thức WRAPPING. Các nút mạng RPR trong vòng ring có thể thu các gói tin được địa chỉ hoá gửi đến nút đó bởi chức năng DROP và chèn các gói tin gửi từ nút vào trong vòng ring bởi chức năng ADD. Các gói tin không phải địa chỉ của nút sẽ được chuyển qua. Một trong những chức năng quan trọng nữa của RPR là lưu lượng trong vòng ring sẽ được truyền tải theo 3 mức ưu tiên là high, medium, low tương ứng với 3 mức chất lượng dịch vụ QoS (quanlity of service). Hiện tại giao thức RPR đã được chuẩn hoá trong tiêu chuẩn IEEE 803.17 của Viện kỹ thuật Điện và Điện tử Hoa Kỳ.

2.1.3.2 Ưu điểm - Nhược điểm

Ưu điểm Nhược điểm

Thích hợp cho việc truyền tải lưu lượng dữ liệu với cấu trúc ring

Hiệu suất sử dụng dung lượng băng

Giá thành thiết hiện tại còn khá đắt

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E

Ưu điểm Nhược điểm

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 khác nhau

Phương thức cung cấp kết nối nhanh, đơn giản.

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.

2.1.4 Công nghệ thuần Ethernet 2.1.4.1 Tổng quan

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 và hub and spoke.

Với công nghệ đóng gói VLAN (VLAN Stacking, VLAN Tunneling) dữ liệu của khách hàng có thể được phân chia độc lập với những đối tượng dữ liệu khác.

Trong công nghệ Q-in-Q (802.1ad), bên cạnh trường VLAN Tagging 12 bit truyền thống (802.1q), 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 Metro, 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

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E 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.

2.1.4.2 Chuẩn Q-in-Q (802.1ad)

Công nghệ Metro Ethernet ngày càng phát triển, nhưng chuẩn 802.1Q VLAN làm hạn chế số lượng VLAN (hạn chế cung cấp dịch vụ tới người dùng) do thẻ VLAN định nghĩa trong IEEE 802,1Q chỉ có 12 bit. Vì vậy, không gian địa chỉ của nó chỉ có 4096, không đủ đáp ứng khi số lượng người sử dụng ngày càng tăng. Và Q-in-Q được đưa ra để giải quyết được vấn đề này.

Q-in-Q được thiết kế để mở rộng số VLAN bằng cách thêm vào gói 1 thẻ VLAN 802.1Q. Với phần mở rộng thẻ, số VLAN chỉ ra tăng lên đến số lượng xáp xỉ 16 triệu VLAN. Thẻ VLAN bên trong công nghệ Q-in-Q có hai phần: Phần bên trong và phần bên ngoài.

Phần bên trong thì dùng để chỉ người sử dụng. Phần bên ngoài chỉ dịch vụ.

Định dạng của gói tin Q-in-Q

Hình 2. 1 Cấu trúc bản tin Q-in-Q

Bản tin Q-in-Q được tạo ra từ bản tin 802.1Q bằng cách chèn thêm 4 byte đánh dấu vào sau các trường địa chỉ DA, SA. Giá trị ETYPE được thiết lập tùy theo từng hãng, mặc định là 0x8100.

2.1.4.3 Đóng gói Q-in-Q

Việc đóng gói Q-in-Q có thể được thực hiện tại UPE - tại DSLAM hoặc tại các thiết bị chuyển mạch Metro, tùy theo từng cấu hình mạng. Việc đóng gói này được chia làm 3 loại:

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E Đóng gói theo cổng

Đóng gói theo lưu lượng. Đóng gói theo giao diện

Đóng gói theo cổng: Đóng gói Q-in-Q dựa trên cổng là đóng gói tất cả các lưu lượng đến một cổng nào đó với thẻ VLAN bên ngoài. Chế độ này không mềm dẻo.

