Tìm hiểu về mạng MAN và xây dựng cấu trúc mạng MAN cho viễn thông Nam Định

Do đó, nghiên cứu về mạng MAN và các công nghệ ứng dụng của mạng là một yêu cầu cấp thiết, nhất là đối với các cán bộ đang công tác trong ngành Viễn thông hiện nay..  Lớp ứng dụng dịch

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-o0o -

VŨ THỊ CHÂU GIANG

TÌM HIỂU VỀ MẠNG MAN VÀ

XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG MAN CHO

VIỄN THÔNG NAM ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-o0o -

VŨ THỊ CHÂU GIANG

TÌM HIỂU VỀ MẠNG MAN VÀ XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG MAN CHO

VIỄN THÔNG NAM ĐỊNH

Chuyên nghành: Cơ sở Toán học cho Tin học

Mã số: 60460110

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS LÊ TRỌNG VĨNH

Hà Nội – Năm 2013

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU 8

LỜI CẢM ƠN 10

MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1 KIẾN TRÚC MẠNG ĐÔ THỊ (MAN) VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ETHERNET 14

1.1 Tổng quan về MAN 14

1.1.1 MAN là gì? 14

1.1.2 Những yếu tố thúc đẩy sự phát triển mạng MAN 14

1.1.3 Ưu, nhược điểm của mạng MAN 14

1.1.4 Kiến trúc MAN theo mô hình của Cisco 15

1.2 Xu hướng phát triển và kiến trúc của MAN Ethernet (MAN-E) 16

1.2.1 Xu hướng phát triển 16

1.2.2 Kiến trúc chung của MAN Ethernet 17

1.2.3 Công nghệ Ethernet quang (Gigabit Ethernet - GbE) 18

CHƯƠNG 2 CÁC CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG XÂY DỰNG MAN ETHERNET (MAN-E) 20

2.1 Công nghệ SONET/SDH 20

2.1.1 Đặc điểm công nghệ 20

2.1.2 Ưu điểm 21

2.1.3 Nhược điểm 22

2.2 Công nghệ WDM (Wavelength Division Multiplexing ) 22

2.2.1 Đặc điểm 22

2.2.2 Ưu nhược điểm của công nghệ 23

2.2.3 Khả năng ứng dụng 23

2.3 Công nghệ RPR (Resilient Packet Ring) 23

2.3.1 Giới thiệu 23

2.3.2 Đặc điểm công nghệ 24

2.3.3 Ưu nhược điểm của công nghệ 25

2.3.4 Khả năng ứng dụng 26

2.4 Công nghệ Ethernet/Gigabit Ethernet (GE) 26

2.4.1 Khái niệm 26

2.4.2 Mô hình 26

2.4.3 Đặc tính của công nghệ 27

2.4.4 Khả năng cung cấp dịch vụ của mạng dựa trên cơ sở công nghệ WDM.29 2.4.5 Ưu điểm 29

2.4.6 Nhược điểm 30

2.4.7 Khả năng ứng dụng 31

2.5 Công nghệ MPLS/GMPLS 31

2.5.1 Khái niệm 31

2.5.2 Đặc điểm công nghệ 32

2.5.3 Giao thức MPLS/GMPLS 33

2.5.4 Các chức năng của MPLS/GMPLS 37

2.5.5 Ưu nhược điểm của công nghệ 42

2.5.6 Khả năng ứng dụng 42

CHƯƠNG 3 MẠNG MAN-E CỦA VNPT 43

3.1 Mạng MAN của VNPT từ trước tới nay 43

3.1.1 Mạng đô thị băng rộng đầu tiên của Việt Nam 43

3.1.2 Tình hình triển khai MAN-E của VNPT hiện nay 44

3.2 Cấu trúc mạng MAN-E của VNPT 45

3.2.1 Cấu trúc phân lớp chức năng 45

3.2.2 Cấu hình tô-pô mạng 46

3.2.3 Cấu trúc phân lớp theo chức năng các nút mạng 49

3.3 Thiết kế xây dựng mạng MAN-E của VNPT 55

3.3.1 Các tham số đầu vào 55

3.3.2 Tính các loại lưu lượng 56

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG MAN TẠI VNPT NAM ĐỊNH 63 4.1 Sơ lược về VNPT Nam Định 63

4.1.1 Chức năng, nhiệm vụ 63

4.1.2 Cơ cấu tổ chức VNPT Nam Định: 63

4.2 Tổ chức mạng viễn thông, tin học của VNPT Nam Định: 64

4.2.1 Danh mục thiết bị: 64

4.2.2 Mạng chuyển mạch: 65

4.2.3 Mạng băng rộng 66

4.2.4 Mạng truyền dẫn: 67

4.2.5 Mạng di động 68

4.2.6 Mạng máy tính phục vụ điều hành sản xuất kinh doanh: 69

4.3 Xây dựng cấu trúc mạng MAN-E cho Viễn thông Nam Định 70

4.3.1 Tính toán các tham số đầu vào phục vụ thiết kế 70

4.3.2 Cấu trúc mạng giai đoạn 2011-2015 : 72

4.3.3 Đo kiểm chất lượng mạng: 76

4.4 Đánh giá 87

KẾT LUẬN 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Server

Máy chủ truy nhập băng rộng từ xa

Server

Máy chủ truy nhập băng rộng

từ xa

CPE Customer Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng

CPE Customer Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng

EVC Ethernet Virtual Connection Đường kết nối ảo

EVPL Ethernet Virtual Private Line Đường thuê kênh riêng ảo

qua Ethernet EVP-LAN Ethernet Virtual Private LAN Mạng LAN riêng ảo qua Ethernet

ICMP Internet Control Message

Protocol

Giao thức điều khiển truyền tin trên mạng

IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình Internet

ISDN Integrated Services Digital

Hiệp hội viễn thông quốc tế

nhãn

trường

Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MSAN Multi Service Access Node Thiết bị truy cập đa dịch vụ

NGN Next generation networking Mạng thế hệ sau

NNI Network - Network Interface Giao diện Mạng - Mạng

Reference Model

Mô hình tham chiếu kết nối hệ thống

mở OSS Operations Support System Quản lý vận hành hệ thống

mạng

PC Personal Computer Máy tính cá nhân

công cộng

Network

Mạng chuyển mạch điện thoại

SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ

SONET Synchronous Optical Network Mạng cáp quang đồng bộ

S-VLAN Service Provider VLAN VLAN phía nhà cung cấp dịch vụ TDM Time division multiplexing Ghép kênh theo thời gian

VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức IP

Multiplex

Ghép kênh theo bước sóng

ASP Application Service Provider Nhà cung cấp ứng dụng

SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ

đồng bộ

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

Hình 1.1 Kiến trúc mạng MAN theo Cisco 15

Hình 1.2 Mô hình cung cấp dịch vụ trên mạng MAN 16

Hình 1.3 Cấu trúc mạng MAN về khả năng cung cấp dịch vụ 17

Hình 1.4 Mô hình MAN Ethernet điển hình 18

Hình 2.1 Ethernet over SONET 21

Hình 2.2: Chức năng EOS nằm trong thiết bị ADM 21

Hình 2.3 Chức năng EOS nằm trong thiết bị chuyển mạch gói 21

Hình 2.4 Chức năng EOS và chức năng chuyển mạch nằm trong thiết bị ADM 21

Hình 2.5 Mô hình mạng áp dụng công nghệ WDM 23

Hình 2.6 Vòng ring RPR 24

Hình 2.7 Các thành phần của lớp Data link và lớp Physical 25

Hình 2.20 Mô hình mạng áp dụng giải pháp truyền Gigabit Ethernet trên WDM 26

Hình 2.21 Mô hình cung cấp dịch vụ mạng triển khai trên cơ sở công nghệ WDM 29

Hình 2.22 Mô hình kiến trúc giao thức MPLS/GMPLS 33

Hình 2.23 Cơ chế duy trì tuyến LSP 35

Hình 2.24 Phân cấp phát chuyển trong GMPLS 38

Hình 3.1 Mô hình xây dựng mạng MAN của thành phố Hồ Chí Minh 44

Hình 4.1 Sơ đồ tổ chức Viễn thông Nam Định 63

Bảng 4.2 Số lượng thuê bao và port lắp đặt dịch vụ thoại 65

Bảng 4.3 Tình hình cung cấp dịch vụ băng rộng trên địa bàn tỉnh Nam Định 66

Hình 4.3 Mô hình mạng trước khi có MAN-E 67

Hình 4.4 Mạng truyền dẫn 68

Bảng 4.4 Phân bổ BTS tại các huyện 69

Hình 4.5 Mạng tin học VNPT Nam Định 70

Bảng 4.7 Thiết bị mạng MAN-E giai đoạn 2011-2015 73

Hình 4.6 Cấu hình mạng MAN-E giai đoạn 2011-2015 Viễn thông Nam Định 74 Hình 4.7 Sơ đồ đấu nối hệ thống các trạm vào mạng MAN-E 75 Hình 4 8 Mạng mục tiêu của Viễn thông Nam Định sau khi đấu chuyển 75

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt là các thầy cô giáo Bộ môn Tin học, các thầy cô giáo Phòng Sau đại học; các thầy cô giáo Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Tin học, Viện Toán học đã nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn chúng em trong thời gian học tập tại trường;

Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp tại phòng Mạng Dịch vụ - Tin học thuộc Viễn thông Nam Định đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện để em được tham gia nhóm thực hiện đề tài này;

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn TS Lê Trọng Vĩnh đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này

MỞ ĐẦU

Công nghệ hội tụ của viễn thông và tin học ngày nay đã tạo nên một mạng truyền thông thống nhất đáp ứng mọi nhu cầu dịch vụ phong phú của xã hội Việc ra đời của mạng thế hệ mới NGN (Next Negeration Network) đánh dấu xu hướng hội

tụ của các dịch vụ thoại, dữ liệu, truyền thanh và truyền hình trên nền tảng một hạ tầng mạng thống nhất Giải pháp mạng NGN đang được triển khai tại Việt Nam và nhiều nước trên thế giới

