Chuong 1 bài giảng mạng MEN.

bài giảng mạng MEN

BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VỀ CÔNG

NGHỆ MAN-ETHERNET

CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ MẠNG MEN

 Giới thiệu chung về MEN

và ứng dụng

Giới thiệu chung về MEN

 Metropolitan Area Network (MAN) – Ethernet  MEN

 MEN thực hiện chức năng thu gom lưu lượng và đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng cho các thiết bị mạng truy nhập (IP DSLAM, MSAN)

 Có khả năng cung cấp kết nối truy nhập Ethernet (FE/GE) tới khách hàng để chuyển tải lưu lượng trong nội tỉnh, đồng thời kết nối lên mạng trục IP/MPLS NGN để chuyển lưu lượng đi liên tỉnh, đi quốc tế

 Trong mạng MEN, người ta sử dụng các thiết bị CES (Carrier Ethernet Switch) tại trung tâm thành phố, trung tâm huyện và các khu vực trọng điểm tạo thành mạng chuyển tải Ethernet/IP Kết nối giữa các thiết bị CES dạng hình sao, ring hoặc đấu nối tiếp, sử dụng các loại cổng kết nối: n x 1Gbps hoặc n x 10Gbps

Giới thiệu chung về MEN

Truy nhập BR

FFTx

Softswitch cung cấp các tính năng thoại

OSS / BSS

PSTN

TG/AG/SG

Giới thiệu chung về MEN

 Softswitch

 Xử lý báo hiệu để điều khiển cuộc gọi trong mạng chuyển mạch gói

 Xử lý tín hiệu giám sát trạng thái cuộc gọi

 Điều khiển và thực hiện kết nối với các thiết bị cổng media gateway AG/TG/SG

 Trao đổi báo hiệu/điều khiển với các Softswitch khác

 Signalling Gateway

 Cung cấp kết nối báo hiệu giữa mạng NGN (Softswitch) và PSTN (SS7)

Giới thiệu chung về MEN

 MSAN/Access Gateway

 Kết nối với PSTN qua giao diện V5.2

 Kết nối với mạng chuyển mạch gói MAN-E

 Nhận tín hiệu điều khiển từ Softswitch

 Gói hóa tín hiệu thoại

 Kết nối trực tiếp với thuê bao POTS, xDSL, Ethernet…

 Trunk Gateway

 Cung cấp giao diện trung kế E1 hoặc STM giữa NGN và PSTN

 Thiết lập kết nối do Softswitch điều khiển

 Gói hóa tín hiệu thoại

 Tham gia truyền tải lưu lượng thoại PSTN với NGN

Giới thiệu chung về MEN

Giới thiệu chung về MEN

Lớp tập trung và truy

nhập

Gắn tag Quản lý băng thông Cảnh báo lỗi

Lớp tập trung và truy

nhập

Ethernet switch DSL, ATM, IP, TDM Devices with Ethernet Uplinks

Lớp biên

Metro Routers/Switches

Lớp lõi

Ring Ethernet 10Gbs+

Giới thiệu chung về MEN

Giới thiệu chung về MEN

Giới thiệu chung về MEN

Các dịch vụ mạng cung cấp

 E-LAN: Kết nối thuê bao thông qua các EVC đa điểm

EVC đa điểm

UNI

UNI

UNI MEN

Giới thiệu chung về MEN

Các dịch vụ mạng cung cấp

Dịch vụ Metro Ethernet Dịch vụ giá trị gia tăng

Truy nhập trung tâm dữ liệuVPN

Thoại, Dữ liệu

Video

Giới thiệu chung về MEN

Các tham số đánh giá chất lượng

B

C

Bít ra đầu tiên

Giao diện vật lý UNI

Giới thiệu chung về MEN

Các tham số đánh giá chất lượng

dịch vụ

 Độ trôi khung (độ biến động trễ): Là sự biến đổi độ trễ của một tập các khung dịch vụ được xét

Độ trôi khung = Độ trễ khung – độ trễ nhỏ nhất trong số các độ trễ

của các khung lấy mẫu

 Tỷ lệ tổn thất khung: Là tỷ lệ giữa số khung bị mất và số khung được truyền trong khoảng thời gian lấy mẫu

 L là tỷ lệ tổn thất khung

 a là số khung được chuyển đến đích thành công

 b là tổng số khung được gửi từ nguồn.

