Nghiên cứu mạng lõi sử dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ mới NGN

Tổng quan về NGN Mạng NGN là một mạng dựa trên chuyển mạch gói có khả năng cung cấp các dịch vụ viễn thông và sử dụng các công nghệ chuyển tải băng rộng, hỗ trợ QoS.. Ưu điểm : Thiết kế

Cụ thể đồ án đã tìm hiểu được những vấn đề sau :

 Tìm hiểu về mạng NGN và công nghệ MPLS sử dụng trong mạng lõi NGN

 Tìm hiểu về chất lượng dịch vụ trong mạng IP trong đó tập trung vào các giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng IP

 Tìm hiểu về sự kết hợp giữa MPLS và Diffserv nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ Mô phỏng và làm sáng rõ ưu nhược điểm khi kết hợp công nghệ MPLS với Diffserv

Trong quá trình làm đồ án, em đã hết sức cố gắng nhưng có thể còn thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý và thông cảm của các thầy cô giáo, để em có cơ hội được tiếp tục nghiên cứu sâu hơn nữa và phát triển về đề tài này

2

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập lâu dài và làm đồ án tốt nghiệp với đề tài

thực tập “Nghiên cứu mạng lõi sử dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ mới NGN” Em đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của các các thầy, cô

giáo thuộc bộ môn Công nghệ điện tử -truyền thông và tất cả các thầy cô trong trường

Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo cùng các thầy cô giáo trong trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông - Đại học Thái Nguyên đã quan tâm, dạy bảo và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập cũng như thời gian làm đồ án tốt nghiệp

Đặc biệt em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất đến cô giáo hướng dẫn: Th.S Đoàn Thị Thanh Thảo, đã trực tiếp hướng dẫn em làm đề tài này, cô đã mang đến cho em nguồn tri thức mới cùng với sự dạy bảo tận tình của cô trong quá trình học tập và nghiên cứu của em

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2012

Sinh viên thực hiện

3

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan:

Những nội dung trong đồ án này là do em thực hiện dưới sự hướng dẫn

của cô giáo hướng dẫn : Th.S Đoàn Thị Thanh Thảo

Mọi tham khảo dùng trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố

Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2012

Sinh viên:

Phan Thùy Linh

4

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 1

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI CAM ĐOAN 3

DANH SÁCH CÁC BẢNG 7

DANH SÁCH CÁC HÌNH 8

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT 10

LỜI NÓI ĐẦU 13

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN 15

1.1 Tổng quan về NGN 15

1.2 Đặc điểm của mạng NGN 15

1.3 Cấu trúc mạng NGN 16

1.4 Các công nghệ nền tảng trong mạng thế hệ mới NGN 19

1.4.1 Công nghệ IP 19

1.4.2 Công nghệ ATM 20

1.4.3 Công nghệ IP Over ATM 21

1.5 Công nghệ MPLS 22

1.5.1 Khái niệm MPLS 22

1.5.2 Miền MPLS và một số thành phần trong mạng MPLS 22

1.5.3 LSRs và LERs 23

1.5.4 Lớp chuyển tiếp tương đương FEC 23

1.5.5 Nhãn (lable) 24

1.5.6 Đường dẫn chuyển mạch LSP 25

1.5.7 Giao thức phân phối nhãn LDP 26

5

1.5.8 Hoạt động của MPLS 30

1.6 Ưu nhược điểm của công nghệ MPLS 32

1.6.1 Ưu điểm 32

1.6.2 Nhược điểm 33

1.7 Vì sao Công nghệ MPLS là sự lựa chọn của NGN 33

1.8 Kết luận 36

CHƯƠNG 2CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP 37

2.1 Giới thiệu về chất lượng dịch vụ 37

2.2 Các tham số QoS trong mạng IP 37

2.2.1 Băng thông – Bandwidth 37

2.2.2 Độ trễ (delay) 37

2.2.3 Jitter (biến động trễ) 38

2.2.4 Mất gói 38

2.2.5 Bảo mật 38

2.3 Một số giải pháp bản đảm QoS trên nền mạng IP 39

2.3.1 Giải pháp Best-Effort 39

2.3.2 Giải pháp IntServ - Integrated Services và giao thức RSVP 39

2.3.3 Giải pháp DiffServ - Differentiated Services 46

2.4 So sánh Intserv và Diffserv 52

2.4.1 Mô hình tích hợp dịch vụ Intserv 52

2.4.2 Mô hình dịch vụ phân biệt DiffServ 52

2.5 Kết luận 54

CHƯƠNG 3SỰ KẾT HỢP GIỮA DIFFSERV VÀ MPLS 55

3.1 Kỹ thuật lưu lượng MPLS-TE 55

6

3.1.1 Tổng quan về kỹ thuật lưu lượng MPLS-TE 55

3.1.2 Cơ chế điều khiển lưu lượng trong MPLS 56

3.2 Sự kết hợp giữa MPLS và DIFFSERV 59

3.2.1 Giới thiệu 59

3.2.2 Sự kết hợp giữa MPLS và DiffServ 59

3.2.3.Kiểu chuyển tiếp nhãn trong các Router LSR DiffServ 64

3.2.4 Các kiểu thực thi 66

3.3 Thực nghiệm 67

3.3.1 Mô phỏng định tuyến ràng buộc trong mạng MPLS không hỗ trợ Diffserv……… 68

3.3.2 Mô phỏng mạng MPLS kết hợp Diffserv 71

3.4 Kết luận 74

KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 77

7

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 : Ý nghĩa các bít xx và yyy của kiểu đối tượng 45

Bảng 2.2: Giá trị của IP Precedence và DSCP trong các PHB 50

Bảng 3.1: Các thông số của luồng 68

Bảng 3.2: Kết quả thống kê 70

Bảng 3.3: Thống kê các luồng và kết quả khi các lưu lượng đi qua 1 LSP 71 Bảng 3.4: Thống kê các luồng và kết quả khi các sử dụng kết hợp DiffServ và MPLS 72

