Các công nghệ chuyển mạch tiên tiến (Đồ án Kỹ Thuật Chuyển Mạch )

Kỹ thuật chuyển mạch tiên tiến được trình bày dưới các khía cạnh tổng quan về các công nghệ chuyển mạch hiện đại ngày nay cùng với các giải pháp kỹ thuật được sử dụng trong hai công nghệ phổ biến: Công nghệ IP : gồm kiến trúc mạng, địa chỉ và mô hình chất lượng dịch vụ.... Công nghệ ATM: gồm các phương thức truyền kênh ảo và luồng ảo....

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Môn : Kỹ Thuật Chuyển Mạch

Lớp Đại học ĐT3 k3

Đề tài : Các công nghệ chuyển mạch tiên

tiến

Kỹ thuật chuyển mạch tiên tiến được trình bày dưới các khía cạnh tổng quan về các công nghệ chuyển mạch hiện đại ngày nay cùng với các

giải pháp kỹ thuật được sử dụng trong hai công nghệ phổ biến:

- Công nghệ IP : gồm kiến trúc mạng, địa chỉ

và mô hình chất lượng dịch vụ

- Công nghệ ATM: gồm các phương thức truyền kênh ảo và luồng ảo

• các vấn đề liên quan đến tốc độ cao như

- Phương pháp chuyển mạch nhãn

- Định tuyến PNNI

• Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS

• Tổng quan về IP/ATM

Xét dưới góc độ chuyển mạch, công nghệ IP và công nghệ ATM là hai công nghệ mạng chuyển mạch gói với hai phương thức chuyển gói khác nhau

Mô hình tham chiếu TCP/IP với OSI

Cấu trúc tiêu đề gói tin IP và ATM

Công nghệ chuyển mạch IP

• Khái niệm cơ bản về thiết bị chuyển mạch IP:

Chuyển mạch IP là một thiết bị hay hệ thống mà nó có thể gửi các gói tin IP ở lớp 3 và chứa thành phần chuyển mạch có khả năng chuyển mạch các gói tin ở lớp 2 Thiết bị chuyển mạch IP có cơ chế nhận biết loại gói tin nào sẽ được chuyển đi ở lớp 3 và gói nào

sẽ được chuyển mạch ở lớp 2, sau đó gửi một vài hoặc tất cả các gói tin đi trên đường được chuyển mạch lớp 2 Hầu hết các

chuyển mạch IP sử dụng cơ cấu chuyển mạch ATM Hình vẽ 4.3 sau đây chỉ rõ hai mô hình thiết bị chuyển mạch IP

• Điểm điều khiển IP IPCP ( IP Control Point)

thực hiện các giao thức định tuyến IP điển

hình như RIP, OSPF, BGP để cung cấp đường định tuyến từng chặng lớp 3 ngầm định và có thể liên lạc trực tiếp hoặc gián tiếp tới các

thành phần của chuyển mạch ATM để gửi các gói tin IP Cũng như các chuyển mạch ATM

thông thường, những thành phần chuyển

mạch ATM trong chuyển mạch IP duy trì một bảng kết nối các cổng vào/ra, các nhãn vào/ra (VPI/VCI)

tuyến các lớp mạng và các cơ chế trao đổi nhãn thành một giải pháp đơn

để đạt được các mục tiêu sau:

-ƒ Cải thiện hiệu năng định tuyến

-ƒ Cải thiện tính mềm dẻo của định tuyến trên các mô

hình chồng lấn truyền thống

- Tăng tính mềm dẻo trong quá trình đưa và phát triển

các loại hình dịch vụ mới

• MPLS cũng có thể coi như một giải pháp công nghệ

tổ hợp, mạng MPLS có khả năng chuyển các gói tin tại lớp 3 và tại lớp 2 sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như một kỹ thuật chuyển tiếp

• MPLS chia bộ định tuyến IP làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức

năng điều khiển Phần chức năng chuyển gói tin giữa các bộ định tuyến IP, sử dụng cơ chế

hoán đổi nhãn như của ATM

• Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các

giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho

việc chuyển mạch MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet khác như OSPF và BGP Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và

cho phép thiết lập tuyến cố định nên việc đảm bảo chất lượng dịch vụ là hoàn toàn khả thi Đây là chức năng vượt trội của MPLS so với các giao thức định tuyến

khác.