Giới thiệu chung về MEN

 Các giao thức hiện thời hoạt động trên cơ sở point-to-point

 Các giao thức quản lý chuẩn đưa ra:

 802.3ah - OAM dịch vụ.

 802.1ag - OAM liên kết.

 Giao diện quản lý nội bộ của Ethernet (E-LMI).

Giới thiệu chung về MEN

Quản lý mạng MEN

 802.3ah - OAM dịch vụ:

 Thực hiện quản lý các EVC.

 Nhận biết EVC sẵn sàng hoạt động.

 Nhận biết và định tuyến lại tránh chỗ lỗi.

 Chỉ ra những khách hàng bị ảnh hưởng.

 Hoạt động theo mô hình các phạm vi quản lý phân cấp

Giới thiệu chung về MEN

Quản lý mạng MEN

802.3ah – Hoạt động

CE

Mạng truy nhập

Mạng lõi

Mạng truy nhập

CE

Mạng của khách hàng Mạng của nhà cung cấp

Mạng nhà vận hành

Mạng nhà vận hành

Mạng nhà vận hành

OAM dịch vụ

OAM kết nối

Giới thiệu chung về MEN

Đánh giá về công nghệ mạng Metro Ethernet

nhau sẽ đơn giản hóa quá trình hoạt động và các chức năng quản trị, quản

lý và cung cấp (OAM &P).

SDH và chi phí vận hành (OPEX giảm 49% vs mạng SDH)

 Sự phổ biến của Ethernet trong hầu hết tất cả các sản phẩm mạng nên giao diện Ethernet có chi phí không đắt

hơn những dịch vụ cạnh tranh khác

Đánh giá về công nghệ mạng Metro Ethernet

 Dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao thiết lập mạng của họ theo những cách hoặc là phức tạp hơn hoặc là không thể thực hiện với các dịch vụ truyền thống khác.

 Với dịch vụ Ethenet, các thuê bao cũng có thể thêm vào hoặc thay đổi băng thông trong vài phút thay vì trong vài ngày ngày hoặc thậm chí vài tuần so với những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame Relay, ATM…) mà không đòi hỏi phải mua mới thiết bị hay cán bộ đến kiểm tra, hỗ trợ.

 Metro Ethernet Forum đang tiếp tục định nghĩa và chuẩn hóa các loại dịch vụ và các thuộc tính của nó, cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có khả năng trao đổi giải pháp của họ một cách rõ ràng, các thuê bao có thể hiểu và so sánh các dịch vụ một cách tốt hơn.

Ứng dụng mạng MEN

 Kết nối giữa các LAN

 Truyền tải đa ứng dụng

 Mạng riêng ảo Metro

 Kết nối điểm - điểm tốc độ cao

Các xu hướng công nghệ phát triển mạng MEN và ứng dụng

 Công nghệ truyền tải sử dụng MPLS

 Cung cấp kết nối đường trục tin cậy trên cơ sở công nghệ đã chín muồi, cung cấp thành công các dịch vụ điểm – điểm, đa điểm và phân tách vùng quản trị MPLS đã và đang được đa số các nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ.

 Cộng nghệ truyền tải sử dụng T-MPLS (Transport-MPLS/ ITU G.8110)

 Alcatel – Lucent đề xướng và đóng vai trò phát triển chủ đạo.

 Lược bỏ một số tính năng điều khiển của MPLS để đơn giản hóa hoạt động chuyển mạch, nhưng vẫn kế thừa những điểm mạnh của MPLS.

 Công nghệ này lần đầu tiên kiểm thử công khai với 5 nhà cung cấp

và thiết lập thành công dịch vụ điểm – điểm (do EANTC tiến hành kiểm thử năm 2006) Hiện đã được chuẩn hóa một số chuẩn cơ bản

Các xu hướng công nghệ phát triển mạng MEN và ứng dụng

 Công nghệ PBB-TE (802.1Qay Provider Backbone Bridging Traffic Engineering)

điều khiển lưu lượng, quản lý OAM, theo dõi hiệu năng để có thể sử dụng được trong môi trường mạng cung cấp dịch vụ vốn đòi hỏi nghiêm ngặt về chất lượng dịch vụ.

