Công nghệ MPLS và ứng dụng

úc đó đầu tiên A sẽ đặt nhãn L vào ngăn xếp nhãn của gói, sau đó nó sử dụng IGP để tìm chặng kế tiếp tới B - gọi là C. Nếu C đã phân bổ cho A một nhãn MPLS, thì A có thể đặt nhãn này lên ngăn xếp nhãn của gói và sau đó gửi gói tới C. Nếu một tập các node BGP đang hoán đổi các thông tin định tuyến qua một bộ phản hồi thông tin định tuyến, lúc đó nếu phân bổ nhãn được mạng cùng với phân bổ thông tin định tuyến, bộ phản hồi thông tin định tuyến cũng có thể phân bổ nhãn. Điều này cải thiện đáng kể khả năng mở rộng mạng. Phân bổ nhãn có thể được mang cùng trong bản tin Update BGP thông qua Mở rộng đa giao thức BGP-4 (xem RFC 2283). Lúc này, nhãn được mã hóa vào trong trường thuộc tính NLRI, và trường SAFI (Subsequent Address Family Identifier) chỉ ra rằng NLRI chứa một nhãn. Một node BGP có thể không sử dụng BGP để gửi nhãn tới một đối tượng ngang cấp BGP khác, trừ khi đối tượng ngang cấp BGP đó chỉ ra rằng nó có thể xử lý các bản tin Update với trường SAFI đã được xác định (thông qua thoả thuận khả năng BGP). Ngoài việc sử dụng BGP với việc phân bổ nhãn, nó cũng đóng vai trò quan trọng trong các mạng riêng ảo. 2.5 Định tuyến trong mạng MPLS. Trong mạng MPLS các LSP thường được thiết lập bằng một trong 3 cách sau: Định tuyến từng chặng: Phương pháp này là tương đương với phương pháp được sử dụng hiện nay trong các mạng IP truyền thống. Các giao thức định tuyến truyền thống chẳng hạn như OSPF, BGP hay PNNI được sử dụng để thăm dò địa chỉ IP. Trong phương pháp này mỗi LSR lựa chọn một cách độc lập tuyến kế tiếp với một FEC cho trước. Mỗi node MPLS xác định nội dung của LIB bằng việc tham chiếu tới bảng định tuyến IP của nó. Với mỗi lối vào trong bảng định tuyến, mỗi node sẽ thông báo 1 ràng buộc (chứa 1 địa chỉ mạng và 1 nhãn) tới các node lân cận. Định tuyến hiện (ER): Định tuyến hiện tương tự với định tuyến nguồn. Trong phương pháp này không một node nào được cho phép lựa chọn chặng kế tiếp. Thay vào đó một LSR được lựa chọn trước, thường là LSR lối vào hay LSR lối ra, sẽ xác định danh sách các node mà ER-LSP đi qua. Đường dẫn đã được xác định có thể là không tối ưu. Dọc đường dẫn các tài nguyên có thể được đặt trước để đảm bảo QoS cho lưu lượng dữ liệu. Điều này làm cho kĩ thuật lưu lượng thực hiện dễ dàng hơn các dịch vụ được phân biệt có thể được cung cấp bằng cách sử dụng các luồng dựa trên các chính sách hay các phương pháp quản lý mạng. Định tuyến cưỡng bức (CR): CR tính cả các tham số chẳng hạn như các đặc tính tuyến (băng tần, trễ, etc…), hop count và QoS. Các LSP được thiết lập có thể là các CR-LSP, trong đó các ràng buộc có thể là các chặng định tuyến hiện hay các yêu cầu QoS. Các chặng định tuyến hiện chỉ ra đường đi nào được dùng. Các yêu cầu QoS chỉ ra các tuyến và các cơ chế xếp hàng hay lập lịch nào được sử dụng cho luồng lưu lượng. Khi sử dụng CR, có thể một đường đi có cost tổng cộng lớn hơn nhưng chịu tải ít hơn sẽ được lưu chọn. Tuy nhiên, trong khi CR gia tăng hiệu năng mạng, thì nó cũng cũng bổ sung thêm độ phức tạp trong việc tính toán định tuyến vì đường dẫn được lựa chọn phải thoả mãn các yêu cầu QoS của LSP. CR có thể được sử dụng cùng với MPLS để thiết lập các LSP. IETF đã định nghĩa thành phần CR-LDP để làm cho việc thiết lập đường đi dựa trên các ràng buộc trở nên thuận tiện hơn. 2.5.1 Định tuyến cưỡng bức (CR) với CR-LDP Khái niệm Định tuyến cưỡng bức (CR) là một công cụ có thể đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật lưu lượng cho các mạng MPLS. Khái niệm cơ bản này được mở rộng tới LDP để hỗ trợ các đường dẫn chuyển mạch nhãn (CR-LSP) được định tuyến cưỡng bức