Đóng gói theo lưu lượng: Trong chế độ đóng gói dựa trên lưu lượng, thiết bị phân loại lưu lượng dữ liệu đến của một cổng nào đó. Sau đó, nó quyết định dùng thẻ bên ngoài cho mỗi loại lưu lượng. Trong chế độ này, Q-in-Q được gọi là Q-in-Q chọn lọc (selective Q-in-Q). Q-in-Q chọn lọc được phân loại bởi dựa trên sự phân loại lưu lượng sau:

Đóng gói theo giao diện: Thông thường, quá trình đóng gói gói tin Q-in-Q được thực hiện trên cổng chuyển mạch. Trong trường hợp, truyền dữ liệu người dùng thông qua mạng lõi bởi VLL/PWE3, thì các subinterface trên NPE có thể đóng gói VLAN bên ngoài dựa trên thẻ VLAN và truy nhập VLL/PWE3 thông qua thẻ VLAN. Trong chế độ này, nhiều VLAN của nhiều người dùng có thể được truyền dẫn trong suốt thông qua subinterface, và được gọi là QinQ Stacking subinterface.

Đây cũng là một chế độ đóng gói dựa trên lưu lượng. Chế độ này hữu ích khi QinQ Stacking subinterface được dùng với L2VPN (PWE3/VLL/VPLS). Trong chế độ này, chuyển tiếp ở lớp 3 không hỗ trợ.

2.1.4.4 Kết cuối Q-in-Q

Kết cuối Q-in-Q là điểm tại đó nhãn VLAN ngoài và trong được nhận dạng, tùy theo chính sách chuyển tiếp gói tin mà loại bỏ nhãn hoặc chuyển tiếp gói tin. Khi sử dụng Q-in-Q để kết nối lên mạng lõi, phương thức thực hiện sẽ tùy theo cấu hình mạng mà có sự thay đổi.

Tại điểm biên của mạng lõi, kết cuối Q-in-Q được thực hiện trên sub-interface của Router kết nối, thường được gọi là giao diện con kết cuối Q-in-Q. Giao diện này tương tự với các giao diện VLAN ngoại trừ là giao diện VLAN xử lý 01 nhãn VLAN, còn giao diện kết cuối Q-in-Q thì xử lý 02 nhãn VLAN.

2.1.4.5 Ưu điểm - Nhược điểm

Ưu điểm Nhược 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

- Công nghệ Ethernet phù hợp với cấu trúc mạng theu 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

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E 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

Ethernet thực hiện chức năng định tuyến trên cơ sở thuật toán định tuyến chống lặp phân đoạn hình cây (spanning-tree-algorithm);.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 việc 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

2.1.5 Công nghệ PBT 2.1.5.1 Tổng quan

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 STP. Người quản lý mạng sẽ trực tiếp cấu hình trên các hệ thống switch, chỉ rõ 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 .

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E 2.1.5.2 Ưu điểm-Nhược điểm

Ưu điểm Nhược điểm

- Khả năng mở rộng mạng - Giá thành thấp

- Quản lý đơn giản

- Khi triển khai các dịch vụ multicast thì cần băng thông lớn

- Đang trong quá trình chuẩn hoá 2.1.6 Công nghệ MPLS

2.1.6.1 Tổng quan

Nguyên lý hoạt động chủ yếu của thực hiện trong 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 đường 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.

Những chức năng chủ yếu của công nghệ MPLS đã được mô tả và định nghĩa trong các tài liệu của tổ chức IETF (RFC 3031, 3032).

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.

2.1.6.2 Ưu điểm – Nhược điểm

Ưu điểm Nhược điểm

Công nghệ MPLS phù hợp với hầu 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

Giá thành tại thời điểm này là khá cao

Quản lý và vận hành phức tạp

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E cầu QoS Cung cấp các dịch vụ VPN Layer 3

