Khi đầu tư vào mạng E-MAN, các nhà khai thác có khả năng để cung cấp các giải pháp truy nhập tốc độ cao với chi phí tương đối thấp cho các điểm cung cấp dịch vụ POP Points Of Presence củ
Trang 1CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MAN ETHERNET (E-MAN)
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ E-MAN
Trong ba thập kỷ qua, Ethernet là công nghệ thống lĩnh trong các mạng nội bộ LAN, là công nghệ chủ đạo trong hầu hết các văn phòng trên toàn thế giới và hiện nay đã được dùng ngay cả trong các hộ gia đình để chia sẻ các đường dây truy nhập băng thông rộng giữa các thiết bị với nhau Đặc biệt tất
cả các máy tính cá nhân đều được kết nối bằng Ethernet và ngày càng nhiều thiết bị truy nhập dùng đến công nghệ này
Có nhiều lý do để giải thích tại sao Ethernet đã có sự thành công như vậy trong cả các doanh nghiệp lẫn các hộ gia đình: dễ sử dụng, tốc độ cao và giá thiết bị rẻ
Mạng MAN sử dụng công nghệ Ethernet (E-MAN) mở rộng các đặc tính này trong mạng LAN bằng cách sử dụng Ethernet trong mạng nội thị MAN Những khó khăn để duy trì tính dễ sử dụng và chi phí thiết bị thấp ở trong môi trường mạng LAN vào trong mạng MAN xuất phát từ đặc tính đặc trưng tự nhiên của mạng MAN Đó là khả năng mở rộng với kích cỡ lớn, vấn đề an toàn mạng và tăng độ chịu đựng để chống lại các sự cố
Mở rộng từ mạng LAN ra mạng MAN tạo ra các cơ hội mới cho các nhà khai thác mạng Khi đầu tư vào mạng E-MAN, các nhà khai thác có khả năng
để cung cấp các giải pháp truy nhập tốc độ cao với chi phí tương đối thấp cho các điểm cung cấp dịch vụ POP (Points Of Presence) của họ, do đó loại bỏ được các điểm nút cổ chai tồn tại giữa các mạng LAN tại cơ quan với mạng đường trục tốc độ cao
Doanh thu giảm do cung cấp băng tần với giá thấp hơn cho khách hành
có thể bù lại bằng cách cung cấp thêm các dịch vụ mới Do vậy E-MAN sẽ tạo
ra phương thức để chuyển từ cung cấp các đường truyền có giá cao đến việc cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng qua băng thông tương đối thấp Một khả năng có thể xảy ra là chuyển các nhiệm vụ của mạng từ khu vực doanh nghiệp và thực thi chúng tại các điểm POP của nhà cung cấp mạng và thực hiện bởi nhà cung cấp mạng
Trang 21.2 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA E-MAN
Khách hàng được kết nối đến E-MAN sử dụng các giao diện thích hợp với Ethernet thay vì phải qua nhiều giai đoạn biến đổi từ lưu lượng ATM, SDH
và ngược lại Bằng cách này không chỉ loại bỏ được sự phức tạp và còn làm cho quá trình cung cấp đơn giản đi rất nhiều Mô hình Metro hình thành từ quá trình cung cấp các ống băng thông giữa các Node và khách hàng đầu cuối để cung cấp các mạng LAN ảo (VLAN) và các mạng riêng ảo (VPN) dựa trên mức thoả thuận dịch vụ SLA
Trong trường hợp này, các vấn đề đã được đơn giản hoá đi rất nhiều cho cả khách hàng lẫn nhà khai thác Khách hàng không cần phải chia cắt lưu lượng và định tuyến chúng đến các đường phù hợp để đến đúng các node đích nữa Thay vì tạo ra rất nhiều đường truyền giữa các node, ở đây chỉ cần tạo ra băng tần dựa theo SLA mà đáp ứng được nhu cầu của khách hàng tại mỗi node
Nói cách khác, cung cấp các kết nối không còn là vấn đề thiết yếu đối với nhà cung cấp mạng nữa do đó họ có điều kiện để tập trung vào việc tạo ra các dịch vụ giá trị gia tăng
