Nghiên cứu, áp dụng về chuyển mạch nhãn đa giao

thức (MPLS) trong mạng Viễn thông Việt Nam

Nguyễn Thị Phiên

Trƣờng Đại học Quốc gia Hà Nội; Trƣờng Đại học Công nghệ

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử; Mã số: 60 52 70

Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Quốc Tuấn

Năm bảo vệ: 2012

Abstract. Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS): Trình

bày tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, kiến trúc mạng MPLS, các

thành phần chính, các giao thức và hoạt động của MPLS. Khôi phục lỗi đảm bảo QoS trong

MPLS: Trong phát triển của MPLS, có một vấn đề là lỗi. Với một mạng bất kì đều phải có các

phƣơng pháp để phát hiện và sửa lỗi. Và trong chƣơng này, tôi sẽ giới thiệu về phát hiện lỗi và

cơ chế phục hồi sau đó sẽ tập trung để minh họa cho cơ chế này trong mô hình của Haskin. Mô

hình này giải quyết vấn đề giảm các gói tin mất mát và lỗi thứ tự gói tin khi có lỗi xảy ra trong

mạng. Nghiên cứu áp dụng MPLS trong thiết kế mạng MAN-E tại VNPT Hải Dƣơng và mô

phỏng.

Keywords: Kỹ thuật điện tử; Mạch nhãn đa giao thức; Mạng viễn thông; Mạng chuyển mạch

Content.

CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA

GIAO THỨC (MPLS)

1.1. Giới thiệu MPLS

Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS - Multiple Protocol Lable Switching) phát triển trên nền

tảng của ATM và TCP/IP là một công nghệ băng rộng hiện đại, đã giải quyết đƣợc những vấn đề về

mạng đang đƣợc quan tâm hiện nay.

MPLS thích ứng đƣợc với nhiều giao thức mạng khác nhau, điều này mang lại nhiều lợi ích cho các

nhà cung cấp dịch vụ và ngƣời sử dụng.

1.1.1 Đặc điểm và phương thức hoạt động MPLS

1.1.1.1 Đặc điểm của MPLS

- Không có MPLS API, cũng không có thành phần giao thức phía host;

- MPLS chỉ nằm trên các router;

- MPLS là giao thức độc lập nên có thể hoạt động cùng với giao thức khác IP nhƣ IPX, ATM, Frame

Relay,[2];

- MPLS giúp đơn giản hoá quá trình định tuyến và làm tăng tính linh động của các tầng trung gian.

1.1.1.2 Phương thức hoạt động của MPLS

1.1.2 Lợi ích của MPLS

Những lợi ích này bao gồm:

+ Làm việc với các công nghệ liên kết dữ liệu nhƣ IP, ATM….;

+ Tƣơng thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác liên quan đến Internet;

+ Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol);

+ Tìm đƣờng đi linh hoạt dựa vào nhãn (label) cho trƣớc;

+ Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM);

+ Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp;

+ Có tính tƣơng thích cao.

1.2 Kiến trúc mạng MPLS

1.2.1 Lớp vật lý

1.2.2 Lớp liên kết dữ liệu

1.2.3 Chức năng của lớp mạng

Hình 1-1 Mối quan hệ giữa mô hình OSI, mô hìnhTCP/ IP với MPLS

1.3 Cấu trúc của nút MPLS

1.3.1 Mặt phẳng chuyển tiếp (Forwarding plane)

1.3.2 Mặt phẳng điều khiển (Control Plane)

Hình 1- 4 Cấu trúc một nút MPLS

Nhãn MPLS

Một nhãn MPLS là một trƣờng 32 bit cố định với cấu trúc xác định. Nhãn đƣợc dùng để xác định

một FEC. Hình 1-5 chỉ ra cấu trúc của một nhãn MPLS.

ATM cell header

GFC VPI VCI PTI CLP HEC DATA

Nhãn

Shim header

Layer 2

header

Label Layer 3

header

Layer 4

header

Data

Hình 1- 5 Cấu trúc của nhãn MPLS

1.3.3 Các phần tử chính của MPLS

1.3.3.1 LSR (Label Switch Router)

Thành phần cơ bản của mạng MPLS là thiết bị định tuyến chuyển mạch nhãn LSR. Có 3 loại LSR

trong mạng MPLS:

o Ingress LSR – LSR vào nhận gói chƣa có nhãn, chèn nhãn (ngăn xếp) vào trƣớc gói và truyền đi

trên đƣờng kết nối dữ liệu;

o Egress LSR – LSR ra nhận các gói đƣợc gán nhãn, tách nhãn và truyền chúng trên đƣờng kết nối

dữ liệu. LSR ra và LSR vào là các LSR biên;

o LSR trung gian (intermediate LSR) – các LSR trung gian này sẽ nhận các gói có nhãn tới, thực hiện

các thao tác trên nó, chuyển mạch gói và truyền gói đến đƣờng kết nối dữ liệu đúng.