2.2 CÔNG NGHỆ PBB VÀ PBB-TE

Mục tiêu đầu tư của các nhà cung cấp dịch vụ lên hệ thống mạng là nhằm cung cấp các dịch vụ mới với khả năng quản lý lưu lượng, tránh tắc nghẽn. Truyền tải dịch vụ qua mạng MPLS đã được tiến hành đầu tư từ 10 năm qua. Với sự chỉnh sửa mở rộng MPLS (MPLS-TE) và T-MPLS, khả năng truyền tải các gói tin dạng hướng kết nối qua Ethernet đang dần trở nên hiện thực. Tương tự như cách thức tiếp cận của T-MPLS, công nghệ PBT (Provider Backbone Transport) cũng hướng tới việc truyền tải Ethernet với chi phí điều khiển thấp. Công nghệ PBB được sự ủng hộ của Nortel, SieMAN - Es cùng một số nhà cung cấp khác. Giữa PBB (PBT, PBB-TE) và T-MPLS có một điểm chung là: Sử dụng phương thức quản lý tập trung để cấu hình các đường truyền tải hướng kết nối. T-MPLS đang có lợi thế với PBT về mặt chuẩn hóa nhưng cũng sẽ còn mất rất nhiều thời gian mới có thể là một công nghệ chín muồi cho mạng truyền tải so với MPLS. Những nhà cung cấp dịch vụ đã đầu tư rất lớn vào hạ tầng SONET/SDH, muốn chuyển sang hệ thống dựa trên nền IP đã và đang rất quan tâm đến các hướng công nghệ mới này với nhận định là nó sẽ đơn giản hơn so với mô hình của MPLS.

2.2.1.2 Một số đánh giá

- PBT được coi là những công nghệ thế hệ tương lại, cho phép nhà cung cấp giảm bớt chi phí đầu tư, chi phí vận hành. Sau đây sẽ là những đánh giá về: tính đơn giản, tính mở, độ tin cậy và lý do cho giảm bớt chi phí đầu tư cũng như chi phí quản lý.

- PBB được đưa ra với mục tiêu là áp dụng công nghệ Ethernet cho hệ thống mạng yêu cầu tính chất hướng kết nối, tương tự như những công nghệ SONET/SDH, ATM hay cáp quang. PBB giảm bớt độ phức tạp của Ethernet bằng cách loại bỏ các công nghệ truyền thống trong mạng LAN: spanning-tree, truyền quảng bá. Với các cải tiến về thông số của frame truyền tin, PBB cho phép các hạ tầng mạng truyền tải có thể ứng dụng Ethernet như một phương tiện truyền tải hiệu quả.

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E - Chuẩn công nghệ nền tảng của PBB là PBB – Provider Backbone Bridging sử

dụng đóng gói MAC-IN-MAC (IEEE 802.1ah) thêm vào các đóng gói bản tin tạo đường hầm trong mạng. PBB-TE là một giai đoạn phát triển tiếp theo của PBB hiện đang được chuẩn hóa bởi IEEE. Một xu hướng khác trong phát triển PBB-TE là sử dụng hệ thống điều khiển phân tán dựa trên GMPLS – Generalized MPLS. Tuy nhiên GMPLS có những đặc tính chỉ hỗ trợ mạng chuyển tải quang và với hệ thống mạng diện rộng, mạng metro, việc điều khiển bước sóng động trong truyền tải quang là khó thực hiện. Với những hạn chế về điều khiển phân tán như vậy nên công nghệ PBB chỉ tập trung vào mô hình quản lý mạng tập trung.

- PBT lược bỏ những tính năng về spanning-tree, flooding, broadcasting của mạng Ethernet LAN truyền thống. Thời gian phục hồi lâu cũng như phương thức truyền quảng bá thường là không được dùng trong hệ thống mạng của nhà cung cấp dịch vụ.

- Các công nghệ cơ bản của PBT là Q-in-Q (IEEE 802.1 ad), MAC-IN-MAC (IEEE 802.1ah) và OAM (IEEE 802.1ag), bổ sung một số phương thức mở rộng cho việc bảo vệ đường truyền (ảo) dữ liệu.