8

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: Topo mạng thế hệ sau 16

Hình 1.2: Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ) 16

Hình 1.3: Miền MPLS 22

Hình 1.4 : Lớp chuyển tiếp tương đương FEC trong MPLS 24

Hình 1.5 : Định dạng chung của nhãn MPLS 24

Hình 1.6 : Đường chuyển mạch nhãn LSP 25

Hình 1.7 : Thiết lập LSP điều khiển độc lập 26

Hình 1.8: Thiết lập LSP điều khiển theo thứ tự 26

Hình 1.9 : Giao thức LDP 27

Hình 1.10: Thủ tục phát hiện LSR lân cận 29

Hình 1.11: Tạo LSP và chuyển gói tin qua miền MPLS 31

Hình 1.12: Định tuyến dựa trên địa chỉ đích 35

Hình 2.1: Mô hình Best - Effort 39

Hình 2.2 : Nguyên lý hoạt động của RSVP 41

Hình 2.3: Định dạng thông điệp RSVP 42

Hình 2.4: Khuôn dạng đối tượng RSVP 43

Hình 2.5: Khuôn dạng của kiểu đối tượng 45

Hình 2.6: Kiến trúc dịch vụ DiffServ 47

Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động của mô hình dịch vụ phân biệt DiffServ 48

Hình 2.8: Cấu trúc của file TOS 51

Hình 2.9: Khung DSCP 52

Hình 3.3: Ánh xạ giữa IP header với MPLS shim header cho đường E-LSP 61

9

Hình 3.4 Mạng MPLS sử dụng E-LSP 62

Hình 3.5 Ánh xạ giữa IP header và MPLS shim header cho đường L-LSP 63

Hình 3.6 Mạng MPLS sử dụng L-LSPs 63

Hình 3.7: Mạng MPLS sử dụng đồng thời cả 2 E-LSP và L-LSP 64

Hình 3.8: Topo mạng sử dụng trong quá trình mô phỏng 67

Hình 3.9: Mô phỏng định tuyến ràng buộc trong MPLS không hỗ trợ DiffServ 69 Hình 3.10: Đồ thị băng thông sử dụng bởi các luồng lưu lượng 69

Hình 3.11: Mô phỏng sự quá tải trong mạng MPLS không sử dụng DiffServ 70

Hình 3.12: Kết quả mô phỏng 71

Hình 3.13: Mô phỏng mạng MPLS sử dụng DiffServ 73

Hình 3.14: Kết quả băng thông cho việc kết hợp MPLS sử dụng DiffServ 73

10

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

2 ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không

đồng bộ

5 BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên

7 CR-LSP Contraint Routing-LSP Định tuyến ràng buộc

LSP

9 DiffServ Differented Service Dịch vụ phân biệt

10 IntServ Integrated Service Dịch vụ tích hợp

12 DSCP Differantiated Service Code Point Điểm mã dịch vụ phân

biệt

13 EF Expecdited Forwarding Chuyển tiếp xúc tiến

14 WRED Weighted Random Early Drop Hủy bỏ sớm ngẫu nhiên

18 TCP Transport Control Protocol Giao thức đk vẫn

chuyển

19 TCA Traffic Control Aggrate Tập hợp điều khiển lưu

11

lượng

20 RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dự trữ tài

nguyên

21 SLA Service level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ

24 E-LSP EXP-inferred-class LSP LSP có lớp tham chiếu

28 LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối

30 LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn

31 L-LSP Label-inferred-class LSP LSP có lớp tham chiếu

35 MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa

giao thức

37 PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển

mạch công cộng

12

38 GSM Global System for Mobile

Communication

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

39 CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia

theo mã

40 NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

42 SS7 Signalling System No7 Hệ thống báo hiệu số 7

43 SIP Session Initial Protocol Giao thức khởi tạo phiên

44 SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

46 MGW Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển MG

phương tiện

48 MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển

cổng thiết bị

49 TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia

theo thời gian

50 FIFO First In First Out Hàng đợi vào trước , ra

trường

52 RED Random Early Detection Phát hiện sớm ngẩu

nhiên

trọng số

13

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển vượt bậc về công nghệ kỹ thuật trong tất cả các lĩnh vực đặc biệt là: Công nghệ thông tin, điện tử viễn thông đã làm thay đổi bộ hoàn toàn bộ mặt của cấu trúc mạng viễn thông ở trên toàn thế giới và cấu trúc mạng viễn thông của Việt Nam cũng không ngoại lệ

Khi chưa có sự ra đời của các công nghệ chuyển mạch mới thì VNPT đã xây dựng được một hệ thống mạng PSTN với chất lượng tốt cho khách hàng Nhưng cùng với sự phát triển của công nghệ và sự bùng nổ của mạng Internet thì mạng PSTN đã bộc lộ nhiều hạn chế: Chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở lên lạc hậu với các nhu cầu ngày càng cao của khách hàng, sự kém hiệu quả của TDM trong việc phân bổ băng thông hoặc là điều khiển tắc nghẽn, một hạn chế rõ nét nữa trong mạng PSTN là sự phức tạp trong hệ thống báo hiệu

và đồ bộ Ngoài ra ở mạng viễn thông hiện tại còn có nhiều kiểu mô hình mạng rời rạc thiếu độ linh hoạt trong quá trình trao đổi thông tin giữa các mạng này Từ những hạn chế đó nảy sinh ra một yêu cầu tất yếu là phải phát triển hệ thống mạng thành một hệ thống mạng đồng nhất, có băng tần rộng, hiệu suất cao, hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ, đơn giản về cấu trúc và quản lý, dễ dàng mở rộng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ đến khách hàng Và mạng thế hệ mới( NGN)

ra đời đã giải quết vấn đề này

Điềm nổi bật và là một phần yếu tố quan trọng trong mạng thế hệ mới là lớp mạng lõi Lớp mạng lõi cùng với công nghệ chuyển mạch nhãn( MPLS) đã giải quyết được nhiều vấn đề còn tồn tại trong mạng viễn thông hiện tại Xuất

phát từ đó em đã chọn đề tài “ Nghiên cứu mạng lõi sử dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ mới NGN” làm đồ án tốt nghiệp.Trong đồ án này em sẽ trình

bày nội dung như sau :

Chương 1 : Tổng quan về mạng NGN

Mục đích của chương này nhằm nghiên cứu mạng NGN, trong đó tập trung vào công nghệ MPLS, ưu nhược điểm của MPLS và nguyên nhân lựa chọn công nghệ MPLS trong mạng lõi NGN

