Ứng dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS

Ứng dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Ứng dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Ứng dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA

GIAO THỨC MPLS

NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

MÃ SỐ : 605270 SINH VIÊN : TRỊNH QUANG ĐĂNG

HÀ NỘI 2007

MỤC LỤC

M ỤC LỤC Trang

D ANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

C ÁC TỪ VIẾT TẮT

L ỜI NÓI ĐẦU……… ……… 1

Chương 1: Tổng quan về công nghệ MPLS……… …….3

1.1 Giới thiệu chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS… ………3

1.1.1.Chuyển mạch nhãn là gì? 3

1.1.2 Các đặc điểm của MPLS……….………3

1.1.3 Lịch sử phát triển của MPLS……… ………6

1.2 Các giải pháp của các nhà cung cấp …… ……… ………9

1.2.1.IP over ATM……… ……… 9

1.2.2 Chuẩn hóa MPLS……….……… 10

1.2.3 Nhóm đặc trách MPLS trong IETF………10

1.2.4 Các tiêu chuẩn của MPLS trong IETF ………11

Chương 2: Công nghệ chuyển mạch MPLS…………… …13

2.1 Các thành phần MPLS……… …… … ………….13

2.1.1 Các khái niệm cơ bản về MPLS……….…… … … ……… ….13

2.1.2 Thành phần cơ bản của MPLS…… ………15

2.2 Họat động của MPLS……… …16

2.2.1 Các chế độ họat động của MPLS……….…… …….16

2.2.2 Họat động của MPLS khung trong mạng ATM- PVC…… …28

2.3 Cấu trúc thiết bị MPLS theo MSF……… ………… 29

2.3.1 Mô hình tổng đài đa dịch vụ……… … ………29

2.3.2 Các mô hình LSR biên và lõi……… ……… 33

2.4 Các giao thức sử dụng trong mạng MPLS……… ……….38

2.4.1 Giao thức phân phối nhãn……….……… 38

2.4.2 Giao thức CR- LDP……… ………41

2.4.3 Giao thức RSVP……… ………48

Chương 3: Những vấn đề kỹ thuật trong MPLS…… ………….51

3.1 So sánh RSVP với CR- LDP………51

3.1.1 Những hạn chế đối với khả năng mở rộng của RSVP… … 51

3.1.2 So sánh CR- LDP và RSVP……… ……….52

3.2 So sánh MPLS với MPOA……… .53

3.3 Chất lượng dịch vụ……… …….54

3.3.1 Dịch vụ Best Effort……….55

3.3.2 Mô hình dịch vụ tích hợp………56

3.3.3 Mô hình dịch vụ Diffserv………58

3.3.4 Mô hình chất lượng dịch vụ MPLS……….……60

3.4 Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS……… ………61

3.4.1 Các mục tiêu chất lượng của kỹ thuật lưu lượng……… 61

3.4.2 Những hạn chế của cơ chế điều khiển IGP hiện tại……… ….61

3.4.3 Quản lý lưu lượng MPLS……… ……… ….62

3.4.4 Quản lý lưu lượng qua MPLS……… ….63

3.4.5 Các thuộc tính tài nguyên……….…64

3.4.6 Triển khai định tuyến cưỡng bức MPLS……….….65

3.5 Phát hiện và phòng ngừa định tuyến vòng……….… 66

3.5.1 Chế độ khung……….……….….66

3.5.2 Chế độ tế bào……….…….….68

Chương 4: Ứng dụng MPLS và mạng riêng ảo VPN….………76

4.1 Khả năng ứng dụng MPLS……… ….76

4.1.1 Mô hình tổ chức mạng NGN……….… 76

4.1.2 Khả năng ứng dụng MPLS tại Việt Nam……….78

4.2 Khái niệm mạng riêng ảo……….……….…81

4.3 Mô hình chồng lấn……….…… 82

4.4 Mô hình ngang cấp……….…… 88

4.5 Phân phối cưỡng bức thông tin định tuyến……… ……….90

4.6 Đa bảng chuyển tiếp……… …… 95

4.7 Địa chỉ trong VPN……… ……… 97

4.8 Chuyển tiếp gói bằng MPLS……… …….100

4.9 Khả năng mở rộng……… ………….104

4.10 Bảo mật……… ….…… 106

4.11 Hỗ trợ QoS trong MPLS VPN……… ……….….107

4.12 Dịch vụ MPLS VPN của VNPT……… ……… 113

4.13 Các dịch vụ VOIP của VNPT……… ……… 113

Chương 5: Kết luận……… ……….… …… 114

5.1 Đánh giá công nghệ MPLS……… …… 114

5.1.1 Những ưu điểm của MPLS……….114

5.1.2 MPLS là công nghệ hội tụ của truyền thống……….….115

5.1.3 Tương lai phát triển của MPLS……….…….……116

5.2 Hướng phát triển của đề tài……… ….… 116

CÁC TỪ VIẾT TẮT

ARP: Addreess Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ

ATM: Asynchronous Transfer Mode Phương thứ truyền dẫn không

đồng bộ

BCF: Bearer Control Function Khối chức năng điều khiển tải tin

BGP: Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng mạng

CR: Cell Router Bộ định tuyến tế bào

DLCI: Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối lớp liên kết

dữ liệu

FR: Frame Relay Chuyển tiếp khung

FIB: Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp

FEC: Forwarding Equivalence Nhóm chuyển tiếp tương đương

GMPLS: Generalized Multiprotocol Chuyển mạch nhãn đa giao thức

IP: Internet Protocol Giao thức định tuyến Internet

IETF: Internet Engineering Task force Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật cho

Internet

IPOS: IP over SONET IP trên SONET

IPOA: IP over ATM IP trên ATM

IS: Intermediate System Giao thức định tuyến IS

LIS: Logical IP Subnet Mạng con IP logic

LAN: Local Area Network Mạng cục bộ

LSP: Label Switched Path Tuyến chuyển mạch nhãn

LSR: Label Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch

nhãn

LFIB: Label Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn

LPF: Logical Port Funtion Chức năng cổng logic

MPLS: Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MSF: Multiservice Switch Forum Diễn đàn chuyển mạch đa dịch