• Để giám sát tốc độ của mỗi luồng và đảm bảo các luồng lưu lượng tuân thủ tính chất lưu lượng đã định trước, hệ thống giám sát có thể dùng thiết bị nắn lưu lượng

• công nghệ MPLS khiến việc quản lý mạng đựơc

dễ dàng hơn Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng tin, các gói tin thuộc một lớp

chuyển tiếp tương đương FEC có thể được xác

định bởi giá trị cuả nhãn

• Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS (Generalized Multiprotocol

Labed Switching là bước phát triển theo của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS

(Multiprotocol Labed Switching) GMPLS thực chất là sự mở rộng chức năng điều khiển của

mạng MPLS, nó cho phép kiến tạo mặt phẳng

điểu khiển quản lý thống nhất không chỉ ở lớp

mạng mà còn thực hiện đối với các lớp ứng dụng, truyền dẫn và lớp vật lý.

KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH ATM

• Mô hình phân lớp

• Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM là kĩ thuật

chuyển mạch gói tốc độ cao được ITU-T

thông qua như là các chuẩn ghép kênh và chuyển mạch cho mạng số tích hợp đa dịch vụ băng

rộng B-ISDN (Broadband Integrated Service Digital

Network) ATM sử dụng các gói có độ

dài cố định được gọi là các tế bào để mang các lưu lượng thoại, dữ liệu, video và đa phương

tiện

a, Các mặt bằng của mô hình tham chiếu B-ISDN

- mặt bằng quản lý

- Mặt bằng người dùng

- Mặt bằng điều khiển và báo hiệu

b, Các lớp của mô hình tham chiếu ATM với OSI

- Lớp vật lý : Lớp vật lý được chia thành 2 lớp con, lớp con môi trường vật lý PM (Physic Medium) và lớp con hội tụ truyền dẫn TC (Transmisiom

Convergence)

- Lớp ATM

- Lớp tương thích ATM (AAL)

Nguyên lý chuyển mạch ATM

• Trước khi xem xét nguyên lý trường chuyển mạch

ATM, ta xem xét một số khái niệm mấu chốt liên

quan trực tiếp đến cơ chế điều hành chuyển mạch của các trường chuyển mạch ATM Mục này sẽ trình

bàycác khái niệm kênh ảo VC, luồng ảo VP, chuyển mạch VC và VP và nguyên tắc chuyển mạch của

trường chuyển mạch ATM

KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG TỐC ĐỘ CAO

• Định tuyến PNNI

PNNI được viết tắt từ cụm từ: Private Network Network Interface - Giao diện nút mạng riêng PNNI là phương pháp định tuyến dựa vào kỹ thuật trạng thái liên kết được sử dụng trong mạng chuyển mạch ATM

- báo hiệu PNNI :

Các chức năng chính của báo hiệu PNNI

• ƒ Hỗ trợ tất cả các báo hiệu của chuẩn UNI 3.1 và tương thích với một số đặc điểm của

báo hiệu chuẩn UNI 4.0

• ƒ Phù hợp cho ứng dụng với các mạng lớn

• ƒ Hỗ trợ định tuyến phân cấp

• ƒ Hỗ trợ đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS

• ƒ Hỗ trợ định tuyến với nhiều tham số và thuộc tính khác nhau

• ƒ Sử dụng phương pháp định tuyến nguồn

• ƒ Hoạt động trong các khu vực đã được phân chia

• ƒ Giải pháp định tuyến động, có thể đáp ứng sự thay đổi về cơ sở mạng

• ƒ Hỗ trợ anycast

- Định tuyến PNNI

Các chức năng chính của định tuyến PNNI bao gồm:

• Tìm kiếm thông tin trạng thái các nút lân cận

• Trao đổi thông tin về cơ sở dữ liệu cấu hình mạng

• Tràn lụt các bản tin trạng thái cấu hình PTSE

• Bầu ra trưởng nhóm trong nhóm cùng cấp - PGL

• Tổng kết lại các thông tin trạng thái của cấu hình mạng.

