Nghiên cứu và triển khai công nghệ Metro Ethernet Network

Để làm rõ về các khái niệm mạng MEN, các công nghệ mạng và các mô hình triển khai dịch vụ trên nền mạng MEN luận văn được chia ra làm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về công nghệ Metro Eth

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Trần Vũ Cường

NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ

METRO ETHERNET NETWORK

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2007

MỤC LỤC

Trang phụ bìa………

Lời cảm ơn……… ………….……… i

Mục lục……… ……….……… .ii

Danh mục các chữ viết tắt……… iv

Danh mục hình vẽ………viii

Danh mục bảng biểu……….………xii

Mở đầu……… ……….1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ METRO ETHERNET NETWORK .………… 2

1.1 Khái niệm Metro Ethernet Network ……… ……… 2

1.1.1 Sự hình thành và phát triển của Metro 2

1.1.2 Động lực thúc đẩy và xu hướng ……… ………7

1.2 Các công nghệ Metro ……… ………… 9

1.2.1 Ethernet over SONET/SDH.……… 9

1.2.2 Risillient Packet Ring ……….16

1.2.3 Truyền tải Ethernet 23

CHƯƠNG 2: CÁC MÔ HÌNH KIẾN TRÚC MẠNG TIÊU BIỂU 28

2.1 Mô hình mạng của Cisco 28

2.1.1 Chức năng của các thiết bị trong mạng 28

2.1.2 Mô hình kết nối vật lý 29

2.1.3 Giới thiệu một số Router của Cisco 30

2.1.4 Một số dịch vụ tiêu biểu của Cisco 33

2.2 Mô hình mạng của Siemens 37

2.2.1 Vai trò của các thiết bị trong mạng 37

2.2.2 Mô hình kết nối vật lý 40

2.2.3 Một số dịch vụ cơ bản của Siemens 41

2.3 Mô hình mạng của Alcatel 41

2.3.1 Mô hình tổng quan mạng MEN Alcatel 41

2.3.2 Các dịch vụ triển khai trên mô hình mạng của Alcatel 46

CHƯƠNG 3 : CÁC DỊCH VỤ TRÊN NỀN METRO ETHERNET NETWORK 52

3.1 Công nghệ MPLS 52

3.1.1 Giới thiệu 52

3.1.2 Kiến trúc MPLS 55

3.1.3 Hoạt động của MPLS 58

3.2 Các dịch vụ trên nền MEN 64

3.2.1 Đặt tên và các chuẩn của dịch vụ MEN 64

3.2.2 Dịch vụ E-Line 65

3.2.3 Dịch vụ E-LAN 69

CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI MẠNG METRO ETHERNET TẠI BƯU ĐIỆN HÀ NỘI 71

4.1 Hiện trạng mạng tại Bưu điện Hà nội 71

4.1.1 Truyền dẫn 71

4.1.2 Thiết bị hoạt động trong mạng cung cấp dịch vụ 74

4.1.3 Các dịch vụ hiện có trên mạng 78

4.2 Mô hình mạng MEN triển khai tại Bưu điện Hà nội 79

4.2.1 Mô hình triển khai và giải pháp 79

4.2.2 Thiết kế dịch vụ cho mạng MEN tại Bưu điện Hà nội 98

Kết luận 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 113

PHỤ LỤC 114

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ADM Add/Drop Multiplexer Bộ ghép kênh thêm/bớt

ATM Asynchonous Transfer Mode Mode chuyển khung bất đối

xứng BRAS Broadband Remote Access

Server

Máy chủ truy cập từ xa băng rộng

CE Customer Edge Phía khách hàng

CES Carrier Ethernet Switch Chuyển mạch truyền tải

Ethernet

CoS Class of Service Lớp dịch vụ

CPE Customer Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng DAC Digital Access Cross-connect Tạo chéo truy nhập số

DCC Digital Communication Channel Kênh thông tin số

DPT Dynamic Packet Transfer Truyền tải gói động

DSLAM Digital Subcriber Line Access

EMS Ethernet Multipoint Service Dịch vụ đa điểm - đa điểm

Ethernet EoMPLS Ethernet over MPLS Ethernet trên nền MPLS

EoS Ethernet over SONET/SDH Ethernet hoạt động trên mạng

SONET/SDH EPL Ethernet Private Line Dịch vụ thuê kênh riêng

Ethernet ERS Ethernet Relay Service Dịch vụ chuyển tiếp Ethernet ERMS Ethernet Relay Multipoint

EWS Ethernet Wire Service Dịch vụ điểm - điểm Ethernet EVC Ethernet Virtual Circuit Kênh ảo Ethernet

FCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung

FEC Forwarding Equivalence Classes Các lớp phát chuyển tương ứng FIB Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp

GE Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet

GFP Generic Frame Procedure Thủ tục khung chung

HSI High Speed Internet Dịch vụ Internet tốc độ cao ILEC Incumbent Local Exchange

Carrier

Tổng đài nội vùng

IP Internet Protocol Giao thức Internet

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet LAN Local Area Network Mạng nội bộ

LAPS Link Access Procedure SDH Thủ tục truy nhập đường link

SDH LCAS Link Capacity Adjustment

Scheme

Kỹ thuật điều chỉnh dung lượng tuyến

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn

LE Large Enterprise Doanh nghiệp lớn

LERs Label Edge Routers Bộ định tuyến nhãn biên

LFIB Label Forwarding Information

Base

Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn

LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn

LLC Logical Link Control Điều khiển kết nối cục bộ

LSPs Label Switching Parts Đường chuyển mạch nhãn LSRs Label Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch

nhãn MAC Media Access Control Điều khiển truy cập môi trường MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng đô thị

MEN Metro Ethernet Network Mạng Ethernet đô thị

MPLS/GMPLS Multi Protocol Label

Switching/Generization Multi Protocol Label Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền tải lớn nhất

NG SONET/SDH Next Generation SONET/SDH SONET/SDH thế hệ sau

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

NNI Network - Network Interface Giao diện mạng - mạng

NPE Network Provider Edge Biên nhà cung cấp mạng

OAM Operation Administration &

Management

Hoạt động giám sát và quản lý

OADM Optical Add/Drop Multiplexing Bộ ghép kênh xen/rẽ quang OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến đưòng dẫn

ngắn nhất mở POP Points Of Presence Điểm cung cấp dịch vụ

POS Port on SONET Cổng trên SONET

PSTN Public Switched Telephone

Network

Mạng điện thoại công cộng

QinQ Q in Q Mô hình đóng gói 2 stack vlan

cho một gói tin QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

ROADM Reconfigurable Optical

Add/Drop Multiplexing

Bộ ghép kênh xen/rẽ có khả năng cấu hình lại

RPR Resilient Packet Ring Ring gói tin cậy

RSTP Rapid Spanning Tree Protocol Giao thức spanning tree nhanh RSVP Resoure ReServation Protocol Giao thức giữ lại tài nguyên SAN Storage Area Network Mạng lưu trữ

SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ

SLA Service Level Agreement Thỏa thuận cấp độ dịch vụ SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

STP Spanning Tree Protocol Giao thức điều khiển gói tin

tránh loop trong mạng có nhiều switch

SMB Small Medium-size Bussiness Doanh nghiệp vừa và nhỏ

SOHO Small Office - Home Office Văn phòng nhỏ - văn phòng gia

đình SDL Simple Data Link Liên kết dữ liệu đơn giản S-VLAN Stacking VLAN VLAN được đóng gói thêm thẻ

VLAN nữa

TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời

gian

TE Traffic Engineering Công nghệ lưu lượng

UNI User Network Interface Giao diện mạng- người dùng UPE User Provider Edge Biên nhà cung cấp - người dùng VCAT Virtual Concatenation Chuỗi liên kết ảo

VPLS Virtual Private LAN Service Dịch vụ LAN riêng ảo

VLL Virtual Leased Line Kênh thuê riêng ảo

VLSM Variable Length Subnet

Masking

Mặt nạ địa chỉ độ dài biến đổi

VPWS Virtual Private Wire Service Dịch vụ đường dây riêng ảo

VT Virutal Tributary Nhánh ảo

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

WIS Wide area Interface System Hệ thống giao diện diện rộng

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Mạng Metro ……… 2

Hình 1.2: Mạng Metro với công nghệ TDM 3

Hình 1.3: Mô hình TDM và Ethernet 5

Hình 1.4: Dữ liệu trong mạng Metro 6

Hình 1.5: Ring SONET phân kênh cố định 10

Hình 1.6: SONET dạng mắt lưới 11

Hình 1.7: Ethernet over SONET/SDH 12

Hình 1.8: Chức năng EOS trong ADM 13

Hình 1.9: Chức năng EOS trong chuyển mạch 13

Hình 1.10: Chức năng EOS và chuyển mạch trong ADM 13

Hình 1.11: Minh họa VCAT 15

Hình 1.12: Hoạt động của vòng Ring RPR 18

Hình 1.13: Vòng RPR hoạt động bình thường 19

Hình 1.14: Vòng RPR sau khi có lỗi 20

Hình 1.15: Bảo vệ Steering khi bình thường 20

Hình 1.16: Bảo vệ Steering khi bị lỗi 21

Hình 1.17: Dòng gói Fairness 22

Hình 1.18: Sử dụng lại băng thông 23

Hình 1.19: Mô hình Ethernet Hub-and-Spoke 24

Hình 1.20: Vòng Ring Gigabit Ethernet 25

Hình 1.21: Bảo vệ Spanning Tree 26

Hình 2.1: Mô hình MEN của Cisco 29

Hình 2.2: Router 7609 30

Hình 2.3: Switch 3750-24TS 32

Hình 2.4: Module SFP 33

Hình 2.5: Đầu cắm LC 33

Hình 2.6: Dịch vụ EWS 34

Hình 2.7: Dịch vụ ERS 35

Hình 2.8: Dịch vụ EMS 35

Hình 2.9: Dịch vụ ERMS 36

Hình 2.10: Dịch vụ VPN L3 36

Hình 2.11: HiD 66xx 37

Hình 2.12: Switch 6600 38

Hình 2.13: Hình ảnh của 6650 40

Hình 2.14: Mô hình kết nối vật lý của Siemens 40

Hình 2.15: Mô hình dịch vụ của Siemens 41

Hình 2.16: Mô hình mạng MEN của Alcatel 42

Hình 2.17: Alcatel 7450 ESS 43

Hình 2.18: Alcatel 7250 SAS 44

Hình 2.19: Alcatel 7750 SR 45

Hình 2.20: Mô hình triển khai VLL 46

Hình 2.21: Mô hình dịch vụ VLL trên IP/MPLS 48

Hình 2.22: Mô hình kiến trúc dịch vụ VPLS 48

Hình 2.23: Mô hình VPLS như một router 49

Hình 2.24: Mô hình VPLS như một Switch 50

Hình 3.1: Mô hình MPLS đa dịch vụ 53

Hình 3.2: Kiểu đóng gói MPLS 54

Hình 3.3: Cấu trúc IP Router không có MPLS 55

Hình 3.4: Cấu trúc IP Router có MPLS 56

Hình 3.5: Hoạt động của lớp MPLS 57

Hình 3.6: Mô hình vùng MPLS 58

Hình 3.7: Hoạt động chọn chặng kế cho gói MPLS 59

Hình 3.8: Hoạt động của LSR trong vùng MPLS 60

Hình 3.9: Cấu trúc của LSRs biên 61

Hình 3.10: Cấu trúc của LSR 62

Hình 3.11: Dịch vụ E-LINE 65

Hình 3.12: Dịch vụ Ethernet Private Line 66

Hình 3.13: Dịch vụ Ethernet Wire Service 68

Hình 3.14: Dịch vụ Ethernet Relay Service 68

Hình 3.15: Mô hình dịch vụ E-LAN 69

Hình 3.16: Dịch vụ Ethernet Multipoint Service 70

Hình 3.17: Dịch vụ Ethernet Relay Multipoint Service 70

Hình 4.1: Mô hình nhà cung cấp dịch vụ 74

Hình 4.2: Thiế bị IP DSLAM Hix5635 75

Hình 4.3: Thiết bị IP DSLAM MA 5600 75

Hình 4.4: Thiết bị ERX 1410 78

Hình 4.5: Mô hình kết nối vật lý tổng thể của mạng MEN BĐHN 80

Hình 4.6: Mô hình MEN theo phân lớp 84

Hình 4.7: Mô hình kiến trúc thiết bị 7609 85

Hình 4.8: Phân bố khe cắm trên Switch 7609 86

Hình 4.9: Phân bổ khe cắm trên Access SW 87

Hình 4.10: Kiến trúc dịch vụ HSI 88

Hình 4.11: Phân vùng OSPF 95

Hình 4.12: Phân vùng MPLS 96

Hình 4.13: Mô hình HSI 98

Hình 4.14: Mô hình E-LAN 100

Hình 4.15: Mô hình thử nghiệm EMS cho HNPT 101

Hình 4.16: Mô hình thử nghiệm ERMS cho HNPT 103

Hình 4.17: Mô hình dịch vụ E-LINE 104

Hình 4.18: Mô hình thử nghiệm EWS cho HNPT 105

Hình 4.19: Mô hình thử nghiệm ERS cho HNPT 107

Hình 4.20: Mô hình thử nghiệm dịch vụ MPLS/VPN cho HNPT 109

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Ánh xạ FEC 60

Bảng 3.2: Bảng LIB 62

Bảng 3.3: Bảng LFIB 63