Sự phát triển mạnh về kinh tế, xã hội tại các thành phố đã dẫn đến nhu cầu rất lớn về trao đổi thông tin đa dạng cả về loại hình dịch vụ và tốc độ Các tổ hợp văn phòng, các khu công nghiệp, công nghệ cao, các khu chung cư cộng với việc triển khai các dự án công nghệ thông tin của chính phủ, các các cơ quan, công ty, làm cho nhu cầu trao đổi thông tin như tiếng nói, dữ liệu, hình ảnh, tăng đột biến

Để đáp ứng các nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội, yêu cầu đặt ra là cần phải có hạ tầng mạng có tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, dung lượng lớn, đa dịch vụ để thay thế các mạng LAN có phạm vi hẹp và mạng cáp đồng tốc độ truyền tải không đáp ứng Tất cả các yêu cầu trên dẫn đến sự ra đời của MAN – mạng đô thị băng thông rộng Trong mạng MAN, truyền dẫn được thay thế bằng cáp quang cho phép cung cấp dịch vụ với tốc độ truyền dẫn lên tới hàng trăm Gbps Khoảng cách cung cấp dịch vụ được mở rộng vài chục km Mạng MAN-E đảm bảo cung cấp được tất cả các dịch vụ cần băng thông rộng chất lượng cao như internet tốc độ cao, truyền hình hội nghị, thoại, truyền hình theo yêu cầu, kênh thuê riêng…

Tại Việt Nam, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã cho đầu tư xây dựng mạng MAN với công nghệ Ethernet (MAN-E) Mạng MAN-E đánh dấu bước chuyển mạnh mẽ về cơ sở hạ tầng mạng, đưa VNPT trở thành đơn vị

có hạ tầng mạng băng rộng tốt nhất Việt Nam

Do đó, nghiên cứu về mạng MAN và các công nghệ ứng dụng của mạng là một yêu cầu cấp thiết, nhất là đối với các cán bộ đang công tác trong ngành Viễn thông hiện nay

Với mong muốn tìm hiểu về mạng MAN để ứng dụng vào mạng viễn thông Nam Định, em đã chọn đề tài: “Tìm hiểu về mạng MAN và xây dựng cấu trúc mạng MAN cho Viễn thông Nam Định” làm đề tài nghiên cứu của luận văn tốt nghiệp Luận văn được xây dựng sau khi cấu trúc mạng MAN tại Viễn thông Nam Định được Tập đoàn Bưu chính Viễn thông phê duyệt triển khai xong giai đoạn 1 (2009-

2011) và mở rộng giai đoạn 2 năm (2011-2015) và đã cung cấp các dịch vụ cho khách hàng

Luận văn bao gồm phần lý thuyết cơ bản và phần ứng dụng lý thuyết để xây dựng mạng MAN tại VNPT nói chung và VNPT Nam Định nói riêng Cấu trúc luận văn bao gồm các phần chính như sau:

- Chương 1: Cấu trúc mạng MAN và xu hướng phát triển của công nghệ Ethernet

Chương này trình bày kiến trúc mạng MAN, các yếu tố thúc đẩy sự phát triển của mạng và ưu nhược điểm của MAN Đồng thời, chương cũng đề cập đến xu hướng ứng dụng công nghệ Ethernet vào mạng MAN hiện nay

- Chương 2: Các công nghệ nền tảng để xây dựng MAN Ethernet

Trong chương 2 trình bày một số công nghệ nền tảng để xây dựng MAN Ethernet thế hệ mới Trong đó nêu đặc điểm của công nghệ, ưu điểm, nhược điểm của từng loại công nghệ

- Chương 3: Mạng MAN-E của VNPT

Chương 3 giới thiệu tình hình triển khai mạng MAN hiện nay của Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT); cấu hình các topo mạng chuẩn của VNPT; cách tính tham số đầu vào của mạng là cơ sở để xây dựng cấu hình mạng MAN cho các tỉnh

- Chương 4: Xây dựng cấu trúc mạng MAN tại Viễn thông Nam Định

Chương 4 giới thiệu những nét sơ lược về mạng viễn thông, tin học của VNPT Nam Đinh, tình hình mạng lưới và dịch vụ trước khi có mạng MAN, nhu cầu thực tế triển khai và công tác xây dựng mạng MAN tại Viễn thông Nam Định Chương cũng đề cập đến vấn đề kiểm thử các dịch vụ khi đưa mạng vào hoạt động

Phần lý thuyết (chương 1 và chương 2) của luận văn được tham khảo từ các tài liệu sau:

[1] Lê Bá Duy Mẫn, 2010 Mạng đô thị MAN-E Công ty Cô phần thiết bị Bưu điện 390t

[2] Sam Halabi, 2003 Metro Ethernet Cisco Press United States of America 276pp

[3] Metro Ethernet Forum, Ralph Santitoro, 2003 Metro Ethernet Services–

A technical Overview, 19pp

[4] Metro Ethernet Forum, Mark Whalley, 2004 Metro Ethernet Network– A technical Overview, 17pp

Phần ứng dụng (chương 3 và chương 4) của luận văn được tham khảo từ các tài liệu sau:

[1] Trung tâm đo kiểm – Viện kỹ thuật Bưu điện , 2009 Tài liệu hướng dẫn nghiệm thu dịch vụ xây dựng MAN-E cho 10 viễn thông tỉnh nhóm 1 thuộc VNPT, 38t

[2] VNPT, 2010 VNPT MAN-E project phase 1

[3] Huawei Technologies Vietnam Co., Ltd, 2009 VNPT MAN E Project Preliminary Acceptance Test Guidance, 200pp

CHƯƠNG 1 KIẾN TRÚC MẠNG ĐÔ THỊ (MAN) VÀ XU HƯỚNG

PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ETHERNET

1.1.2 Những yếu tố thúc đẩy sự phát triển mạng MAN

 Sự phát triển bùng nổ các tổ hợp văn phòng, khu công nhiệp, công nghệ cao, các khu chung cư Sự bùng nổ về nhu cầu và loại hình trao đổi thông tin trong tất cả các lĩnh vực hoạt động của xã hội như kinh tế, văn hóa, giáo dục, khoa học lỹ thuật,…

 Các mạng nội bộ LAN đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin với phạm vi địa lý rất hẹp Hàng loạt các dự án phát triển thông tin của chính phủ, của các

nhà cung cấp dịch vụ, các cơ quan, công ty, cơ sở đào tạo

 Định hướng chuyển từ lưu lượng định hướng kênh sang lưu lượng định hướng gói trong các mạng ngày nay Công nghệ mạng truyền thống (TDM, PSTN) không đáp ứng được nhu cầu truyền tải băng rộng và đa dịch vụ

 Xu hướng công nghệ hướng tới truyền tải gói và truyền tải tích hợp đa dịch

vụ

 Xu hướng tập trung đầu tư xây dựng các mạng nội vùng, chuyển đổi công nghệ, cung cấp đa dịch vụ, đưa dịch vụ tới gần người sử dụng, đạt mục đích cung cấp dịch vụ “mọi nơi, mọi lúc, mọi giao diện”

1.1.3 Ưu, nhược điểm của mạng MAN

1.1.3.1 Ưu điểm của mạng MAN

 Tối ưu hóa băng thông trên hạ tầng mạng Viễn thông và CNTT sẵn có để khai thác các dịch vụ đa phương tiện

 Linh hoạt khi triển khai những dịch vụ mới nhờ tích hợp hạ tầng mạng viễn thông và công nghệ thông tin mới trên nền hạ tầng mạng viễn thông và công nghệ thông tin sẵn có

1.1.3.2 Nhược điểm của mạng MAN

 Chi phí đầu tư cao bao gồm: Đầu tư hạ tầng và thiết bị mạng

1.1.4 Kiến trúc MAN theo mô hình của Cisco

Tổng quan về kiến trúc của MAN thường đặt trong mối quan hệ với các dịch

vụ MAN được cung cấp bởi các nhà cung cấp khác nhau Mỗi tổ chức lại có một cách xây dựng kiến trúc MAN khác nhau Theo Cisco, kiến trúc MAN được chia thành 5 lớp

 Lớp truy nhập (Access): Cung cấp truy nhập băng rộng cho các khách hàng

là doanh nghiệp và dân cư, dựa trên công nghệ xDSL (ADSL, ADSL 2+, VDSL)

 Lớp kết tập (Aggregation): Cung cấp dịch vụ vận chuyển giữa lớp mạng truy nhập và lớp mạng biên, bao gồm cả các nút phân phối và tổng hợp kết nối trong topo vật lý khác nhau

 Lớp biên (Edge): Cung cấp các dịch vụ và các chính sách điều khiển quản lý của mạng

 Lớp ứng dụng dịch vụ (Service Application): Các giao diện ứng dụng mật độ cao, chuyển mạch tốc độ cao, cổng dịch vụ IP và MPLS, định nghĩa dịch vụ VPLS và VPWS, cổng liên kết làm việc dịch vụ VPN L2, VPN L3,…

 Lớp lõi (Core): Thực hiện chức năng 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

Hình 1.1 Kiến trúc mạng MAN theo Cisco

Hình 1.2 Mô hình cung cấp dịch vụ trên mạng MAN 1.2 Xu hướng phát triển và kiến trúc của MAN Ethernet (MAN-E)