 Xu hướng dịch vụ tốc độ cao

các dịch vụ yêu cầu băng thông lớn, tốc độ cao, mềm dẻo trong quản lý.

 Với khả năng băng thông được cấp phát từ 1Mbps-10Gps, Ethernet cho phép người dùng tối ưu hóa nguồn lực trong việc phát triển mạng của riêng mình

Các xu hướng công nghệ phát triển mạng MEN và ứng dụng

 Một số dịch vụ cần tốc độ cao

 Truy nhập Internet tốc độ cao

 Mạng lưu trữ

 Các mạng riêng ảo lớp 2 (L2VPN)

 Các dịch vụ giá trị gia tăng

 Dịch vụ LAN trong suốt

Các xu hướng công nghệ phát triển mạng MEN và ứng dụng

Xu hướng phát triển công nghệ MEN

Kiến trúc mạng MEN theo Metro Ethernet Forum

 Theo MEF 4, mạng MEN được xây dựng theo 3 lớp

Kiến trúc mạng MEN theo Metro Ethernet Forum

Mô hình mạng theo các lớp

Kiến trúc mạng MEN theo Metro Ethernet Forum

 Sử dụng nhiều công nghệ khác nhau để thực hiện việc hỗ trợ kết nối: IEEE 802.1, SONET/SDH, ATM VC, OTN ODUK, PDH DS1/E1, MPLS LSP…

 Các công nghệ truyền tải trên, đến lượt mình lại có thể do nhiều công nghệ khác hỗ trợ, cứ tiếp tục như vậy cho đến lớp vật lý như cáp quang, cáp đồng, không dây.

chuyển mạch dựa trên địa chỉ MAC.

hướng nội bộ, hướng bên ngoài được quy định rõ ràng, gắn với các điểm tham chiếu.

Kiến trúc mạng MEN theo Metro Ethernet Forum

 Lớp ETH cũng phải cung cấp được các khả năng về OAM, khả năng phát triển dịch vụ trong việc quản lý các dịch vụ Ethernet hướng kết nối

 Tại các giao diện hướng bên ngoài của lớp ETH, các bản tin bao gồm: Ethernet unicast, multicast hoặc broadcast, tuân theo chuẩn IEEE 802.3 – 2002.

Kiến trúc mạng MEN theo Metro Ethernet Forum

 Các điểm tham chiếu: các điểm tại đó phân tách biên quản lý khi kết nối đi qua các giao diện trong MEN

 Thuê bao kết nối với MEN qua giao diện UNI Network Interface)

(User- Các thành phần bên trong MEN kết nối với nhau qua giao diện NNI trong (Internal Network-Network Interface)

 Hai mạng MEN kết nối với nhau qua giao diện NNI ngoài (External Network-Network Interface)

Kiến trúc mạng MEN theo Metro Ethernet Forum

Mô hình các điểm tham chiếu

Service Interworking NNI

Network Interworking NNI

Network Interworking NNI

Subscriber

UNI

Other L1 Transport Networks

(e.g., SONET, SDH, OTN)

Ethernet Wide Area Network

(MEN)

Service Provider X

External NNI

Subscriber

Subscriber

UNI

UNI

Kiến trúc mạng MEN của CISCO

 Theo CISCO, kiến trúc mạng MEN được chia thành 5 lớp

Kiến trúc mạng MEN của CISCO

Kiến trúc mạng MEN theo định nghĩa của CISCO

Kiến trúc mạng MEN của CISCO

Lớp truy nhập

 Cung cấp truy nhập băng rộng cho các dịch vụ doanh nghiệp và dân cư trong mô hình retail và wholesale, dựa trên DSL (ADSL, ADSL 2+, VDSL), các nút truy cập Ethernet ghép lưu lượng thuê bao trong 802.1q và 802.1ad.

 Thiết bị với chức năng U-PE-điểm phân tách giữa khách hàng

và mạng nhà cung cấp dịch vụ là thiết bị lớp 2 đặt tại lớp truy nhập tại CP, nhưng được quản lý bởi nhà cung cấp dịch vụ.

 Các chức năng của U-PE

hợp, ví dụ 802.1Q tunneling (Q-in-Q) và 802.1Q trunking.

của nhà cung cấp mỗi dịch vụ.

chính sách, đánh dấu và xếp hàng.