vụ

MPOA: MPLS over ATM MPLS trên ATM

NHRP: Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ

NLPID: Network Layer Protocol Identifier Bộ nhận dạng giao thực lớp

mạng

NNI: Network- Network Interface Giao diện mạng- mạng

NSIF: Network Service Interface Funtion Khối chức năng giao diện dịch

vụ mạng

NGN: Next Generation Network Mạng thế hệ sau

OSPF: Open Shortest Path First Giao thức định tuyến mở đường

ngắn nhất đầu tiên

QoS: Quality Of Service Chất lượng dịch vụ

RFC: Request for Comment Các tài liệu về tiêu chuẩn IP do

IETF đưa ra

RSVP: Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên

RIP: Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến

SONET: Synchronous Optical Network Mạng truyền dẫn quang đồng bộ

SDH: Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ

SNAP: Service Node Access Point Điểm truy nhập nút dịch vụ

SLA: Service Level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ

SGF: Signalling Gateway Funtion Khối chức năng cổng báo hiệu

TE: Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối

TDP: Tag Distribution Protocol Giao thức phân phối thẻ

TGW: Trunking Gateway Cổng trung kế

UNI: User Network Interface Giao diện mạng người sử dụng

UDP: User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu người sử dụng

VPN: Virtual Private Network Mạng riêng ảo

VPI: Virtual Path Identifier Trường nhận dạng đường ảo

VCI: Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo

VSCF: Virtual Switched Control Funtion Khối chức năng điều khiển

chuyển mạch ảo

VSF: Virtual Switched Funtion Khối chức năng chuyển mạch ảo

WDW: Wave Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước

sóng

1

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự phát triển của lịch sử khoa học kỹ thuật, để phục vụ cho đời sống con người mà nhu cầu thông tin rộng rãi ngày càng trở nên cần thiết Sự

ra đời của ngành viễn thông là một tất yếu Trong những năm gần đây ngảnh công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một phương thức chuyển mạch có thể kết hợp ưu điểm của IP và của ATM Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP sử dụng cơ chế hóan đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP

MPLS tách chức năng của bộ định tuyến IP(IP router) ra làm hai phần riêng biệt như: Chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển Phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm vụ gởi gói tin giữa các bộ định tuyến IP, sử dụng cơ chế hóan đổi nhãn tương tự như của ATM Trong MPLS, nhãn là một thực thể có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng Kỹ thuật hóan đổi nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của một gói tin trong một bảng các nhãn

để xác định tuyến của gói và nhãn mới của nó; việc này đơn giản hơn nhiều

so với việc xử lý gói tin theo kiểu thông thường và cải thiện khả năng của thiết bị MPLS có thể họat động được với các giao thức định tuyến Internet khác như OSPF và BGP; do MPLS hổ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định, nên việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của các tuyến là hòan tòan khả thi Đây là một tính năng vượt trội của MPLS so với các giao thức định tuyến trước đây Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng hỗ trợ quản lý mạng dễ dàng và đơn giản hơn Bằng cách giám sát lưu lượng tại các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR), nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có thể được xác định nhanh chóng

2

MPLS là một công nghệ chuyển mạch IP có triển vọng ứng dụng rất cao Nhờ đặc tính cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng IP truyền thống Trong phạm vi luận văn này, tôi xin trình bày những phần nội dung cơ bản của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS); khả năng ứng dụng MPLS và mạng riêng ảo VPN bao gồm các chương sau:

+ Chuơng 1: Tổng quan về công nghệ MPLS

+ Chương 2: Công nghệ chuyển mạch MPLS

+ Chương 3: Những vấn đề kỹ thuật trong MPLS

+ Chương 4: Ứng dụng MPLS và mạng riêng ảo VPN

+ Chương 5: Kết luận

Do hạn chế về thời gian và trình độ có hạn nên nội dung của luận văn không tránh khỏi những sai sót, tôi mong được các thầy cô và các bạn đồng nghiệp đóng góp thêm

Trong quá trình làm luận văn này, tôi xin được cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Điện tử- Viễn thông Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, các đồng nghiệp đã giúp đở, tạo điều kiện để tôi có thể hòan thành các yêu cầu đề ra Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Quốc Trung đã tận tình giúp đở, hướng dẫn tôi hòan thành luận văn tốt nghiệp này

Hà nội, tháng 12 năm 2006

Sinh viên thực hiện

Trịnh Quang Đăng

3

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS

1 1 GIỚI THIỆU CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS)

1 1.1 Chuyển mạch nhãn là gì ?

Trong mạng IP, phương thức vận chuyển các gói tin là dựa vào địa chỉ

IP đích Tại mỗi router, các gói tin được kiểm tra địa chỉ đích và được truyền đến nút tiếp theo dựa vào thông tin có trong bảng định tuyến Thay vì cơ chế vận chuyển gói tin thư trong IP, chuyển mạch nhãn thực hiện bằng việc gắn một số (một nhãn) cho gói tin Nhãn (Label) là một thực thể độ dài ngắn và

cố định không có cấu trúc bên trong Nhãn không trực tiếp mã hóa thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng Nhãn được gán vào một gói tin

cụ thể sẽ đại diện cho FEC (Forwarding Equivalence Classes – Nhóm chuyển tiếp tương đương) mà gói tin đó được ấn định Cần lưu ý rằng nhãn không phải là địa chỉ, tức là nó không liên quan đến cấu trúc mạng như địa chỉ Hơn nữa, khi chưa liên kết một nhãn với một địa chỉ thì thông tin về đường đi của

nhãn sẽ chưa có ý nghĩa Như vậy, mãng chuyển mạch nhãn phải liên kết

sẽ vận chuyển gói tin đến đích

1 1.2 Các đặc điểm của MPLS

Phần này giới thiệu các đặc điểm chung của chuyển mạch nhãn, bao gồm : tốc độ và trễ, khả năng mở rộng, tính đơn giản, tiêu tốn ít tài nguyên cho thông tin điều khiển, điều khiển tuyến, hỗ trợ điều khiển tuyến và định tuyến theo chính sách IP

+ Tốc độ và trể :

Cơ chế vận chuyển gói dữ liệu trong mạng IP vốn dựa trên phần mềm

để thực hiện các thao tác phức tạp (như luật địa chỉ phù hợp tối đa – longest prefix matching rule) với một khối lượng dữ liệu lớn, nên tốc độ rất chậm và

4

khó có thể quản lý được một lượng lớn tải lưu lượng mạng Internet Vì vậy,

có thể gây ra hiện tượng tổn thất lưu lượng kết nối và làm giảm hiệu suất toàn mạng Trong chuyển mạch nhãn, giá trị nhãn được đặt trong phần tiêu đề của gói tin đến, và được dùng làm chỉ mục tìm kiếm trong bảng dữ liệu Cơ chế này có thể được thực hiện trong phần cứng Chính vì vậy, gói tin được vận chuyển trong mạng chuyển mạch nhãn sẽ nhanh hơn rất nhiều so với IP, nên thời gian trễ và đáp ứng sẽ giảm Khi thời gian trễ giảm nên hiện tượng trượt jitter cũng được giảm đáng kể Như vậy, cơ chế chuyển mạch nhãn hiệu quả hơn rất nhiều, nên lưu lượng qua mạng sẽ nhanh hơn, ít jitter hơn so với IP