1.2.1 Xu hướng phát triển

Trong vài năm trở lại đây các nhà khai thác mạng viễn thông có khuynh hướng tập trung đầu tư xây dựng mạng đường trục (backbone) để đáp ứng yêu cầu băng thông truyền tải cho lưu lượng bùng nổ của Internet Hiện nay khuynh hướng phát triển mạng đã có sự thay đổi, người ta tập trung sự chú ý đến việc xây dựng mạng nội vùng, nội hạt nói chung và MAN tại các đô thị, thành phố nói riêng, nơi cần thiết phải đầu tư xây dựng, tổ chức lại để có thể đáp ứng được nhu cầu đa dạng hoá dịch vụ của người sử dụng, đưa dịch vụ đến gần với khách hàng hơn, đảm bảo việc kết nối với khách hàng “mọi nơi, mọi lúc, mọi giao diện” Hình 1.3 cho ta một cái nhìn tổng quan nhất về cấu trúc phân lớp xét trên quan điểm về cung cấp dịch

vụ

Không giống như mạng đường trục, nơi có khuynh hướng hội tụ các loại hình lưu lượng truyền tải về loại hình giao thức truyền tải phổ biến nhất là IP/MPLS nhằm đạt được hiệu suất sử dụng mạng cao, mạng đô thị thực hiện tiếp cận với rất nhiều loại hình ứng dụng và giao thức truyền tải cần phải truyền một cách “trong suốt” giữa người sử dụng hoặc các mạng văn phòng với nhau Do vậy vấn đề đặt ra là cần phải cân nhắc giữa mục tiêu là truyền lưu lượng trong suốt và đạt hiệu suất sử dụng mạng cao, đó là một bài toán đặt ra đối với các nhà xây dựng

mạng đô thị Nó sẽ quyết định đến chiến lược triển khai mạng và dịch vụ cũng như việc lựa chọn nhà cung cấp thiết bị mạng

Nhìn từ quan điểm phân lớp cấp dịch vụ, đáp ứng các nhu cầu về dịch vụ trong tương lai MAN có cấu trúc sau:

Hình 1.3 Cấu trúc mạng MAN về khả năng cung cấp dịch vụ

ASP: Nhà cung cấp ứng dụng (Application Service Provider)

SAN: Mạng lưu trữ dữ liệu vùng (Stogage Area Network)

TSL: Dịch vụ LAN trong suốt (Transparent LAN Service)

ISP : Nhà cung cấp dịch vụ (Internet Service Provide)

Xu hướng phát triển mạng của thế hệ kế tiếp (NGN: Next Generation Networks) là từng bước thay thế hoặc chuyển lưu lượng mạng sử dụng công nghệ TDM sang mạng sử dụng công nghệ chuyển mạch gói Do vậy, công nghệ áp dụng xây dựng MAN cũng không nằm ngoài xu hướng nói trên, đó là xây dựng cơ sở hạ tầng mạng với mục tiêu hội tụ các loại hình dịch vụ dữ liệu, tiếng nói, truyền hình

để truyền tải trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng

Hiện nay một số công nghệ chủ yếu ở phân lớp 2 như là GbE (Gigabit Ethenet), RPR (Resilient Packet Ring), SDH-NG(Next Generation SDH) được xem

là có triển vọng áp dụng để xây dựng MAN thế hệ kế tiếp

1.2.2 Kiến trúc chung của MAN Ethernet

Kiến trúc mạng Metro dựa trên công nghệ Ethernet điển hình có thể mô tả như hình 1.4 Phần mạng truy nhập tập hợp lưu lượng từ các khu vực (cơ quan, toà

nhà,…) trong khu vực của mạng Metro Mô hình điển hình thường được xây dựng xung quanh các vòng Ring quang, với mỗi vòng Ring truy nhập gồm từ 5 đến 15 node Những vòng Ring này mang lưu lượng từ các khách hàng khác nhau đến các điểm POP mà các điểm này được kết nối với nhau bằng mạng lõi Một mạng lõi điển hình sẽ bao phủ được nhiều thành phố hoặc một khu vực tập trung nhiều doanh nghiệp

Hình 1.4 Mô hình MAN Ethernet điển hình

Một khía cạnh quan trọng của những mạng lõi này là các trung tâm dữ liệu, thường được đặt node quan trọng Đây cũng chính là nơi mà các dịch vụ từ nhà cung cấp cho các khách hàng Quá trình truy nhập đến đường trục Internet được cung cấp tại một hoặc một số điểm POP cấu hình trên mạng lõi Việc sắp xếp này

có nhiều ưu điểm phụ liên quan đến quá trình thương mại điện tử Hiện tại cơ sở hạ tầng cho mục đích phối hợp thương mại điện tử cũng gần giống như lõi của mạng Ethernet, có nhiều phiên giao dịch hơn được xử lý và sau đó giảm dần - đây là hai

ưu điểm nổi trội khi tổ chức một giao dịch thành công dựa trên sự thực hiện của Internet

1.2.3 Công nghệ Ethernet quang (Gigabit Ethernet - GbE)

Hiện nay, Ethernet chiếm tới 85% trong ứng dụng mạng LAN Chuẩn Gigabit Ethernet có thể sử dụng để mở rộng dung lượng LAN tiến tới MAN và thậm chí cả đến WAN nhờ các card đường truyền Gigabit trong các bộ định tuyến

IP Những card này có giá thành rẻ hơn 5 lần so với card đường truyền cùng dung lượng sử dụng công nghệ SDH Nhờ đó, Gigabit Ethernet trở nên hấp dẫn trong môi trường MAN để truyền tải lưu lượng IP qua các mạch vòng WDM hoặc thậm chí cho cả các tuyến WDM cự ly dài Hơn thế nữa, các cổng Ethernet 10 Gbit/s đã được chuẩn hoá

Mạng Ethernet tốc độ bit thấp (ví dụ 10Base-T hoặc 100Base-T) sử dụng kiểu truyền hoàn toàn song công, ở đây băng tần truyền dẫn hiệu dụng được chia sẻ giữa tất cả người sử dụng và giữa hai hướng truyền dẫn Để kiểm soát sự truy nhập vào băng tần chia sẻ có thể dử dụng công nghệ CSMA-CD Điều này sẽ giảm giới hạn kích thước vật lý của mạng vì thời gian chuyển tiếp không vượt quá “khe thời gian” có độ dài khung nhỏ nhất (chẳng hạn 512 bit đối với 10 Base-T và 100 Base-T

Khi Gigabit Ethernet (1000 Base-X) sử dụng kiểu song công nó trở thành một phương pháp tạo khung và bao gói đơn giản và tính năng CSMA-CD không còn được sử dụng Chuyển mạch Ethernet cũng được sử dụng để mở rộng tô-pô mạng thay thế cho các tuyến điểm-điểm

Độ dài cực đại của Gigabit Ethernet là 1500 byte nhưng có thể mở rộng tới

9000 byte (khung jumbo) trong tương lai Tuy nhiên, kích thước tải lớn hơn sẽ khó tương hợp với các chuẩn Ethernet trước đây và hiện tại cũng chưa có chuẩn nào cho vấn đề này

Khung Ethernet được mã hoá trong sóng mang quang sử dụng mã 8B/10B Trong 8B/10B mỗi byte mã hoá sử dụng 10 bit nhằm để đảm bảo mật độ chuyển tiếp phù hợp trong tín hiệu khôi phục đồng hồ Do đó thông lượng đầu ra 1 Gbit/s thì tốc độ đường truyền là 1,25 Gbit/s Việc mã hoá cũng phải đảm bảo chu kỳ trống được lấp đầy ký hiệu có mật độ chuyển tiếp phù hợp giữa trạng thái 0 và 1 khi các gói không được phát đi nhằm đảm bảo khả năng khôi phục đồng hồ

Gigabit Ethernet cung cấp một số CoS như định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802.1Q và 802.1P Những tiêu chuẩn này dễ dàng cung cấp CoS qua Ethernet bằng cách gắn thêm thẻ cho các gói cùng chỉ thị ưu tiên hoặc mức dịch vụ mong muốn cho gói Những thẻ này cho phép tạo những ứng dụng liên quan đến khả năng ưu tiên của gói cho các phần tử trong mạng

CHƯƠNG 2 CÁC CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG XÂY DỰNG

MAN ETHERNET (MAN-E)

Trong chương 2 trình bày một số công nghệ nền tảng để xây dựng MAN

Ethernet thế hệ mới Bao gồm:

Các công nghệ trên được xây dựng khác nhau cả phạm vi và các phương

thức mà chúng sẽ được sử dụng Trong một số trường hợp, các nhà cung cấp cơ sở

hạ tầng lại triển khai cùng một công nghệ cho các ứng dụng khác nhau Ví dụ, GE

có thể được sử dụng để cung cấp năng lực truyền tải cơ sở hoặc để cung cấp các

dịch vụ gói Ethernet trực tiếp đến khách hàng

Các nhà khai thác mạng có xu hướng kết hợp một số loại công nghệ trên

cùng một mạng của họ, vì tất cả các công nghệ sẽ đóng góp vào việc đạt được

những mục đích chung là:

 Giảm chi phí đầu tư xây dựng mạng

 Rút ngắn thời gian đáp ứng dịch vụ cho khách hàng

 Dự phòng dung lượng đối với sự gia tăng lưu lượng dạng gói

 Tăng lợi nhuận từ việc triển khai các dịch vụ mới

 Nâng cao hiệu suất khai thác mạng

2.1 Công nghệ SONET/SDH

2.1.1 Đặc điểm công nghệ

Từ trước tới nay công nghệ truyền dẫn SONET/SDH được xây dựng chủ yếu

cho việc tối ưu truyền tải lưu lượng thoại Theo những dự báo và phân tích về thị

trường viễn thông gần đây, các doanh nghiệp sẽ gia tăng mạnh mẽ các loại hình

dịch vụ truyền số liệu và có xu hướng chuyển dần lưu lượng của các dịch vụ thoại

sang truyền tải theo các giao thức truyền dữ liệu Trong khi đó, các cơ sở hạ tầng

mạng SONET/SDH hiện có khó có khả năng đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng

gia tăng trong tương lai gần Do vậy yêu cầu đặt ra là cần phải có một cơ sở hạ tầng

truyền tải mới để có thể đồng thời truyền tải trên nó lưu lượng của hệ thống

SONET/SDH hiện có và lưu lượng của các loại hình dịch vụ mới khi chúng được

triển khai Đó chính là lý do của việc hình thành một hướng mới của công nghệ truyền tải Metro Ethernet qua SONET/SDH