Kiến trúc mạng MEN của CISCO

 Lớp thu gom

bao gồm cả các nút phân phối và tổng hợp kết nối trong topo vật lý khác nhau

phép các tùy chọn vận chuyển L2 và L3 ( P2P và MP) dựa trên các yêu cầu dịch vụ đặc biệt

nghẽn, ghép dịch vụ, chuyển mạch cục bộ cho các dịch vụ Ethernet.

 Lớp biên

thiết lập chính sách, đánh dấu và xếp hàng, ánh xạ bit 802.1p.

Kiến trúc mạng MEN của CISCO

 Lớp mạng lõi

 Chuyển tiếp gói tin nhanh (IP/MPLS), quản lý tắc nghẽn và kỹ thuật điều khiển lưu lượng phức tạp, giao diện quang tốc độ cao,

sự hội tụ của xử lý gói tin và công nghệ quang, công nghệ ATM

 Lớp thu gom dịch vụ cung cấp

 Các giao diện quang mật độ cao

 Chuyển mạch tốc độ cao

 Quản lý tắc nghẽn và lưu lượng phức tạp

 Cổng dịch vụ IP và MPLS: lớp định nghĩa dịch vụ VPLS và VPWS, cổng liên kết làm việc dịch vụ L2VPN, lớp dịch vụ L3VPN

 Thiết bị ứng dụng dịch vụ lớp 3: dịch vụ nội dung, Firewall, phát hiện xâm nhập…

 Diễn đàn DSL đã đưa ra khuyến nghị TR-101 về việc chuyển mạng xDSL từ kiến trúc dựa trên ATM sang kiến trúc dựa trên Ethernet

 TR-101 đã định hướng phát triển cho mạng truy cập DSL

để hỗ trợ các công nghệ ADSL2+ và VDSL, QoS, IP Multicast bằng cách tận dụng các lợi điểm do công nghệ Metro Ethernet mang lại

Khuyến nghị TR-101

Tổng quan về TR-101

 Trong thời gian sắp tới, VNPT sẽ thực hiện đầu tư tập trung trên diện rộng hệ thống mạng MEN tại các tỉnh

 Việc nghiên cứu và hiểu rõ những khuyến nghị của

TR-101 là rất cần thiết cho việc vận hành và quản trị hệ thống mạng, và tận dụng được tối đa những ưu điểm mà hệ thống mạng Metro Ethernet đem lại

 TR-101 bao gồm những khuyến nghị với rất nhiều thành phần Trong giới hạn của chương trình này, chỉ đề cập đến những vấn đề chung nhất về TR-101 và một số vấn

đề áp dụng trong mạng viễn thông của VNPT

 Phần 2: Các khuyến nghị cho Access node.

 Phần 3: Các khuyến nghị cho Ethernet Aggregation node.

 Phần 4: Các khuyến nghị cho BNG (BROADBAND NETWORK GATEWAY).

 Phần 5: Các vấn đề về Multicast.

 Phần 6: Các vấn đề về OAM.

 Phần 7: Các vấn đề trong quản trị mạng

Khuyến nghị TR-101

ATM và những vấn đề liên quan

 Mạng DSL hiện nay dựa trên mô hình tham chiếu TR-025 hay mới hơn là dựa trên TR-059

 Cả hai mô hình này đều dùng ATM để thu gom các mạng truy cập vào mạng của nhà cung cấp dịch vụ băng thông rộng khu vực

 Trong TR-025, BRAS được đặt ở mạng băng rộng khu vực hoặc ở nhà cung cấp dịch vụ với nhiệm vụ chính là kết cuối PPP (PPP termination)

 Trong TR-059, BRAS được đặt ở mạng băng rộng khu vực, nhưng được mở rộng thêm so với TR-025 ở các chức năng quản lý thuê bao, quản lý chất lượng dịch vụ QoS, quản lý lưu lượng nâng cao

Khuyến nghị TR-101

Mô hình tham chiếu TR-101

 Trong TR-101, khái niệm cổng mạng băng rộng BNG (Broadband Network Gateway) bao gồm cả chức năng BRAS được mô tả trong TR-092 và các chức năng khác, nhất là khi được sử dụng làm bộ định tuyến ngoại biên (Edge Router) được đưa ra