Bảng 3.4: Bảng FIB 63

Bảng 3.5: Đặt tên các dịch vụ MEN 64

Bảng 4.1: Bảng Core CES 81

Bảng 4.2: Bảng các Aggregation CES 81

Bảng 4.3: Ví dụ định danh các thiết bị trong mạng 89

Bảng 4.4: Bảng quy hoạch địa chỉ IP 90

Bảng 4.5: Bảng quy hoạch VLAN 91

Bảng 4.6: Quy hoạch VLAN cụ thể 92

Bảng 4.7: Các yêu cầu về MTU 97

MỞ ĐẦU

Trong xã hội thông tin ngày nay, băng thông là một trong những yếu tố được đặt lên hàng đầu Bởi vì không chỉ còn là những dịch vụ truyền thống như truy cập Internet, gửi và nhận e-mail hay chia sẻ file thông thường Mà cùng với sự bùng nổ của mạng Internet toàn cầu thì nhu cầu về các loại hình dịch vụ đòi hỏi băng thông lớn như Voice, Data hay Video cũng như nhu cầu cấp thiết về việc hội tụ thoại và

dữ liệu càng trở lên bức thiết hơn bao giờ hết Chính vì thế trong nhiều năm gần đây chúng ta nghe nhiều hơn về thuật ngữ mạng MEN (Metro Ethernet Network) cũng như các lợi ích mà nó mang lại Thực ra, mạng MEN không có gì xa lạ vì nó chính

là mạng MAN (Metropolitan Area Network) mà được triển khai trên nền Ethernet

Để làm rõ về các khái niệm mạng MEN, các công nghệ mạng và các mô hình triển khai dịch vụ trên nền mạng MEN luận văn được chia ra làm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ Metro Ethernet Network

Chương 2: Các mô hình kiến trúc mạng tiêu biểu

Chương 3: Các dịch vụ trên nền Metro Ethernet Network

Chương 4: Nghiên cứu và triển khai mạng Metro Ethernet Network Với luận văn này, tác giả mong muốn giúp người đọc làm quen với các khái niệm và hiểu một cách chung nhất về mạng MEN và việc triển khai một mạng MEN

cụ thể Hơn nữa nó còn giúp cho tác giả rất nhiều trong việc triển khai và khai thác mạng MEN tại đơn vị mình công tác

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ METRO ETHERNET

NETWORK

1.1 Khái niệm Metro Ethernet Network

1.1.1 Sự hình thành và phát triển của Metro [7]

Metro là phần đầu tiên mà khách hàng và doanh nghiệp kết nối tới mạng WAN Những thực thể mà Metro bao gồm là khu dân cư (residential), khách hàng doanh nghiệp lớn (LEs - Large Enterprises), SOHO (Small Office/Home Office), các doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMBs - Small Medium-size Bussiness)

Hình 1.1 mô tả các thành phần mạng Metro

SMB: Small Medium-size Bussiness SOHO: Small Office/Home Office

LE: Large Enterprise MDU: Multidwelling Unit

MTU: Multitenant Unit

Hình 1.1 Mạng Metro

Phần của mạng nhà cung cấp kết nối đến khách hàng gọi là last mile mô tả

rằng đây là phần kết thúc của mạng truyền tải (carrier network) Phần này cũng có

thể được gọi là first mile nếu khách hàng được coi là trung tâm và được quan tâm

đến đầu tiên Một thuật ngữ chính xác để chỉ đó là giới hạn cuối cùng của Metro vì đây là phần khó khăn và chi phí cao trong việc xây dựng và là cản trở cho việc tăng tốc độ truyền tải dữ liệu Metro vào trung tâm dữ liệu

Mạng Metro truyền thống dùng công nghệ TDM là chủ yếu, nó tối ưu hóa các dịch vụ như thoại Mạng Metro cơ bản gồm các thiết bị như: ILEC, DAC, ADM, TDM, SONET/SDH

Hình 1.2 mô tả mạng Metro với công nghệ TDM:

Hình 1.2 Mạng Metro với công nghệ TDM

Đây là mô hình kết nối on-net và off-net tới khách hàng doanh nghiệp Mạng on-net là mạng cáp quang sẽ kéo tới tận tòa nhà của khách hàng và lắp đặt bộ ADM trong tòa nhà để kết nối tới các khách hàng khác trong tòa nhà qua giao diện kết nối

là T1 hoặc DS3/OCn Bộ ghép kênh số M13 sẽ ghép các kênh T1 thành DS3 và các kênh DS3 thành các kênh OCn để có thể truyền tải được qua vòng ring SONET/SDH tới CO Ngược lại, mạng off-net cáp quang không được kéo tới tòa nhà của khách hàng mà kết nối đạt được qua cáp đồng T1 hoặc DS3 được tập trung

tại CO thông qua DAC Các mạch tập trung được tạo kết nối chéo trong CO tới các Core CO hoặc được truyền tải qua WAN tùy theo dịch vụ đó được yêu cầu

Chi phí để xây lắp và duy trì hoạt động một mạng TDM rất đắt vì thế không hấp dẫn để triển khai, bởi vì bản thân công nghệ TDM là cứng nhắc, không mềm dẻo và không kinh tế khi mở rộng theo yêu cầu của khách hàng Chi phí để triển khai mạng Metro là tổng chi phí tiêu dùng cho thiết bị và cho hoạt động Chi phí hoạt động bao gồm chi phí lên kế hoạch, lắp đặt, hoạt động, quản

lý, duy tu bảo dưỡng, sửa chữa Điều quan trọng là các chi phí này lên tới 70% của tổng chi phí cho mạng truyền tải, vì thế nó có thể là gánh nặng cho vấn đề truyền tải khi lựa chọn sản phẩm và công nghệ để lắp đặt trên mạng Chi phí để cung cấp dịch vụ cho khách hàng ảnh hưởng lớn đến thành công của truyền tải dịch vụ đó