14

Chương 2 : Chất lượng dịch vụ trong mạng IP

Mục đích của chương này nhằm tập trung tìm hiểu các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng IP, qua đó ứng dụng những ưu điểm của cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng IP vào mạng MPLS

Chương 3 : Sự kết hợp giữa MPLS và Diffserv

Mục đích của chương này là nghiên cứu giải pháp kết hợp DiffServ và MPLS nhằm tăng cường khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS

15

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN

1.1 Tổng quan về NGN

Mạng NGN là một mạng dựa trên chuyển mạch gói có khả năng cung cấp các dịch vụ viễn thông và sử dụng các công nghệ chuyển tải băng rộng, hỗ trợ QoS Và trong đó, việc cung cấp các dịch vụ độc lập với công nghệ liên quan tới chuyển tải Hỗ trợ người sử dụng lựa chọn dịch vụ mà không phụ thuộc vào mạng và nhà cung cấp dịch vụ NGN hỗ trợ khả năng di động tạo điều kiện cung cấp dịch vụ ở mọi lúc, mọi nơi

 Là mạng có cấu trúc mở dễ phát triển về dung lượng

Mạng NGN do dịch vụ thúc đẩy, với đặc điểm của:

o Chia tách chức năng điều khiển cuộc gọi ra khỏi tổng đài

o Chia tách dịch vụ ra khỏi tổng đài

o Mục tiêu của việc chia tách là cho dịch vụ độc lập với mạng, thực hiện linh hoạt và thực hiện có hiệu quả việc cung cấp các dịch vụ Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình

o Mạng thông tin hiện nay dù là mạng truyền dữ liệu hay mạng thoại, hay là mạng máy tính thì không thể lấy các mạng đó làm cơ sở để phát triển mạng NGN được Cùng với đó là sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ IP và những ưu điểm vượt trội của nó đã cho thấy công nghệ IP sẽ thực hiện kết nối các mạng khác nhau

o Tuy nhiên do giao thức IP không hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS( Quality Of Service) nên nó có một số hạn chế trong các dịch vụ của

16

thoại yêu cầu thời gian thực và đảm bảo chất lượng của các dịch vụ truyền số liệu Nhưng cùng với sự bùng nổ Internet và sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì có các giao thức sẽ khắc phục được những

17

- Lớp truy nhập

o Các cổng truy nhập : AG – Access Gateway kết nối giữa mạng lõi với mạng truy nhập, RG – Residental Gateway kết nối mạng lõi với

mạng thuê bao tại nhà

o Lớp vật lý : Cáp đồng, xDSL hiện đang được sử dụng Tuy nhiên trong tương lai thì công nghệ chính là truyền dẫn quang QWDM sẽ

là công nghệ chủ đạo

o Vô tuyến : Thông tin di động – công nghệ WCDMA, truy nhập vô

tuyến cố định hoặc vệ tinh

o Lớp 2 và lớp 3 : Công nghệ IP là chủ đạo

o Thành phần là tất cả các thiết bị đầu cuối

o Chức năng: Cung cấp giao diện kết nối cho các thiết bị đầu cuối

18

 Phần truyền thông

Thành phần : Là các cổng truyền thông( MG – Media Getway) gồm có: Các cổng giao tiếp : TG – Trunking Gateway nối giữa mạng lõi với mạng PSTN/ISDN, WG – Wireless Gateway kết nối mạng lõi với mạng di động… Chức năng : Chuyển đổi các loại môi trường( PSTN, Frame Delay, Lan, sang môi trường truyền dẫn đóng gói được áp dụng trên mạng lõi và ngược lại Nhờ có các nút chuyển mạch ( ATM + IP) và các hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định truyến cuội gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của các thiết bị lớp điều khiển

- Lớp điều khiển

Thành phần :

Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển mà thành phần chính là Softswitch còn gọi là Media Gateway Controller hay Call Agent được kết nối với các thành phần khác để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP như: SGW (Signaling Gateway), MS (Media Server), FS (Feature Server), AS (Application Server)

Chức năng :

Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào

Cụ thể, lớp điều khiển thực hiện :

- Định tuyến lưu lượng giữa các khối chuyển mạch

- Thiết lập yêu cầu, điều chỉnh và thay đổi các kết nối hoặc các luồng, điều khiển sắp xếp nhãn (label mapping) giữa các giao diện cổng

- Phân bổ lưu lượng và các chỉ tiêu chất lượng đối với mỗi kết nối (hay mỗi luồng) và thực hiện giám sát điều khiển để đảm bảo QoS

- Báo hiệu đầu cuối từ các trung kế, các cổng trong kết nối với lớp media Thống kê và ghi lại các thông số về chi tiết cuộc gọi, đồng thời thực hiện các cảnh báo

Chức năng :

Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ Một số loại dịch vụ sẽ làm chủ việc thực hiện điều khiển logic của chúng và truy cập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống Lớp ứng dụng liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên các dịch vụ mạng

1.4 Các công nghệ nền tảng trong mạng thế hệ mới NGN

1.4.1 Công nghệ IP

IP là giao thức chuyển tiếp gói tin Việc chuyển tiếp gói tin được thực hiện theo cơ chế phi kết nối IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu

20

định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP) Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận, địa chỉ là số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích

IP là giao thức chuyển mạch có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao Tuy nhiên việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến theo từng chặng Mặt khác IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ

Ưu điểm : Thiết kế linh hoạt dễ dàng trong việc mỡ rộng mạng , có độ tin

cậy

Nhược điểm : Với các hệ thống mạng hoạt động theo cách thức IP truyền

thống, mỗi node mạng (router) đều phải thực hiện hai chức năng chính : định tuyến (routing) và chuyển tiếp (Switching hoặc forwarding), nên nó sẽ gặp phải

- ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM Các tế bào nhỏ với tốc độ truyền cao sẽ làm cho trễ truyền lan và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao dễ dàng hơn

- ATM có khả năng nhóm một số kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho công việc định tuyến được dễ dàng