 Mạng thu gom được định nghĩa trong TR-101 là phần mạng kết nối từ Access Node đến BNG (BRAS trong TR-

025 hay TR-059)

 Trong TR-025 và TR-059, mạng kết tập đều dựa trên nền tảng ATM; còn trong TR-101 mạng kết tập là Ethernet

3) Ethernet Aggregation Equipments

4) BB network gateway namely BRAS

Hai giao diện:

1) U interface

• Giữa AN và RG 2) V interface

• Giữa AN and EA

M ạng Băng rộng ng Băng r ng ộng M ạng Băng rộng ng truy nh p ập

Access Node (DSLAM)

Access Loop

MDF

Ethernet Aggregation IP

BB Network Gateway

L2TS

IP - QoS L2TP

M ạng Băng rộng ng khách hàng

CPE NSP 1

Khuyến nghị TR-101

Mô hình tham chiếu TR-101

 Giao diện V sử dụng Ethernet làm giao thức truyền tải, không sử dụng ATM

 Mạng thu gom là Ethernet

 Hỗ trợ sử dụng hai hay nhiều BNG

 Cung cấp dịch vụ tốc độ cao hơn

 Tính khả dụng cao hơn (high availability)

 Giao diện U có thể hỗ trợ khung Ethernet trực tiếp trên DSL

khung Ethernet trực tiếp và được gọi là IPoE hay PPPoE.

Khuyến nghị TR-101

Giao diện U

Ngăn xếp giao diện U

Khuyến nghị TR-101

Access Node

DSL, có khả năng:

nối giữa ATM ở phía người dùng và Ethernet ở phía mạng, cung cấp chuyển đổi giao thức, xác định mạch vòng truy cập (access loop), chất lượng dịch vụ (QoS), an ninh (security), bảo trì, bảo dưỡng, quản lý (OAM).

 Hỗ trợ tách biệt người dùng (user isolation)

Khuyến nghị TR-101

Access Node

Chức năng kết nối ATM-Ethernet

Khuyến nghị TR-101

Giao diện V

 Phân biệt lớp các dịch vụ (class of service).

 Ngăn cách (isolation) và dò vết (traceability) người dùng

đều trang bị giao diện Ethenet  giao diện V là Ethernet

LAN ảo (VLAN) sử dụng giao thức 802.1q và được bổ sung trong 802.1ad

có chung tính chất, mức độ dịch vụ thành một VLAN có VID=x, các nhóm lưu lượng khác thành một VLAN có VID=y

Khuyến nghị TR-101

Giao diện V

sử dụng trường ưu tiên gồm 3 bit (3-bit priority) và do đó phân biệt được các dịch vụ này

(double tagging) để cung cấp một tổ hợp 16 triệu (224) VLAN khác nhau Giao diện U có thể cung cấp thẻ VLAN gọi là C-VLAN tag bên trong (inner tag) Giao diện V cung cấp thẻ VLAN gọi là S-VLAN tag bao bên ngoài (outer tag)

Khuyến nghị TR-101

Giao diện V

Ngăn xếp giao diện V

Khuyến nghị TR-101

Mạng thu gom Ethernet

năng mà mạng dựa trên ATM cung cấp, ngoài ra nó còn cung cấp các tính năng khác:

 Hỗ trợ ưu tiên lưu lượng (prioritize traffic) để điều kiển nghẽn.

và mạng Metro Ethernet Đồng thời phải hỗ trợ các tính năng multicast

Khuyến nghị TR-101

Mạng thu gom Ethernet

Một số mô hình mạng thu gom Ethernet

Khuyến nghị TR-101

BNG

tương ứng

Access Node như xác định mạch vòng, chất lượng dịch

vụ trên Ethernet, an ninh và tính năng bảo trì, bảo dưỡng, quản trị OAM

BNG node) Theo kiến trúc này thì cả hai BNG không cần phải hỗ trợ toàn bộ tính năng mà chỉ cần 1 BNG hỗ trợ, BNG còn lại ví dụ dùng làm BNG cho video không cần cài đặt tính năng quản lý thuê bao (kết cuối PPP, chất lượng dịch vụ từng user – per user QoS) như BNG kia