• Xây dựng đường đi trong hệ thống phân cấp

Các giải pháp chuyển mạch và định tuyến IP/ATM

• Các giải pháp chuyển mạch IP

Các giao thức định tuyến trong IP/ATM

• Định tuyến PNNI mở rộng

• Proxy-PAR

• PNNI tích hợp

Kỹ thuật định tuyến đảm bảo QoS trong MPLS

• Chất lượng dịch vụ (QoS) chính là một trong những yếu tố quan trọng nhất để thúc đẩy

MPLS và nó luôn là một vấn đề lớn đối với kỹ thuật định tuyến không chỉ trong mạng MPLS

MPLS giải quyết bài toán QoS tương tự như mô hình phân biệt dịch vụ (Differs) trong IP, bằng

cách hỗ trợ chất lượng dịch vụ trên cơ sở phân loại các luồng lưu lượng tại biên mạng

• Trong công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức

MPLS, việc lựa chọn đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP dựa trên phương pháp tìm đường ngắn nhất với điều kiện ràng buộc CSPF là giải pháp định tuyến

• Giao thức RSVP mở rộng

- Giao thức RSVP ban đầu được xây dựng để hỗ trợ

kiến trúc IntServ trong các mạng IP truyền thồng RSVP được mở rộng để hỗ trợ việc phân bổ nhãn cho các CR-LSP trong mạng MPLS Trước khi trình bầy về giao

thức RSVP mở rộng, ta tìm hiểu về sơ lược hoạt động của giao thức RSVP ban đầu được xây dựng hỗ trợ quá trình chiếm giữ tài nguyên trong mô hình IntServ

• RSVP thiết lập đường đi sử dụng các bản tin PATH và RESV, nó là một giao thức “mềm” tức là trạng thái của các nút trung gian phải được duy trì bằng việc gửi các bản tin “làm tươi” theo chu kỳ

• Giao thức phân phối nhãn LDP và CR-LDP

• CR-LDP hỗ trợ phương pháp phân phối nhãn theo yêu cầu và hoạt động trong chế độ duy trì nhãn bảo thủ Các chức năng mở rộng so với LDP gồm có:

- khả năng thiết lập các đường dẫn chuyển

mạch nhãn với điều kiện ràng buộc

- hỗ trợ các tham số lưu lượng

- chiếm giữ trước tài nguyên mạng

- phân lớp nguồn tài nguyên

KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS

• Tổng quan về kỹ thuật lưu lượng

- Các định nghĩa cơ bản về kỹ thuật lưu lượng đã được trình bày trong chương 1, mục này chúng

ta xem xét một số vấn đề liên quan tới kỹ thuật lưu lượng trong mạng hiện đại, chủ yếu

là kỹ thuật lưu lượng trong MPLS

• Điều khiển quản lý và truy nhập

- Các phân lớp này được định nghĩa nhằm tập

trung tới các hoạt động sau:

• Điều chỉnh thời gian giữa phía gửi và phía nhận

• ƒ Xác lập tốc độ bit (biến đổi hoặc hằng số)