Bằng việc mở rộng mạng LAN vào mạng MAN sử dụng kết nối có băng tần lớn hơn, sẽ không còn sự khác biệt giữa các server của mạng với các router được đặt tại thiết bị của khách hàng tại các điểm POP của nhà cung cấp mạng nữa Một công ty khác cung cấp các dịch nguồn cho các doanh nghiệp này bây giờ có thể thực hiện từ một vị trí trung tâm cùng với điểm POP Đồng thời cũng không cần phải duy trì các router, các server và các firewall tại mỗi vị trí khách hàng Kết quả là các mô hình dựa trên thành viên thứ ba này giờ có tính kinh tế hơn rất nhiều Không những các thiết bị mạng được chia sẻ giữa nhiều khách hàng với nhau và cung không cần phải duy trì đội bảo dưỡng thường xuyên tại phía khách hàng nữa
1.3 TỔNG QUAN CẤU TRÚC VÀ CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG CỦA E-MAN 1.3.1 Tổng quan cấu trúc E-MAN
Kiến trúc mạng Metro dựa trên công nghệ Ethernet điển hình có thể mô
Trang 3thường được xây dựng xung quanh các vòng Ring quang, với mỗi vòng Ring truy nhập Metro gồm từ 5 đến 15 node Những vòng Ring này mang lưu lượng
từ các khách hàng khác nhau đến các điểm POP mà các điểm này được kết nối với nhau bằng mạng lõi Metro Một mạng lõi Metro điển hình sẽ bao phủ được nhiều thành phố hoặc một khu vực tập trung nhiều doanh nghiệp
Hình 1.1 Mô hình mạng E-MAN điển hình
Một khía cạnh quan trọng của những mạng lõi Metro này là các trung tâm dữ liệu, thường được đặt node quan trọng của mạng lõi Metro có thể truy nhập dễ dàng Những trung tâm dữ liệu này phục vụ chủ yếu cho nội dung các host gần người sử dụng Đây cũng chính là nơi mà các dịch vụ từ nhà cung cấp cho các khách hàng của mạng E-MAN Quá trình truy nhập đến đường trục Internet được cung cấp tại một hoặc một số điểm POP cấu hình trên mạng lõi Metro Việc sắp xếp này có nhiều ưu điểm phụ liên quan đến quá trình thương mại điện tử Hiện tại cơ sở hạ tầng cho mục đích phối hợp thương mại điện tử cũng gần giống như lõi của mạng Ethernet, có nhiều phiên giao dịch hơn được xủ lý và sau đó giảm dần - đây là hai ưu điểm nổi trội khi
tổ chức một giao dịch thành công dựa trên sự thực hiện của Internet
1.3.2 Công nghệ Gigabit Ethernet
Trang 4Mạng truy nhập là phần cuối cùng kết nối các toà nhà cá nhân đến mạng Trong nhiều trường hợp, đường dây thuê bao số (xDSL) qua cáp đồng đáp ứng được nhu cầu nay Tuy nhiên, các đơn vị kinh doanh thường tạo ra dung lượng lớn thường sẽ được kết nối bằng cáp quang Trong trường hợp này, Gigabit Ethernet là công nghệ phù hợp nhất vì nó tạo ra các đường truyền tốc độ cao, chi phí thấp
Để có chi phí thấp cần sử dụng hai giải pháp sau Thứ nhất, tốc độ Gigabit là một điểm chi phí phù hợp cho công nghệ mạng Công nghệ quang tương tự có thể được sử dụng cho các kết nối STM-4 622 Mbit/s nhưng với tốc độ số liệu cao hơn 60% Thứ hai, Gigabit Ethernet phù hợp với phối hợp các kiến trúc mạng LAN do đó các khách hàng là doanh nghiệp có thể sử dụng để kết nối trực tiếp các mạng LAN đến mạng Metro mà không phải chịu chi phí của việc cung cấp giao diện LAN STM-4 (gói qua SDH hoặc ATM) Do
đó, cả nhà cung cấp và người sử dụng đều có lợi khi sử dụng truy nhập Gigabit Ethernet
1.4 CÁC DỊCH VỤ CUNG CẤP QUA E-MAN