Khó khăn của TDM là giao diện kết nối của nó, mỗi một loại giao diện đã

cố định sẵn một băng thông nhất định Cho ví dụ một giao diện T1 băng thông là 1,5Mbps, DS3 là 45Mbps, OC3 là 155Mbps Bởi vậy khi khách hàng yêu cầu băng thông lớn hơn 1,5Mbps thì buộc chúng ta phải dùng nhiều đường T1 hoặc dùng giao diện DS3 Việc thay đổi này dẫn đến đầu cuối khách hàng phải thay đổi và chi phí cho phía nhà cung cấp dịch vụ cũng tăng lên Các dịch vụ như kênh DS1, DS3 và kênh OCn có thể mềm dẻo hơn khi triển khai tăng băng thông nhưng chi phí cho các dịch vụ này cao và có tính chất giới hạn Đây chính là động lực để gia tăng và phát triển Ethernet như là giao diện trong mạng Metro Các giao diện Ethernet 10/100/1000 mở rộng tốt hơn từ tốc độ Megabit tới Gigabit, với chỉ một phần chi phí của TDM

POP: Point of Presence ISP: Internet Service Provider

Hình 1.3 Mô hình TDM và Ethernet

Ngày nay, công nghệ Ethernet đã được chấp nhận triển khai rộng rãi và hàng triệu cổng đã được triển khai Tính đơn giản của công nghệ Ethernet cho phép mở rộng giao diện Ethernet tới băng thông cao hơn mà chi phí vẫn vậy Chi phí giảm, và tính dễ sử dụng đã thúc đẩy các mạng truyền tải sử dụng Ethernet là công nghệ truy cập Trong mô hình mới, khách hàng sẽ sử dụng giao diện Ethernet hơn là giao diện TDM

Dưới đây là một vài đặc điểm khi dùng Ethernet:

 Khả năng mở rộng băng thông: Chi phí thấp của một giao diện Ethernet trên cả CPE của khách hàng và cả thiết bị phía nhà cung cấp, có thể thay đổi tốc độ với cùng một thiết bị Trong khi TDM muốn thay đổi tốc độ thì phải thay đổi các thiết bị và tốc độ càng cao thì thiết bị càng đắt

 Bandwidth Granularity: Một giao diện Ethernet có thể cung cấp băng thông tối đa của giao diện, với TDM thì cứng nhắc hơn và sẽ là cả vấn đề lớn

 Cung cấp nhanh: Triển khai dịch vụ trên nền Ethernet nhanh hơn trên TDM và khi có yêu cầu thay đổi của khách hàng thì Ethernet cũng triển khai nhanh chóng hơn

Hình 1.4 mô tả mô hình kết nối trong mạng Metro

WAN : Wide Area Network

Hình 1.4 Dữ liệu trong mạng Metro

Trên sơ đồ ta nhận thấy mạng Metro chia ra làm 3 phần:

 Metro Access: Phần này là phần gần khách hàng nhất, các thiết bị được đặt trong tủ dây của doanh nghiệp

 Metro Egde: Phần này tạo thành cấp độ đầu tiên tập trung của Metro Kết nối của các toà nhà được tập trung ở vùng CO này vào những đường truyền lớn hơn và đường truyền tải trong Metro hoặc qua WAN

 Metro Core: Phần này tạo thành cấp độ thứ 2 của phần tập trung nơi nhiều CO biên được tập trung vào trong Core CO Các Core CO được nối với nhau thành Core Metro nơi lưu lượng được kiểm tra khi qua WAN Một vài thuật ngữ có thể thay đổi tùy theo mô hình, trong nhiều trường hợp chỉ có một cấp độ Aggregation, từ các kết nối tòa nhà được tập trung ở một nơi và tiếp theo là tới Router-Core, thỉnh thoảng Core CO cũng được gọi là Metro Hub

Một vài dịch vụ tiêu biểu của Metro:

 Dịch vụ kết nối Internet

 Dịch vụ mạng LAN-to-LAN

 Dịch vụ VPN lớp 2 (VPN layer 2)

 Truy cập tài nguyên từ xa

 LAN to Frame Relay/ATM VPN

 Storage Area Networks (SANs)

 Dịch vụ truyền tải Metro

 Dịch vụ điện thoại trên nền IP (VoIP)

1.1.2 Động lực thúc đẩy và xu hướng [3]

1.1.2.1 Động lực thúc đẩy

Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế và xu hướng hội nhập ngày càng cao thì ở các đô thị và thành phố lớn nhu cầu trao đổi thông tin đa dạng cả về loại hình dịch vụ, tốc độ Với sự hình thành và phát triển bùng

nổ các tổ hợp văn phòng, khu công nghiệp, công nghệ cao, các khu chung cư thêm vào đó các dự án phát triển thông tin của chính phủ, của các cơ quan, các công ty làm cho nhu cầu trao đổi thông tin như trao đổi tiếng nói, dữ liệu, hình ảnh, truy cập từ xa, truy cập băng rộng tăng dẫn đến các vấn đề cần giải quyết

Các mạng nội bộ LAN chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin với phạm vi địa lý rất hẹp Trong khi đó, nhu cầu kết nối với bên ngoài (truy cập Internet, truy cập cơ sở dữ liệu, kết nối chi nhánh văn phòng ) là rất lớn Điều này dẫn đến việc cơ sở hạ tầng thông tin hiện tại với công nghệ TDM sẽ rất khó đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin rất lớn như vậy cả về loại hình dịch vụ và cường độ lưu lượng trao đổi thông tin Do vậy việc tìm kiếm công nghệ để xây dựng một cơ sở hạ tầng mạng đô thị đáp ứng được yêu cầu trao đổi thông tin nói trên là công việc cấp thiết đối với những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng

1.1.2.2 Xu hướng phát triển

Metro Ethernet là thị trường rất sôi động với những lý do sau:

 Sự phát triển về lưu lượng và kết nối băng rộng: Có lẽ thách thức lớn nhất trong lĩnh vực mạng MEN chính là sự tăng trưởng theo hàm mũ và lưu lượng đi qua mạng mà chủ yếu là sự phát triển bùng nổ của dịch vụ truy cập Internet với vai trò là phương tiện thông tin toàn cầu sử dụng rộng rãi bởi các cá nhân và các doanh nghiệp cho các mục đích nghiên cứu, kinh doanh và giải trí

 Bên cạnh sự xuất hiện của hàng triệu khách hàng mới thì bản chất của các ứng dụng trao đổi dữ liệu qua mạng Internet là ngày càng đòi hỏi lượng băng thông lớn vì Internet đã trở thành một môi trường trực quan trao đổi thông tin một cách sinh động và khái niệm đa phương tiện đã trở lên quen thuộc Đối với người sử dụng, sự xuất hiện của kết nối băng rộng bằng các hình thức kết nối với mạng cung cấp dịch vụ qua các tiện ích truyền dẫn cáp quang hoặc cáp đồng cho phép tốc độ truy cập cao đáp ứng nhu cầu trao đổi lưu lượng với cường độ lớn của người sử dụng