1.3.3.2 LSP (label switch Path)

Đƣờng chuyển mạch nhãn (LSP) là một tập hợp các LSR mà chuyển mạch một gói có nhãn qua

mạng MPLS hoặc một phần của mạng MPLS. Về cơ bản, LSP là một đƣờng dẫn qua mạng MPLS

hoặc một phần mạng mà gói đi qua. LSR đầu tiên của LSP là một LSR vào, ngƣợc lại LSR cuối cùng

của LSP là một LSR ra. Tất cả các LSR ở giữa LSR vào và ra chính là các LSR trung gian.

Hình 1- 9 Ví dụ về một LSP qua mạng MPLS

1.3.3.3 FEC (Forwarding Equivalence Class)

Lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng (FEC) là một nhóm hoặc luồng các gói đƣợc chuyển tiếp dọc theo

cùng một tuyến và đƣợc xử lý theo cùng một cách chuyển tiếp. Tất cả các gói cùng thuộc một FEC sẽ

có nhãn giống nhau. Tuy nhiên, không phải tất cả các gói có cùng nhãn đều thuộc cùng một FEC, bởi

vì giá trị EXP của chúng có thể khác nhau; phƣơng thức chuyển tiếp khác nhau và nó có thể phụ

thuộc vào FEC khác nhau.

1.4 Giao thức chính trong MPLS

Báo hiệu là một cách thức mà các bộ định tuyến trao đổi thông tin liên quan. Trong một mạng

MPLS, các loại thông tin trao đổi giữa các router phụ thuộc vào các giao thức báo hiệu đƣợc sử

dụng. Ở mức độ cơ bản, nhãn phải đƣợc phân phối cho tất cả các bộ định tuyến MPLS cho phép

đƣợc dự kiến sẽ chuyển tiếp dữ liệu cho một FEC cụ thể và LSP tạo ra. Có bốn phƣơng pháp đã đƣợc

quy định phân phối nhãn.

• Label Distribution Protocol (LDP);

• Đặt giao thức mở rộng tài nguyên cho MPLS (RSVP-TE);

• Constrained Routing LDP (CR-LDP);

• Phân phối các nhãn với BGPv4.

CHƢƠNG 2. KHÔI PHỤC LỖI ĐẢM BẢO QoS TRONG MPLS

2.1. Chất lƣợng dịch vụ trong MPLS

Có hai loại kiến trúc để bổ sung cho khả năng chất lƣợng dịch vụ QoS đó là các dịch vụ tích hợp

(IntServ) và các dịch vụ phân biệt (DiffServ).

Hình 2- 1 Các kỹ thuật QoS trong mạng IP

2.2 Phát hiện lỗi

Kỹ thuật MPLS là một công nghệ hứa hẹn mang đến nhiều tiện ích nhờ vào khả năng truyền

tích hợp nhiều loại gói dịch vụ vào trong cùng một kênh truyền. Cùng với khả năng hỗ trợ sử dụng

các kỹ thuật lƣu lƣợng và DiffServ đã giúp MPLS trở thành mô hình cung ứng QoS tốt nhất.

2.3 Bảo vệ và phục hồi MPLS

Có nhiều phƣơng pháp bảo vệ tƣơng ứng với loại sự cố xảy ra trong mạng và mô hình mạng đang sử

dụng. Ví dụ nhƣ trong mạng SDH/SONET có mô hình mạng vòng, ta có thể sử dụng các phƣơng

pháp bảo vệ nhƣ SONET/UPSR, SONET/BLSR,v.v...

2.3.1 Bảo vệ toàn cục và bảo vệ cục bộ

Bảo vệ toàn cục: Là bảo vệ khi có sự cố ở bất kỳ vị trí nào trên đƣờng làm việc. Điểm bảo vệ POR (ở

đây chính là ingress-LSR) thƣờng cách xa vị trí lỗi và cần đƣợc thông báo bằng tín hiệu FIS. Việc

khôi phục đƣờng là end-to-end, trong đó đƣờng làm việc và đƣờng bảo vệ tách rời nhau hoàn toàn.