1.4.1 Mô hình dịch vụ Ethernet
Để xác định các loại hình dịch vụ cung cấp qua môi trường Ethernet, trước hết cần xem xét mô hình tổng quát Mô hình dịch vụ Ethernet là mô hình chung cho các dịch vụ Ethernet, được xây dựng dựa trên cơ sở sử dụng các thiết bị khách hàng để truy nhập các dịch vụ Trong mô hình này sẽ định nghĩa các thành phần cơ bản cấu thành dịch vụ cũng như một số đặc tính cơ bản cho mỗi loại hình dịch vụ Nhìn chung các dịch vụ Ethernet đều có chung một
số đặc điểm, tuy nhiên vẫn có một số đặc tính đặc trưng khác nhau cho từng dịch vụ riêng Mô hình cơ bản cho các dịch vụ Ethernet Metro như chỉ ra trên
hình 1.2
Trang 5Hình 1.2 Mô hình dịch vụ cơ bản
Các dịch vụ Ethernet được cung cấp bởi nhà cung cấp mạng Metro Ethernet (MEN) Thiết bị khách hàng nối đến mạng tại giao diện người dùng - mạng (UNI) sử dụng một giao diện Ethernet chuẩn 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps hoặc 10Gbps
Trong mô hình này chủ yếu đề cập đến các kết nối mạng mà trong đó thuê bao được xem là một phía của kết nối khi trình bày về các ứng dụng thuê bao Tuy nhiên cũng có thể có nhiều thuê bao (UNI) kết nối đến mạng MEN từ cùng một vị trí
Trên cơ sở các dịch vụ chung được xác định trong mô hình, nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai các dịch vụ cụ thể tuỳ theo nhu cầu khách hàng Những dịch vụ này có thể được truyền qua các môi trường và các giao thức khác nhau trong mạng MEN như SDH, DWDM, MPLS, GFP, … Tuy nhiên, xét
từ góc độ khách hàng thì các kết nối mạng xuất phát từ phía khách hàng của giao diện UNI là các kết nối Ethernet
1.4.2 Kết nối Ethernet ảo
Một thuộc tính cơ bản của dịch vụ Ethernet là kết nối Ethernet ảo (EVC-Ethernet Virtual Connection) EVC được định nghĩa bởi MEF là “một sự kết hợp của hai hay nhiều UNI”, trong đó UNI là một giao diện Ethernet, là điểm ranh giới giữa thiết bị khách hàng và mạng MEN của nhà cung cấp dịch vụ
Nói một cách đơn giản, EVC thực hiện 2 chức năng:
- Kết nối hai hay nhiều vị trí thuê bao (chính xác là các UNI), cho phép truyền các khung Ethernet giữa chúng
Trang 6- Ngăn chặn dữ liệu truyền giữa những vị trí thuê bao (UNI) không cùng EVC tương tự Khả năng này cho phép EVC cung cấp tính riêng tư và sự bảo mật tương tự Permanent Virtual Circuit (PVC) của Frame Relay hay ATM
Hai quy tắc cơ bản sau chi phối, điều khiển việc truyền các khung Ethernet trên EVC Thứ nhất, các khung Ethernet đi vào MEN không bao giờ được quay trở lại UNI mà nó xuất phát Thứ hai, các địa chỉ MAC của trong khung Ethernet giữ nguyên không thay đổi từ nguồn đến đích Ngược lại với mạng định tuyến (routed network), các tiêu đề (header) khung Ethernet bị thay đổi khi qua router Dựa trên những đặc điểm này, EVC có thể được sử dụng
để xây dựng mạng riêng ảo lớp 2 (Layer 2-VPN)
MEF định nghĩa 2 kiểu của các EVC:
- Điểm - điểm (Point - to - point)
- Đa điểm - đa điểm (Multipoint - to - Multipoint)
Ngoài những điểm chung này, dịch vụ Ethernet có thể thay đổi với nhiều cách khác nhau Phần này thảo luận về những dạng khác nhau của dịch vụ Ethernet và một vài đặc điểm quan trọng phân biệt chúng từ những dịch vụ khác
1.4.3 Các loại dịch vụ Ethernet