Lợi ích của việc truyền tải Metro Ethernet qua SONET/SDH như là một dịch

vụ Ethernet trong khi vẫn giữ nguyên các thuộc tính của SONET/SDH như là: phục hồi nhanh, giám sát chất lượng đường nối, Các khung Ethernet Frame được gói gọn trong tải trọng của SONET/SDH tại đầu vào và được lấy ra tại đầu ra như thể hiện ở hình 2.1

Hình 2.1 Ethernet over SONET

Chức năng Ethernet over SONET/SDH có thể nằm trong thiết bị SONET/SDH hoặc là nằm trong thiết bị chuyển mạch gói Hình 2.2, hình 2.3, hình 2.4 là các cấu hình về chức năng Ethernet over SONET/SDH

Hình 2.2: Chức năng EOS nằm trong thiết bị ADM

Hình 2.3 Chức năng EOS nằm trong thiết bị chuyển mạch gói

Hình 2.4 Chức năng EOS và chức năng chuyển mạch nằm trong thiết bị ADM

2.1.2 Ưu điểm

 Cung cấp các kết nối có băng thông cố định cho khách hàng

 Độ tin cậy của kênh truyền dẫn cao, trễ truyền tải thông tin nhỏ

 Các giao diện truyền dẫn đã được chuẩn hóa và tương thích với nhiều thiết bị trên mạng

 Thuận tiện cho kết nối truyền dẫn điểm -điểm

 Quản lý dễ dàng

 Công nghệ đã được chuẩn hóa

 Thiết bị đã được triển khai rộng rãi

2.1.3 Nhược điểm

 Công nghệ SDH được xây dựng nhằm mục đích tối ưu cho truyền tải lưu lượng chuyển mạch kênh, không phù hợp với truyền tải lưu lượng chuyển mạch gói

 Do cấu trúc ghép kênh phân cấp nên cần nhiều cấp thiết bị để ghép tách, phân chia giao diện đến khách hàng

 Khả năng nâng cấp không linh hoạt, giá thành nâng cấp tương đối đắt

 Không phù hợp với tổ chức mạng theo cấu trúc Mesh

 Khó triển khai các dịch vụ ứng dụng Multicast

 Dung lượng băng thông giành cho bảo vệ và phục hồi lớn

 Phương thức cung cấp kết nối phức tạp, thời gian cung ứng kết nối dài

2.2 Công nghệ WDM (Wavelength Division Multiplexing )

2.2.1 Đặc điểm

Công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM là công nghệ truyền dẫn quang trong đó tín hiệu được ghép trên các bước sóng khác nhau và truyền đi trên cùng một sợi quang Các hệ thống WDM hiện nay có tốc độ truyền dẫn kênh 2,5 Gbit/s, 10Gbit/s hoặc 40Gbit/s và có thể tích hợp tới vài trăm bước sóng trên một sợi quang cho phép truyền dẫn một dung lượng hàng chục Terabits trên một sợi quang Có thể thấy rằng giải pháp truyền dẫn kết hợp kỹ thuật WDM và TDM cho phép nâng hiệu suất sử dụng băng tần sợi quang và dung lượng hệ thống lên rất cao, có thể đáp ứng được nhu cầu về băng tần của hệ thống hiện tại cũng như trong tương lai với hiệu quả cao Do đó công nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) đã trở thành một trong những nhân tố chính góp phần đáp ứng sự đòi hỏi ngày càng lớn về băng tần của các dịch vụ mạng và được sử dụng làm công nghệ mạng truyền dẫn chủ yếu của các quốc gia trên thế giới

Mạng WDM có thể thiết lập các cấu hình điểm nối điểm, ring và mesh Việc chuyển đổi hay nâng cấp giữa các cấu hình tương đối linh hoạt Để tối ưu hóa việc truyền tải số liệu dạng gói trên các tuyến WDM có hai phương pháp chủ yếu được

áp dụng hiện nay là sử dụng IP/SDL trực tiếp trên WDM và IP/Gigabit Ethernet/WDM

Hình 2.5 Mô hình mạng áp dụng công nghệ WDM 2.2.2 Ưu nhược điểm của công nghệ

a Ưu điểm

- Cung cấp các hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng được các yêu cầu bùng nổ lưu lượng của các loại hình dịch vụ

- Nâng cao năng lực truyền dẫn các sợi quang, tận dụng khả năng truyền tải

của hệ thống cáp quang đã được xây dựng

 Nâng cấp dung lượng, thay thế hệ thống truyền tải quang hiện có

 Ứng dụng cho những nơi mà cần dung lượng hệ thống truyền tải lớn (mạng lõi, mạng đường trục)

2.3 Công nghệ RPR (Resilient Packet Ring)

2.3.1 Giới thiệu

Công nghệ RPR thực chất là một công nghệ mạng được xây dựng nhằm mục đích thỏa mãn những yêu cầu về truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu trong mạng Thực tế là cả công nghệ Ethernet và công nghệ SDH thực hiện độc lập đều không phải là giải pháp lý tưởng để thực hiện mạng; SDH có nhiều ưu điểm khi xây dựng mạng theo cấu trúc Ring nhưng lại kém hiệu quả khi truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu Ethernet có thể truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu một cách hiệu quả nhưng lại

khó triển khai với cấu trúc mạng Ring và không tận dụng được các ưu diểm mà cấu trúc này mang lại

Điểm chủ yếu của công nghệ RPR là nó kiến tạo giao thức mới ở phân lớp MAC (Media Acces Control) Giao thức này được áp dụng nhằm mục đích tối ưu hoá việc quản lý băng thông và hiệu quả cho việc triển khai các dịch vụ truyền dữ liệu trên vòng ring RPR hoạt động ở phía trên so với Gigabit Ethernet và SDH và thực hiện cơ chế bảo vệ với giới hạn thời gian bảo vệ là 50 ms trên cơ sở hai phương thức:

Phương thức STEERING và phương thức WRAPPING Các nút mạng RPR trong vòng ring có thể thu các gói tin được địa chỉ hoá gửi đến nút đó bởi chức năng DROP và chèn các gói tin gửi từ nút vào trong vòng ring bởi chức năng ADD Các gói tin không phải địa chỉ của nút sẽ được chuyển qua Một trong những chức năng quan trọng nữa của RPR là lưu lượng trong vòng ring sẽ được truyền tải theo 3 mức

ưu tiên là HIGH, MEDIUM, LOW tương ứng với ba mức chất lượng dịch vụ QoS Hiện tại giao thức RPR đã được chuẩn hoá trong tiêu chuẩn IEEE 803.17 của Viện

kỹ thuật Điện và Điện tử Hoa kỳ và đã có rất nhiều hãng sản xuất thiết bị đã tung ra các sản phẩm RPR thương mại

2.3.2 Đặc điểm công nghệ

RPR sử dụng vòng song hướng gồm 2 sợi quang truyền ngược chiều đối xứng nhau, như hình 2.6 Một vòng được gọi là vòng ngoài (Outer ring), vòng kia được gọi là vòng trong (Inner ring) gọi chung là ringlet Hai ringlet có thể đồng thời

sử dụng để truyền gói dữ liệu và điều khiển Một node gửi gói dữ liệu trên hướng downstream và gửi gói điều khiển trên hướng ngược lại upstream trên ringlet kia

Hình 2.6 Vòng ring RPR

Công nghệ truyền dẫn RPR là công nghệ truyền dẫn cho phép tối ưu hoá băng thông của mạng có cấu hình Ring, sử dụng cáp quang và công nghệ này cho phép tối ưu hoá băng thông của vòng ring quang Công nghệ RPR sử dụng giao thức SRP (giao thức tái sử dụng không gian) và các thuật toán ở lớp MAC cho lớp Data Link và các lớp con trong lớp Physical được phát triển thêm theo hướng mềm dẻo hơn Hình 2.7 mô tả các thành phần của lớp Data Link và lớp Physical được định nghĩa theo các chỉ tiêu trong 802.17

Hình 2.7 Các thành phần của lớp Data link và lớp Physical

Hiện nay, các nhà sản xuất thiết bị như Cisco, Nortel, Dynarc, đã phát triển các dòng sản phẩm riêng của họ dựa trên nền công nghệ RPR, các giải pháp này chủ yếu được xây dựng và phát triển phù hợp với IEEE 802.17 WG, các thông số được nêu ra trong RFC 2892

2.3.3 Ưu nhược điểm của công nghệ

a Ưu điểm

 Thích hợp cho việc truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu với cấu trúc ring

 Cho phép xây dựng mạng ring cấu hình lớn (tối đa có thể đến 200 nút mạng)

 Hiệu suất sử dụng dung lượng băng thông lớn do thực hiện nguyên tắc ghép kênh thống kê và dùng chung băng thông tổng

 Hỗi trợ triển khai các dịch vụ multicast,broadcast

 Quản lý đơn giản (mạng được cấu hình một cách tự động)

 Cho phép cung cấp kết nối với nhiều mức SLA (Service Level Agreement) khác nhau

 Phương thức cung cấp kết nối nhanh và đơn giản

 Công nghệ đã được chuẩn hóa

b Nhược điểm

 Giá thành thiết bị ở thời điểm hiện tại còn khá đắt

 RPR chỉ thực hiện chức năng bảo vệ phục hồi trong cấu hình ring đơn lẻ Với cấu hình ring liên kết, khi có sự cố tại nút liên kết các ring với nhau

RPR không thực hiện được chức năng phục hồi lưu lượng của các kết nối thông qua nút mạng liên kết ring