+ Khả năng mở rộng :

Một đặc điểm khác của chuyển mạch nhãn là khả năng mở rộng Khả năng mở rộng trong mạng Internet chính là khả năng hỗ trợ được một lượng lớn và sự phát triển của cộng đồng sử dụng Internet Nếu như router phải giữ các thông tin về đường đi của tất cả những người sử dụng thì khối lượng thông tin sẽ là rất lớn và khó có thể đáp ứng sự phát triển nhanh chóng của mạng Internet hiện nay Chuyển mạch nhãn đưa ra giải pháp với vấn đề này bằng cách gộp một số lớn địa chỉ IP liên kết với một hoặc vài nhãn Cách tiếp cận này làm giảm kích cỡ của bảng thông tin nhãn, và cho phép một router hỗ trợ nhiều người dùng hơn

+ Tính đơn giản :

Chuyển mạch nhãn có cơ chế chuyển tiếp dữ liệu rất đơn giản: gửi gói

dữ liệu đến dựa vào nhãn của nó, nhãn thường là có chiều dài cố định và ngắn Cơ chế điều khiển có thể phức tạp nhưng không làm ảnh hưởng đến các luồng lưu lượng của người sử dụng

+ Sự tiêu thụ tài nguyên mạng :

Các cơ chế điều khiển trong mạng chuyển mạch nhãn nói chung là không tiêu tốn quá nhiều tài nguyên mạng Mạng chuyển mạch nhãn không

5

cần nhiều tài nguyên để kích hoạt quá trình thiết lập đường đi cho lưu lượng của người sử dụng

+ Điều khiển tuyến :

Định tuyến dựa vào địa chỉ đích có thể dẫn đến lưu lượng đổ dồn trên một đường và việc sử dụng tài nguyên mạng trở nên không hiệu quả Hơn nữa, trong mạng IP không có cơ chế điều khiển đường đi hiệu quả Mạng chuyển mạch nhãn có thể điều khiển đường đi của lưu lượng tốt hơn bằng các

cơ chế định tuyến ràng buộc, theo chính sách của nhà quản trị và thiết lập các đường đi buộc lưu lượng của người dùng phải đi theo đường đó

+ Điều khiển tuyến dùng IP :

Chuyển mạch nhãn có thể dùng trường ToS và các bit ưu tiên trong trường này để cải thiện một số vấn đề liên quan đến việc định tuyến đến đích Tuy nhiên, các bit ưu tiên được dùng trong một số mạng nhưng lại không được dùng trong một số mạng khác Trong khi đã có một số chuẩn định nghĩa cách sử dụng các bit này (ví dụ RFC 791), một router có thể không động đến các bit đó hoặc có router lại thay thế chức năng của chúng; do đó, các router

có thể kiểm tra hoặc bỏ qua các bit này Tuy vậy, các router có thể được cấu hình để sử dụng các bit ưu tiên

+ Hỗ trợ định tuyến IP theo chính sách :

Kỹ thuật định tuyến dựa theo chính sách (PBR – Policy-Based Routing) gắn liền với các giao thức chuyển mạch nhãn như là FR, ATM hay MPLS Nó cũng có thể thực hiện với IP bằng cách sử dụng trường ToS, số hiệu cổng, các bit chỉ thị giao thức IP cũng như kích cỡ của gói

Việc sử dụng các trường này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ mạng

có thể phân chia lưu lượng thành nhiều loại khác nhau, công việc này thường thực hiện ở biên mạng, cụ thể là ở đầu vào mạng Sau đó các router vùng trục

có thể dựa vào các bit ưu tiên để quyết định làm thế nào điều khiển lưu lượng

- Thiết lập giá trị ưu tiên IP header

- Định vị chặng tiếp theo cho gói (phải không là tuyến kề cận với router đó)

- Xác định giao diện đầu ra cho gói

- Định vị chặng tiếp theo chỉ khi không có tuyến nào trong bảng định tuyến

1 1.3 Lịch sử phát triển MPLS

Ý tưởng đầu tiên về MPLS được đưa ra bởi hãng Ipsilon, một hãng rất nhỏ về công nghệ thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas Một thời gian ngắn sau đó, Cisco và một loạt các hãng lớn như IBM, Toshiba… công bố các sản phẩm của họ sử dụng công nghệ chuyển mạch được đặt dưới nhiều tên khác nhau nhưng đều chung bản chất đó là công nghệ chuyển mạch dựa trên nhãn

Thiết bị CSR (Cell switch router) của Toshiba ra đời năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM Tổng đài IP của Ipsilon về thực chất là một ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử dụng công nghệ IP Công nghệ Tag switching của Cisco cũng tương tự nhưng có bổ sung thêm một số điểm mới như FEC (Forwarding equivalence classes), giao thức phân phối nhãn, v.v… Cisco phát hành ấn bản đầu tiên về chuyển mạch thẻ (tag switching) vào tháng 3 năm

1998 và trong thời gian gần đây, nhóm nghiên cứu IETF đã tiến hành các

sự lựa chọn số một

IPOA truyền thống là một công nghệ lai ghép Nó đặt IP (công nghệ lớp thứ 3) trên ATM (công nghệ lớp thứ 2) Các giao thức của hai lớp là hoàn toàn độc lập Chúng được kết nối với nhau bằng một loạt các giao thức (như NHRP, ARP, v.v…) Cách tiếp cận này hình thành tự nhiên và nó được sử dụng rộng rãi

 Thứ nhất, trong phương thức lai ghép, cần phải thiết lập các kết nối PVC cho tất cả các nút nghĩa là để thiết lập mạng với tất cả các kết nối như được biểu diễn trong hình 1.1 Điều này sẽ tạo ra hình vuông N Khi thiết lập, duy trì và ngắt kết nối giữa các nút, các mào đầu liên quan (như số kênh ảo,

số lượng thông tin điều khiển) sẽ chỉ thị về độ lớn của hình vuông N của số các nút Khi mạng mở rộng, mào đầu sẽ ngày càng lớn và tới mức không thể chấp nhận được

 Thứ hai, phương thức lai ghép phân chia toàn bộ mạng IPOA thành rất nhiều các LIS (Mạng con IP Logic), thậm chí với các LIS trong cùng một

8

mạng vật lý Các LIS được kết nối nhờ các bộ định tuyến trung gian được biểu diễn trong hình 1.1 Cấu hình multicast giữa các LIS khác nhau trên một mặt và giữa các bộ định tuyến này sẽ trở nên hạn chế khi luồng lưu lượng lớn Cấu hình như vậy chỉ áp dụng cho các mạng nhỏ như mạng doanh nghiệp, mạng trường sở, v.v… và không phù hợp với nhu cầu cho các mạng xương sống Internet tương lai Cả hai đều khó mở rộng