bằng việc định nghĩa các công cụ và các TLV để hỗ trợ cho các CR-LSP hay sử dụng các giao thức có sẵn để hỗ trợ định tuyến cưỡng bức. CR có thể được thiết lập như là một hoạt động từ đầu cuối tới đầu cuối; nghĩa là, từ CR-LSR lối vào tới CR-LSR lối ra. Ý tưởng là để cho CR-LSR lối vào khởi tạo CR và tất cả các node liên quan có thể dành trước tài nguyên băng việc sử dụng LDP. Thuật ngữ “ràng buộc” ngụ ý rằng trong một mạng và với mỗi tập các node luôn tồn tại một tập các ràng buộc phải được thoả mãn cho tuyến hay các tuyến giữa 2 node. Một ví dụ của định tuyến ràng buộc đó là đường đi có băng tần tối thiểu. Ví dụ khác là đường đi an toàn. Giao thức để tìm ra các đường đi như vậy (chẳng hạn như OSPF mở rộng) được ràng buộc phát hành các đường đi trong miền định tuyến để thoả mãn những loại điều kiện ràng buộc này. Ngoài ra, định tuyến cưỡng bức cố gắng đáp ứng một tập các điều kiện ràng buộc và đồng thời tối ưu một số các metric vô hường nào đó. Một metric vô hướng quan trọng là số chặng với các dòng lưu lượng nhạy cảm với trễ. Thực tế chỉ ra rằng các chặng bổ sung tạo ra biến thiên trễ, đặc biệt nếu Internet bận và các router đang xử lý nhiều lưu lượng. Định tuyến hiện (ER) và định tuyến cưỡng bức (CR) Định tuyến hiện (ER) là thành phần không thể thiếu của định tuyến cưỡng bức. Các đường đi được thiết lập tại biên của mạng, thoả mãn với các tiêu chuẩn QoS và thông tin định tuyến. Hình 2.29 biểu diễn ví dụ về định tuyến hiện. Hình 2.29. Định tuyến hiện Các đường đi trong định tuyến hiện bắt đầu tại router lối vào A và đi tới B, sau đó D, và ra tại router F. Các đường đi trong định tuyến hiện không được phép đi qua các LSR C và E. Các đường đi được phép có thể được thiết lập bằng việc sử dụng các bản tin LDP. Các đường đi trong định tuyến hiện được mã hoá trong bản tin yêu cầu nhãn. bản tin này chứa 1 danh sách các node (hay nhóm các node) dùng để tạo nên đường đi CR. Sau khi CR-LSP đã được thiết lập, tất cả tập con các node trong nhóm có thể được sử dụng thiết lập LSP. Khả năng để xác định nhóm các node cho phép hệ thống có tính mềm dẻo cục bộ đáng kể trong việc đáp ứng yêu cầu cho đường đi CR. Hơn nữa, định tuyến cưỡng bức yêu cầu đường đi được tính toán bởi nguồn gửi lưu lượng. LDP và định tuyến cưỡng bức (CR) Nếu một LDP được sử dụng cho định tuyến cưỡng bức, đường đi được định tuyến cưỡng bức được mã hoá như là một chuỗi liên tiếp các chặng ER chứa trong bản tin LDP. Mỗi chặng ER có thể nhận ra một nhóm các node trên đường đi được định tuyến cưỡng bức, và cũng có các TLV để mô tả các tham số lưu lượng, chẳng hạn như là tốc độ đỉnh và tốc độ cam kết. Một đường đi được định tuyến cưỡng bức là một đường dẫn bao gồm tất cả nhóm các node được nhận dạng theo thứ tự như chúng xuất hiện trong TLV. Thuật toán định tuyến cưỡng bức Định tuyến cưỡng bức phải tính toán xác định đường đi thoả mãn các điều kiện sau: Tối ưu theo một tiêu chuẩn nào đó (ví dụ đường ngắn nhất hoặc số chặng ít nhất) Thoả mãn các điều kiện ràng buộc. Thuật toán “đường ngắn nhất đầu tiên” (SPF) thường được sử dụng để tìm đường tối ưu theo tiêu chuẩn nào đó. Các mạng IP truyền thống sử dụng thuật toán này để tìm đường tối ưu theo tiêu chuẩn nào đó (chẳng hạn: số hop…) mà không tính tới các yếu tố bổ sung như trễ, biến thiên trễ…Để thoả mãn cả các điều kiện ràng buộc thì thuật toán SPF cần phải thay đổi để bao gồm các điều kiện ràng buộc. Thuật toán mới này gọi là SPF cưỡng bức (CSPF). Trước hết chúng ta tìm hiểu hoạt đông của thuật toán SPF. Thuật toán SPF hoạt động khởi đầu tại một nút được gọi là gốc và bắt đầu tính toán xây đường ngắn nhất ứng với gốc là nút