Hiện tại các dịch vụ Ethernet được chia thành 2 loại lớn: Các đường Ethernet riêng, chạy trên hạ tầng SDH hoặc trên mạng LAN trong suốt qua các chuyển mạch (best-effort) và sợi quang hiện chưa sử dụng Các chuẩn mới được phát triển để chọn công nghệ phù hợp cho phép người khai thác chuyển đến vùng có phổ thích hợp và luân chuyển các dịch vụ một cách mềm dẻo trong các công nghệ hiện có đồng thời hỗ trợ thoả thuận mức dịch vụ (SLA)
Các dịch vụ Ethernet có thể chạy trên hầu hết cơ sở hạ tầng hiện có Các tổ chức chuẩn hoá trong khi cố gắng tìm các định nghĩa thành phần cấu thành dịch vụ Ethernet đã gặp phải một vấn đề khó khăn: nó sẽ chạy trên PDH, ATM, IP/MPLS, SDH, WDM, hay OTN? Vấn đề trở nên phức tạp hơn khi xét đến thủ tục khung chung (GFP) và lược đồ điều chỉnh dung lượng liên kết (LCAS) cũng như khi tính đến các ring gói hồi phục (RPR)
Trang 7Phương pháp truyền tải ảnh hưởng đáng kể đến cách định nghĩa một dịch vụ Ethernet Kết quả đã xuất hiện rất nhiều tên dịch vụ Ethernet trên thị trường với khả năng khác nhau, phụ thuộc vào thiết bị của nhà sản xuất và phương pháp truyền tải được sử dụng để thực hiện dịch vụ đó Những dịch vụ chính trong số đó gồm đường dây riêng Ethernet, đường dây riêng ảo Ethernet, dịch vụ dây riêng ảo, dịch vụ Relay Ethernet, dịch vụ mở rộng LAN, LAN riêng ảo Ethernet, dịch vụ LAN trong suốt và LAN riêng Ethernet
Dù sử dụng phương tiện truyền dẫn nào thì dịch vụ Ethernet cũng được giao cho lớp “best effort” vì quá trình mang khung Ethernet không phân biệt được giao diện dịch vụ Ethernet, chẳng hạn không phân biệt được một bản tin email và một cuộc gọi thoại qua gói Do đó, không có quá trình ghép kênh dịch
vụ mà các dịch vụ khác nhau được thực thi qua cùng một giao diện mạng người sử dụng UNI
Nhiều giải pháp khác nhau đã được đề xuất nhằm khắc phục nhược điểm này
Các lớp dịch vụ Ethernet có thể xác định thông qua tiêu chuẩn IEEE802.1p, các bit ưu tiên người dùng, các bít MPLS EXP hoặc các Diffserv Codepoint, tuỳ thuộc vào công nghệ phân phối dịch vụ được sử dụng Tuy nhiên, hiện nay chưa có chuẩn cụ thể cho việc quản lý lưu lượng Ethernet để
hỗ trợ các lớp dịch vụ Ethernet Do đó, các giải pháp riêng hoặc các giải pháp dựa trên các chuẩn khác như DiffServ đang được thực thi
Các nhà cung cấp thiết bị SONET/SDH cho rằng thiết bị của họ có thể
hỗ trợ các dịch vụ Ethernet sử dụng hỗn hợp GFP, VCAT, LCAS, và RPR Các nhà cung cấp chuyển mạch ATM đa dịch vụ cho rằng có thể bổ sung các dịch vụ Ethernet qua ATM với QoS đảm bảo, trong khi các nhà cung cấp các thiết bị định tuyến thì cho rằng họ có thể hỗ trợ nhiều Ethernet VPN qua một mạng lõi IP có sự hỗ trợ của MPLS
Một cách tiếp cận hiện nay là xác định các dịch vụ Ethernet một cách tổng quát và cho phép nhà cung cấp quyết định lựa chọn công nghệ phân phát dịch vụ có thể mang lại lợi nhuận mà không cần phải làm xáo trộn các dịch vụ hiện có
Nhiều chuyên gia có kinh nghiệm trong lĩnh vực mạng cho rằng: đối với các nhà cung cấp dịch vụ, có thể bổ sung Ethernet khi việc cung cấp dịch vụ
Trang 8có chi phí thấp hơn nhiều so với khi xây mới Hiện tại MEF đã đưa ra hai loại dịch vụ Ethernet sẽ trình bày dưới đây, các loại dịch vụ khác sẽ được định nghĩa trong thời gian tới