21

Quá trình chuyển giao các tế bào qua tổng đài ATM cũng giống như chuyển giao gói qua router Tuy nhiên ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có kích thước cố định và nhỏ hơn IP, kích thước bảng định tuyến nhỏ hơn nhiều so với của IP router Việc này thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng nên dung lượng tổng đài ATM thường lớn hơn dung lượng IP router truyền thống

Ưu điểm : Tốc độ truyền cao sẽ giảm trễ truyền lan và biến động, có thể

nhóm một số kênh ảo thành một đường ảo làm cho việc định tuyến được dễ dàng

Nhược điểm : Cồng kềnh phức tạp, khó khăn trong việc quản lý, mở rộng

mạng do kết nối dạng full mesh

1.4.3 Công nghệ IP Over ATM

Trong mạng IP có các kỹ thuật sau : IP over SDH/ SONET, IP over WDM

và IP over Fiber Tuy nhiên công nghệ ATM do có tốc độ cao, QoS, điều khiển lưu lượng mà các kỹ thuật trên chưa có nên đã được sử dụng rộng rải trên mạng đường trục IP Do yêu cầu kỹ thuật của IP over ATM cao nên việc nghiêm cứu công nghệ này rất quan trong Mà MPLS là sự cải tiến của IP over ATM

IP over ATM là một kỹ thuật xếp chồng, nó xếp IP (lớp 3) lên ATM (lớp 2); giao thức của hai tầng hoàn toàn độc lập với nhau, giữa chúng phải nhờ một loạt giao thức nữa để nối thông như NHRP, ARP… mới đảm bảo kết nối thông suốt Điều đó hiện nay không được sử dụng rộng rãi trong thực tế

Ưu điểm : Tốc độ cao có hổ trợ QoS, điều khiển lưu lượng IP over ATM

là công nghệ được MPLS kế thừa nhưng dùng kỹ thuật chuyển mạch nhãn thay

vì kỹ thuật xếp chồng IP over ATM phiên bản cũ

Nhược điểm :

- Mạng sẽ quá tải do sử dụng kỹ thuật xếp chồng

- Không thích hợp với mạng nhiều router và không hiệu quả trên một số mặt chẳng hạn như sự chồng chéo về chức năng, quản lý mạng phức tạp

- Không thể áp dụng cho mạng đường trục

- Các giao thức kết nối IP và ATM phức tạp do chúng xây dựng riêng rẽ

22

1.5 Công nghệ MPLS

1.5.1 Khái niệm MPLS

MPLS là kỹ thuật chuyển mạch đa giao thức nhãn , là một công nghệ tích

hợp tốt nhất các khả năng phân phát gói tin từ nguồn tới đích qua mạng Internet MPLS là một tập các công nghệ mở dựa vào chuẩn Internet tức là một công nghệ kết hợp những đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp 3 (layer 3 routing) và chuyển mạch lớp 2 (layer 2 switching) cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt ở các mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label)

Bằng cách sử dụng các giao thức điều khiển và định tuyến Internet, MPLS cung cấp chuyển mạch hướng kết nối ảo qua các tuyến Internet bằng cách sử dụng các nhãn và trao đổi nhãn MPLS bao gồm việc thực hiện các đường chuyển mạch nhãn LSP, nó cũng cung cấp các thủ tục và các giao thức cần thiết

để phân phối các nhãn giữa các chuyển mạch và các bộ định tuyến

1.5.2 Miền MPLS và một số thành phần trong mạng MPLS

Miền MPLS là một tập hợp các nút mạng thực hiện hoạt động định tuyến

và chuyển tiếp MPLS Một miền MPLS thường được quản lý và điều khiển bởi một nhà quản trị

Hình 1.3: Miền MPLS

Miền MPLS được chia thành 2 phần: phần mạng lõi (Core) và phần mạng biên (Edge) Các nút thuộc miền MPLS được gọi là router chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch Router), các nút ở phần mạng lõi được gọi là Transit-LSR

23

hay Core-LSR (gọi tắt là LSR), các nút ở biên được gọi là router biên nhãn LER (Label Edge Router)

1.5.3 LSRs và LERs

Thiết bị trong giao thức MPLS có thể được phân loại thành LERs và LSRs :

- Một LSR(Label Switching Router) là một thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của mạng MPLS tham gia vào quá trình thiết lập LSP sử dụng giao thức thích hợp và chuyển mạch tốc cao luồng dữ liệu dựa trên con đường đã được thiết lập

- Một LER (Label Edge Router) là một thiết bị hoạt động ở biên của mạng truy cập và mạng MPLS LER hỗ trợ nhiều cổng (port) nối tới các mạng không tương đồng ( như ATM, Frame Relay, Ethenet) và chuyển những luồng lưu lượng này tới mạng MPLS sau khi thiết lập các LSP, sử dụng giao thức báo hiệu nhãn ở đầu vào và phân phối lưu lượng trở lại mạng truy cập ở đầu ra LER đóng vai trò rất quan trọng trong việc gán và bỏ nhãn khi các luồng lưu lượng vào và tồn tại trong mạng MPLS

1.5.4 Lớp chuyển tiếp tương đương FEC

FEC là một nhóm các gói IP được chuyển tiếp trên cùng một đường chuyển mạch nhãn LSP và các gói trong nhóm được router chuyển mạch nhãn LSR đáp ứng theo cùng một cách thức để tới đích Khác với chuyển tiếp IP truyền thống, trong MPLS việc gán một gói cụ thể vào một FEC cụ thể chỉ được thực hiện một lần khi các gói vào trong mạng MPLS không ra quyết định chuyển tiếp với mỗi datagram lớp 3 mà sử dụng khái niệm FEC FEC phụ thuộc vào một

số các yếu tố như là phụ thuộc vào địa chỉ IP và có thể là phụ thuộc cả vào kiểu lưu lượng trong datagram (thoại, dữ liệu, fax…) Sau đó dựa trên FEC, nhãn được thoả thuận giữa các LSR lân cận từ lối vào tới lối ra trong một vùng định tuyến Mỗi LSR xây dựng một bảng để xác định xem một gói phải được chuyển tiếp như thế nào Bảng này được gọi là cơ sở thông tin nhãn (LIB: Label Information Base), nó là tổ hợp các ràng buộc FEC với nhãn (FEC-to-label) Và nhãn lại được sử dụng để chuyển tiếp lưu lượng qua mạng