đó. Tại mỗi vòng của thuật toán sẽ có một danh sách các nút “ứng cử” không nhất thiết phải là ngắn nhất. Tuy nhiên ứng với nút “ứng cử” ở ngay kề nút gốc thì đường nối tới nút này phải là ngắn nhất. Vì vậy tại mỗi vòng, thuật toán sẽ tách nút có đường ngắn nhất tới nút gốc từ danh sách nút “ứng cử”. Nút này sẽ được bổ sung vào cây đường ngắn nhất, thì các nút không nằm trên cây đường ngắn nhất nhưng liền kề ngay nút này cũng được kiểm tra để bổ sung hoặc sửa đổi danh sách nút “ứng cử”. Sau đó thuật toán lại được thực hiện lặp lại. Trong trường hợp tìm đường ngắn nhất từ một gốc đến tất cả các nút khác trong mạng thì thuật toán sẽ dừng khi nào danh sách các nút “ứng cử” là rỗng. Trong trường hợp tìm đường ngắn nhất từ một gốc đến một nút cụ thể thì thuật toán sẽ dừng lại khi nào nút đó được bổ sung vào cây đường ngắn nhất. Thuật toán SPF để tính toán xác định đường ngắn nhất từ nút SPF (nguồn) đến một số nút (đích) có thể được mô tả dưới dạng các bước như sau: Bước 1 (khởi tạo): Đặt danh sách các nút “ứng cử” bằng rỗng. Đặt cây đường ngắn nhất chỉ có gốc S. Đối với mỗi nút liền kề gốc đặt độ dài đường bằng độ dài kênh giữa gốc và nút. Đối với tất cả các nút khác, đặt độ dài này bằng vô cùng. Bước 2: Đặt tên nút bổ sung vào cây đường ngắn nhất là V. Đối với mỗi kênh nối vào nút này, kiểm tra các nút phía còn lại của kênh. Đánh dấu các nút này là W. Bước 2a: Nếu như nút W này đã có trong danh sách cây đường ngắn nhất thì kiểm tra tiếp với các kênh còn laị nối với nút V. Bước 2b: Trong trường hợp ngược lại (W không nằm trong danh sách cây đường ngắn nhất) thì tính độ dài của đường nối từ gốc đến nút W ( độ dài này bằng tổng độ dài của đường nối từ gốc đến nút V cộng với độ dài từ nút V đến nút W). Nếu như W không nằm trong danh sách các nút “ứng cử” thì giá trị độ dài đường hiện thời lớn hơn giá trị độ dài đường mới tính và gán giá trị độ dài đường từ gốc đến nút W bằng độ dài mới tính. Bước 3: Trong danh sách nút “ứng cử”, tìm một nút với độ dài đường ngắn nhất. Bổ sung nút này vào cây đường ngắn nhất và xoá nút này khỏi danh sách nút “ứng cử”. Nếu nút này là nút D thì thuật toán kết thúc và ta được cây đường ngắn nhất từ nút nguồn SPF đến nút đích D. Nếu như nút này chưa phải là nút D thì quay trở lại bước 2. Từ các bước của thuật toán SPF đơn giản trên đây, chúng ta dễ dàng sửa đổi nó trở thành CSPF. Tất cả chúng ta phải làm đó là sửa đổi bước thực hiện bổ sung sửa đổi danh sách nút “ứng cử”. Cụ thể là bước 2, khi chúng ta kiểm tra các kênh nối với nút V, đối với mỗi kênh trước hết chúng ta kiểm tra xem kênh đó có thoả mãn điều kiện ràng buộc không? Chỉ khi điều kiện này được thoả mãn, sau đó chúng ta mới kiểm tra nút W ở đầu kia của kênh. Thông thường chúng ta hay gặp bài toán tìm đường từ S đến D thoả mãn một số điều kiện ràng buộc là C1, C2,…, Cn, khi đó tại bước 2 chúng ta sẽ kiểm tra tất cả các kênh nối với nút V, đối với mỗi kênh trước hết chúng ta kiểm tra xem nó có thoả mãn điều kiện C1, C2,.., Cn. Chỉ khi kênh thoả mãn tất cả các điều kiện ràng buộc thì chúng ta mới kiểm tra nút W ở phía đầu kia của kênh. Về tổng quát, thủ tục kiểm tra xem kênh có thoả mãn một điều kiện ràng buộc cụ thể là đặc điểm của định tuyến cưỡng bức. Ví dụ như nếu điều kiện ràng buộc cần thoả mãn là độ rộng băng tần khả dụng, khi đó chúng ta cần kiểm tra độ rộng băng tần khả dụng của kênh có lớn hơn một giá trị độ rộng băng tần được chỉ ra trong điều kiện ràng buộc; chỉ khi thoả mãn chúng ta mới kiểm tra nút W ở đầu kia của kênh. Để kiểm tra kênh có thoả mãn một điều kiện ràng buộc cụ thể nào đó thì chúng ta phải biết trước các thông tin của kênh