Bảo vệ cục bộ: Là loại bảo vệ mà trong đó điểm phát hiện lỗi đóng vai trò là PSL và cũng có thể

cũng là POR nếu đƣợc cấu hình tƣơng ứng. Bảo vệ cục bộ cũng nhằm bảo vệ khi có sự cố link hoặc

nút nhƣng khôi phục nhanh hơn do việc bảo vệ đƣợc thực hiện cục bộ tại thiết bị phát hiện sự cố. Nút

nằm kề trực tiếp trƣớc vị trí lỗi sẽ đóng vai trò là PSL khởi tạo công tác khôi phục. Bảo vệ cục bộ có

thể đƣợc thiết lập theo hai trƣờng hợp:

+ Khôi phục link: Để bảo vệ một link trên đƣờng làm việc. Nếu một lỗi xảy ra trên link này thì

đƣờng khôi phục sẽ nối liền giữa PSL và PML ở hai đầu link lỗi. Đƣờng khôi phục và đƣờng làm

việc tách rời nhau đối với link đƣợc bảo vệ.

+ Khôi phục nút: Để bảo vệ một nút trên đƣờng làm việc. Đƣờng khôi phục và đƣờng làm việc phải

tách rời nhau đối với nút đƣợc bảo vệ và các link có nối vào nút này. PML có thể là nút trên đƣờng

làm việc nằm kề sau nút đƣợc bảo vệ, hoặc PML là egress-LSR.

2.3.2. Tái định tuyến bảo vệ và chuyển mạch bảo vệ

Tái định tuyến bảo vệ là chế độ mà khi phát hiện đƣợc lỗi xảy ra nhờ vào FIS, POR sẽ tìm đƣờng

mới nhờ vào các giao thức định tuyến. Sau khi tìm đƣợc đƣờng đi, PSL sẽ chuyển sang đƣờng mới.

Chuyển mạch bảo vệ có cơ chế hoạt động gần giống với tái định tuyến bảo vệ chỉ khác ở chỗ

đƣờng bảo vệ đã đƣợc tính toán trƣớc đó. Chính vì điều này làm cho phƣơng pháp này tốn ít thời

gian để khôi phục hơn phƣơng pháp tái định tuyến bảo vệ.

2.3.3 Ba cách khôi phục bảo vệ tái định tuyến

Phục hồi liên kết

Giải pháp khắc phục liên kết tìm ra một đƣờng thay thế giữa hai LSR đƣợc nối với nhau trực tiếp.

Mặc dù trong hình chỉ minh họa một FEC gặp sự cố nhƣng tất cả các FEC qua liên kết bị hỏng sẽ

phải định tuyến lại cùng lúc và đƣợc phân bổ trên các đƣờng dự phòng khác nhau để cân bằng tải lƣu

lƣợng.

Hình 2-2 Khắc phục liên kết

Quá trình khôi phục cho từng FEC đƣợc thực hiện theo các bƣớc sau :

+ Yêu cầu phục hồi : Sau khi phát hiện liên kết giữa LSR 2 và LSR 3 bị hỏng, LSR 3 phải kiểm tra

đƣờng dự phòng đƣợc chọn trƣớc còn đủ tài nguyên để đảm bảo QoS của FEC cần phục hồi không

bằng cách gửi thông báo Restoration Request sẽ chiếm giữ tài nguyên và chuyển sang bƣớc tiếp theo.

+ Định tuyến lại FEC cần phục hồi lên đƣờng dự phòng đó.

Với phƣơng pháp này rất hiệu quả khi một liên kết bị hỏng. Tuy nhiên, nó không thể sử dụng cho

trƣờng hợp nhiều liên kết xảy ra hay sự cố xảy ra ở nút mạng.

Phục hồi một phần đường LSP

Phục hồi một phần là tìm ra một đƣờng thay thế từ LSR 3 đến LSR đầu vào của FEC cần phục hồi

trong miền MPLS. Các bƣớc phục hồi đƣợc tiến hành nhƣ trƣờng hợp trên. Khi một lỗi xuất hiện

LSR3 sẽ phát hiện và gửi thông điệp thiết lập đƣờng dự phòng đến LSR1. Mặc dù phục hồi một phần

khắc phục đƣợc sự cố ở nút nhƣng có thể rất chậm nếu LSR phát hiện (LSR3) nằm ở gần LSR lối ra

và phức tạp hơn vì FEC bị ảnh hƣởng có thể thuộc nhiều LSR đầu vào khác nhau.