Không phải tất cả mọi cân nhắc được đưa ra trong quá trình thiết kế IP

và ATM Điều này tạo nên sự liên kết giữa chúng phụ thuộc vào một loạt các giao thức phức tạp và các bộ định tuyến xử lý giao thức này Sự phức tạp sẽ gây ra các hiệu ứng bất lợi đến độ tin cậy của mạng xương sống

ATM Switching System Router

Hình 1.1 : Sự mở rộng mạng IPOA Các công nghệ như MPOA, và LANE đã được hình thành để giải quyết các tồn tại này Tuy nhiên các giải pháp đó không thể giải quyết được tất cả

9

các tồn tại Trong khi ấy, nổi bật lên trên một loạt các công nghệ IPOA khác với phương thức lai ghép là chuyển mạch nhãn theo phương thức tích hợp Chúng cung cấp giải pháp hợp lý để giải quyết những tồn tại này Các khả năng cơ bản mà MPLS cung cấp cho việc phân phối các dịch vụ thương mại

1.2 CÁC GI ẢI PHÁP CỦA CÁC NHÀ CUNG CẤP

1.2.1 IP over ATM

Mặc dù các ứng dụng MPLS hoàn toàn không giới hạn bởi IPOA, sự cải tiến IPOA đầu tiên sinh ra MPLS Công việc tiêu chuẩn hóa ATM bắt đầu rất sớm vào khoảng năm 1980 và ngay sau đó phạm vi ứng dụng của IP dẫn tới việc nghiên cứu xem việc triển khai IP trên ATM như thế nào Một số nhóm làm việc IETF đã giải quyết câu hỏi này và đưa đến kết quả trong hai tài liệu RFC là RFC 1483 và RFC 1577 vào năm 1993 và 1994 RFC 1483 mô

tả cách đóng gói bản tin IP trong các tế bào ATM trong khi RFC 1577 định nghĩa CIPOA và ATMARP (ATM Address Resolution Protocol) CIPOA thiết kế ATM bằng công nghệ mạng con IP logic, máy chủ và các bộ định

10

tuyến IP đặt trong các LIS khác nhau Khi cả hai phần liên lạc đều nằm trong cùng một LIS giống nhau, chúng có thể liên lạc trực tiếp Nếu không chúng không thể liên lạc trực tiếp với nhau và cần sử dụng thiết bị router trung gian

1.2.2 Chuẩn hoá MPLS

Với sự hỗ trợ từ nhiều công ty, IETF triệu tập cuộc họp BOF trong năm

1996 Đây là một trong những cuộc họp thành công nhất trong lịch sử IETF MPLS đi vào con đường chuẩn hoá một cách hợp lý Trong thực tế không có một bộ định tuyến nào đảm bảo được tốc độ cao hơn và các công nghệ chuyển mạch nhãn cần phải được chuẩn hoá Chúng ta có thể thấy rằng MPLS đã phát triển rất nhanh chóng và hiệu quả ; các tiêu chuẩn MPLS được xây dựng trên cơ sở một tập các RFC, khi toàn bộ các RFC được hoàn thiện chúng sẽ được tập hợp với nhau cho phép xây dựng một hệ thống tiêu chuẩn MPLS

1 2.3 Nhóm đặc trách MPLS trong IETF

MPLS do một nhóm làm việc IETF cung cấp các bản phác thảo về định tuyến, gửi chuyển tiếp và chuyển mạch các luồng lưu lượng qua mạng sử dụng MPLS Nhóm MPLS thi hành các chức năng sau :

+ Xác định cơ chế quản lý các luồng lưu lượng của các phần tử khác nhau, như các luồng lưu lượng giữa các ứng dụng khác nhau

+ Duy trì tính độc lập của các giao thức lớp 2 và lớp 3

+ Cung cấp các phương tiện để sắp xếp các địa chỉ IP thành các nhãn

có độ dài cố định và đơn giản được các công nghệ gửi chuyển tiếp gói tin và chuyển mạch gói sử dụng

+ Giao diện với các giao thức định tuyến có sẵn như RSVP và OSPF + Hỗ trợ IP, ATM và các giao thức lớp 2 Frame-Relay

Trong MPLS, việc truyền dữ liệu thực hiện theo các đường chuyển mạch nhãn (LSP) Các đường chuyển mạch nhãn là dãy các nhãn tại mỗi nút

và tất cả các nút dọc theo tuyến từ nguồn tới đích LSP được thiết lập hoặc là

11

trước khi truyền dữ liệu hoặc trong khi tìm luồng dữ liệu Các nhãn được phân phối sử dụng giao thức phối nhãn LDP hoặc RSVP hoặc dựa trên các giao thức định tuyến như giao thức BGP và OSPF Chuyển mạch tốc độ cao

có thể chấp nhận được vì các nhãn với độ dài cố định được chèn vào vị trí đầu gói tin hoặc tế bào và có thể được phần cứng sử dụng để chuyển mạch các gói tin một cách nhanh chóng giữa các đường liên kết Nhóm làm việc MPLS chịu trách nhiệm chuẩn hóa các công nghệ cơ sở cho sử dụng chuyển mạch nhãn và cho việc thi hành các đường chuyển mạch nhãn trên các loại công nghệ lớp liên kết như Frame Relay, ATM và các công nghệ LAN…

1.2.4 Các tiêu chuẩn của MPLS trong IETF

Bảng 1.2 tóm tắt một số tiêu chuẩn cơ bản về MPLS đã được nhóm nghiên cứu và IETF công bố ban hành dưới dạng RFC

Bảng 1.2 : Các tiêu chuẩn IETF cho MPLS

Carrying Label Information In BGP-4

Definitions of Managed Objiects for Multiprotocol Label Switching, Label Distribution Protocol (LDP)

LDP State Machine

RSVP-TE : Extensions to RSVP for LSP Tunnels

Constraint-Based LSP Setup using LDP

MPLS Traffic Engineering Management Information Base Using SMIv2

MPLS Support Of Differentiated Services

Framework for IP Multicast in MPLS

MPLS Label Switch Router Management Information Base Using

12

SMIv2

ICMP Extensions for Multiprotocol Label Switching

Applicability Statement for CR-LDP

Applicability Statement for Extensions to RSVP for LSP-Tunnels LSP Modification Using CR-LDP

LSP Hierarchy with MPLS TE

Link Management Protocol (LMP)

Framework for MPLS-based Recovery

Multiprotocol Label Switching (MPLS) FEC-To-NHLFE (FTN) Management Information Base Using SMIv2