tương ứng có liên quan đến điều kiện ràng buộc. Ví dụ như khi điều kiện ràng buộc cần thoả mãn là độ rộng băng tần khả dụng thì thông tin cần có là độ rộng băng tần khả dụng của từng kênh. Hình 2.30. Ví dụ về CSPF Lưu ý rằng thuật toán tính toán xác định đường sử dụng trong CSPF, yêu cầu bộ định tuyến thực hiện việc tính toán xác định đường phải có các thông tin về tất cả các kênh trong mạng. Điều đó có nghĩa là chỉ một số loại giao thức định tuyến có thể hỗ trợ định tuyến cưỡng bức đó là giao thức định tuyến theo trạng thái kênh (ví dụ như IS-IS, OSPF). Còn các giao thức định tuyến theo vector khoảng cách (ví dụ như RIP) không hỗ trợ định tuyến cưỡng bức. Để minh hoạ cho CSPF, chúng ta hãy xem xét ví dụ trên hình 2.30. Chúng ta giả sử rằng độ dài tất cả các kênh đều bằng nhau và có giá trị là 1. Chúng ta cũng giả sử rằng tất cả các kênh đều có độ rộng băng tần khả dụng là 150 Mb/s, ngoại trừ kênh nối từ LSR2 đến LSR4 có độ rộng băng tần khả dụng là 45Mb/s. Nhiệm vụ của chúng ta là tìm đường từ LSR1 đến LSR6 sao cho có độ dài ngắn nhất và độ rộng băng tần khả dụng phải lớn hơn hoặc bằng 100Mb/s. ở đây điều kiện ràng buộc cần thoả mãn là độ rộng băng tần khả dụng. Khởi đầu cây đường ngắn nhất (có gốc là LSR1) chỉ có nút LSR1. Tiếp theo chúng ta kiểm tra hai nút bên cạnh LSR1 đó là LSR2 và LSR3 với lưu ý rằng độ rộng băng tần khả dụng của kênh (LSR1-LSR2) và (LSR1-LSR3) đều lớn hơn giá trị cần thiết là 100Mb/s. Kết luận không kênh nào vi phạm điều kiện ràng buộc, vì vậy chúng ta bổ sung LSR2 và LSR3 vào danh sách “ứng cử”. Tiếp theo chúng ta tìm nút có khoảng cách ngắn nhất đến LSR1 trong danh sách các nút “ứng cử”. Nút này là LSR2 (ở đây cả hai nút LSR2 và LSR3 đều có khoảng cách như nhau đến LSR1 vì vậy có thể chọn ngẫu nhiên là LSR2), chúng ta bổ sung nó vào cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR2) và xoá nó khỏi danh sách các nút “ứng cử”. Kết thúc vòng một của thuật toán. Vòng thứ hai chúng ta kiểm tra nút cạnh nút LSR2 là LSR4. Với nút này chúng ta thấy rằng độ rộng băng tần khả dụng trên kênh (LSR2-LSR4) nhỏ hơn độ rộng băng tần yêu cầu. Vì vậy kênh này không thoả mãn điều kiện ràng buộc và chúng ta không bổ sung LSR4 vào danh sách nút “ứng cử”. Chúng ta vẫn còn LSR3 trong danh sách nút “ứng cử”, vì vậy ta bổ sung nó vào cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR3) và xoá nó khỏi danh sách “ứng cử”. Kết thúc vòng thứ hai của thuật toán. Tại vòng thứ 3 của thuật toán, chúng ta kiểm tra cạnh nút LSR3 là nút LSR5. Với nút này chúng ta thấy độ rộng băng tần khả dụng trên kênh (LSR3-LSR5), lớn hơn độ rộng băng tần yêu cầu. Vì vậy kênh này thoả mãn điều kiện ràng buộc và ta bổ sung nó vào danh sách nút “ứng cử”. Tiếp theo chúng ta tìm trong danh sách các nút “ứng cử” nút có khoảng cách ngắn nhất tới LSR1 là nút LSR5. Vì vậy ta bổ sung LSR5 vào cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR3, LSR 5) và xoá LSR5 khỏi danh sách “ứng cử”. Kết thúc vòng thứ 3 của thuật toán. Tại vòng thứ 4 của thuật toán, ta kiểm tra nút cạnh nút LSR5 là LSR4. Với nút này chúng ta thấy rằng độ rộng băng tần khả dụng trên kênh (LSR5-LSR4) lớn hơn độ rộng băng tần yêu cầu. Vì vậy kênh này thoả mãn điều kiện ràng buộc và ta bổ sung nó vào danh sách nút “ứng cử”. Tiếp theo chúng ta tìm trong danh sách các nút “ứng cử” nút có khoảng cách ngẵn nhất tới LSR1 là nút LSR4. Vì vậy ta bổ sung LSR5 vào cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4) và xoá LSR4 khỏi danh sách “ứng cử”. Kết thúc vòng thứ tư của thuật toán. Tại vòng thứ 5 của thuật toán, ta kiểm tra nút cạnh nút LSR5 là LSR6 và LSR7. Với nút này chúng ta