 Sự xuất hiện của các dịch vụ mới, sự đa dạng của các loại hình dịch vụ, ngoài ra, xu hướng tích hợp dịch vụ để truyền trên một cơ sở hạ tầng

mạng duy nhất cũng là những yếu tố chính thúc đẩy sự phát triển của mạng MEN

Với xu hướng phát triển mạng hiện nay, mạng cung cấp dịch vụ trên cơ sở mạng MEN có thể coi là một thị trường mới MEN đang là một mảnh đất tiềm năng đối với các nhà khai thác và cung cấp mạng Rất nhiều nhà cung cấp cơ sở

hạ tầng đang triển khai các công nghệ mới nhằm giải quyết những vấn đề của nhà khai thác và những nhu cầu của khách hàng Việc xây dựng mạng MEN dựa trên cơ sở các công nghệ truyền thống không có khả năng cung cấp dịch vụ, băng thông cho khách hàng một cách đa dạng, linh hoạt và mềm dẻo cũng như không đáp ứng được những yêu cầu về hiệu suất khai thác và tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng mạng như nhà khai thác mạng mong muốn

Để giải quyết những khó khăn hiện này của mạng được xây dựng trên nền SONET/SDH, đáp ứng nhu cầu về phát triển dịch vụ, các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng mạng cần phải tìm kiếm những giải pháp công nghệ tiên tiến để xây dựng thế hệ mạng mới có khả năng tích hợp đa dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất

1.2 Các công nghệ Metro [7]

Các dịch vụ và ứng dụng của MEN không nhất thiết phải yêu cầu Ethernet như một công nghệ truyền tải cơ sở Metro có thể xây dựng các công nghệ khác nhau như:

 Ethernet over SONET/SDH (EOS)

 Resilient Packet Ring (RPR)

 Ethernet Transport

1.2.1 Ethernet over SONET/SDH

Nhiều nhà cung cấp dịch vụ trên thế giới đã bỏ ra hàng tỉ đô la để xây dựng

hạ tầng cơ sở SONET/SDH Những nhà cung cấp này muốn đây là đòn bẩy thúc

đẩy việc truyền tải Ethernet thế hệ sau Nhưng việc quản lý băng thông là cần thiết, bởi vì dung lượng thấp của ring SONET/SDH đang tồn tại nó sẽ dễ dàng gặp quá tải khi sử dụng các dịch vụ dữ liệu

SONET/SDH truyền thống là công nghệ TDM đã được tối ưu hóa để truyền tải các lưu lượng dịch vụ thoại Vì thế nhà cung cấp muốn triển khai EoS cho truyền

Hình 1.5 Ring SONET phân kênh cố định

 Lãng phí băng thông cho mạng mắt lưới: Nếu một mạng yêu cầu hình logic dạng mắt lưới, khi đó băng thông trên vòng Ring của mạng phân chia thành 10 mạch Việc cung cấp các mạch này đòi hỏi phải tạo ra một mạng mắt lưới logic qua vòng SONET không những rất khó thực hiện mà còn làm giảm hiệu suất băng thông

SONET Ring

Hình 1.6 SONET dạng mắt lưới

 Multicast traffic: Trên vòng SONET, lưu lượng multicast yêu cầu mỗi điểm nguồn chỉ định những mạch riêng biệt cho mỗi điểm đến Những bản sao riêng biệt của các gói sẽ được gửi đến các điểm đích Kết quả là nhiều bản sao của các gói multicast sẽ đi vòng trên vòng ring, làm cho lãng phí băng thông

 Lãng phí băng thông bảo vệ: Theo lý thuyết, 50% băng thông của vòng Ring sẽ đặt trước cho việc bảo vệ, dự phòng Việc bảo vệ hoạt động của mạng rất quan trọng SONET không linh hoạt trong việc sử dụng băng thông cho việc dự phòng bảo vệ

Tuy nhiên, EoS cung cấp dịch vụ Ethernet mà vẫn duy trì được các thuộc tính của hạ tầng SONET, như phục hồi nhanh SONET, giám sát chất lượng đường link và sử dụng quản lý mạng OAM Với EoS, khung Ethernet vẫn duy trì và đóng gói trong tải SONET tại lối vào và loại bỏ ở lối ra của mạng

Hình 1.7 Ethernet over SONET/SDH

Toàn bộ khung Ethernet được đóng gói trong tiêu đề của EoS tại lối vào, khung Ethernet sau khi được ánh xạ vào khung tải đồng bộ SONET/SDH (SONET/SDH- Synchoronous Payload Envelope-SPE) và được truyền đi qua Ring SONET/SDH Khung Ethernet sau đó được tách ra khỏi chức năng EoS ở lối ra

Có 2 cách chuẩn để truyền khung Ethernet qua mạng SONET/SDH:

 LAPS - Ethernet qua LAPS được định nghĩa bởi ITU-T, được công bố chuẩn X.86 vào tháng 2/2001 LAPS là giao thức không kết nối tương tự như HDLC

 GFP – cũng là chuẩn ITU-T, sử dụng giao thức liên kết dữ liệu đơn giản (SDL) như một điểm bắt đầu Khác nhau giữa GFP và LAPS là GFP có định dạng khung phù hợp hơn Ethernet như PPP, Fiber Channel, Fiber Connectivity và Enterprise Systems Connection (ESCON)

Chức năng EoS được thể hiện bên trong thiết bị SONET/SDH hoặc bên trong thiết bị chuyển mạch gói

Hình 1.8, 1.9 và 1.10 thể hiện vai trò EoS ở các thiết bị khác nhau

Hình 1.8 Chức năng EOS trong ADM

Hình 1.9 Chức năng EOS trong chuyển mạch

ADM: Add/Drop Multiplexer EOS: Ethernet over SONET/SDH

Hình 1.10: Chức năng EOS và chuyển mạch trong ADM

Hình 1.8 mô tả chức năng EoS trong thiết bị ADM, điều này có được là sự kết hợp của bộ framer/mapper được đặt trong line card hoặc daughter card của ADM mà hỗ trợ EoS Chức năng ánh xạ Eos thêm một X.86 hoặc đóng gói GFP toàn bộ khung Ethernet và khung này được đóng gói trong SONET/SDH SPE

Từ đây SONET/SDH SPE được truyền qua Ring SONET/SDH và được tách tại lối ra ADM có chức năng EoS và chức năng VCAT đươợ gọi là ADM thế hệ sau