Fault Tolerance for LDP and CR-LDP

Generalized MPLS – Signaling Funtional Description

MPLS LDP Query Message Description

Signalling Unnumbered Links in CR-LDP

LDP Extensions for Optical User Network Interface (O-UNI) Signalling

Signalling Unnumbered Links in RSVP-TE

Requirements for support of Diff-Serv-aware MPLS Traffic Engineering

Generalized MPLS Signalling – CR-LDP Extensions

Generalized MPLS Signalling – RSVP-TE Extensions

Kết luận: Trong chương này chúng ta đã tìm hiểu cơ sở của công nghệ

MPLS, quá trình hình thành và các hãng sản xuất thiết bị, các nhà khai thác Phần này cũng giới thiệu các vấn đề có liên quan như vấn đề tiêu chuẩn hóa, nhóm làm việc của IETF về MPLS, các tiêu chuẩn MPLS đã ban hành và giải pháp của một số hãng đặc biệt là Cisco System với Tag Switching

13

Chương 2 CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS

2.1 CÁC THÀNH PH ẦN MPLS

2.1.1 Các khái niệm cơ bản về MPLS

cấu trúc bên trong Nhãn không trực tiếp mã hóa thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng Nhãn được gán vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho FEC (Forwarding Equivalence Classes - Nhóm chuyển tiếp tương đương)

mà gói tin đó được ấn định Thường thì một gói tin được ấn định một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của nó

Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương thức truyền tin mà gói tin được đóng gói Ví dụ các gói ATM (tế bào) sử dụng giá trị VPI/VCI như nhãn, FR

sử dụng DLCI làm nhãn Đối với các phương tiện gốc không có cấu trúc nhãn, một đọan đệm được chèn thêm để sử dụng cho nhãn Khuôn dạng đoạn đệm 4 byte có cấu trúc như trong hình 2.1 sau:

IP

Đệm MPLS

Mào đầu Lớp 2

Nhãn (20)

Hình 2.1: Khuôn dạng nhãn cho các gói không

có cấu trúc nhãn gốc

14

gói để chuyển tải thông tin về nhiều FEC và về các LSP tương ứng mà gói sẽ

đi qua

thiết bị định tuyến hay chuyển mạch (Router hay Switch) sử dụng trong mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn Có một số loại LSR cơ bản như: LSR biên, ATM-LSR, ATM-LSR biên…

nhau qua mạng MPLS ngay cả khi có sự khác biệt giữa các gói tin này thể hiện trong mào đầu lớp mạng

đầu ra, giao diện đầu ra và địa chỉ điểm tiếp theo

tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói của một FEC nào đó sử dụng cơ chế chuyển đổi nhãn (label-swapping forwarding)

trong LSR có chứa giá trị nhãn/FEC được gán vào cổng ra cũng như thông tin

về đóng gói phương thức truyền tin

- Gói tin dán nhãn: Một gói tin dán nhãn là một gói tin mà nhãn được

mã hóa trong đó Trong một số trường hợp, nhãn nằm trong mào đầu của gói tin dành riêng cho mục đích dán nhãn

hợp một nhãn L cụ thể với một FEC F cụ thể là do LSR phía trước thực hiện

Bảng 2.1: Các loại LSR trong mạng MPLS

Loại LSR Chức năng thực hiện

LSR biên - Nhận gói IP, kiểm tra lại lớp 3 và đặt vào ngăn xếp

nhãn trước khi gửi gói vào mạng LSR

- Nhận gói tin có nhãn, loại bỏ nhãn, kiểm tra lại lớp 3 và chuyển tiếp gói IP đến nút tiếp theo

ATM-LSR - Sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển để

thiết lập kênh ảo ATM Chuyển tiếp tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo

- ATM-LSR: là các tổng đài ATM có thể thực hiện chức năng như LSR Các ATM-LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mảng điền khiển và chuyển tiếp số liệu theo cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mảng số liệu Khi mà các ATM LSR có thể hỗ trợ các dịch vụ ATM truyền thống; như vậy các tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp phần mềm để thực hiện chức năng của LSR Bảng 2.1 mô tả các

loại LSR và chức năng của chúng

gán nhãn được chuyển tiếp trên cơ sở khung lớp 2

- Cơ chế hoạt động của mạng MPLS trong chế độ hoạt động này được

mô tả trong hình 2.2; Cấu trúc của LSR biên được thể hiện ở hình 2.3

LSR biên 4 PoP

IP đến LSR lõi 1

Bước 3:

kiểm tra nhãn, chuyển đổi nhãn, chuyển gói

IP đến LSR lõi 3

Bước 4:

kiểm tra nhãn, chuyển đổi nhãn, chuyển gói

IP đến LSR biên 4

18

Hình 2.3: Cấu trúc LSR biên trong chế độ hoạt động khung

* Các hoạt động trong mảng số liệu

Quá trình chuyển tiếp một gói IP qua mạng MPLS được thực hiện qua một số bước cơ bản sau đây:

- LSR biên lối vào nhận gói IP, phân loại vào nhóm chuyển tiếp tương đương FEC và gán nhãn cho gói với ngân xếp nhãn tương ứng FEC đã xác

Bảng định tuyến IP

Giao thức định tuyến

IP

Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp (FIB)

Cơ sở dữ liệu nhãn chuyển tiếp (LFIB)

Mảng điều

kiện tại nút

Trao đổi gán nhãn với bộ định tuyến khác

19

định Trong trường hợp định tuyến một địa chỉ đích, FEC sẽ tương ứng với

mạng con đích và việc phân loại gói sẽ đơn giản là việc so sánh bảng định tuyến lớp 3 truyền thống

- LSR lõi nhận gói có nhãn và sử dụng bảng chuyển tiếp nhãn để thay đổi nhản lối vào của gói đến với nhãn lối ra tương ứng cùng với vùng FEC (trong trường hợp này là mạng con IP)

- Khi LSR biên lối ra của vùng FEC này nhận được gói nhãn, nó loại

bỏ nhãn và thực hiện việc chuyển tiếp gói IP định tuyến lớp 3 truyến thống

Vì rất nhiều lý do nên nhãn MPLS phải được chèn trước số liệu cần gán nhãn ở chế độ hoạt động khung Như vậy nhãn MPLS được chèn giữa mào đầu lớp 2 và nội dung thông tin lớp 3 của khung lớp 2 như thể hiện trong hình 2.4:

20

Do nhãn MPLS được chèn vào vị trí như vậy nên bộ định tuyến gửi thông tin phải có phương tiện gì đó thông báo cho bộ định tuyến nhận biết rằng gói đang gửi đi không phải là gói IP thuần mà là gói có nhãn (gói MPLS) Để đơn giản chức năng này, một số dạng giao thức mới được định nghĩa trên lớp 2 như sau:

- Trong môi trường LAN, các gói có nhãn truyền tải gói lớp 3 đơn hướng (unicast) hay đa hướng (multicast) sử dụng giá trị 8847H và 8848H cho dạng Ethernet Các giá trị này được sử dụng trực tiếp trên phương tiện Ethernet (bao gồm cả Fast Ethernet và Gigabit Ethernet)

- Trên kênh điểm- điểm sử dụng tạo dạng PPP, sử dụng giao thức điều khiển mạng mới được gọi là MPLSCP ( giao thức điều khiển MPLS) Các gói MPLS được đánh dấu bởi giá trị 8281H trong trường giao thức PPP

- Các gói MPLS truyền qua chuyển dịch khung DLCI giữa một cặp thiết bị định tuyến được đánh dấu bởi nhận dạng giao thức lớp mạng SNAP của chuyển dịch khung (NLPID), tiếp theo mào đầu SNAP với giá trị 8847H cho dạng Ethernet

- Các gói MPLS truyền giữa một cặp thiết bị định tuyến qua kênh ảo ATM Forum được đóng gói với mào đầu SNAP sử dụng giá trị cho dạng Ethernet như trong môi trường LAN

Chúng ta xem xét quá trình chuyển đổi nhãn trong mạng MPLS sau khi nhận được một gói IP (xem Hình 2.2)

- Sau khi nhận khung PPP lớp 2 từ router LSR số 1, LSR lõi lập tức nhận dạng gói nhận được là gói có nhãn dựa trên giá trị trường giao thức PPP

và thực hiiện việc kiểm tra trong cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn (LFIB) Kết

21

quả cho thấy nhãn vào là 30 được thay bằng nhãn ra 28 tương ứng với việc gói tin sẽ chuyển tiếp đến LSR lõi 3

- Lại đây, nhãn được kiểm tra, nhãn số 28 được thay bằng nhãn số 37

và cổng ra được xác định Gói tin chuyển LSR biên số 4

- Tại LSR biên số 4, nhãn 37 bị loại bỏ và việc kiểm tra địa chỉ lớp 3 được thực hiện, gói tin được chuyển tiếp đến bộ định tuyến tiếp theo ngoài mạng MPLS Bảng định tuyến LFIB được mô tả trong (hình 2.5) dưới đây:

Out Place

Link Infor

Address Prefix

Out Label

Out Place

Link Infor

Khi xuất hiện LSR mới trong mạng MPLS hay bắt đầu khởi tạo mạng MPLS, các thành viên LSR trong mạng MPLS phải có liên lạc với nhau trong

quá trình khai báo thông qua bản tin hello Sau khi bản tin này được gởi một phiên giao dịch giữa 2 LSR được thực hiện thủ tục trao đổi là giao thức LDP

Ngay sau khi LIB (cơ sở dữ liệu nhãn) Được tạo ra trong LSR, nhãn được gán cho mỗi FEC mà LSR nhận biết được Đối với trường hợp chúng ta đang xem xét (định tuyến dựa trên đích unicast) FEC tương đương với prefix trong bảng định tuyến IP Do LSR gán nhãn cho mỗi tiền tố IP (IP preix ) trong bảng định tuyến của chúng ngay sau khi tiền tố xuất hiện trong bảng định tuyến và nhãn là phương tiện được LSR khác sử dụng khi gởi gói tin có nhãn đến chính LSR đó nên phương pháp gán và phân phối nhãn này được gọi là gán nhãn điều khiển độc lập với quá trình phân phối ngược không yêu cầu

23

ATM không thể thực hiện việc kiểm tra nhãn hay địa chỉ lớp 3 khả năng duy nhất của tổng đài ATM và chuyển đổi VC đầu vào sang VC đầu ra của giao diện ra Như vậy cần thiết phải xây dựng một cơ chế đảm bảo thực thi MPLS qua ATM như sau:

- Các gói IP trong mảng điều khiển không thể trao đổi trực tiếp qua giao diện ATM Một kênh ảo VC phải được thiết lập giữa 2 nút MPLS cận kề

để trao đổi các gói tin điều khiển

- Nhãn trên cùng trong ngăn xếp nhãn phải được sử dụng cho các giá trị VPI/VCI

- Các thủ tục gán và phân phối nhãn phải được sửa đổi để đảm bảo các tổng đài ATM không phải kiểm tra địa chỉ lớp 3.Trong phần tiếp theo một số thuật ngữ sau đây được sử dụng :

diện ATM trong tổng đài hoặc bộ định tuyến mà giá trị VPI/VCI được gán bằng thủ tục điều khiển MPLS (LDP)

- ATM-LSR: Là tổng đài ATM sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển và thực hiện chuyển tiếp MPLS giữa các giao diện LC-ATM trong mảng số liệu bằng chuyển mạch tế bào ATM truyền thống

- LSR theo từng khung : Là LSR chuyển tiếp toàn bộ các khung giữa các giao diện của nó

giao diện LS-ATM

Cấu trúc MPLS đòi hỏi liên kết thuần IP giữa các mãng điều khiển của các LSR cận kề để trao đổi liên kết nhãn cũng như các gói điều khiển khác

24

Ở chế độ hoạt động MPLS khung yêu cầu này được đáp ứng một cách đơn giản bởi các thiết bị định tuyến có thể gửi, nhận các gói IP và các gói có nhãn qua bất cứ giao diện chế độ khung nào dù là LAN hay WAN Tuy nhiên tổng đài ATM không có khả năng đó Để cung cấp kết nối thuần IP giữa các ATM-LSR có 2 cách sau đây: Cơ cấu trao đổi thông tin được thể hiện trong hình 2.6

Gói có

nhãn

đến

Các gói nhãn

Giao thức định tuyến IP

Giao thức định tuyến IP

Bảng chuyển tiếp nhãn

Trao đổi thông tin định tuyến

Trao đổi liên kết nhãn

Gói có nhãn

đi

25

- Thông qua kết nối ngoài băng như kết nối Ethernet giữa các tổng đài

- Thông qua kênh ảo quản lý trong băng tương tự như cách mà giao thức ATM Forum thực hiện phương án này có cấu trúc như hình 2.7 dưới đây

Kênh ảo điều khiển MPLS VC thông thường sử dụng giá trị VPI/VCI là 0/32 và bắt buộc phải sử dụng phương pháp đóng gói LLC/SNAP cho các gói

IP theo chuân RFC 1483 khi chuyển khai MPLS trong tổng đài ATM LSR) phần điều khiển trung tâm của tổng đài ATM phải hổ trợ thêm báo hiệu MPLS và giao thức thiết lập kênh VC Một số loại tổng đài có khả năng hỗ trợ ngay cho những chức năng này (như của Cisco), một số loại khác có thể năng cấp với phần sụn (firmware) mới Trong các trường hợp hợp này, bộ điều khiển MPLS bên ngoài có thể được bổ sung vào tổng đài để đảm đương chức năng mới Liên lạc giữa tổng đài và bộ điều khiển ngoài này chỉ hỗ trợ các họat động đơn giản như thiết lập kênh VC còn toàn bộ báo hiệu MPLS giữa các nút được thực hiện bởi bộ điều khiển bên ngoài