- Trong PBB, mặt phẳng điều khiển được triển khai tập trung, dẫn đến là đơn giản hơn trong lớp quản lý. Về mặt kỹ thuật, khi tập trung điều khiển thì việc điều khiển định tuyến cũng như các giao thức báo hiệu sẽ bớt phực tạp. Nói cách khác, trong mạng sử dụng PBB, không cần thiết phải có các giao thức định tuyến BGP, OSPF, ISIS hay các giao thức báo hiệu RSVT-TE, LDP. PBB giảm bớt độ phức tạp trên vùng điều khiên và chuyển công việc cho phần quản trị dịch vụ.

Tính đơn giản

- Với nhận định là hệ thống NMS sẽ làm thay những công việc của hệ thống điều khiển, loại bỏ các giao thức định tuyến, có thể có những suy nghĩ cho rằng việc quản trị hệ thống cũng như dịch vụ sẽ dễ dàng hơn. Điều này càng đúng khi mạng là hệ thống tĩnh, dịch vụ được khai báo và có kiểm soát, khác với hệ thống mạng định tuyến động, dịch vụ có thể được truyền qua mạng mà người quản lý không thể hoặc khó kiểm soát các chặng kết nối. Có rất nhiều nhà cung cấp nhấn mạnh vào tính chất đơn giản này.

- Điểm mạnh của PBB là tính đơn giản của hệ thống. Sử dụng PBB sẽ không còn cần có các hệ thống điều khiển lưu lượng, các giao thức báo hiệu trên từng node mạng. Không còn có những vấn đề về sai sót hay sự phức tạp của các giao thức lớp 3. Đơn giản là tốt nhưng một số nhà cung cấp dịch vụ không thực sự quan

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E tâm đến điều này, điều họ quan tâm là truyền tải dịch vụ tin cậy và có thể giảm bớt chi phí quản lý mạng tốt nhất có thể.

- PBT có cơ chế đơn giản và chỉ hỗ trợ các kết nối point-to-point. Mặc dù các cơ chế kết nối point to multipoint và multipoint-to-multipoint đang được thiết kế nhưng vấn đề là kết nối point-to-point không thể hỗ trợ môi trường đa dịch vụ. Một mảng lớn của thị trường mạng Metro Ethernet là dịch vụ triple-play qua kết nối point-to-point đến khách hàng. Tuy nhiên, thị trường lớn nhất trong Metro Ethernet lại là kết nối point-to-point (kênh thuê riêng). Hiện tại, với chuẩn PLSB (Provider Linkstate Bridging) đang được nghiên cứu, PBB kỳ vọng sẽ có sự bổ sung hoàn hảo cho kết nối đa điểm – đa điểm.

- PBB hướng tới một hệ thống mạng metro được quản trị tĩnh, phỏng theo những mô hình quản trị đã có của hệ thống SONET/SDH. Với những nhà cung cấp dịch vụ truyền thống, điều này làm cho họ cảm thấy quen thuộc, không phải thay đổi nhiều. Tuy nhiên, đây cũng là điều tương tự với hệ thống sử dụng MPLS & LSP. Khả năng mở rộng của PBB

Khả năng mở rộng tỉ lệ thuận với khả năng quản lý cấu hình mạng. Một hệ thống mạng không có khả năng quản lý cấu hình thì sẽ không có khả năng mở rộng.

Trong mạng Ethernet truyền thống, VLAN được tạo ra để phân tách thông tin giữa các vùng mạng. Hạn chế lớn nhất của VLAN là mỗi router hoặc switch chỉ hỗ trợ tối đa 4096 VLAN. Với một công ty, một đơn vị thì con số này là quá đủ. Nhưng trong môi trường mạng cung cấp dịch vụ, 4096 không có ý nghĩa thực tế. Để cái tiến vấn đề này, hai chuẩn IEEE 802.1ad (Q-in-Q) và IEEE 802.1ah (MAC-IN-MAC) đã được áp dụng. Q-in-Q cho phép mở rộng số lượng VLAN và MAC-in-MAC cho phép định danh số lượng khác hàng lên tới hàng triệu khách hàng.