Hình 1.9 mô tả chức năng EoS trong Switch, điều khác nhau là thiết bị dữ liệu và thiết bị truyền tải là các thực thể được sử dụng bởi các nhóm điều hành

khác nhau trong cùng một nhà cung cấp Việc này dễ hơn cho các thực thể quy định và không quy định để nhà cung cấp triển khai một dịch vụ mới Các thực thể quy định chịu trách nhiệm cung cấp mạch SONET/SDH và các dịch vụ truyền thống như thoại và leased-line Các nhóm không quy định thì sẽ triển khai các dịch vụ tầng cao hơn như các dịch vụ dữ liệu Chuyển mạch Ethernet truyền các dịch vụ dữ liệu với đầy đủ quyền điều khiển của các nhánh SONET/SDH Điều này ngược lại với hình 1.8 nơi mà các nhánh SONET/SDH kết thúc tại thiết

bị ADM và chuyển mạch Ethernet chỉ được xem như chuỗi các ống Ethernet Hình 1.10 mô tả thiết bị bao gồm các chức năng chuyển mạch gói, ADM và EoS

Về mặt hiệu quả thiết bị thì đây là giải pháp tối ưu nhưng việc triển khai hệ thống gặp nhiều khó khăn nếu phác thảo hoạt động chặt chẽ giữa các gói và tuyền tải EoS gặp vài trường hợp băng thông không hiệu quả trong triển khai dịch vụ Ethernet vì băng thông các mạch SONET/SDH không phù hợp với băng thông các ống Ethernet Để làm được điều này hiệu quả người ta sử dụng cơ chế VCAT

VCAT là cơ chế để giảm thiểu sự không hiệu quả trong việc sử dụng băng thông của vòng Ring SONET/SDH Với các chuỗi SONET/SDH chuẩn nhiều khi ống SONET/SDH được cung cấp mà không thích hợp với yêu cầu băng thông thực sự Mạch TDM hoặc quá nhỏ hoặc quá lớn so với băng thông yêu cầu Trên Ring SONET/SDH khi một mạch được cấp, Ring mất một lượng băng thông bất kể băng thông có được sử dụng hay không Với VCAT một số ống nhỏ

sẽ được ghép chuỗi để tạo ống lớn hơn để cải thiện tốc độ dữ liệu VCAT được thực hiện tại tầng 1 của SONET/SDH điều này có nghĩa rằng các mạch khác được gắn chặt và thể hiện tới tầng cao hơn như một ống vật lý VCAT cho phép nhóm n*STS/STM hoặc n*VT/VC, cho phép thay đổi băng thông theo yêu cầu

Hình 1.11 Minh họa VCAT

VCAT là một công cụ mạnh và hiệu quả khi nhóm băng thông tạo thành các ống thích hợp với yêu cầu Tuy nhiên, yêu cầu băng thông của khách hàng đôi khi thay đổi vì vậy yêu cầu ống SONET/SDH phải thay đổi kích thước Điều này gây ra việc ngừng mạng khi các kênh SONET/SDH được thêm vào hay bỏ đi LCAS là giao thức cho phép các kênh thay đổi kích thước tại bất cứ thời gian nào mà không làm gián đoạn lưu lượng và kết nối LCAS thực hiện kiểm tra kết nối và cho phép kết nối lỗi được bỏ đi và thêm kết nối mới vào một cách tự động mà không làm gián đoạn liên lạc

Việc kết hợp EoS, VCAT và LCAS cung cấp hiệu quả cao nhất khi triển khai dịch vụ Ethernet qua SONET Tuy nhiên những hạn chế của EoS đã được khắc phục trong công nghệ RPR

1.2.2 Resilient Packet Ring (RPR)

1.2.2.1 Khái niệm và mô tả hoạt động

Công nghệ RPR (IEEE 802.17) là bản mới nhất trong họ giao thức mạng dựa trên nền tảng vòng Ring được chuẩn hóa bởi IEEE Trước đây đã có giao thức hoạt động trong mô hình dạng vòng của IEEE như IEEE 802.5 Token Ring

và IEEE 1596 SCI Các ưu điểm của RPR như sau:

 Cung cấp khả năng phục hồi trong khoảng thời gian nhỏ hơn 50ms với băng thông không cần dành trước

 Cấu hình vòng đôi, trong đó mỗi vòng thực sự sử dụng hết băng thông

để truyền dữ liệu Không dùng băng thông để dự phòng bảo vệ

 Nhiều node trên vòng có thể truyền đồng thời cùng lúc

 Có thể mở rộng lên 256 node trên một vòng

 Đạt hiệu quả trong truyền đa điểm

Các vòng Ring được tạo thành từ nhiều kết nối điểm nối điểm với nhau Khi các kết nối giữa các trạm hoạt động trên hai chiều riêng biệt nhau, vòng Ring khi đó sẽ có khả năng hoạt động khi gặp sự cố như đứt kết nối giữa 2 điểm (nghĩa là frame dữ liệu vẫn được truyền đến đích khi vòng Ring đang bị sự cố) Mặt khác với mạng dạng vòng người quản trị sẽ dễ dàng thao tác và quản lý hơn các dạng mạng khác như mắt lưới

Các nhà cung cấp dịch vụ mạng MAN, WAN thường sử dụng cầu hình vòng SONET/SDH Các mạng vòng SONET có dạng vòng đôi, trong đó một vòng được sử dụng và một vòng dự phòng Vòng dự phòng sẽ không được sử dụng khi vòng Ring hoạt động tốt, khi vòng thứ nhất gặp sự cố không hoạt động được thì vòng dự phòng sẽ được sử dụng Sự chỉ định băng thông cố định và nhiều yêu cầu giám sát mạng làm tăng chi phí của mạng SONET Trong khi dịch

vụ GE không yêu cầu chỉ định cung cấp băng thông tĩnh SONET cũng không

cung cấp các tính năng như sự cân bằng mạng và tự động phục hồi nhanh (<50ms)

Nhằm chuẩn hóa các tính năng mới đó, IEEE đã nghiên cứu đặt ra chuẩn mới, một trong những mục tiêu của chuẩn mới này là tận dụng sự đơn giản của các mạng vòng và sử dụng băng thông vòng đôi càng hiệu quả càng tốt trong việc truyền dữ liệu tốc độ cao trên các mạng MAN và WAN Một mục đích khác nữa là sự phân phối băng thông một cách công bằng cho tất cả các trạm đang hoạt động đồng thời cung cấp sự phục hồi một cách nhanh chóng Cuối cùng một vấn đề không thể thiếu là để việc triển khai mạng được nhanh chóng và rộng rãi thì sự tự sử dụng lại môi trường truyền dẫn hiện tại cũng cần được quan tâm Để làm được tất cả các vấn đề trên, IEEE 802.17 chính thức sử dụng vào tháng 3 năm 2001 với tên gọi là RPR Vì RPR được chuẩn hóa theo dòng giao thức mạng LAN/MAN, nên nó có thể hoạt động dạng cầu nối IEEE 802 và giả lập môi trường broadcast RPR thực hiện giao thức điều khiển truy xuất môi trường (MAC) để truy xuất vào môi trường chia sẻ