Mảng số liệu

Ma trận chuyển mạch ATM

ATM-LSR Mảng điều khiển MPLS trong tổng đài

Ma trận chuyển mạch ATM

LSR biên

ATM-Mảng điều khiển MPLS

Kênh ảo điều

khiển MPLS

Việc chuyển tiếp các gói nhãn qua miền ATM-LSR được thực hiện trực tiếp các bước sau:

- ATM-LSR biên lối vào nhận gói có nhãn hoặc không nhãn, thực hiện việc kiểm tra cơ sở dữ liệu chuyển tiếp FIB hay cơ sỡ dữ liệu chuyển tiếp nhãn LFIB và tìm giá trị VPI/VCI đầu ra để sử dụng như nhãn lối ra Các gói

có nhãn được phân chia thành các tế bào ATM và gởi đến ATM-LSR tiếp theo Giá trị VPI/VCI được gắn vào mào đầu của từng tế bào

- Các nút ATM- LSR chuyển mạch tế bào theo giá trị VPI/VCI trong mào đầu của tế bào theo cơ chế chuyển mạch ATM truyền thống Cơ chế

Out Label

Out Place

X 128.89.0.0/16 X 40 …

X 171.69.0.0/16 X 80 …

In Label

Address Prefix

In Place

Out Label

Out Place

Hình 2.8: Bảng định tuyến nhãn LFIB trong mạng ATM

mà không thay đổi nhãn bên trong các tế bào ATM

Việc phân bổ và phân phối nhãn trong chế độ họat động này có thể giống như trong chế độ hoạt động khung Tuy nhiên nếu triển khai như vậy sẽ dẫn đến một loạt các hạn chế bởi mỗi nhãn được gán qua giao diện LC-ATM tương ứng với một ATM VC Vì số lượng kênh VC qua giao diện ATM là hạn chế nên cần giới hạn số lượng VC phân bổ qua LC-ATM ở mức thấp nhất Để đảm bảo được điều đó, các LSR phía sau sẽ đảm nhận trách nhiệm yêu cầu phân bổ và phân phối nhãn qua giao diện LC-ATM LSR phía sau cần nhãn để gửi gói đến nút tiếp theo phải yêu cầu nhãn từ LSR phía trước nó Thông thường các nhãn được yêu cầu dựa trên nội dung bảng định tuyến mà không dựa vào luồng dữ liệu, điều đó đòi hỏi nhãn cho mỗi đích trong phạm

vi của nút kế tiếp qua giao diện LC-ATM

Vấn đề hợp nhất VC (gán cùng VC cho các gói đến cùng đích) là một vấn đề quan trọng cần giải quyết đối với các tổng đài ATM trong mạng MPLS Để tối ưu hóa quá trình gán nhãn ATM-LSR có thể sử dụng lại nhãn cho các gói đến cùng đích Tuy nhiên một vấn đề cần giải quyết là khi các gói

đó xuất phát từ các nguồn khác nhau (các LSR khác nhau) nếu sử dụng chung

28

một giá trị VC cho đích thì sẽ không có khả năng phân biệt gói nào thuộc luồng nào và LSR phía trước không có khả năng tái tạo đúng các gói từ các tế

bào Vấn đề này được gọi là xen kẽ tế bào Để tránh trường hợp này,

ATM-LSR phải yêu cầu ATM-LSR phía trước nó phân bổ nhãn mới mỗi khi ATM-LSR phía sau

nó đòi hỏi nhãn đến bất cứ đích nào ngay cả trong trường hợp nó đã có nhãn phân bổ cho đích đó

2.2.2 Họat động của MPLS khung trong mạng ATM-PVC

Việc thay đổi công nghệ mạng sẽ tác động đến rất nhiều mặt trong mạng đang khai thác từ những vấn đề kỹ thuật ghép nối mạng, những giai đoạn chuyển đổi đến quan niệm và cách thức vận hành khai thác của con người Quá trình chuyển đổi sang MPLS có thể thực hiện qua một số giai đoạn nhất định hoặc được chuyển khai đồng loạt ngay từ đầu (đối với các nhà khai thác mới), tuy nhiên không thể tránh khỏi việc phân phối hoạt động hoặc chuyển tiếp thông tin MPLS qua các mạng không phải MPLS Kết nối LSR qua mạng ATM-PVC thể hiện ở hình 2.9:

Chuyển mạch ATM

Chuyển mạch ATM

Kênh ATM PVC

Chuyển mạch

ATM

LSR

biên 1

LSR biên 2

Hình 2.9: Kết nối MPLS qua mạng ATM - PVC

29

2.3 CẤU TRÚC THIẾT BỊ MPLS THEO MSF

2 3.1 Mô hình tổng đài đa dịch vụ

* Mô hình tổng đài đa dịch vụ theo MSF

Cấu trúc chung của tổng đài đa dịch vụ có thể được minh họa ở hình 2.10 dưới đây

điều khiển mạng biên

Khối chức năng điều khiển các thực thể dịch

vụ mạng

Khối chức năng chuyển mạch ảo

Khối chức năng cổng

logic

Khối chức năng quản lý chính

Khối chức năng quản lý

30

Trong phần này chúng ta sẽ tập trung vào 3 mảng chính là điều khiển, chuyển mạch và thích ứng

+ Mảng thích ứng

Mảng thích ứng cung cấp khả năng truy cập nhiều tới UNI, SNI và NNI

mà tổng đài đa dịch vụ hỗ trợ Hiện tại mảng thích ứng gồm một khối chức năng đơn LPF Chức năng các mảng thích ứng bao gồm:

- Xử lý các dịch vụ thời gian thực (voice, video) và chuyển đổi các mẫu bit và các định dạng giao thức cho mảng chuyển mạch để xử lý và chuyển tải giữa các cổng

- Cung cấp các chức năng dịch vụ cụ thể mà không làm thay đổi dữ liệu người sử dụng trên giao diện

- Tái tạo các tế bào cho mục đích kết nối điểm-đa điểm

+ Mảng chuyển mạch

Các chức năng của mảng chuyển mạch bao gồm:

- Cung cấp các chức năng kết nối chéo giữa các cổng logic;

- Gửi chuyển tiếp thông tin người sử dụng thông qua nhãn/thẻ;

- Hỗ trợ các thành phần chuyển mạch và thích ứng nhờ một bộ điều khiển đơn;