PBB cho phép dựa vào VLAN để định danh số lượng khách hàng và vượt qua được rào cản 4096 VLAN. Nhưng để làm điều này, trên các switch PBB cần phải dành nhiều bộ nhớ, CPU hơn cho việc xử lý các header của Ethernet Frame, tìm ra cả hai địa chỉ MAC trong frame. Số lượng bộ nhớ cũng như CPU cần thêm sẽ tăng lên khoảng 30%. Điều tất yếu là giá thành chung của thiết bị cũng sẽ tăng lên.

Với hạn chế trong việc hỗ trợ multicast, tương lai 5 – 10 năm tiếp theo, các dịch vụ IPTV, triple-play sẽ là một vấn đề mà PBB phải cân nhắc khi phát triển.

Độ tin cậy của PBB

Với hệ thống mạng cung cấp dịch vụ thì độ tin cậy là một trong những yếu tố tiên quyết khi đánh giá hệ thống. Phần lớn các nhà cung cấp dịch vụ mong muốn cung

Chuyên đề Chương 2: Công nghệ ứng dụng cho MAN-E cấp dịch vụ, ứng dụng tới người sử dụng với độ ổn định 4 số 9 hoặc 5 số 9, hạn chế tối đa những ảnh hưởng tới chất lượng của hệ thống thoại, truyền số liệu hoặc video. PBB đang được IEEE xem xét với tên gọi PBB-TE và có những cản trở nhất định cần phải vượt qua nếu muốn được chuẩn hóa.

Độ tin cậy của PBB dựa trên các quy định của chuẩn ITU G.8031 cho bảo vệ vòng chuyển mạch Ethernet, tương tự như giao thức bảo vệ chuyển mạch trong SONET/SDH – tự động bảo vệ chuyển mạch (Auto protection Switching – APS). Khi thiết lập một kênh chuyển dữ liệu, PBB quy định thêm một kênh nữa để làm kênh dự phòng. Trong công nghệ SONET/SDH, đây gọi là dự phòng 1 + 1. Tuy nhiên, PBB không có những khuyến nghị liên quan đến việc bảo vệ trong trường hợp sự cố xảy ra ở node kết nối hoặc đường ring vật lý.

Chi phí của PBB

Trong trường hợp PBB triển khai để cung cấp dịch vụ mạng điểm – điểm với những thiết bị switch Ethernet giá rẻ, rõ ràng là chi phí đầu tư thấp hơn bất kỳ loại hình nào khác. Lý do là các khối chuyển mạch Ethernet hiện nay đã có giá thành sản xuất rất thấp, đặc biệt khi so sánh với những switch ATM hoặc router.

Hiện nay, các khối thiết bị chuyển mạch tuẩn thủ theo PBB chưa được sản xuất đại trà. Những thiết bị chuyển mạch thông thường không hỗ trợ hoặc chưa hỗ trợ các tính năng OAM (802.1ag). Vì thế, trong tương lai gần khả năng thiết bị PBB được sản xuất đại trà như switch Ethernet sẽ chưa rõ ràng.

Bộ nhớ, khả năng xử lý là những thành phần phải đầu tư thêm trong những switch khi xử lý đóng gói, mở gói bản tin MAC-IN-MAC. Theo IDC, giá thành sẽ tăng thêm khoảng 33% khi so sánh một thiết bị PBB với thiết bị chuyển mạch lớp 2 thông thường.

Do PBB không hỗ trợ Multicast lớp 3 nên khi sử dụng PBB cho dịch vụ Triple-play, với mỗi dịch vụ khi cần truyền tới đa điểm cần phải tăng thêm băng thông riêng rẽ tương ứng cho mỗi điểm.

PBB có hỗ trợ đảm bảo chất lượng dịch vụ ở mức cao nhất (H-QoS). Để đảm bảo tryền tải thông tin với yêu cầu H-QoS, phía nhận phải có sự độc lập tương đối với môi trường truyền tải. Với công nghệ hướng kết nối như PBB, các tuyến truyền dẫn có khả đảm bảo lưu lượng phải được xác lập trước. Với những mạng mà tài nguyên băng thông không đảm bảo, giải pháp này sẽ dẫn tới tăng chi phí sử dụng.

Một số vấn đề khác