Nhãn trong dạng đơn giản nhất xác định đường đi mà gói tin có thể truyền qua Nhãn được mang hay được đóng gói trong tiêu đề lớp 2 cùng với gói tin Bộ định tuyến kiểm tra các gói tin qua nội dung nhãn để xác định các bước chuyển

kế tiếp Khi gói tin được gán nhãn, các chặng đường còn lại của gói tin thông qua mạng đường trục dựa trên chuyển mạch nhãn Giá trị nhãn chỉ có ý nghĩa cục bộ nghĩa là chúng chỉ liên quan đến các bước chuyển tiếp giữa các LSR

Kiểu khung (Frame mode): Kiểu khung là thuật ngữ khi chuyển tiếp một gói nhãn gán trước tiêu đề lớp ba Một nhãn được mã hoá với 20 bit, nghĩa là có thể có 2 mũ 20 giá trị khác nhau Một gói có nhiều nhãn gọi là chồng nhãn (Lable stack) Ở mỗi chặng trong mạng chỉ có một nhãn bên ngoài được xem xét

Hình 1.5 : Định dạng chung của nhãn MPLS

1.5.6 Đường dẫn chuyển mạch LSP

Đường chuyển mạch nhãn LSP là một đường nối giữa router ngõ vào và router ngõ ra, được thiết lập bởi các nút MPLS để chuyển các gói đi xuyên qua mạng Đường dẫn của một LSP qua mạng được định nghĩa bởi sự chuyển đổi các giá trị nhãn ở các LSR dọc theo LSP bằng cách dùng thủ tục hoán đổi nhãn

Hình 1.6 : Đường chuyển mạch nhãn LSP

LSP được cung cấp bởi các giao thức như LDP, RSVP-TE, CR-LDP hoặc BGP LSP có thể xem như là con đường bao gồm một tập các router mà các gói thuộc về một FEC nào đó đi qua để đến đích

LSP cho phép sử dụng chồng nhãn Vì vậy có thể có các LSP khác nhau tại các mức nhãn khác nhau để một gói đến đích LSP là đơn hướng (các gói tin không thể đi ngược trở lại) Để xây dựng LSP, LSR phải sử dụng các giao thức định tuyến

Thiết lập LSP : thiết lập LSP có thể thực hiện theo hai cách:

- Điều khiển độc lập: LSR tự chọn một nhãn trong số các nhãn chưa được

sử dụng trong bảng LIB cho một FEC cụ thể và cập nhật LFIB Sau đó,

26

thông tin kết nhãn cục bộ này sẽ được gửi đến các LSR láng giềng của nó

sử dụng giao thức phân phối nhãn LDP Các LSR láng giềng sau khi nhận thông tin này sẽ kiểm tra sự hiện diện của kết nhãn cục bộ trong bảng LFIB Nếu có, nó sẽ gán nhãn ngõ ra cho chỉ mục đó bằng giá trị nhãn nhận được Lúc này bảng LFIB đã sẵn sàng cho việc chuyển tiếp gói Nếu

không, nó có hai lựa chọn: loại bỏ hoặc là giữ lại thông tin

Hình 1.7 : Thiết lập LSP điều khiển độc lập

- Điều khiển theo thứ tự: Việc gán nhãn được thực hiện theo thứ tự từ LSR

lối ra đến LSR lối vào của LSP Điểm thiết lập LSP sẽ lựa chọn LSR và các LSR dọc theo LSP đó cũng phải sử dụng cùng FEC Phương pháp điều khiển này yêu cầu các thông tin ràng buộc nhãn đi qua tất cả các LSR trước khi thiết lập LSP Điều này dẫn đến thời gian hội tụ chậm hơn nhưng lại có khả năng ngăn ngừa vòng lặp tốt hơn phương pháp điều khiển độc lập

Hình 1.8: Thiết lập LSP điều khiển theo thứ tự 1.5.7 Giao thức phân phối nhãn LDP

a Giới thiệu LDP

LDP là một giao thức mới cho việc phân phối thông tin ràng buộc nhãn tới các LSR trong mạng MPLS Nó được sử dụng để ánh xạ các FEC tới nhãn, tạo các LSP Các phiên LDP được thiết lập giữa các LDP ngang hàng trong mạng MPLS

27

Hình 1.9 : Giao thức LDP

Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong quá trình gán nhãn cho các gói tin, là giao thức điều khiển tách biệt được các LSR sử dụng để trao đổi và điều phối quá trình gán nhãn trên một FEC Giao thức này là một tập hợp thủ tục trao đổi các nhãn bản tin cho phép các LSR sử dụng giá trị nhãn thuộc FEC nhất định để truyền gói tin

Một kết nối TCP được thiết lập giữa các LSR đồng cấp để đảm bảo các bản tin LDP được truyền theo đúng thứ tự Các bản tin LDP có thể xuất phát từ bất kỳ một LSR hay từ LSR biên lối ra và chuyển từ LSR phía trước đến LSR phía sau cận kề Việc trao đổi các bản tin LDP có thể được khởi phát bởi sự xuất hiện của luồng số liệu đặc biệt, bản tin lập dự trữ RSVP hay cập nhật thông tin định tuyến Khi một cặp LSR đã trao đổi bản tin LDP cho một FEC nhất định thì một đường chuyển mạch LSP từ đầu vào đến đầu ra được thiết lập sau khi mỗi LSR ghép nhãn đầu vào với đầu ra tương ứng trong LIB của nó

b Hoạt động của LDP

 LDP có 4 chức năng chính là:

 Discovery : Thông báo và duy trì sự tồn tại của một LSR trên mạng

 Session : Thiết lập, duy trì và xóa các phiên làm việc giữa các ngang cấp LDP

 Advertisement : Tạo, thay đổi và xóa các ánh xạ nhãn cho các FEC

 Notification : Cung cấp thông tin trạng thái, chẩn đoán và thông tin lỗi

 Thủ tục phát hiện LSR lân cận của LDP chạy trên UDP và thực hiện như sau :

 Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP Như vậy, tại một thời điểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó

Trong trường hợp, các LSR không kết nối trực tiếp trong một mạng con, người ta sử dụng một cơ chế bổ sung như sau :

- LSR định kỳ gửi bản tin Hello trên UDP đến địa điạ chỉ IP đã được khai báo khi lập cấu hình Phía nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin HELLO khác truyền ngược lại đến LSR gửi và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên

29

Hình 1.10: Thủ tục phát hiện LSR lân cận

c Các bản tin và chức năng của các bản tin trong LDP

- Bản tin thông báo (Notification Message) : Bản tin này được sử dụng bởi một LSR để thông báo với các LSR đồng cấp khác về trạng thái mạng là đang trong điều kiện bình thường hay bị lỗi

- Bản tin Hello: Bản tin này dùng để trao đổi giữa hai LDP đồng cấp

- Bản tin Initilization: Các bản tin thuộc loại này được gửi khi bắt đầu một phiên LDP giữa hai LSR để trao đổi các tham số, các đại lượng tuỳ chọn cho phiên

- Bản tin Keep Alive: Bản tin này dùng để trao đổi giữa các thực thể đồng cấp

để giám sát tính ổn định và liên tục của việc hỗ trợ của một kết nối TCP trong một phiên LDP

- Bản tin Address: Bản tin này được gửi đi bởi một LSR tới các LDP đồng cấp

để thông báo các địa chỉ giao diện của nó

- Bản tin Address Withdraw (Bản tin huỷ bỏ địa chỉ): Bản tin này dùng để xoá địa chỉ đã được thông báo trước đó Danh sách địa chỉ TLV chứa một loạt các địa chỉ đang được yêu cầu cần xoá bỏ bởi LSR

30

- Bản tin Label Mapping (Bản tin ánh xạ nhãn): Các bản tin ánh xạ nhãn được

sử dụng để quảng bá liên kết giữa FEC và nhãn giữa các thực thể đồng cấp

- Bản tin Label Withdraw (Bản tin xóa nhãn): Bản tin này có nhiệm vụ ngược lại so với bản tin ánh xạ địa chỉ, được sử dụng để xoá bỏ các liên kết giữa các FEC và các nhãn vừa thực hiện

- Bản tin Label Request (Bản tin yêu cầu nhãn) : bản tin nàyđược LSR sử dụng để yêu cầu một LDP đồng cấp cung cấp một sự kết hợp nhãn ( Binding ) cho một FEC

- Bản tin giải phóng nhãn (Label Release Message): Bản tin này được LSR

sử dụng khi nhận được chuyển đổi nhãn mà nó không cần thiết nữa LSR phải phát bản tin giải phóng nhãn này dưới bất kỳ một trong những trường hợp sau:

 LSR gửi ánh xạ nhãn không thuộc Hop tiếp theo đối với một FEC

đã được ánh xạ và LSR được cấu hình để duy trì cho quá trình hoạt động

 LSR nhận một ánh xạ nhãn từ một LSR mà chúng không phải là của Hop tiếp theo đối với một FEC và LSR được cấu hình cho việc duy trì quá trình hoạt động

- Bản tin Label Abort Request ( Bản tin bỏ nhãn ): Bản tin này được sử dụng để loại bỏ các bản tin yêu cầu nhãn bất thường

1.5.8 Hoạt động của MPLS

Để gói tin truyền qua mạng MPLS, mạng sẽ thực hiện các bước sau:

- Tạo và phân phối nhãn

- Tạo bảng cho mỗi bảng định tuyến

- Tạo đường chuyển mạch nhãn

- Gán nhãn dựa trên tra cứu bảng

- Truyền gói tin

Nguồn gửi các dữ liệu của nó tới đích Trong miền MPLS, không phải tất

cả các lưu lượng từ một nguồn cần thiết truyền qua cùng một tuyến đường Dựa

Hình 1.11: Tạo LSP và chuyển gói tin qua miền MPLS

- Tạo và phân phối nhãn: Trước khi bắt đầu truyền bất cứ lưu lượng nào,

router tạo một quyết định ràng buộc nhãn với một FEC nhất định và xây dựng bảng của nó Trong LDP, luồng xuống router khởi phát sự phân bố nhãn và ràng buộc FEC/nhãn Ngoài ra, các đặc tính liên quan tới lưu lượng và khả năng MPLS được dàn xếp sử dụng LDP Một giao thức truyền tải tin cậy và trật tự được sử dụng để làm giao thức báo hiệu LDP

sử dụng TCP

- Tạo bảng: Khi nhận được ràng buộc nhãn, mỗi LSR tạo các đầu vào trong

bảng cơ sở dữ liệu nhãn (LIB) Nội dung của bảng sẽ xác định ánh xạ giữa nhãn và FEC Ánh xạ giữa port lối vào và bảng nhãn đầu vào tới port lối

ra và bảng nhãn đầu ra

- Tạo đường chuyển mạch nhãn: Như đường đứt đoạn trong hình 1.11, các

LSP được tạo theo hướng ngược lại với sự tạo thành các lối vào trong LIB

- Gán nhãn dựa trên bảng tra cứu: Router đầu tiên (LER1 trong hình 1.11)

sử dụng bảng LIB để tìm chặng tiếp theo và yêu cầu nhãn với một FEC

32

nhất định Chuỗi router con sử dụng nhãn để tìm chặng tiếp theo Khi một gói tới LSR biên lối ra (LSR4), nhãn sẽ bị bỏ và gói được cấp tới đích

- Chuyển tiếp gói tin: Từ hình 1.11 chúng ta hãy xem con đường của một

gói khi nó đi tới đích từ LSR1, LSR biên lối vào, tới LSR4, LSR biên lối

ra LER1 có thể không có bất kì nhãn nào cho gói này khi xảy ra yêu cầu này lần đầu tiên Trong mạng IP, nó sẽ tìm địa chỉ dài nhất để tìm các bước tiếp theo LSR1 là bước tiếp theo của LER1 LER1 sẽ khởi phát các yêu cầu nhãn tới LSR1 Yêu cầu này sẽ được phát trên toàn mạng như hình 1.11 LDP sẽ xác định đường dẫn ảo đảm bảo QoS, CoS Mỗi bộ định tuyến trung gian LSR2 và LSR3 sẽ nhận gói tin gán nhãn thay đổi nhãn và truyền đi