thấy rằng độ rộng băng tần khả dụng trên các kênh (LSR4-LSR6) và (LSR4-LSR7) lớn hơn độ rộng băng tần yêu cầu. Vì vậy kênh này thoả mãn điều kiện ràng buộc và ta bổ sung LSR6 và LSR7 vào danh sách nút “ứng cử”. Tiếp theo chúng ta nhận thấy rằng trong danh sách các nút “ứng cử” có nút LSR6 có khoảng cách ngắn nhất tới LSR1. Vì vậy ta bổ sung LSR6 vào cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6) và xoá LSR6 khỏi danh sách “ứng cử”. Tại đây chúng ta nhận thấy cây đường ngắn nhất đã có nút LSR6 là nút đích của đường cần tìm. Vì vậy thuật toán kết thúc ở đây. Kết quả đường ngắn nhất tử LSR1 đến LSR6 là (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6). Chúng ta có thể nhận thấy đường này khác với đường được xác định theo thuật toán SPF có thể là (LSR1, LSR2, LSR4, LSR6). Các bản tin và các TLV sử dụng trong CR B¶n tin yªu cÇu nh·n 0 KiÓu Yªu cÇu nh·n §é dµi b¶n tin NhËn d¹ng b¶n tin TLV FEC NhËn d¹ng LSP TLV (CR-LDP, b¾t buéc) §Þnh tuyÕn hiÖn TLV (CR-LDP, tïy chän) TLV L­u l­îng (CR-LDP, tïy chän) TLV Cè ®Þnh (CR-LDP, tïy chän) TLV Líp tµi nguyªn (CR-LDP, tïy chän) TLV QuyÒn ­u tiªn (CR-LDP, tïy chän) H×nh 2.31. B¶n tin yªu cÇu nh·n Trong ®ã: Mét sè tr­êng ®· ®­îc ®Þnh nghÜa trong giao thøc LDP B¶n tin yªu cÇu nh·n bao gåm mét phÇn tö TLV-FEC duy nhÊt. Tuy nhiªn, c¸c TLV kh¸c ®­îc sö dông trong LDP cã thÓ dïng ®Ó thay thÕ cho mét øng dông nµo ®ã. C¸c th«ng sè tïy chän bao gåm c¸c ®Þnh nghÜa cña bÊt kú c¸c TLV c­ìng bøc nµo ®­îc chØ ra trong phÇn giao thøc B¶n tin rµng buéc nh·n 0 KiÓu Rµng buéc nh·n §é dµi b¶n tin NhËn d¹ng b¶n tin TLV FEC TLV Nh·n TLV NhËn d¹ng b¶n tin yªu cÇu nh·n TLV NhËn d¹ng LSP (CR-LDP, tïy chän) TLV L­u l­îng (CR-LDP, tïy chän) H×nh 2.32 . B¶n tin rµng buéc nh·n B¶n tin th«ng b¸o 0 KiÓu Th«ng b¸o §é dµi b¶n tin NhËn d¹ng b¶n tin TLV Tr¹ng th¸i C¸c th«ng sè tïy chän H×nh 2.33. B¶n tin th«ng b¸o C¸c b¶n tin hñy bá, thu håi vµ gi¶i phãng: c¸c b¶n tin nµy gièng nh­ c¸c b¶n tin t­¬ng øng sö dông nh­ trong LDP. TLV tuyÕn hiÖn (ER-TLV) TuyÕn hiÖn lµ mét chuçi cô thÓ c¸c b­íc tõ LSR lèi vµo tíi LSR lèi ra. Mét tËp hîp c¸c node cã thÓ ®­îc tr×nh diÔn ®¬n gi¶n lµ mét node trõu t­îng, vÝ dô sö dông tiÒn tè ®Þa chØ. LSP ph¶i ®Þnh tuyÕn tíi mét vµi node bªn trong node trõu t­îng nµy nh­ lµ chÆng tiÕp theo. TuyÕn cã thÓ chøa mét vµi chÆng trong node trõu t­îng nµy tr­íc khi hiÖn ra tíi node tiÕp theo ®­îc chØ râ trong tuyÕn hiÖn. Mét tuyÕn hiÖn còng cã thÓ chøa mét vµi nhËn d¹ng cña mét hÖ thèng tù qu¶n. §iÒu nµy cho phÐp LSP ®­îc ®Þnh tuyÕn qua mét vïng m¹ng mµ bªn ngoµi sù ®iÒu khiÓn qu¶n lý cña ng­êi khëi t¹o LSP. TuyÕn còng cã thÓ chøa mét vµi chÆng trong hÖ tù trÞ nµy tr­íc khi hiÖn ra tíi node tiÕp theo ®­îc chØ râ trong tuyÕn hiÖn. Mét tuyÕn hiÖn cã thÓ ®­îc ph©n lo¹i thµnh chÆt vµ kh«ng chÆt. TuyÕn chÆt chØ chøa c¸c node, c¸c node trõu t­îng vµ hÖ tù trÞ ®­îc chØ râ trong tuyÕn hiÖn vµ ph¶i sö dông nã theo thø tù ®· cho. TuyÕn kh«ng chÆt ph¶i bao gåm tÊt c¶ c¸c chÆng ®· chØ râ vµ ph¶i duy tr× theo thø tù nh­ng còng cã thÓ thªm vµo c¸c chÆng khi cÇn thiÕt ®Ó ®­a ra chÆng ®· chØ râ. ER-TLV lµ mét ®èi t­îng chØ ra tuyÕn ®­îc mang khi LSP ®ang ®­îc thiÕt lËp. Nã gåm mét hoÆc nhiÒu TLV chÆng tuyÕn hiÖn KiÓu ChÆng tuyÕn hiÖn §é dµi ChÆng tuyÕn hiÖn 1 ChÆng tuyÕn hiÖn 2 ……………….. ChÆng tuyÕn hiÖn n H×nh 2.34. ER-TLV KiÓu: Tr­êng 14 bit mang gi¸ trÞ cña ER-TLV, ë ®©y Type=0x0800 §é dµi : chØ râ ®é dµi tr­êng gi¸ trÞ tÝnh theo byte TLV chÆng tuyÕn hiÖn (ER-Hop TLV) Néi dung cña ER-TLV lµ mét lo¹t c¸c TLV ER-Hop ®é dµi kh¸c nhau. Mét node nhËn mét b¶n tin yªu cÇu nh·n bao gåm kiÓu chÆng ER mµ kh«ng ®­îc hç