Hình 2-3 Phục hồi một phần đường LSP

Phục hồi toàn bộ đường liên kết

Phục hồi toàn bộ đƣờng đi là thực hiện định tuyến lại toàn bộ đƣờng đi từ LSR đầu vào tới LSR đầu

ra. Khi lỗi xảy ra , LSR3 thông báo cho LSR đầu ra, LSR này sẽ thiết lập một LSP dự phòng theo các

bƣớc đã nêu trong phần trƣớc từ LSR đầu vào đến LSR đầu ra. Cách này linh hoạt hơn cả hai cách

trên nhƣng thời gian phục hồi lại rất chậm, nhất là khi lỗi xuất hiện tại gần LSR đầu vào.

Hình 2-4 Phục hồi toàn bộ đường LSP

2.4. Mô hình Haskins (Reverse Backup)

Mô hình này khi đƣờng làm việc gặp sự cố,thì không cần phải phục hồi lại đƣờng cũ khi chuyển

hƣớng sang đƣờng bảo vệ. Bằng cách thiết lập một đƣờng dự phòng đảo tại nút phát hiện lỗi, một

đƣờng dự phòng đảo đƣợc thành lập với chiều lƣu lƣợng ngƣợc với chiều của đuờng cũ.

Hình 2-5 Mô hình Haskins (Link Protection)

Một cải tiến khác giúp quá trình trên diễn ra nhanh hơn là gửi kèm thông tin FIS trong các gói tin gửi

ngƣợc về từ đƣờng dự phòng đảo. Cách này giúp chuyển mạch tại Ingress LER nhanh hơn mà không

cần chờ tín hiệu FIS tới rồi mới nhận dữ liệu từ đuờng dự phòng đảo. Tuy nhiên, do các gói vẫn

không đƣợc quản lý thứ tự nên hiện tƣợng các gói sai thứ tự vẫn sẽ xảy ra.

CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MPLS TRONG THIẾT KẾ MẠNG MAN-E TẠI

VNPT HẢI DƢƠNG VÀ MÔ PHỎNG

3.1 Nghiên cứu phát triển MPLS trong mạng MAN-E

3.1.1 Giới thiệu chung về mạng MAN-E

Mạng MAN-E 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 bƣớc nhảy tùy ý là những ƣu thế tuyệt đối của

Ethernet so với các công nghệ khác. Với những tiêu chuẩn đã và đang đƣợc 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 tƣ.

3.1.2 Mô hình phân lớp mạng MAN-E

Mô hình phân lớp mạng MAN-E đƣợc định nghĩa theo Metro Ethernet Forum (MEF4) đƣợc xây

dựng theo 3 lớp:

- Lớp truyền tải dịch vụ (TRAN layer): Bao gồm một hoặc nhiều dịch vụ truyền tải.

- Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer): Hỗ trợ các dịch vụ thông tin dữ liệu Ethernet lớp 2 (trong mô

hình OSI).

- Lớp dịch vụ ứng dụng: Hỗ trợ các ứng dụng đƣợc truyền tải dựa trên dịch vụ Ethernet lớp 2.

Mô hình mạng theo các lớp dựa trên quan hệ client/server. Bên cạnh đó, mỗi lớp mạng này có thể

đƣợc thiết kế theo các mặt phẳng điều khiển, dữ liệu, quản trị trong từng lớp. Mô hình đƣợc mô tả

nhƣ hình vẽ 3-1.

Hình 3-1 Mô hình mạng theo các lớp

3.1.3 Các kiểu dịch vụ mạng MAN-E

Dịch vụ mạng MAN-E bao gồm: dịch vụ kết nối, dịch vụ ứng dụng:

Dịch vụ kết nối

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

- Dịch vụ đa điểm - đa điểm (Multipoint-to-Multipoint);

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

3.2. Lợi ích của công nghệ mạng MAN-E

- Tính dễ sử dụng;

- Hiệu quả về chi phí;

- Tính linh hoạt;

- Tính chuẩn hóa.

3.3 Xây dựng mạng MAN-E tại VNPT Hải Dƣơng

Hiện tại tập đoàn VNPT đã ký hợp đồng với nhà cung cấp thiết bị viễn thông Huawei của Trung

Quốc với vai trò thiết kế và triển khai mạng MAN-E (Metro Area Network - Ethernet) cho 13 tỉnh.