Gói tin đến LER4, loại bỏ nhãn vì gói ra khỏi miền hoạt động của MPLS

và phân phát tới đích Đường truyền gói tin được chỉ ra trong hình 1.11

1.6 Ưu nhược điểm của công nghệ MPLS

1.6.1 Ưu điểm

- Kỹ thuật lưu lượng : Cung cấp các khả năng thiết lập đường truyền mà lưu lượng sẽ truyền qua mạng và khả năng thiết lập chất lượng cho các cấp độ dịch vụ (CoS) và chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau MPLS là sự phát triển chủ yếu trong các công nghệ Internet mà hỗ trợ việc bổ sung các khả năng cần thiết cho mạng IP ngày nay

- Cung cấp IP dựa trên các mạng riêng ảo : Bằng việc sử dụng MPLS, các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp đường hầm IP đi qua mạng của họ

mà không cần thiết mã hoá hay các ứng dụng đầu cuối-người sử dụng

- Loại bỏ cấu hình đa lớp : Bằng việc sử dụng MPLS, các nhà điều hành mạng có thể mang chức năng của mặt điều khiển ATM vào lớp 3, do đó sẽ làm đơn giản hóa mạng và việc quản lý mạng

- Tuyến hiện : Một đặc điểm chính của MPLS là sự hỗ trợ của nó đối với các tuyến hiện Các đường chuyển mạch nhãn được định tuyến sẵn hiệu quả hơn so với tuỳ chọn tuyến nguồn trong IP Chúng cũng có thể cung cấp một vài chức năng cần thiết cho kĩ thuật lưu lượng

33

- Hỗ trợ đa liên kết và đa giao thức : Thành phần chuyển tiếp chuyển mạch nhãn là không xác định với một lớp mạng cụ thể Ví dụ cùng một thành phần chuyển tiếp cũng có thể được sử dụng khi đang thực hiện chuyển mạnh nhãn với IP cũng như IPX Chuyển mạch nhãn cũng có thể hoạt động ảo trên mọi giao thức liên kết dữ liệu thông qua ATM

- Khó hỗ trợ QoS xuyên suốt

- Giải quyết vấn đề chèn gói tin khi trùng nhãn (interleave)

1.7 Vì sao Công nghệ MPLS là sự lựa chọn của NGN

Ngoài những ưu điểm trên thì MPLS là sự lựa chọn của NGN vì:

Tốc độ và trễ

Chuyển tiếp dựa trên IP truyền thống là quá chậm để xử lý tải lưu lượng lớn trong mạng toàn cầu hay trong các liên mạng Ngược lại thì chuyển mạch nhãn nhanh hơn nhiều bởi vì giá trị nhãn được đặt ở header của gói được sử dụng

để truy nhập bảng chuyển tiếp tại router, nghĩa là nhãn được sử dụng để tìm kiếm trong bảng Việc tìm kiếm này chỉ yêu cầu một lần truy nhập tới bảng, khác với truy nhập bảng định tuyến truyền thống việc tìm kiếm có thể cần hàng ngàn lần truy nhập Kết quả của hoạt động này là lưu lượng người sử dụng trong gói được gửi qua mạng nhanh hơn rất nhiều so với chuyển tiếp IP truyền thống

Jitter

Với các mạng máy tính, ngoài các yếu tố về: tốc độ và sự đáp ứng của nó, trễ, còn có một thành phần khác, đó là độ biến thiên trễ của lưu lượng người sử dụng, nó được gây ra bởi việc các gói đi qua nhiều node mạng trước khi chạm tới đích Khi gói đi qua những node này, nó gặp phải cả trễ và biến thiên trễ, phụ thuộc vào việc nó cần thời gian bao lâu để tìm kiếm trong bảng định tuyến và tất nhiên là phụ thuộc vào cả số các gói phải được xử lý trong một khoảng thời gian

34

cho trước Kết quả cuối cùng là tại node nhận xảy ra hiện tượng biến thiên trễ, nó được là kết quả của sự tích luỹ biến thiên trễ tại mỗi node và giữa nguồn với đích

Tình huống này là phiền hà với các gói thoại vì người nghe có thể nghe các câu nói của người nói không theo đúng thứ tự như người nói đã nói

Một lần nữa, hoạt động chuyển mạch nhãn sẽ làm cho lưu lượng được gửi qua mạng nhanh hơn và biến thiên trễ ít hơn so với hoạt động định tuyến IP truyền thống

Khả năng mở rộng mạng

Chuyển mạch nhãn không chỉ cung cấp các dịch vụ tốc độ cao mà nó còn

có thể cung cấp cho mạng khả năng mở rộng Khả năng mở rộng liên quan đến khả năng mà một hệ thống, trong trường hợp chúng ta quan tâm là Internet, có khả năng điều chỉnh để phù hợp với một lượng lớn người sử dụng đang tăng lên từng ngày Hàng ngàn người sử dụng mới và các node hỗ trợ như là router và server đang được đưa vào trong mạng Internet mỗi ngày Chuyển mạch nhãn cung cấp các giải pháp cho sự phát triển nhanh chóng và xây dựng các mạng lớn bằng việc cho phép một lượng lớn các địa chỉ IP được kết hợp với một hay vài nhãn Giải pháp này giảm đáng kể kích cỡ bảng địa chỉ và cho phép router hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn

Tính đơn giản

Một khía canh hấp dẫn khác của chuyển mạch nhãn là ở chỗ nó là một giao thức chuyển tiếp cơ bản Nó đơn giản đến tuyệt vời: chuyển tiếp gói chỉ dựa vào nhãn Nhãn được xác nhận thế nào là một vấn đề khác; nghĩa là, các kỹ thuật điều khiển được thực hiện như thế nào để ràng buộc nhãn với lưu lượng người sử dụng là không liên quan tới hoạt động chuyển tiếp thực sự

Tại sao khái niệm này lại quan trọng? Nó có nghĩa rằng nhiều phương pháp khác nhau có thể được sử dụng để thiết lập các ràng buộc nhãn với lưu lượng người sử dụng Nhưng sau khi ràng buộc được thực hiện, các hoạt động chuyển mạch nhãn để chuyển tiếp lưu lượng là đơn giản Các hoạt động chuyển mạch