 Công nghệ mới được chuẩn hóa do vậy khả năng kết nối tương thích kết nối thiết bị của các hãng khác nhau là chưa cao

2.3.4 Khả năng ứng dụng

Công nghệ RPR phù hợp với việc xây dựng mạng cung cấp kết nối với nhiều cấp độ thỏa thuận dịch vụ kết nối khác nhau trên một giao diện duy nhất

Công nghệ RPR rất phù hợp cho việc truyền tải lưu lượng Ethernet trên cơ

sở giải pháp “Ethernet over RPR” do việc công nghệ RPR giải quyết được nhược điểm triển khai cấu trúc mạng Ethernet Mesh và hỗ trợ Multicast,Broadcast trên cấu trúc này

2.4 Công nghệ Ethernet/Gigabit Ethernet (GE)

2.4.1 Khái niệm

Công nghệ Ethernet đã được xây dựng và chuẩn hoá để thực hiện các chức năng mạng lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý Công nghệ này hỗ trợ cung cấp rất tốt các dịch vụ kết nối điểm - điểm với cấu trúc tô-pô mạng phổ biến theo kiểu ring và hub and spoke Với cấu hình hub and spoke, trong các mạng cơ quan, khu văn phòng thường triển khai các nút mạng là các thiết bị Switch và các thiết bị Hub Nút mạng đóng vai trò là cổng kết nối kép với nút mạng thực hiện chức năng POP (Point Of Present) của nhà cung cấp dịch vụ để tạo nên cấu trúc mạng Cách tổ chức mạng này xét về khía cạnh kinh tế là tương đối đắt, bù lại mạng có độ duy trì mạng cao và có khả năng mở rộng, nâng cấp dung lượng

2.4.2 Mô hình

Hình 2.20 Mô hình mạng áp dụng giải pháp truyền Gigabit Ethernet trên WDM

Hiện nay, Ethernet chiếm tới 85% trong số những ứng dụng LAN Chuẩn Gigabit Ethernet có thể sử dụng để mở rộng dung lượng LAN tiến tới MAN và thậm chí cả đến WAN nhờ các Card đường truyền Gigabit trong các bộ định tuyến

IP, những Card này có giá thành rẻ hơn 5 lần so với Card đường truyền cùng dung lượng sử dụng công nghệ SDH Nhờ đó, Gigabit Ethernet trở nên hấp dẫn trong môi trường mạng MAN để truyền tải lưu lượng IP qua các mạch vòng WDM hoặc thậm chí cho cả các tuyến WDM cự ly dài Hơn thế nữa, các cổng Ethernet 10Gbps sẽ được chuẩn hóa trong tương lai gần

Hình 2.20 biểu diễn cấu trúc điển hình mạng IP dựa trên giao diện Gigabit Ethernet sử dụng truyền dẫn WDM Các Card đường truyền Gigabit Ethernet hoặc chuyển mạch Ethernet lớp 2 nhanh được sử dụng cho các bộ định tuyến IP trong mạng Mạng Ethernet tốc độ thấp (ví dụ 10Base-T hoặc 100Base-T) sử dụng kiểu truyền hoàn toàn song công, ở đây băng tần truyền dẫn hiệu dụng được chia sẻ giữa tất cả người sử dụng và giữa hai hướng truyền dẫn Để kiểm soát sự truy nhập vào băng tần chia sẻ có thể sử dụng công nghệ CSMA-CD Điều này sẽ làm giới hạn kích thước vật lý của mạng vì thời gian chuyển tiếp không được vượt quá “khe thời gian” có độ dài khung nhỏ nhất (chẳng hạn 512 bit đối với 10 Base-T và 100 Base-T) Nếu tốc độ bit là 1Gbps mà sử dụng độ dài khung nhỏ nhất 512 bit thì mạng Ethernet chỉ đạt chừng 10m vì thế độ dài khung tối thiểu trong trường hợp này được định nghĩa bằng 4096 bit cho Gigabit Ethernet Điều này làm giới hạn kích thước mạng trong phạm vi 100m Tuy nhiên, kiểu hoàn toàn song công vẫn hấp dẫn trong môi trường Gigabit Ethernet

Khi Gigabit Ethernet (1000Base-X) sử dụng kiểu song công nó trở thành một phương pháp tạo khung và bao gói đơn giản và tính năng CSMA-CD không còn được sử dụng Chuyển mạch Ethernet cũng được sử dụng để mở rộng topo mạng thay thế cho các tuyến điểm-điểm

2.4.3 Đặc tính của công nghệ

Hỗ trợ VPN và QoS

Trong DiffServ, lưu lượng được chia thành các mức ưu tiên khác nhau và được bộ định tuyến xử lý theo mức độ ưu tiên này Kiểu phân tập dịch vụ tương đối này được gọi là phân lớp dịch vụ (CoS) CoS có thể được cung cấp từ chuyển mạch Lớp 2 hoặc các bộ định tuyến lớp 3, nhưng do người ta muốn duy trì từng ưu tiên của số liệu qua các lớp nên nhiều lớp có khả năng thực thi ưu tiên số liệu thì CoS cung cấp cũng tốt hơn

Chuẩn 802.1Q là một phần của IEEE 802.1D, đề cập đến vấn đề LAN ảo (VLAN) trong đó sử dụng 3 bit ưu tiên biểu thị 8 mức độ ưu tiên khác nhau Các khung Ethernet được mở rộng thêm 4 byte với kích thước khung cực đại 1530 byte Phần đầu được loại bỏ trong chế độ song công Ngoài ra, các chuẩn 802.3x và

802.1p xác định cơ chế điều khiển luồng lớp 2 đơn giản và ở đó thuật toán spanning tree đóng vai trò quan trọng để cung cấp CoS

VLAN là nhúm trạm kết cuối mạng mà có thể thông tin với nhau qua mạng chuyển mạch khi chúng ở trên cùng phân đoạn vật lý Tại thời điểm này, MPLS dường như không hỗ trợ các bộ định tuyến chuyển mạch Ethernet và ứng dụng của giao thức VLAN cho VPN cũng đang được khảo sát

Ở một khía cạnh khác, các bộ định tuyến kết cuối cao hỗ trợ MPLS và có giao diện GbE cho phần hỗ trợ VPN qua MPLS

Bảo vệ và khôi phục

Trong kịch bản IP/GbE/WDM, GbE kiểu khung cho kết nối điểm - điểm giữa các bộ định tuyến IP phù hợp cho mạng đường trục Trong khi đó kiểu GbE chuyển mạch có một số nhược điểm khi ứng dụng trong mạng này Do đó, lớp gói

IP đảm nhiệm việc định tuyến mức gói và lớp quang thực hiện định tuyến bước sóng

Duy trì đa lớp

Với GbE sử dụng khung sẽ không cung cấp bất cứ chức năng bảo vệ và khôi phục nào, kiến trúc này là cực kỳ đơn giản theo quan điểm duy trì đa lớp Giải phóng hợp lý nhất là kết hợp bảo vệ OCH WDM với khôi phục IP Bảo vệ OCH cung cấp khả năng khôi phục nhanh trong trường hợp đơn lỗi trong lớp mạng quang, bao gồm cả sai hỏng bộ Transponder, trong khi định tuyến lại IP cho chống lại những sai hỏng có nguyên nhân khác như sai hỏng cổng bộ định tuyến hoặc đa sai hỏng Sự khác biệt đáng kể về tốc độ giữa hai cơ chế này sẽ trống bất cứ sự tương tác không mong muốn nào giữa chúng

Đứt cáp (sợi): Bảo vệ OMS/OCH và dự phòng Ethernet NIC được giả thiết

là phát hiện lỗi theo thang thời gian, nghĩa là một vài ms Khôi phục trong lớp Ethernet hoạt động theo cũng cùng như bảng định tuyến IP và nó sẽ không ứng tác khi các phương phương khác khôi phục lưu lượng khác có kết quả trong phản ứng mạng Khái niệm EtherChannel của Cisco bao hàm phương pháp bảo vệ mà có khả năng khôi phục tính theo giây

Sai hỏng nút WDM: Nếu trong trường hợp nút WDM sai hỏng và lại không

có phần dự phòng cho nút Ethernet thì dịch vụ sẽ bị mất Để không gây gián đoạn dịch vụ thì nút Ethernet cần được kết nối đồng thời tới một nút WDM khác Các Host gắn với nút Ethernet có thể được bảo vệ cũng theo cách giống như trường hợp đứt cáp nếu OSMP không được sử dụng Nếu sai hỏng thiết bị trong nút WDM thì nên sử dụng bảo vệ OCH

Bên cạnh đó tính năng P&R cho lớp Ethernet cũng áp dụng cho Gigabit Ethernet, các bộ chuyển mạch định tuyến có chức năng khôi phục như các bộ định tuyến gốc nhờ các giao thức định tuyến như RIP, OSPF và BGP

2.4.4 Khả năng cung cấp dịch vụ của mạng dựa trên cơ sở công nghệ WDM

Khả năng cung cấp dịch vụ của mạng WDM về thực chất dịch vụ cung cấp bởi lớp mạng WDM sẽ là dịch vụ cung cấp các bước sóng để truyền tải mạng thông tin giữa các nút thiết bị với các giao diện cụ thể (các giao diện quang hoặc giao diện điện) Việc các thiết bị nút mạng sử dụng giao thức truyền tải nào để truyền tải thông tin là phụ thuôc vào công nghệ áp dụng phía trên của lớp mạng WDM Do đó các loại hình dịch vụ triển khai tới khách hàng sẽ quyết định bởi công nghệ đó Tuy nhiên mạng triển khai trên cơ sở công nghệ WDM sẽ có khả năng cung cấp những dịch vụ có tính chất đặc thù Trong số các dịch vụ được ứng dụng, hai ứng dụng cơ bản nhất của công nghệ DWDM trong mạng MAN là trong các lĩnh vực mạng SAN

