DSpace at VNU: Nghiên cứu và triển khai công nghệ Metro Ethernet Network

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

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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Trần Vũ Cường

NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ

METRO ETHERNET NETWORK

Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông

Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử

và thông tin liên lạc

Mã số: 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS NGUYỄN KIM GIAO

Hà nội- 2007

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 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

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] Bản thiết kế chi tiết mạng xDSL của Bưu điện Hà Nội (2007), “Mở rộng hệ thống

xDSL Bưu điện Thành phố Hà Nội giai đoạn 2006-2008, phần mạng MAN”, Bưu

điện Hà Nội, 14-11-2007

[2] Bản thuyết minh MAN HNI 2007-2008 Bưu điện Hà Nội trình Tập đoàn (04-2007) [3] Vũ Long Oanh (2006), “Các giải pháp mạng đô thị MAN”, Đại học Quốc gia Hà

Nội, 2006

Tiếng Anh

[4] Alcatel-Lucent (2006), “HNPT MPLS Metro Ethernet Proposal v2”

[5] Cisco Systems, Inc (2006), “Advance Services’ Metro Ethernet Switching

Deployment Boot Camp”

[6] Cisco Systems, Inc (2006), “Implementing Cisco MPLS”

[7] Sam Halabi (2003), “Metro Ethernet”, Cisco Press

[8] Siemens (2006), “SURPASS HiD 6600/6615/6650”

[9] www.metroethernetforum.org

[10] www.dslforum.org