• ƒ Đặc tính phiên kết nối có hướng và phi kết nối giữa bên gửi và bên nhận

• ƒ Tính liên tục của tải trọng người dùng

• ƒ Hoạt động điều khiển luồng

• ƒ Tính toán lưu lượng người sử dụng

• Phân chia và tái hợp các PDU

• Tính toán lưu lượng người dùng

• Sự phân chia và tái hợp của các PDU

• Điều khiển chống tắc nghẽn trong MPLS

- Trong các trường hợp, kỹ thuật điều khiển lưu lượng được áp dụng dựa vào các tình huống

bất thường Lưu lượng thông thường được định tuyến bằng giao thức tìm đường đi ngắn nhất

• Điều khiển lưu lượng đa lớp

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU NĂNG

CHUYỂN MẠCH MPLS

• Báo hiệu đảm bảo chất lượng dịch vụ

• Định tuyến và chuyển tiếp đảm bảo QoS

• Các giải pháp thực tiễn

- Các giải pháp thực tiễn đưa ra trong mục này tập trung vào các giải pháp thực tiễn thực hiện trên mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Các giải pháp báo hiệu đảm bảo QoS trong MPLS được xây dựng trên hai giao thức RSVP-TE và CR-LDP

mở rộng trên mô hình phân vùng RSVP-TE tại mạng biên và LDP tại mạng lõi, mô hình này tương thích với hầu hết các nhà cung cấp thiết bị vì phần lớn các hệ thống định tuyến biên mạng

CR-có sẵn giao thức RSVP nhằm phục vụ cho lưu lượng IP

MẠNG THẾ HỆ KẾ TIẾP NGN VÀ CHUYỂN MẠCH MỀM

• Khái niệm mạng thế hệ kế tiếp NGN (Next

Generation Network) ra đời gẵn liền với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế

về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra nhiều dịch

vụ mới, mang lại nguồn thu mới và góp phần làm giảm chi phí đầu tư, khai thác ban đầu

cho các nhà kinh doanh

• Mô hình phân cấp chuyển mạch trong mạng NGN

• Mô hình kiến trúc chuyển mạch mềm

• Để rõ hơn kiến trúc chuyển mạch mềm, ta xem xét mô hình tham chiếu các thực thể chức năng cơ bản trong mạng NGN như thể hiện trên hình 4.22 dưới đây gồm:

-Chức năng điều khiển cổng phương tiện (MGC-F)

- Chức năng định tuyến cuộc gọi và tính cước (R-F, A-F)

- Chức năng cổng báo hiệu và chức năng báo hiệu cổng truy nhập

- Chức năng Server ứng dụng

- Chức năng cổng phương tiện (MG-F)

- Chức năng Server phương tiện.

Các ứng dụng của chuyển mạch mềm

• Ứng dụng làm cổng báo hiệu SG :Ứng dụng này nhằm vào các nhà khai thác dịch vụ thoại cạnh tranh, những doanh nghiệp đang tìm kiếm một giải pháp giá thành thấp thay cho chuyển mạch kênh truyền thống

để cung cấp giao diện tốc độ cơ sở cho các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) phục vụ các đường truy nhập dial-up

• Ứng dụng cho tổng đài tandem

- Giảm tải các tổng đài chuyển tiếp Ứng dụng Tandem hướng vào các nhà cung cấp dịch vụ thoại truyền thống với mong muốn giảm vốn đầu tư và chi phí điều hành các tổng đài quá giang chuyển mạch kênh hiện nay, ngoài ra còn cung cấp các dịch vụ mới về số liệu

• Ứng dụng trong công nghệ VoIP

- Trong lộ trình tiến tới NGN, tiếp cận hội tụ các dịch

vụ trên nền mạng IP được coi là chiến lược cho mạng

hội tụ Công nghệ truyền thoại qua IP được đánh giá

là công nghệ có khá nhiều điểm lợi thế khi hạ tầng

mạng viễn thông chưa chuyển đổi hoàn toàn sang mạng gói

• Ứng dụng chuyển mạch mềm trong di động

- Kiến trúc chuyển mạch mềm được ứng dụng trong di động thể hiện qua kết nối chức năng giữa phân hệ IMS và mạng chuyển mạch kênh

The en d!!!