- Tái tạo dữ liệu cho kết nối điểm-đa điểm cung cấp giao diện điều khiển chuyển mạch thông thường tới một hoặc nhiều bộ điều khiển;

- Phân vùng và chia sẻ tài nguyên trong tổng đài chuyển mạch vật lý

Khối chức năng chuyển mạch ảo VSF: Bất cứ thực thể nào cũng có thể được phân vùng thành một hoặc nhiều tập con tài nguyên Một vùng tài nguyên chuyển mạch có thể được điều khiển như một đơn vị VSF cũng chịu trách nhiệm truyền trạng thái và thông tin về tài nguyên của nó tới khối chức năng điều khiển chuyển mạch ảo VSCF

+ Mảng điều khiển

31

Mảng điều khiển chịu trách nhiệm định tuyến lưu lượng giữa mảng chuyển mạch, mảng thích ứng và mảng ứng dụng trong hệ thống chuyển mạch Mảng điều khiển cấp phát tài nguyên cho mảng chuyển mạch và mảng thích ứng Chức năng mảng điều khiển bao gồm:

- Định tuyến và định tuyến lại lưu lượng giữa các hệ chuyển mạch trong một tổng đài đa dịch vụ cũng như các kết nối giữa các tổng đài

- Điều khiển thiết lập, thay đổi và giải phóng kết nối cũng như điều khiển sắp xếp nhãn giữa các giao diện cổng

- Ấn định các tham số lưu lượng, QoS cho mỗi kết nối và thực hiện điều khiển tiếp nhận để đảm bảo rằng những tham số này phù hợp

- Điều khiển các chức năng mảng thích ứng

- Tiếp nhận và gửi báo hiệu từ trung kế, các cổng NNI, UNI kết hợp với mảng thích ứng

- Thống kê mức cuộc gọi, cảnh báo…

Mảng điều khiển có thể phân thành các khối hoặc có thể bao gồm một vài bộ điều khiển độc lập

Nhận thông tin báo hiệu từ mỗi cổng và chuyển các thông tin đó tới các thực thể khác trong mảng điều khiển

Khối chức năng điều khiển mạng biên NECF: yêu cầu tạo, thay đổi và

hủy bỏ các thực thể LPF NECF chịu trách nhiệm gửi và nhận thông tin điều khiển tới và từ LPF, xem xét các luồng dữ liệu và các dịch vụ trên các luồng

dữ liệu mà chúng hỗ trợ

Khối chức năng điều khiển chuyển mạch ảo VSCF: điều khiển và giám

sát VSF và SPF trong phân vùng VSCF cung cấp thông tin kết nối chéo yêu cầu, bao gồm thông tin và lưu lượng, QoS qua VSF từ thực tế LPF tới một hoặc nhiều LPF khác sử dụng điểm tham chiếu VSC VSCF liên kết các loại

32

Khối chức năng điều khiển tải tin (BCF): thiết lập, thay đổi và giải

phóng kết nối giữa các điểm kết cuối trong mạng Trong một tổng đài BCF tương tác với các thực thể tương ứng của NSICF và nhận thông tin yêu cầu để thiết lập đường kết nối tải tin BCF thực hiện các chức năng sau:

- Quản lý và bảo dưỡng các trạng thái đường liên kết dưới sự điều khiển của nó

- Thiết lập, quản lý và bảo dưỡng trạng thái các đường tải tin theo yêu cầu của NSIF và liên kết trạng thái này với NSICF

- Báo hiệu tới các thực thể ngang cấp

Khối chức năng điều khiển thực thể dịch vụ mạng NSICF: Bao gồm các

thông tin thiết lập, duy trì, thay đổi và giải phóng các thực thể dịch vụ mạng NSICF sử dụng NECF và BCF để thiết lập, duy trì, giải phóng kết nối tải tin của các thực thể dịch vụ mạng kết hợp NSICF trao đổi thông tin điều khiển

và báo hiệu với các NSICF khác một cách trực tiếp hoặc thông qua khối chức năng cổng báo hiệu (SGF) NSICF thực hiện các chức năng sau:

- Thu và phát báo hiệu

- Duy trì thông tin trên các tuyến đường tới điểm cuối dựa vào các thông tin định tuyến được trao đổi

- Yêu cầu sử dụng tài nguyên thích ứng để phân phối dịch vụ

- Duy trì thông tin trạng thái thực thể dịch vụ và cung cấp thông tin được

sử dụng cho tính cước

33

- Trao đổi các thuộc tính thực thể dịch vụ với các khối ngang cấp

- Thiết lập các kết nối chéo qua VSCF

Khối chức năng cổng báo hiệu SGF: Xử lý các thông tin báo hiệu đến

tổng đài SGF có thể thẩm tra hoặc hủy bỏ các báo hiệu liên quan Các công việc được SGF thực hiện có thể rất khác nhau tuỳ thuộc vào việc nó thi hành chức năng chuyển tải hay điều khiển chức năng báo hiệu Sau khi xử lý số

liệu báo hiệu lối vào, SGF sẽ phân phối thông tin báo hiệu điều khiển tới các thực thể phù hợp của NSICF thông qua các cơ chế vận chuyển phù hợp Nói chung, SGF duy trì các thông tin về trạng thái cuộc gọi để quản lý các giao diện giao thức

2.3.2 Các mô hình LSR biên và lõi

* Các thủ tục điều khiển và truyền tải qua MPLS

+ IP/MPLS/ATM

Phần này giới thiệu mô hình vật lý của bộ định tuyến lớp biên và lớp lõi

IP MPLS hỗ trợ chuyển tiếp các gói IP Về đóng gói này được áp dụng theo từng mục đích phân biệt hệ thống logic định tuyến IP và hệ thống chuyển tiếp

IP Điều này được xem là chuyên môn hoá và cho phép phát triển các môđun, các khối chức năng một cách độc lập Đồng thời, sự phân chia thành 2 thành phần vật lý này tạo khả năng tối thiểu hóa nên đòi hỏi số các giao diện mở là nhỏ nhất

Sự khác nhau giữa định tuyến MPLS và IP truyền thông xuất hiện tại điểm tham chiếu ic của bộ dịnh tuyến lớp lõi và phía MPLS của bộ định tuyến lớp biên Trong trường hợp MPLS, giao thức phân phố nhãn LDP sử dụng tại BCF được chuyển sang thành phần điều khiển vật lý của bộ định tuyến Việc

sử dụng điểm tham chiếu sp để tạo lập thông tin chuyển tiếp trong mỗi cổng logic phù hợp với bản chất đặc trưng dịch vụ c ủa cú pháp bảng chuyển tiếp

Cú pháp bản chuyển tiếp này đặc trưng cho MPLS và phi-MPLS