MEF đã xác định 2 kiểu dịch vụ cơ bản đã được thảo luận bên dưới Các kiểu khác có thể được định nghĩa trong tương lai
1.4.3.1 Kiểu dịch vụ Ethernet Line
Kiểu dịch vụ Ethernet Line (E-Line Service) cung cấp kết nối ảo Ethernet điểm- điểm (point-to-point EVC) giữa 2 UNI được minh họa như ở
hình 1.3 Dịch vụ E-Line được dùng cho việc kết nối Ethernet điểm- điểm
Dạng đơn giản nhất, dịch vụ E-Line có thể cung cấp băng thông đối xứng cho dữ liệu gửi nhận trên hai hướng
Hình 1.3 Dịch vụ E-Line sử dụng EVC điểm- điểm
Dạng phức tạp hơn, dịch vụ E-line có thể cung cấp CIR (Commited Information Rate) và thuộc tính về độ trễ, jitter,…
Ghép dịch vụ (service multiplexing) cho phép kết hợp nhiều EVC trên một cổng vật lý UNI duy nhất
Một dịch vụ E-Line có thể cung cấp các EVC điểm- điểm giữa các UNI tương tự như việc sử dụng các Frame Relay PVC để nối liền các site với nhau
Trang 9Hình 1.4: Sự tương tự giữa Frame Relay và dịch vụ E-Line
Một dịch vụ E-Line cũng cung cấp việc kết nối điểm- điểm giữa các UNI tương tự với một dịch vụ thuê kênh riêng TDM
Dịch vụ E-Line cũng có một vài đặc điểm cơ bản như trễ khung, Jitter khung và tổn thất khung tối thiểu và không có ghép dịch vụ (Service Multiplexing), tức là yêu cầu giao diện vật lý UNI riêng biệt cho mỗi EVC được minh họa ở hình 1.5
Hình 1.5 Sự tương tự giữa kênh thuê riêng và kiểu dịch vụ E-Line
Tóm lại, một dịch vụ E-Line có thể được dùng để xây dựng những dịch
vụ tương tự như Frame Relay hay thuê kênh riêng (private leased line) Tuy nhiên, băng thông Ethernet và việc kết nối thì tốt hơn nhiều… Một dịch vụ E-Line có thể được dùng để xây dựng các dịch vụ tương tự như Frame Relay hay kênh thuê riêng
1.4.3.2 Kiểu dịch vụ Ethernet LAN
Kiểu dịch vụ Ethernet LAN (E-LAN) cung cấp kết nối đa điểm, tức là nó
có thể kết nối 2 hoặc nhiều các UNI được minh họa ở hình 1.6 Dữ liệu của
Trang 10thuê bao được gửi từ một UNI có thể được nhận tại một hoặc nhiều dữ liệu của các UNI khác
Mỗi site (UNI) được kết nối với một EVC đa điểm Khi những site mới (các UNI) được thêm vào, chúng sẽ được liên kết với EVC đa điểm nêu trên,
do vậy sẽ đơn giản hóa việc cung cấp và kích hoạt dịch vụ Theo quan điểm của thuê bao, dịch vụ E-LAN làm cho MEN trông giống một mạng LAN ảo
Dịch vụ E-LAN có thể cung cấp một CIR (Committed Information Rate), kết hợp CBS (Committed Burst Size), EIR (Excess Information Rate) với EBS (Excess Burst Size) và độ trễ, jitter, và tổn thất khung (frame lost)
Hình 1.6 Kiểu dịch vụ E-LAN dùng EVC đa điểm
1.4.3.3 Dịch vụ E-LAN với cấu hình điểm- điểm
Dịch vụ E-LAN có thể được sử dụng để liên kết chỉ với 2 UNI (các site) Trong khi điều này có thể xảy ra tương tự một dịch vụ E-Line, có nhiều sự khác biệt khá quan trọng
Với dịch vụ E-LAN, khi một UNI (site) mới được thêm vào, một EVC mới phải được thiết lập để liên kết UNI mới với một trong các UNI hiện tại
Với dịch vụ E-LAN, khi UNI mới cần được thêm vào thì không cần phải thêm EVC mới mà đơn giản chỉ thêm UNI mới vào EVC đa điểm cũ Vì thế, dịch vụ E-LAN đòi hỏi chỉ một EVC để hoàn tất việc kết nối đa điểm (multi-site)
Nói chung, dịch vụ E-LAN có thể kết nối đa điểm với nhau, ít phức tạp hơn việc sử dụng những công nghệ như Frame Relay hoặc ATM
Tóm lại, MEF định nghĩa hai kiểu dịch vụ chính E-Line và E-LAN, tuy