Mạng MAN-E làm chức năng thu gom lƣu lƣợng của các thiết bị mạng truy nhập (MSAN/IP-

DSLAM), lƣu lƣợng của khách hàng kết nối trực tiếp vào mạng MAN để chuyển tải lƣu lƣợng trong

nội tỉnh, đồng thời kết nối lên mạng trục IP/MPLS của VNPT để chuyển lƣu lƣợng đi liên tỉnh, quốc

tế.

3.3.1 Kiến trúc phân lớp mạng MAN-E của VNPT

Mô hình triển khai hệ thống mạng của VNPT bao gồm các công ty truyền tải (VTN, VTI), các công

ty cung cấp dịch vụ (VDC, VASC) và các công ty cung cấp kết nối đến khách hàng (các công ty viễn

thông tỉnh, thành phố). Hệ thống mạng MAN-E đƣợc triển khai tại các công ty viễn thông tỉnh, thành

phố nhằm cung cấp kết nối đến khách hàng.

Hiên tại VNPT đang xây dựng hệ thống mạng NGN bao gồm mạng lõi, mạng biên, mạng MAN-E và

mạng access.

Về cơ bản, hạ tầng mạng MAN-E bao gồm 5 phân lớp:

- Lớp mạng lõi: (IP/MPLS – Core): Hình thành một lõi chuyển mạch gói chung dựa trên công nghệ

MPLS, kết nối tất cả các tỉnh thành trong cả nƣớc. Quản lý tắc nghẽn và kỹ thuật điều khiển lƣu

lƣợng phức tạp, giao diện quang tốc độ cao, sự hội tụ của xử lý gói tin và các công nghệ quang

chuyển mạch.

- Lớp mạng biên (IP/MPLS Edge): Xử lý thông tin trƣớc core MPLS. Bóc tách nhãn, gán nhãn, thiết

lập QoS MPLS, traffic engineering.

Hình 3.2- Kiến trúc phân lớp mạng MAN-E

3.3.2 Áp dụng thiết kế mạng MAN-E tại VNPT

Trên cơ sở nguyên tắc tổ chức và định hƣớng phát triển mạng MAN-E VNPT đƣa ra một số điểm nổi

bật cần phân tích đánh giá trong quá trình triển khai:

- Sử dụng các thiết bị CES tạo thành mạng chuyển tải Ethernet/ IP. Kết nối giữa các thiết bị CES

dạng hình sao, ring hoặc đấu nối tiếp, sử dụng các loại cổng kết nối: n x 1Gbps hoặc n x 10Gbps.

- Tổ chức mạng MAN-E: Mạng MAN-E đƣợc tổ chức thành 2 lớp là lớp trục và lớp truy nhập.

- Lớp trục (ring core): Bao gồm các CES cỡ lớn lắp đặt tại các trung tâm lớn nhất của tỉnh, với số

lƣợng hạn chế (tối đa từ 3 đến 5 điểm), vị trí lắp đặt các CES core tại điểm thu gồm truyền dẫn và

dung lƣợng trung chuyển qua đó cao.

3.3.3 Mạng truy nhập băng rộng của VNPT Hải Dương.

Mạng truy nhập băng rộng đƣợc đấu nối vào mạng đô thị (MAN-E) của Viễn thông Hải Dƣơng tại

các điểm nút thu gom lƣu lƣợng Access CES qua cáp sợi quang.

Thiết bị truy nhập băng rộng: Viễn thông Hải Dƣơng có 187 IP DSLAM, 24 ATM DSLAM, 67

Switch Access lắp đặt tại 176 trạm Viễn thông. Tổng dung lƣợng: 64386 cổng ADSL+SHDSL, 1608

cổng GE, FE quang. Mô hình đấu nối các trạm truy nhập băng rộng xem trong hình vẽ 3-4.

Mạng truy nhập quang: Hiện tại, viễn thông Hải Dƣơng có một mạng cáp quang rộng khắp trên toàn

tỉnh với 612 km cáp quang trục chính và khoảng 715 km cáp quang truy nhập dung lƣợng từ 4-96 FO

đƣợc sử dụng để kết nối các trạm DSLAM, MSAN, Switch Access vào mạng MAN-E hoặc kết nối

các Modem quang, các đầu quang STM1 vào trạm SDH, kết nối các khách hàng FTTH, trạm 3G.