Định tuyến đường đi

Hình 1.12: Định tuyến dựa trên địa chỉ đích

Định tuyến dựa theo địa chỉ đích không luôn luôn là hoạt động hiệu quả

Để thấy tại sao, chúng ta xem xét hình 1.12 Router 1 nhận lưu lượng từ các router 2 và router 3 Nếu địa chỉ đích IP trong gói IP đến là địa chỉ của router 6, bảng định tuyến tại router 1 sẽ chỉ đạo router này chuyển tiếp lưu lượng đi theo router 4 hoặc router 5 Trừ một số ngoại lệ, không có yếu tố nào khác được tính đến ở đây

Chuyển mạch nhãn cho phép các đường đi qua một liên mạng được điều khiển tốt hơn Chẳng hạn, một gói tin được dán nhãn xuất phát từ router 2 dự định đi đến router 6 và một gói tin nhãn khác cũng định đi đến router 6 nhưng xuất phát từ router 3 Trong mạng chuyển mạch nhãn, các giá trị nhãn khác nhau

36

của các gói có thể hướng dẫn router 1 gửi gói đã được dán nhãn tới router 4 và một gói với một giá trị nhãn khác đi đến router 5 rồi sau đó mới đến router 6

Khả năng ứng dụng : Công nghệ MPLS phù hợp cho việc xây dựng mạng

với mục tiêu truyền tải dịch vụ tích hợp và đạt được hiệu suất truyền tải cao, nghĩa là MPLS phù hợp để xây dựng mạng lõi (core)

1.8 Kết luận

Như vậy, công nghệ mạng thế hệ sau là một chiến lược trong định hướng phát triển dịch vụ băng rộng đáp ứng nhu cầu sử dụng các dịch vụ băng rộng của khách hàng hiện nay Do đó doanh thu hiện nay của các nhà cung cấp dịch vụ chủ yếu là nhờ vào các dịch vụ băng rộng Tốc độ tăng nhanh của thuê bao băng rộng sẽ dần thay thế các thuê bao PSTN và như vậy để tồn tại và cạnh tranh thì các nhà cung cấp dịch vụ phải chuyển từ cung cấp băng hẹp sang băng rộng Công nghệ MPLS với hiệu suất truyền cao, đảm bảo về chất lượng dịch vụ thực hiện điều khiển lưu lượng và tính linh hoạt trong chuyển mạch này cho phép truyền dẫn nhiều loại hình dịch vụ có đòi hỏi cao như: thời gian thực, băng thông, tốc độ,…Do vậy MPLS là công nghệ sử dụng chính trong mạng lõi hiện nay

37

CHƯƠNG 2 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP

2.1 Giới thiệu về chất lượng dịch vụ

Chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service) là tập hợp các khía cạnh của hiệu năng dịch vụ nhằm xác định cấp độ thỏa mãn của người sử dụng đối với dịch vụ Mức độ chấp nhận dịch vụ của người sử dụng đầu cuối được xác định thông qua việc kiểm tra các thông số mạng như khả năng mất gói, độ trễ, jitter và xác suất tắc nghẽn…

Chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service) là một khái niệm rộng và

có thể được nhìn nhận theo hai phía : Phía người sử dụng dịch vụ và phía nhà cung cấp dịch vụ mạng

Phía người sử dụng dịch vụ : QoS là mức độ chấp nhận và hài lòng về chất lượng dịch vụ mà người sử dụng dịch vụ nhận được từ nhà cung cấp dịch vụ mạng đối với các dịch vụ riêng của họ hoặc các ứng dụng mà các nhà cung cấp dịch vụ cam kết với khách hàng của mình như : voice, video và dữ liệu…

Phía nhà cung cấp dịch vụ mạng : QoS liên quan tới khả năng cung cấp các yêu cầu chất lượng dịch vụ cho người sử dụng để làm cho người sử dụng chấp nhận và thỏa mãn về dịch vụ mà nhà mạng cung cấp

2.2 Các tham số QoS trong mạng IP

2.2.1 Băng thông – Bandwidth

Băng thông là giá trị trung bình số lượng gói tin được truyền qua mạng thành công trong một giây Kí hiệu là kbps hoặc Mbps Băng thông là một thông

số quan trọng nhất , nếu chúng ta có băng thông dùng rộng rãi thì mọi vấn đề coi như không cần phải quan tâm đến như nghẽn, kỹ thuật lập lịch, phân loại, trễ…

2.2.4 Mất gói

Tỉ lệ mất gói là tỉ lệ phần trăm số gói tin IP bị mất trên tổng toàn bộ số gói

IP phía đầu gửi đã chuyển vào mạng cho phía đầu nhận Mất gói xảy ra khi các

bộ định tuyến tràn không gian bộ đệm trong các giao diện đầu vào để tiếp nhận thêm các gói tin mới đi vào Một bộ định tuyến có thể bỏ qua một số gói tin để dành không gian cho các gói tin khác có độ ưu tiên cao hơn

Các biện pháp khắc phục việc mất gói tại các bộ định tuyến :

- Tăng không gian bộ đệm, sử dụng các kỹ thuật hàng đợi như : hàng đợi ưu tiên PQ, hàng đợi cân bằng trọng số WFQ, hàng đợi cân bằng trọng số theo lớp CBWFQ

- Các phương pháp chống tắc nghẽn : Nhằm loại bỏ gói tin sớm trước khi

có hiện tượng tắc nghẽn xảy ra, các hàng đợi RED, WRED được đánh giá

là phương pháp chống tắc nghẽn hiệu quả trong mạng TCP tốc độ cao

- Thiết lập chính sách lưu lượng

2.2.5 Bảo mật

Bảo mật là một thông số mới trong danh sách QoS, nhưng lại là một thông

số quan trọng Thực tế, trong một số trường hợp độ bảo mật có thể được xét ngay sau băng thông Gần đây, do sự đe doạ rộng rãi của các hacker và sự lan tràn của virus trên mạng Internet toàn cầu đã làm cho bảo mật trở thành vấn đề hàng đầu