 Công nghệ Ethernet có khả năng hỗ trợ rất tốt cho ứng dụng truyền tải dữ liệu ở tốc độ cao và có đặc tính lưu lượng mạng tính đột biến và tính “bùng nổ”

 Cơ cấu truy nhập CSMA/CD công nghệ Ethernet cho phép truyền tải lưu lượng với hiệu suất băng thông và thông lượng truyền tải lớn Thuận lợi trong việc kết nối cung cấp dịch vụ cho khách hàng Không đòi hỏi khách hàng phải thay đổi công nghệ, thay đổi hoặc nâng cấp mạng nội bộ, giao diện kết nối

 Theo thống kê, có tới 95% lưu lượng phát sinh bởi các ứng dụng truyền tải

dữ liệu là lưu lượng Etheret Điều này xuất phát từ thực tế là hấu hết các mạng truyền dữ liệu của các cơ quan, tổ chức (mạng LAN, MAN, mạng Intranet) hiện tại đều được xây dựng trên cơ sở công nghệ Ethernet

 Sự phổ biến của công nghệ Ethernet tại lớp truy nhập sẽ tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc kết nối hệ thống với độ tương thích cao nếu như xây dựng một mạng dựa trên cơ sở công nghệ Ethernet Điều này sẽ dẫn tới việc giảm đáng kể chi phí đầu tư xây dựng mạng

 Mạng xây dựng trên cơ sở công nghệ Ethernet có khả năng mở rộng và nâng cấp dễ dàng do đặc tính của công nghệ này là chia sẻ chung tiện ích băng thông truyền dẫn và không thực hiện cơ cấu ghép kênh phân cấp

 Hầu hết các giao thức, giao diện truyền tải ứng dụng trong công nghệ Ethernet đã được chuẩn hoá (họ giao thức IEEE.802.3) Phần lớn các thiết bị mạng Ethernet của các nhà sản xuất đều tuân theo các tiêu chuẩn trong họ tiêu chuẩn nói trên Việc chuẩn hoá này tạo điều kiện kết nối dễ dàng, độ tương thích kết nối cao giữa các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau

 Quản lý mạng đơn giản

2.4.6 Nhược điểm

Nếu chỉ xét công nghệ Ethernet một cách độc lập, bản thân công nghệ này tồn tại một số nhược điểm sau đây:

 Công nghệ Ethernet phù hợp với cấu trúc mạng theu kiểu Hub (cấu trúc tô -

pô hình cây) mà không phù hợp với cấu trúc mạng ring Điều này xuất phát

từ việc công nghệ Ethernet thực hiện chức năng định tuyến trên cơ sở thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây (spanning-tree-algorithm), là một trong những thuật toán định tuyến quan trọng áp dụng trong mạng Ethernet Cụ thể là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây trong nhiều trường hợp sẽ

thực hiện chặn một vài phân đoạn tuyến trong ring, điều này sẽ làm giảm dung lượng băng thông làm việc của vòng ring

 Thời gian thực hiện bảo vệ phục hồi lớn Điều này cũng xuất phát từ nguyên nhân là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây có thời gian hội tụ dài hơn nhiều so với thời gian hồi phục đối với cơ chế bảo vệ của vòng ring (tiêu chuẩn là 50 ms)

 Không phù hợp cho việc truyền tải loại hình ứng dụng có đặc tính lưu lượng nhạy cảm với sự thay đổi về trễ truyền tải (jitter) và có độ ì (latency) lớn

 Chưa thực hiện chức năng đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho những dịch vụ cần truyền tải có yêu cầu về QoS

2.4.7 Khả năng ứng dụng

Công nghệ Ethernet có thể phù hợp triển khai cho việc xây dựng lớp mạng lõi truy nhập, đảm bảo thực hiện chức năng “thu gom” dịch vụ, tích hợp dịch vụ tại phân lớp truy nhập của mạng Điều này có tính khả thi do do tính tương thích cao về giao diện kết nối và công nghệ đối với khách hàng vì như đã nói ở trên, mạng Ethernet được triển khai hầu hết đối với các mạng nội bộ Việc áp dụng công nghệ Ethernet ở phân lớp mạng nào còn phụ thuộc vào qui mô, phạm vi của mạng cần xây dựng và còn phụ thuôc vào cấu trúc tô-pô mạng được lựa chọn phù hợp với mạng cần xây dựng

2.5 Công nghệ MPLS/GMPLS

2.5.1 Khái niệm

MPLS là một công nghệ đóng vai trò then chốt trong các mạng đô thị mặc dù công nghệ này không được thiết kế dành riêng cho thị trường mạng đô thị Chức năng cơ bản của MPLS là cho phép các bộ định tuyến,chuyển mạch thiết lập các luồng điểm-điểm (hay còn gọi là “các luồng chuyển mạch nhãn”) với các đặc tính QoS xác định qua bất kỳ mạng loại gói hay tế bào Do vậy cho phép các nhà khai thác cung cấp các dịch vụ hướng kết nối (ví dụ các dịch vụ VPN cho doanh nghiệp),

xử lý lưu lượng và quản lý băng tần Khả năng tương thích với IP và ATM cho phép thiết lập các chuyển mạch IP/ATM kết hợp nhằm vào các lý do kinh tế hay mở ra một chiến lược loại bỏ ATM

Các tiêu chuẩn MPLS đã được nghiên cứu nhưng chúng vẫn chưa được ban hành Ví dụ tiêu chuẩn MPLS hỗ trợ các VPN lớp 2 vẫn chỉ mới ở dạng draft VPN lớp 2 liên kết hoạt động (các mạng riêng ảo) rất cần thiết cho việc cung cấp các mạng riêng tới các khách hàng doanh nghiệp

Trong thực tế, vẫn chưa có một sự thống nhất về phương thức mà MPLS sẽ được sử dụng trong mạng đô thị Một số nhà cung cấp cho rằng MPLS có thể được

sử dụng ở mọi nơi, kể cả phần mạng biên Nhưng một số khác thì lại cho rằng về cơ bản đó là một công nghệ của phần mạng lõi MAN

MPLS được thiết kế cho các dịch vụ trong các mạng gói, nhưng một phiên bản mới là GMPLS thì lại được phát triển cho các mạng toàn quang, bao gồm các kết nối SONET/SDH, WDM và truyền trực tiếp trên sợi quang GMPLS có khả năng cấu hình các luồng lưu lượng dạng gói và cả các dạng lưu lượng khác

GMPLS đã mở ra khả năng đạt được sự hợp nhất các môi trường mạng số liệu truyền thống và quang Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều khó khăn khi triển khai GMPLS trên các mạng đã lắp đặt

MPLS và phiên bản mở rộng của nó có thể đóng vai trò là một lớp tích hợp cho các mạng MAN nhằm cung cấp tính thông minh và là một “lớp keo kết dính” giữa mạng quang WDM phía dưới và lớp dịch vụ IP Với vai trò này, nó có thể cung cấp chức năng cung cấp băng tần điểm-điểm, xử lý và quản lý lưu lượng và khôi phục dịch vụ Hiệu quả hơn, MPLS có thể hoạt động như một lớp thiết lập cho các dịch vụ hướng kết nối

2.5.2 Đặc điểm công nghệ

Nguyên lý hoạt động chủ yếu thực hiện trong công nghệ MPLS là thực hiện gắn nhãn cho các loại gói tin cần chuyển đi tại các bộ định tuyến nhãn biên LER, sau đó các gói tin này sẽ được trung chuyển qua các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn đường LSR Các đường chuyển mạch nhãn LSP được thiết lập bởi người điều quản lý mạng trên cơ sở đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật nhất định như là mức độ chiếm dụng đường thông, khả năng tắc nghẽn, chức năng kiến tạo đường hầm….Như vậy, sự hoạt động chuyển mạch các LSP cho phép MPLS có khả năng tạo ra các kết nối đầu cuối tới đầu cuối như đối với công nghệ ATM hoặc Frame Relay và cho phép truyền lưu lượng qua các tiện ích truyền tải khác nhau mà không cần phải bổ thêm các giao thức truyền tải hoặc cơ cấu điều khiển ở phân lớp 2 Những chức năng chủ yếu của công nghệ MPLS đã được mô tả và định nghĩa trong các tài liệu của tổ chức IETF (RFC 3031, 3032) Phương pháp chuyển mạch nhãn ứng dụng trong công nghệ MPLS cho phép các bộ định tuyến thực hiện định tuyến gói tin nhanh hơn do tính đơn giản của việc xử lý thông tin định tuyến chứa trong nhãn

Một chức năng quan trọng nữa được thực hiện trong MPLS đó là thực hiện các kỹ thuật lưu lượng, các kỹ thuật này cho phép thiết lập các đường thông các

thông số thực hiện mạng để có thể truyền tải lưu lượng với các cấp dịch vụ và chất lượng dịch vụ khác nhau (RFC 2702) Một chức năng quan trong nữa được cung cấp trong MPLS đó là khả năng kiến tạo các kết nối đường hầm để cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo (VPN) Mạng thực hiện trên cơ sở công nghệ MPLS cho phép giảm

độ phức tạp điều khiển và quản lý mạng do việc truyền tải lưu lượng xuất phát từ nhiều loại hình giao thức khác nhau Công nghệ MPLS hiện tại đang được phát triển theo hai hướng: MPS (Multi Protocol lamda Switching) và GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching) MPS tập trung vào xây dựng ứng dụng truyền tải

IP qua mạng quang, cụ thể là tìm kiếm các giải pháp chuyển tải luồng lưu lượng IP vào các bước sóng quang Trong khi đó GMPLS tập trung vào việc xây dựng nền tảng điều khiển cho mạng MPLS nhằm tích hợp chức năng quản lý của các phương thức truyền tải khác nhau như là IP, SDH, Ethernet … trên một nền tảng quản lý thống nhất