trî th× node kh«ng b¾t buéc ph¶i ®­a b¶n tin nµy tíi LSR ®­êng xuèng vµ b¾t buéc ph¶i göi tr¶ mét b¶n tin th«ng b¸o “kh«ng cã tuyÕn”. Mçi TLV ER-Hop cã d¹ng sau: L KiÓu ER-Hop §é dµi Néi dung H×nh 2.35. TLV ER-Hop KiÓu ER-Hop: mét tr­êng 14 bit mang kiÓu cña néi dung ER-Hop. HiÖn t¹i nã ®­îc ®Þng nghÜa nh­ sau: Gi¸ trÞ KiÓu 0x0801 TiÒn tè IPv4 0x0802 TiÒn tè IPv6 0x0803 Sè hÖ thèng tù trÞ 0x0804 NhËn d¹ng LSP §é dµi: chØ râ ®é dµi cña tr­êng gi¸ trÞ tÝnh theo byte Bit L: bit L trong ER-Hop lµ mét gi¸ trÞ thuéc tÝnh mét bit. NÕu bit L ®­îc lËp th× gi¸ trÞ thuéc tÝnh lµ kh«ng chÆt. Ng­îc l¹i, gi¸ trÞ thuéc tÝnh sÏ lµ chÆt. §Ó cho gän, ta nãi gi¸ trÞ thuéc tÝnh cña ER-Hop lµ kh«ng chÆt th× nã lµ ER-Hop kh«ng chÆt. Ng­îc l¹i nã lµ ER-Hop chÆt. Ta gäi node ®Þnh danh cña mét CR-Hop lµ chÆt hay kh«ng chÆt tïy theo chÆng t­¬ng øng. C¸c node chÆt vµ kh«ng chÆt lu«n lu«n ®­îc gi¶i thÝch liªn quan ®Õn c¸c node trõu t­îng vÒ tr­íc cña nã. C¸c tuyÕn gi÷a mét node chÆt vµ node tr­íc ®ã cña nã b¾t buéc chØ chøa c¸c node m¹ng tõ node chÆt vµ node trõu t­îng vÒ tr­íc cña nã. TuyÕn gi÷a mét node kh«ng chÆt vµ node tr­íc ®ã cã thÓ chøa c¸c node m¹ng kh¸c mµ kh«ng ph¶i lµ mét phÇn cña node chÆt hay node trõu t­îng vÒ tr­íc cña nã. Néi dung: Mét tr­êng cã ®é dµi thay ®æi gåm mét node hay mét node ®Þnh danh lµ mét trong nh÷ng node liªn tiÕp nhau mµ t¹o nªn LSP ®Þnh tuyÕn hiÖn. TLV tham sè l­u l­îng Mét TLV tham sè l­u l­îng ®­îc sö dông ®Ó ®¸nh dÊu c¸c gi¸ trÞ th«ng sè l­u l­îng. TLV th«ng sè l­u l­îng chøa mét tr­êng cê, mét tr­êng tÇn sè, mét tr­êng träng sè vµ 5 tr­êng tham sè l­u l­îng PDR, PBS, CDR, CBS, EBS. 0 0 KiÓu Tham sè l­u l­îng §é dµi C¸c cê TÇn sè Dù tr÷ Träng sè Tèc ®é d÷ liÖu ®Ønh (PDR) KÝch cì burst lín nhÊt (PBS) Tèc ®é d÷ liÖu cam kÕt (CDR) KÝch cì burst cam kÕt (CBS) KÝch cì burst v­ît qu¸ (EBS) H×nh 2.36. TLV tham sè l­u l­îng KiÓu: lµ mét tr­êng 14 bit chøa gi¸ trÞ kiÓu TLV th«ng sè l­u l­îng lµ 0x0810. §é dµi: chØ ®é dµi cña tr­êng gi¸ trÞ tÝnh theo byte,=24 Cê: tr­êng cê ®­îc biÓu diÔn nh­ sau: RES F6 F5 F4 F3 F2 F1 Res – c¸c bit dù tr÷, lµ 0 trong truyÒn dÉn vµ bÞ bá qua ë phÝa thu F1 - T­¬ng øng víi PDR. F2 - T­¬ng øng víi PBS. F3 - T­¬ng øng víi CDR. F4 - T­¬ng øng víi CBS. F5 - T­¬ng øng víi EBS. F6 - T­¬ng øng víi träng sè. Mçi cê Fi lµ cê cã thÓ tháa thuËn cho mét th«ng sè l­u l­îng nµo ®ã. Gi¸ trÞ 0 cña c¸c cê nµy tøc lµ th«ng sè t­¬ng øng kh«ng thÓ tháa thuËn vµ gi¸ trÞ 1 tøc cã thÓ tháa thuËn. TÇn sè: tr­êng tÇn sè ®­îc m· hãa thµnh mét sè nguyªn 8 bit kh«ng dÊu víi c¸c m· nh­ sau: 0- kh«ng x¸c ®Þnh 1- th­êng xuyªn 2- rÊt th­êng xuyªn 3-255 - dù tr÷ TÇn sè ®Æc t¶ vÒ b¶n chÊt CDR (tèc ®é cam kÕt) ®­îc cung cÊp cho CR-LDP ®Ó cã thÓ sö dông. Gi¸ trÞ rÊt th­êng xuyªn cã nghÜa lµ tèc ®é kh¶ dông trung b×nh Ýt nhÊt ®¹t ®­îc b»ng CDR khi ®o trong bÊt cø kho¶ng thêi gian nµo lín h¬n hoÆc b»ng thêi gian gãi ng¾n nhÊt t¹i CDR. Gi¸ trÞ th­êng xuyªn cã nghÜa lµ tèc ®é kh¶ dông trung b×nh Ýt nhÊt cã thÓ ®¹t ®Õn b»ng CDR khi ®o trong bÊt cø kho¶ng thêi gian nµo lín h¬n hoÆc b»ng mét sè l­îng nhá c¸c kho¶ng thêi gian gãi ng¾n nhÊt t¹i CDR. Träng sè: mét sè nguyªn kh«ng dÊu 8 bit chØ thÞ träng sè cña CR-LDP. Gi¸ trÞ träng sè hîp lÖ lµ tõ 1 tíi 255. gi¸ trÞ 0 cã nghÜa lµ träng sè kh«ng ®­îc cung cÊp cho CR-LDP. Träng sè quyÕt ®Þnh c¸c sù chia sÎ t­¬ng ®èi b¨ng th«ng qu¸ h¹n cã thÓ cña CR-LSP trªn tèc ®é cam kÕt cña nã. C¸c tham sè l­u l­îng: mçi tham sè l­u l­îng ®­îc m· hãa thµnh mét sè 32 bit ®¬n IEEE, d¹ng dÊu phÈy ®éng chÝnh x¸c. C¸c gi¸ trÞ PDR vµ CDR ®­îc tÝnh theo ®¬n vÞ byte/s. C¸c gi¸ trÞ PBS, CBS vµ EBS ®­îc tÝnh theo byte. Gi¸ trÞ cña PDR ph¶i lín h¬n hoÆc b»ng gi¸ trÞ cña CDR trong TLV th«ng sè l­u l­îng ®­îc m· hãa chÝnh x¸c. Tèc ®é ®Ønh Tèc ®é ®Ønh ®Þnh nghÜa tèc ®é tèi ®a mµ t¹i ®ã l­u l­îng cã thÓ ®­îc göi tíi CR-LDP. Tèc ®é ®Ønh ®ù¬c dïng cho môc ®Ých cÊp ph¸t tµi nguyªn. NÕu viÖc cÊp ph¸t tµi nguyªn trong miÒn MPLS phô thuéc vµo gi¸ trÞ tèc ®é ®Ønh th× nã sÏ ®­îc tu©n theo t¹i ®Çu vµo cña miÒn MPLS. Tèc ®é cam kÕt: ®Þnh nghÜa tèc ®é mµ miÒn MPLS cam kÕt kh¶ dông cho CR-LDP KÝch cì burst v­ît qu¸ (EBS): KÝch cì burst v­ît qu¸ cã thÓ ®­îc sö dông t¹i biªn cña miÒn MPLS cho môc ®Ých ®iÒu chØnh l­u l­îng. EBS cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó ­íc l­îng ph¹m vi mµ trong ®ã l­u l­îng göi trªn CR-LDP v­ît qu¸ tèc ®é cam kÕt. TLV chiÕm chç Gi¸ trÞ mÆc ®Þnh trong viÖc ­u tiªn l­u gi÷ vµ thiÕt lËp sÏ n»m trong kho¶ng trung b×nh (vÝ dô gi¸ trÞ lµ 4) v× thÕ chøc n¨ng nµy cã thÓ ®­îc thùc hiÖn dÇn dÇn trong mét m¹ng ho¹t ®éng b»ng c¸ch t¨ng hay gi¶m ®é ­u tiªn b¾t ®Çu tõ gi¸ trÞ trung b×nh ®ã. V× TLV chiÕm chç lµ mét TLV tïy chän, c¸c LSP mµ ®­îc thiÕt lËp kh«ng cã TLV chiÕm chç ®­îc ®¸nh dÊu râ rµng sÏ ®­îc ®èi xö nh­ c¸c LSP cã ­u tiªn thiÕt lËp vµ l­u gi÷ mÆc ®Þnh. Khi mét LSP trong qu¸ tr×nh ®­îc thiÕt lËp (yªu cÇu nh·n ch­a gi¶i quyÕt xong mµ kh«ng cã sù s¾p xÕp l¹i nh·n) bÞ chiÕm chç, LSR mµ ®· khëi t¹o sù chiÕm chç sÏ göi mét b¶n tin th«ng b¸o tíi ®­êng lªn vµ mét b¶n tin hñy bá tíi ®­êng xuèng. 0 0 KiÓu §é dµi ThiÕt lËp ­u tiªn L­u gi÷ ­u tiªn Dù tr÷ H×nh 2.37. TLV chiÕm chç KiÓu: mét tr­êng 14 bit chøa gi¸ trÞ cña TLV chiÕm chç , kiÓu =0x0820 §é dµi: chØ ®é dµi cña tr­êng gi¸ trÞ tÝnh theo byte, ë ®©y b»ng 4 Dù tr÷: b»ng 0 khi truyÒn dÉn, bá qua ë phÝa thu SetPrio (thiÕt lËp ­u tiªn): tr­êng nµy cã gi¸ trÞ 0 lµ møc ­u tiªn ®­îc g¸n cho tuyÕn quan träng nhÊt. Nã chÝnh lµ møc ­u tiªn cao nhÊt. Gi¸ trÞ 7 lµ møc ­u tiªn cho tuyÕn Ýt quan träng nhÊt. C¸c møc ­u tiªn thiÕt lËp cao h¬n th× nhiÒu CR-LSP cã thÓ tranh giµnh ®Ó thiÕt lËp tuyÕn. Gi¸ trÞ mÆc ®Þnh lµ 4. HoldPrio (l­u gi÷ ­u tiªn): tr­êng l­u gi÷ ­u tiªn cã gi¸ trÞ 0 lµ møc ­u tiªn ®­îc g¸n cho tuyÕn quan träng nhÊt. Gi¸ trÞ 7 lµ møc ­u tiªn cho tuyÕn Ýt quan träng nhÊt. Gi¸ trÞ mÆc ®Þnh lµ 4. Gi¸ trÞ l­u gi÷ ­u tiªn cµng cao th× cµng Ýt kh¶ n¨ng CR-LDP cÊp l¹i b¨ng th«ng cña nã cho mét tuyÕn míi. LSP ID TLV NhËn d¹ng LSP (LSP ID) lµ mét nhËn d¹ng duy nhÊt cho mét CR-LSP trong mét m¹ng MPLS. Nã bao gåm mét nhËn d¹ng bé ®Þnh tuyÕn LSR ingress vµ mét nhËn d¹ng CR-LSP duy nhÊt tíi LSR ®ã. NhËn d¹ng LSP ®­îc dïng trong qu¶n lý m¹ng, söa ch÷a LSP, thiÕt lËp LSP nh­ lµ mét chÆng trong mçi ER TLV. Mét cê chØ ®Þnh ho¹t ®éng ®­îc mang trong nhËn d¹ng LSP TLV. Cê nµy cho biÕt sù ho¹t ®éng ®­îc thùc hiÖn nÕu LSP thùc sù tån t¹i trong LSR nhËn b¶n tin. Sau khi CR-LSP ®­îc thiÕt lËp, dù tr÷ b¨ng th«ng cña nã cã thÓ ®­îc thay ®æi bëi ®iÒu hµnh m¹ng. Cê chØ ®Þnh ho¹t ®éng ®­îc dïng cho biÕt sù cÇn thiÕt thay ®æi b¨ng th«ng vµ c¸c th«ng sè cã thÓ kh¸c cña mét CR-LSP ®· thiÕt lËp mµ kh«ng lµm ng¾t dÞch vô. §Æc tr­ng nµy cã øng dông trong qu¶n lý tµi nguyªn m¹ng ®éng. 0 0 KiÓu §é dµi Dù tr÷ Cê ho¹t ®éng NhËn d¹ng CR-LSP côc bé NhËn d¹ng bé ®Þnh tuyÕn LSR lèi vµo H×nh 2.38. LSP ID TLV KiÓu: 14 bit, mang gi¸ trÞ cña TLV nhËn d¹ng LSP §é dµi: cho biÕt ®é dµi tr­êng gi¸ trÞ tÝnh theo byte Cê ho¹t ®éng: tr­êng 4 bit, cho biÕt sù ho¹t ®éng ®­îc thùc hiÖn nÕu LSP tån t¹i trªn LSR nhËn b¶n tin. TËp hîp m· chØ ®Þnh nh­ sau: 0000: cho biÕt thiÕt lËp LSP khëi t¹o 0001: cho biÕt thay ®æi LSP NhËn d¹ng CR-LSP côc bé: nhËn d¹ng duy nhÊt bªn trong LSR Ingress khëi t¹o CR-LSP. NhËn d¹ng bé ®Þnh tuyÕn LSR