2x1GS

TM1

2x1G

2x1G

3G

3G

IP/MPLS BackBone

BRAS2E320 PE

HIỆN TRẠNG MÔ HÌNH ĐẤU NỐI TRẠM TRUY NHẬP BĂNG RỘNG VIỄN THÔNG HẢI DƯƠNG

MAN-E

HẢI DƢƠNG

Switch Access

Địa điểm xxx

Core Switch

Hải Dƣơng

BRAS1ERX 1400

ST

M1

Hub ATM

DSLAM

Hải Dƣơng

ATM DSLAM

Địa điểm xxx

Server Mega

Fun

DSLAM

Địa điểm xxx

nx1E1

Switch FTTH

Địa điểm xxx

1G1G

1G

1G

IP DSLAM

dung lƣợng nhỏ

Địa điểm xxx

IP DSLAM

dung lƣợng lớn

Địa điểm xxx

IP DSLAM

dung lƣợng lớn

Địa điểm xxx

1G

IP DSLAM

dung lƣợng nhỏ

Địa điểm xxx

1G

1x1G

3x1G

2x1G

TTVT Hải

DƣơngTTBĐ Hải

Dƣơng

2 FE

Hình 3-4 Mô hình đấu nối hiện tại các trạm băng rộng VNPT Hải Dương

Cấu hình mạng MAN-E tại tỉnh Hải Dƣơng:

10G

b

15G

15G

10G

2x10G

IP/MPLS BackBoneBRAS

PE

Core CESChú thích

Access CES

Độ dài tuyến cấp quang...km

ĐĐIP-DSLAM

TT BƯU ĐIỆN

HẢI DƯƠNG

TIỀN TRUNGThái

Học

Phúc

ĐiềnThanh

Bình

Cẩm

Giàng

Bình

Giang

Gia

Lộc

Nhị

Chiểu

Thanh

Hà

Phả

Lại

RING CORE/10GRing5

2x1G

Ring4 2x1G

Ring3 2x1GHải

Dương

37km32km

8km

3km

4km

16km

12km

11km

21km 8km

15km

6km

5.7km

21km

13km

20km

Hải

Tân

Tứ

Kỳ

Ninh

Giang

Ring6

2x1G

Ring1

2x1G

Chí

Linh

Nam

SáchKim

Thành

Tiền

Trung

Lai

Khê

Ring2 10G

16km

35km

16km

39km

32km

34km

33km

24km

9km

15km

Thanh

Miện

Kinh

Môn

TTVT HẢI

DƯƠNG

UPE b sung

Hình 3-5 Sơ đồ mạng MAN-E của tỉnh Hải Dương

3.4 Các dịch vụ triển khai trên MPLS / MAN-E

3.4.1 Dịch vụ HSI (High Speed Internet)

Đối với dịch vụ High Speed Internet (HSI), mạng MAN-E của VNPT đóng vai trò là mạng

truyền tải và BRAS là thiết bị kết cuối dịch vụ. Các thiết bị tham gia vào cung cấp dịch vụ HSI từ

phía nhà cung cấp dịch vụ (VNPT) đến thuê bao bao gồm:

- BRAS (Broadband Access Server);

- PE-AGG ( Router Core của mạng MAN-E);

- UPE (Router Access của mạng MAN-E);

- DSLAM/MSAN/FTTx (các thiết bị thuộc mạng truy nhập);

Hình 3-8 Ví dụ HSI - Kịch bản đơn truy cập

3.4.2 Dịch vụ VoD/ VoIP

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].

Hình 3-11 Ví dụ VoIP/ VoD

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.

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.

Hình 3-12 Ví dụ doanh nghiệp L3VPN

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 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

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.

2.5.3 Mô phỏng phục hồi MPLS

Thực hiện mô phỏng cơ chế phục hồi dựa trên mô hình Haskins. Đƣờng dẫn làm việc là: 0,1,3,4,7,8,

đƣờng dẫn thay thế là: 0,1,2,5,6,7,8.

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

Đồ thì xgraph biểu diễn luồng lƣu lƣợng

Hình 3-18 Đồ thị khôi phục lỗi của mô hình haskin

Trong quá trình mô phỏng mạng ta thu đƣợc kết quả nhƣ sau:

Tổng số gói tin gửi là : 4062 gói

Tổng số gói tin nhận đƣợc là : 3969 gói

Số gói tin mất là : 93 gói

Tỷ lệ mất gói là : 2.29 %

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.

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.

References.

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.

[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/.