2.5.3 Giao thức MPLS/GMPLS

Sự phát triển đa dạng của các ứng dụng dựa trên công nghệ gói, điển hình là giao thức IP, đã kéo theo sự bùng nổ lưu lượng có nguồn gốc phi thoại trong những năm qua và làm thay đổi bản chất lưu lượng truyền tải trên mạng Hình 2.22 đưa ra

mô hình kiến trúc giao thức MPLS/GMPLS

Hình 2.22 Mô hình kiến trúc giao thức MPLS/GMPLS

Vài năm trước đây, định tuyến IP đã phát triển thêm tính năng mới dưới ảnh hưởng của một công nghệ mới, đó là chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) và

công việc hiện tại là hướng MPLS thành một mảng điều khiển không chỉ đơn thuần

sử dụng cho bộ định tuyến mà còn với thiết bị cũ như SDH và thiết bị mới như OXC Những nỗ lực này đã tạo ra mảng điều khiển chung chuẩn hoá, một phần tử thiết yếu trong sự phát triển của mạng quang mở và tương hợp Trước hết, một mảng điều khiển chung sẽ làm đơn giản hoá hoạt động khai thác và bảo dưỡng, do

đó giảm được chi phí vận hành mạng Tiếp đến, mảng điều khiển chung cung cấp một loạt kịch bản phát triển từ mô hình xếp chồng đến mô hình đồng cấp, ở đây mô hình xếp chồng được thực hiện bằng cách sử dụng tập hợp con tính năng của mô hình đồng cấp

Để thực hiện ý tưởng trên, một số sửa đổi và thêm tính năng vào giao thức định tuyến và báo hiệu MPLS để thích ứng với đặc tính riêng của chuyển mạch quang cần được thực hiện Những công việc này được đảm nhiệm bởi tổ chức IETF (Internet Engineering Task Force) GMPLS (Generalized MPLS) là tên gọi mới của giao thức MPLS đã được mở rộng thành mảng điều khiển chung cho mạng truyền tải thế hệ sau

MPLS là giải pháp hướng đến việc xử lý định tuyến ở Lớp 2, nghĩa là thực hiện “điều khiển chuyển mạch” thay vì “định tuyến” trong mạng IP và đang được IETF chuẩn hoá cho vấn đề này Khái niệm “Nhãn” ở đây tương ứng với một số thứ tự được gán cho bộ định tuyến IP ở biên của miền MPLS hoặc chuyển mạch nhãn xác định tuyến qua mạng để các gói được định tuyến một cách nhanh chóng không cần phải tìm kiếm địa chỉ đích trong gói IP Nhãn này có thể gắn thêm vào gói IP hoặc ghi trong khung gói khi tồn tại trường phù hợp MPLS không giới hạn ở bất kỳ lớp tuyến nào và có thể sử dụng chức năng phát chuyển từ các thiết bị ATM hoặc chuyển tiếp khung

Trong MPLS các gói IP được phân thành các lớp phát chuyển tương ứng (Forwarding Equivalence Classes -FEC) ở lối vào miền MPLS FEC là một nhóm các gói IP được phát chuyển trên cùng tuyến và được xử lý theo cùng một cách Việc gán này có thể dựa trên địa chỉ host hoặc “phù hợp dài nhất” tiền tố địa chỉ đích của gói IP Nhờ FEC mà các gói IP được gán và mã hoá với nhãn có độ dài cố định và ngắn

Tại các nút mạng MPLS các gói được đánh nhãn phát chuyển theo mô hình trao đổi nhãn Điều này có nghĩa là nhãn kết hợp với gói IP được kiểm tra tại mỗi

bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR) và được sử dụng như là một chỉ số trong cơ

sở thông tin nhãn (LIB) Nhãn được gắn lối vào phát chuyển nhãn hop kế tiếp trong bảng này mà xác định ở đâu gói phát chuyển tới Nhãn cũ được hay thế bằng nhãn mới và gói được phát chuyển tới hop kế tiếp của nó Do đó, khi gói IP nằm trong địa

phận MPLS thì phần mào đầu mạng không phải là đối tượng phân tích kỹ hơn trong các hop MPLS tiếp sau

2.5.3.1 Cơ chế duy trì tuyến LSP

Hình 2.23 mô tả tổng quan cơ chế duy trì tuyến LSP

Hình 2.23 Cơ chế duy trì tuyến LSP

Nhằm thiết lập và duy trì tuyến ứng với thông tin thu thập từ giao thức định tuyến, LSR dọc theo tuyến này phải gán và phân bổ nhãn cho những nút lân cận Kèm theo đó là một Tuyến chuyển mạch nhãn (LSP) được tạo ra giữa lối vào và lối

ra của địa phận MPLS LSP được tạo ra bằng việc móc nối một hoặc nhiều bộ định tuyến chuyển mạch nhãn cho phép phát chuyển gói bằng cách trao đổi nhãn Sự phân bổ nhãn cho phép LSR thông tin tới LSR khác của một liên kết FEC/nhãn đã được thiết lập Với liên kết này thì LIB trong các LSR được sử dụng trong quá trình trao đổi nhãn nhằm duy trì cho số liệu Sự phân bổ các liên kết FEC/nhãn trong số các LSR tham gia nhằm thiết lập LSP nhờ Giao thức phân bổ nhãn (LDP)

Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là một công nghệ mới xuất hiện nhưng đã chiếm được lòng tin của người sử dụng, nhờ sự tích hợp mô hình phát chuyển trao đổi nhãn với định tuyến lớp mạng Những nỗ lực ban đầu của MPLS tập trung vào IPv4 để hỗ các giao thức định tuyến IP tìm đường kết nối trong mạng Tuy nhiên, MPLS cũng cung cấp khả năng thiết kế lưu lượng: chuyển luồng lưu lượng từ các tuyến ngắn nhất được xác định theo thuật toán của giao thức định tuyến đến tuyến có tiềm ẩn nghẽn thấp nhất qua mạng

Các gói IP đi vào trong mạng MPLS được gắn vào FEC xác định ở bộ định tuyến chuyển mạch nhãn lối vào (LSR) FEC là một nhóm gói lớp 3 mà có cùng cách xử lý phát chuyển (ví dụ như đích, QoS) LSR lối vào sẽ gán một nhãn cho gói dựa trên FEC mà nó yêu cầu và phát chuyển tới nút kế tiếp trong luồng chuyển mạch nhãn (LSP) LSP có tính năng hoàn toàn tương tự như một kênh ảo bởi vì nó định nghĩa tuyến lối vào-lối ra qua mạng để toàn bộ các gói thuộc về một FEC nào

đó được chuyển qua mạng

Trong mạng lõi, các gói được gán nhãn được truyền qua LSP theo cách phát chuyển nhãn ở đây, LSR chỉ đơn giản thực hiện phát chuyển gói Khi gói được gán nhãn rời LSR lối ra, LSR sẽ huỷ nhãn và phát chuyển gói sử dụng phát chuyển dựa trên IP truyền thống (longest-match)

Một LSR cũng có khả năng thực hiện xát nhập nhãn Điều này liên quan tới trường hợp nhiều phân đoạn LSP hướng tới LSR cùng đích được xát nhập thành một LSP đi Chỉ LSP có cùng cách phát chuyển là được xát nhập với nhau

MPLS trong vai trò công nghệ đường trục phải được cung cấp dịch vụ thích hợp cho lưu lượng mạng bao gồm bảo vệ lưu lượng mạng trên LSP Chuyển mạch bảo vệ MPLS liên quan đến khả năng lớp MPLS khôi phục nhanh chóng và hoàn toàn lưu lượng trước những thay đổi trạng thái của lớp MPLS Thời gian bảo vệ lớp MPLS phải so sánh được với thời gian bảo vệ của lớp SDH Cần phải tái định tuyến lớp MPLS do:

Tái định tuyến trong lớp IP là rất chậm, nó được tính theo giây Trong một số phần mạng lớp SDH và quang thường bị giới hạn trong topo ring và không gồm bảo

vệ mesh

Cơ chế bảo vệ của lớp mạng quang và SDH có thể không đủ hiệu quả để bảo

vệ cho hoạt động lớp cao hơn Điều này có nghĩa là khi cung cấp chức năng bảo vệ tuyến thì chúng không dễ cung cấp bảo vệ luồng MPLS MPLS cung cấp đặc tính hạt băng tần nhỏ cho bảo vệ và cho phép thực hiện sự phân biệt giữa các kiểu lưu lượng được bảo vệ Chuyển mạch bảo vệ cần được thiết kể sao cho cung cấp độ mềm dẻo cho nhà khai thác mạng để họ có những giải pháp khác khi quyết định kiểu bảo vệ gì cho LSP MPLS

Phát chuyển hiệu quả: do sử dụng nhãn nên các bộ định tuyến lõi/LSR không cần thực hiện việc tìm kiếm tuyến trong các bảng định tuyến lớn mà chỉ cần thực hiện trong LIB nhỏ hơn

Dịch vụ phân biệt: các tuyến hoặc FEC có thể được gán cho CoS khác nhau

Sử dụng nhãn kết hợp với các tham số CoS cho phép dễ dàng nhận diện dòng lưu lượng như vây

Mạng riêng ảo MPLS: VPN có thể được thiết lập bằng cách tương đối đơn giản Thêm nữa sử dụng các nhãn (khác nhau), lưu lượng riêng có thể tách ra trong mạng công cộng

Thiết kế lưu lượng: bởi vì các tuyến MPLS dựa trên topo và sử dụng nhãn để nhận diện chúng nên tuyến dễ dàng được định tuyến lại Lại một lần nữa nhãn được

sử dụng để thực hiện điều này

Do có thể thực hiện trên các phần tử chuyển mạch ATM nên phát chuyển gói

có thể đạt đến tốc độ đường truyền

Bên cạnh một số những ưu điểm trên cũng còn tồn tại một số nhược điểm: Tính hạt: MPLS chỉ quan tâm đến lưu lượng tổng thể và như vậy thì rất khó thực hiện các luồng nhỏ Chú ý có thể gán nhãn cho mỗi luồng nhưng sẽ không thể

mở rộng trong mạng lõi do số lượng luồng là rất lớn

Topo định hướng: do MPLS là topo định hướng nên nhãn cần được gán cho mỗi tuyến Đây lại trở thành điểm yếu của MPLS khi tuyến không sử dụng thì coi như lãng phí nhãn