MAC : Media Access Controll RPR : Resillient Packet Ring

Hình 1.12 Hoạt động của vòng Ring RPR

RPR là giao thức lớp MAC tốc độ cao để truyền các gói trong mạng cấu hình vòng RPR sử dụng cấu trúc vòng có hướng, mỗi vòng là một đường truyền

dữ liệu cho một hướng Các vòng được xác định là vòng 0 và vòng 1, với cấu trúc này sẽ đảm bảo ở mức cao nhất gói dữ liệu được truyền đến đích Nếu như xảy ra sự cố như một trạm bị hỏng hay đứt cáp quang thì dữ liệu sẽ được truyền trên vòng còn lại

1.2.2.2 Cơ chế dự phòng bảo vệ

Sự hồi phục hoạt động của mạng là một phần rất quan trọng của RPR Đặc tính này yêu cầu sự bảo vệ phục hồi trong khoảng thời gian 50ms khi xảy ra sự

cố hỏng node hay đứt đường truyền dẫn Hiện có 2 cơ chế bảo vệ đó là wrapping

và steering Steering là cơ chế bảo vệ bắt buộc, còn wrapping là một lựa chọn

cho các node trên RPR Tuy nhiên, cùng một thời điểm tất cả các node trên vòng bắt buộc phải dùng cùng một cơ chế bảo vệ

 Bảo vệ Wrap: Một vòng RPR được cấu thành từ 2 vòng có chiều

ngược nhau, mỗi đường là một vòng cáp quang đơn Nếu như một thiết bị hay cáp quang được phát hiện bị hỏng thì lưu lượng dữ liệu gửi ra trên hướng bị hỏng được loop (wrap) vòng theo hướng ngược lại trên vòng khác Nói cách khác, wrapping thực hiện định tuyến lại dữ liệu từ nhánh

bị lỗi Wrapping được thực hiện trên node kế bên điểm xảy ra lỗi dưới sự điều khiển của giao thức chuyển mạch bảo vệ

Hình 1.14 Vòng RPR sau khi có lỗi

 Bảo vệ Steering: Với kiểu bảo vệ này, node sẽ không loop vòng khi phát

hiện có lỗi xảy ra Gói tin yêu cầu bảo vệ sẽ được gửi tới các node để thông báo có lỗi xảy ra trên vòng Ring Khi các node nhận được gói tin này sẽ cập nhật lại cấu hình mạng Các gói đang truyền trên vòng khi có sự cố xảy ra sẽ

bị loại bỏ

Hình 1.15 Bảo vệ Steering khi bình thường

Hình 1.16 Bảo vệ Steering khi bị lỗi

1.2.2.3 Thuật toán Fairness

Thuật toán Fairness được xây dựng cho giao thức RPR Các thông tin về thuật toán được đặt trong phần header RPR, dựa vào đó MAC sẽ biết cách xử lý đối với mỗi gói Các lớp khác nhau và lớp con của nó có thể sử dụng để tạo bất

kỳ profile dịch vụ nào tương ứng cho mỗi ứng dụng Độ ưu tiên cao hay sự đảm bảo về băng thông không là vấn đề của Fairness Các lưu lượng có độ ưu tiên cao luôn luôn chiếm băng thông chỉ định cho nó, luôn luôn nhận sự ưu tiên trên vòng Ring, do đó sẽ không có sự trì hoãn hoặc thay đổi trì hoãn

Sự quản lý băng thông được thực hiện để duy trì sự công bằng cho các khung được áp đặt công bằng (FE-Fairness Eligible), với các cơ chế để đảm bảo tất cả các trạm nhận chia sẻ dung lượng vòng Ring qua các link nó sử dụng Thuật toán Fairness đảm bảo sự phân phối động khả năng về băng thông của tuyến cho các trạm nguồn

Thuật toán có các đặc điểm sau:

 Hỗ trợ hoạt động công bằng độc lập trên từng vòng

 Mạng thông tin điều khiển vòng dữ liệu trên vòng ngược với vòng truyền dẫn dòng dữ liệu đó

Hình 1.17 Dòng gói Fairness

 Chỉ điều chỉnh lưu lượng cho lớp C và lớp B-EIR (ví dụ FE)

 Tính toán tốc độ hợp lý liên quan tới trạm nguồn

 Sắp xếp tốc độ cân đối hợp lý tới sự chỉ định

 Cho phép dung lượng vòng không được chỉ định rõ ràng có thể xem như dung lượng có thể dùng được

 Cho phép dung lượng được chỉ định rõ ràng cho lớp con A1 hoặc lớp CIR nhưng không được sử dụng cũng có thể xem như dung lượng có thể dùng được

B- Hỗ trợ cả hàng đợi chuyển tiếp đơn và hàng đợi chuyển tiếp đôi

1.2.2.4 Sử dụng lại không gian băng thông (Spatial Reuse)

Sự sử dụng lại băng thông được sử dụng trong vòng Ring nhằm làm tăng thêm hiệu quả sử dụng băng thông Điều này có thể thực hiện được vì lưu lượng unicast chỉ được chuyển đi trên phần vòng Ring giữa trạm nguồn và trạm đích, chứ không đi trên toàn bộ vòng Ring như các giao thức token ring và FDDI

Trong ví dụ dưới đây cho phép 2 trạm S1 và S4 cùng gửi dữ liệu ra vòng Ring Với đặc tính này cho phép sử dụng cả 2 vòng Ring để truyền dẽ liệu, không dành trước băng thông dự phòng

Hình 1.18 mô tả ví dụ sử dụng lại băng thông:

Hình 1.18 Sử dụng lại băng thông

1.2.3 Truyền tải Ethernet( Ethernet Transport) [7]

Sự trưởng thành của Ethernet so với TDM như giao diện truy cập, nhưng Ethernet không giới hạn bởi một công nghệ truy cập mà Ehernet còn được mở rộng như một công nghệ truyền tải trong MAN Từ năm 2000 Metro Ethernet triển khai nhiều kiểu và nhìều dạng, khi Ethernet được sử dụng như công nghệ truyền tải, mạng truy cập có thể được xây dựng cả dạng Ring và Hub-and-Spoke

giống như link aggregation 802.3ad hoặc dual-homed Với link aggregation, 2 sợi quang được tập trung vào một ống to hơn và được kết nối tới CO Lưu lượng cần bằng tải giữa 2 sợi và khi một sợi bị fail thì tải sẽ tràn cả sang sợi còn lại Điều này cũng thừa nhận rằng 2 sợi quang chạy qua 2 ống khác nhau tới CO được bảo vệ tốt hơn