Thực thi thuộc tính ưu tiên: mặc dù về cơ bản có thể hài lòng về MPLS nhưng các đặc tính tiên tiến như VPN và thiết kế lưu lượng hiện vẫn đang còn nhiều tranh luận Việc thực thi các đặc tính này là hoàn toàn đúng đắn tuy nhiên rất có thể

sẽ không liên kết hoạt động với những công nghệ khác

2.5.4 Các chức năng của MPLS/GMPLS

GMPLS chủ yếu tập trung vào mảng điều khiển để thực hiện quản lý kết nối cho mảng số liệu (lưu lượng số liệu thực tế) cho cả giao diện chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói Hình 2.24 thể hiện phân cấp phát chuyển trong GMPLS Mảng điều khiển này đảm nhiệm bốn chức năng cơ bản sau:

Điều khiển định tuyến: cung cấp chức năng định tuyến, thiết kế lưu lượng và

khám phá topo

Khám phá tài nguyên: cung cấp cơ chế lưu vết tài nguyên khả dụng của hệ

thống như băng tần, dung lượng ghép kênh và cổng lưu lượng

Quản lý kết nối: cung cấp dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối cho dịch vụ khác

Chức năng này gồm tạo, thay đổi, chất vấn và xoá kết nối

Khôi phục kết nối: cung cấp mức độ bảo vệ phụ cho mạng

Hình 2.24 Phân cấp phát chuyển trong GMPLS

 Khả năng hỗ trợ truyền tải đa giao thức

 Khả năng cung cấp dịch vụ:

 Cung cấp các giao thức báo hiệu

 Cung cấp chức năng định tuyến gắn với kỹ thuật lưu lượng

 Cung cấp giao thức quản lý tuyến (LMP)

 Hỗ trợ IP QoS

 Kiến tạo VPN IP

 Khôi phục IP

 Bảo vệ và khôi phục quang

2.5.4.1 Các giao diện cho MPLS/GMPLS

Để có thể thực hiện các khả năng cung cấp dịch vụ trên các mạng khác nhau như IP, ATM,SDH, GMPLS được cung cấp các giao diện sau:

Giao diện dành cho chuyển mạch gói PSC: đây là các giao diện dùng để gửi

thông tin dựa trên nền tảng việc xử lý tiêu đề các gói như trong các thiết bị định tuyến IP hoặc chuyển mạch ATM Giao diện này nhận biết các bit, gói hoặc ranh giới các cell và có thể quyết định tuyến truyền dẫn dựa trên nội dung phần header MPLS tương ứng Một khả năng quan trọng khác là giao diện này cũng có thể thu nhận, xử lý quá trình định tuyến và báo hiệu trong các kênh Giao diện này cung cấp cho các thiết bị định tuyến IP, các chuyển mạch ATM, chuyển mạch Frame Relay được cung cấp khả năng điều khiển bằng MPLS

Giao diện dành cho ghép kênh phân chia thời gian (TDMC): các giao diện

này cũng nhận dạng chuỗi bit, sau đó dựa vào tính tuần hoàn để đồng bộ với cấu

trúc khung của SONET/SDH Các giao diện này chuyển tiếp dữ liệu dựa trên nguyên lý khe thời gian trong của TDM và thông tin báo hiệu và điều khiển được truyền cùng với các khung đồng bộ Các giao điện này được trang bị cho các thiết bị SONET/SDH như các bộ tách ghép kênh, các bộ kết nối chéo và các bộ chuyển mạch quang

Giao diện dành cho chuyển mạch kênh bước sóng (LSC): các giao diện này

không đòi hỏi phải nhận dạng chuỗi bit hay khung dữ liệu Chúng thực hiện truyền

dữ liệu trên bước sóng mà nó nhận được, ví dụ như trong các thiết bị kết nối chéo quang hoặc các chuyển mạch bước sóng quang, do đó chúng có thể tối ưu được băng tần quang

Giao diện dành cho chuyển mạch sợi quang (FCS): Các giao diện này cũng

không cần nhận dạng chuỗi bit hay cấu trúc khung và cũng không cần khả năng giám sát các kênh bước sóng hay băng tần quang Các giao diện này chỉ thực hiện truyền dữ liệu dựa trên vị trí của chúng trên không gian vật lý, giống như các giao diện trong một bộ liên kết chéo quang có thể hoạt động ở mức một hay nhiều sợi

Các giao diện này có thể được trạng bị cho các thiết bị bảng kết nối sợi quang tự động, thiết bị chuyển mạch bảo vệ quang, thiết bị kết nối chéo quang để có thể hoạt động trên lớp sợi quang

Một trong những dịch vụ cơ bản là cung cấp kết nối đầu cuối đến đầu cuối Nhà khai thác chỉ cần mô tả các tham số kết nối và gửi chúng đến nút vào mạng Nút vào mạng sẽ xác định đường kết nối tương ứng với những tham số người sử dụng cung cấp và báo hiệu cho những nút liên quan để thiết lập kết nối Toàn bộ thủ tục này chỉ thực hiện mất vài giây thay vì vài giờ như trước đây

Một dịch vụ quan trọng khác đó là cung cấp băng tần theo yêu cầu Đây là sự

mở rộng tính năng của dịch vụ trên bằng cách cho phép thiết bị lớp tớ (client) kết nối vào mạng quang để thiết lập kết nối theo thời gian thực như yêu cầu

Dịch vụ chính mang lại sự mềm dẻo nhất cho người sử dụng đó là mạng riêng ảo (VPN) Dịch vụ này cho phép người sử dụng có quyền kiểm soát toàn bộ tài nguyên của mạng phân vùng mạng đã định nghĩa trong mạng truyền tải Mặc dù

có quyền kiểm soát tài nguyên mạng nhưng VPN chỉ là phân vùng mạng logic và người sử dụng kết cuối không thể truy nhập và có thể thấy mạng của nhà cung cấp Dịch vụ này tiết kiệm tài nguyên cho nhà cung cấp thông qua việc trao quyền thiết lập thủ tục và kênh thông tin cho khách hàng

GMPLS được phát triển với mục đích tạo ra một bộ giao thức mà có thể áp dụng cho tất cả các kiểu giao thức Nó mở rộng kiến trúc của MPLS cho các kiểu giao tiếp hơn là giao tiếp dựa trên công nghệ gói GMPLS cũng duy trì khả năng sẵn

có của MPLS là tạo thành G-LSP G-LSP sẽ tạo thành cấp phát chuyển: trên cùng

là giao diện chuyển mạch sợi (FSC), kế đến là giao diện chuyển mạch lambda (LSC), giao diện chuyển mạch TDM và cuối cùng là giao diện chuyển mạch gói (PSC)

2.5.4.2 Cung cấp các giao thức báo hiệu

Giao thức báo hiệu là một giao thức quan trọng được sử dụng trong mạng điều khiển Hiện thời chỉ có hai giao thức được sử dụng rộng rãi đó là: Giao thức phân bố nhãn định tuyến bắt buộc (CR-LDP) và Mở rộng thiết kế lưu lượng - Giao thức dành trước tài nguyên (RSVP-TE) Bất cứ đối tượng nào được GMPLS định nghĩa cũng có thể mang trong các bản tin báo hiệu của những giao thức này Giao thức báo hiệu có trách nhiệm đối với tất cả những hoạt động quản lý kết nối Nó dùng để thiết lập và gỡ bỏ LSP, thay đổi LSP và truy tìm thông tin LSP

2.5.4.3 Cung cấp chức năng định tuyến gắn với kỹ thuật lưu lượng

Như đã trình bày trên, các chức năng của mảng điều khiển bao gồm quản lý kết nối, chức năng định tuyến, khám phá topo, thiết kế lưu lượng và khám phá tài nguyến Các giao thức báo hiệu và GMPLS chỉ thực hiện những vấn đề liên quan đến quản lý kết nối Do đó phải cần đến một số giao thức khác để đảm nhiệm những phần còn lại

Định tuyến thiết kế lưu lượng mở rộng giao thức định tuyến truyền thống để cung cấp toàn bộ những chức năng định tuyến sẵn có và thêm năng lực thiết kế Sự khác biệt chính giữa hai kiểu giao thức này đó là định tuyến thiết kế lưu lượng phân

bố gói tuỳ lựa theo chu kỳ qua mạng, những gói này chứa thông tin khả dụng về tài nguyên và các tham số thiết kế lưu lượng Khi các phần tử mạng nhận được những gói này thì chúng sẽ sử dụng dữ liệu trong đó để thực hiện tính toán định tuyến và quyết định luồng phát chuyển đáp ứng yêu cầu thiết kế lưu lượng của người sử dụng

Do đó giao thức mở rộng định tuyến thiết kế lưu lượng có thể hỗ trợ cho việc khám phá tài nguyên, khám phá topo và thiết kế lưu lượng Tương tự như giao thức báo hiệu, hiện nay cũng mới chỉ có hai giao thức định tuyến IS-IS và OSPF được sử dụng rộng rãi

2.5.4.4 Cung cấp giao thức quản lý tuyến (LMP)

Nhằm đảm bảo sự thông tin nhãn GMPLS chính xác giữa các phần tử mạng (NE) cần phải xác định các cổng kết nối giữa chúng

LMP hoạt động giữa các hệ thống lân cận cho việc cung cấp tuyến và cô lập lỗi LMP cũng được sử dụng cho bất cứ phần tử mạng nào, tuy nhiên nó thường được hướng cho chuyển mạch quang