Hình 1.19 mô tả kết nối giữa tòa nhà 1 và CO:

CO: Central Office

Hình 1.19 Mô hình Ethernet Hub-and-Spoke

Một phương pháp khác là dual-homed, sợi quang vào các chuyển mạch khác nhau tại CO, trên hình vẽ tòa nhà 1 và 2 Điều này tạo ra nhiều phức tạp hơn bởi vì STP phải chạy giữa tòa nhà và CO, gây ra lãng phí lưu lượng vì có thể một dual-home bị block

1.2.3.2 GE RING

Phần lớn triển khai sợi quang trong mạng Metro được đặt trong vòng Ring Bởi vậy, cấu hình RING là tự nhiên để thực hiện và kết quả là tiết kiệm chi phí Tuy nhiên nó cũng phụ thuộc vào từng hoàn cảnh và tùy từng mô hình triển khai Triển khai RING có thể cực kỳ hiệu quả với nhà cung cấp này nhưng lại có bất tiện với nhà cung cấp khác RING GE là một chuỗi các kết nối điểm-điểm giữa các chuyển

mạch được đặt trong tòa nhà và CO RING GE có thể tạo ra nhiều vấn đề cho nhà khai thác bởi vì cơ chế bảo vệ và giới hạn về băng thông Dung lượng của RING là vấn đề chính, RING GE chỉ có dung lượng là 1GB để chia sẻ cho toàn bộ toàn nhà

và một phần dung lượng không sẵn sàng vì STP đã block một phần RING để chống loop

GE : Gigabit Ethernet CO: Central Office

Hình 1.20 Vòng Ring Gigabit Ethernet

Với hoạt động chuyển mạch Ethernet L2 thì RING trở thành tập hợp các kết nối điểm -điểm Nếu khi có sợi quang bị đứt thfi STM block một phần của Ring để chống lại bão broadcast bởi loop Bão broadcast xuất hiện khi một gói không biết đâu là đích để tới Thuật toán STP sử dụng BPDU để phát hiện ra loop và block lại, STP mất khoảng 30-60s để hội tụ, RSTP hội tụ nhanh hơn Khi sợi quang bị đứt, STP điều chỉnh lại và đường mới giữa các node khác nhau được thiết lập

Hình 1.21 Bảo vệ (Spanning Tree)

Mặc dù RING 10GE sẽ làm giảm bớt vấn đề nghẽn, giải pháp khởi tạo cho 10GE với chi phí cao Thiết bị ban đầu với giao diện 10GE thiết kế cho mạng lõi hơn là xây dựng mạng truy cập Với giải pháp 10GE thì chi phí cho mạng truy cập phải giảm bớt thì mới là giải pháp khả thi

Chúng ta đã xem xét các công nghệ khác nhau có thể sử dụng cho kết nối vật

lý của Metro EoS, RPR và Ethernet Transport là các phương pháp có thể để triển khai dịch vụ Metro Ethernet EoS là giải pháp có thể triển khai dịch vụ Ethernet trên nền tảng hạ tầng sẵn có Để có được hiệu quả hơn khi VCAT cho phép ánh xạ các ống Ethernet vào Ring SONET/SDH RPR là giải pháp hấp dẫn và được quan tâm bởi vì giải pháp này có mức độ hồi phục tốt khi có lỗi và giải quyết tương đối hiệu quá vấn đề băng thông của Ring SONET/SDH Ethernet như một công nghệ truyền tải là cách đơn giản và hiệu quả để triển khai dịch vụ Ethernet Tuy nhiên giải pháp này thừa hưởng nhiều thiếu sót của mạng Ethernet chuyển mạch tầng 2 Nhiều chức năng vẫn cần được đưa ra trên thiết bị Metro để truyền tải dịch vụ như kết nối

Internet và dịch vụ VPN Ethernet luôn sử dụng trong môi trường một khách hàng đơn lẻ như một mạng doanh nghiệp Giờ đây môi trường nhiều khách hàng được truyền tải dịch vụ trên cùng một loại thiết bị tới các khách hàng khác nhau qua mạng truyền tải chia sẻ Vì thế vấn đề dịch vụ ảo và mở rộng dịch vụ trở thành một vấn đề nan giải EoMPLS trở thành một giải pháp khả thi để triển khai dịch vụ Metro Ethernet Mặt phẳng điều khiển MPLS truyền tải hầu hết các chức năng còn thiếu trong mạng chuyển mạch Ethernet như khả năng mở rộng và sự hồi phục Chúng ta sẽ nghiên cứu công nghệ MPLS ở chương 3 của tài liệu này

Kết luận: Trong phạm vi chương 1 này, tác giả mong muốn giới thiệu được một

cách ngắn gọn nhất, tường minh nhất các khái niệm của mạng Metro, lịch sử hình thành và phát triển của mạng Metro Bên cạnh đó giới thiệu được một số công nghệ tiêu biểu được sử dụng nhiều trong mạng Metro cũng như các dịch vụ được khai thác và triển khai trên nền mạng Metro một cách chung nhất

CHƯƠNG 2: CÁC MÔ HÌNH KIẾN TRÚC MẠNG TIÊU BIỂU 2.1 Mô hình mạng của Cisco

2.1.1 Chức năng của các thiết bị trong mạng [5,6]

Để hiểu rõ hơn mô hình mạng MEN của Cisco chúng ta xem xét vai trò của các thiết bị trong mạng:

2.1.1.1 NPE Router (Network Provider Edge)

NPE là thiết bị nằm giữa hệ thống lớp 3 trong lõi và hệ thống truy xuất lớp 2 Router 7609 sẽ đóng vai trò này trong hệ thống mạng MEN NPE router thực hiện các nhiệm vụ sau:

 Cổng cung cấp các dịch vụ MPLS và IP

 Định nghĩa các dịch vụ EoMPLS

 Lớp cung cấp dịch vụ VPN lớp 3

 Chuyển mạch nội bộ cho các dịch vụ Ethernet

 Quản lý nghẽn và lưu lượng

2.1.1.2 P Router (Provider Router)

P Router là thiết bị trng mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ (ISP) để thực hiện chuyển mạch nhãn MPLS Mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ bao gồm nhiều

P Router và NPE kết nối để cung cấp kết nối MPLS xuyên suốt Trong hệ thống mạng MAN, các router 7609 cũng đảm nhận các chức năng P router Chức năng chính của P router:

 Cung cấp các kết nối backbone tin cậy để kết nối các NPE

 Cung cấp không gian điều khiển có khả năng mở rộng cho các dịch vụ L2 VPN và MPLS VPN

 Cho phép quản lý lưu lượng

 Cân bằng tải qua nhiều đường MPLS