lèi vµo: cã thÓ sö dông bÊt kú ®Þa chØ IPv4 nµo trong tr­êng nµy. TLV lớp tài nguyên TLV lớp tài nguyên dùng để xác định tuyến nào được chấp nhận bởi CR-LSP và sửa cấu hình mạng. TLV lớp tài nguyên có dạng như sau: 0 0 Kiểu TLV lớp tài nguyên Độ dài Lớp tài nguyên Hình 2.39. TLV lớp tài nguyên TLV FEC CR-LSP Đây là một phần tử FEC mới hỗ trợ CR-LSP. Nó không hạn chế việc sử dụng các phần tử FEC khác. phần tử FEC CR-LSP là FEC không trong suốt chỉ được sử dụng trong các bản tin của CR-LSP. 0 0 Kiểu TLV FEC CR-LSP Độ dài CR-LSP Hình 2.40. TLV FEC CR-LSP CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ MPLS Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) đang dần được đưa vào ứng dụng trong mạng thế hệ kế tiếp (NGN) của VNPT. Trước khi nói đến khả năng ứng dụng của công nghệ này, chúng ta xem xét một cách tổng quan về NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam. 3.1 Mạng thế hệ kế tiếp (NGN) của Tổng công ty BCVT Việt Nam 3.1.1 Mở đầu Xác định được xu hướng tất yếu của thị trường viễn thông thế giới, cũng như nhu cầu thông tin, viễn thông trong nước, hội đồng quản trị Tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam đã đưa ra quyết định số 393 QĐ/VT/HĐQT ngày 16/11 năm 2001 về việc phê duyệt định hướng tổ chức mạng viễn thông đến năm 2010. Trong đó xác định việc xây dựng mạng thế hệ kế tiếp NGN cho Tổng công ty BCVT. Cấu trúc mạng viễn thông thế hệ kế tiếp (NGN) phải đảm bảo được các yêu cầu sau: Cung cấp các dịch vụ thoại và truyền số liệu băng rộng bao gồm: thoại, fax, di động, ATM, IP, IP-VPN, FR, X25, xDSL, IN,…trên cơ sở hạ tầng thông tin thống nhất. Mạng có cấu trúc đơn giản, giảm tối thiểu cấp chuyển mạch nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và hạ thấp giá thành dịch vụ. Cấu trúc phải có tính mở, có độ linh hoạt và tính sẵn sàng cung cấp dịch vụ cao. Mạng tuân thủ theo các tiêu chuẩn quốc tế được Tổng cục Bưu điện lựa chọn áp dụng cho mạng viễn thông Việt Nam đảm bảo tính tương thích kết nối với các mạng khác, các nhà khai thác khác. Cấu trúc phải đảm bảo tính an toàn cao nhằm duy trì dịch vụ và đáp ứng nhu cầu phục vụ an ninh quốc phòng. Bảo toàn vốn đầu tư của VNPT đối với mạng hiện tại. Cấu trúc mạng được tổ chức không phụ thuộc vào địa giới hành chính. Hệ thống quản lý mạng, quản lý dịch vụ có độ tập trung cao, bảo đảm việc cung cấp dịch vụ đến tận các thuê bao thuộc các vùng hành chính khác nhau. 3.1.2 Cấu trúc phân lớp chức năng NGN Các hãng cung cấp thiết bị và các nhà khai thác trên thế giới đã đưa ra một nguyên tắc tổ chức mới cho mạng viễn thông trong giai đoạn tới gọi là mạng thế hệ kế tiếp NGN. Cấu trúc mạng thế hệ kế tiếp được phân chia làm 4 lớp, đó là: Lớp ứng dụng dịch vụ Lớp điều khiển kết nối Lớp truyền tải Lớp truy nhập Lớp quản lý được coi như một mặt theo phương thẳng đứng quản lý các lớp chức năng trên. Việc tổ chức phân lớp chức năng của mạng này đảm bảo cho khả năng triển khai công nghệ và thiết bị một cách tối ưu tại nhiều địa điểm, trong từng lớp và trong từng thời điểm hợp lý. 3.1.2 Nguyên tắc tổ chức mạng Nguyên tắc tổ chức mạng dựa trên số lượng thuê bao theo vùng địa lý và nhu cầu phát triển dịch vụ, không tổ chức theo địa bàn hành chính mà tổ chức theo phân vùng lưu lượng. Phân cấp mạng. Mạng mục tiêu của VNPT sẽ được phân thành 2 cấp, đó là: Cấp đường trục: gồm toàn bộ các node chuyển mạch, định tuyến, truyền dẫn đường trục trên mạng của VTN và VTI được tổ chức thành hai mặt bằng kết nối chéo đảm bảo độ an toàn cao nhất. Không có tổ chức cấp chuyển mạch quốc tế, các kết nối quốc tế sẽ do các node đường trục đảm nhận thông qua các MG. Các kênh kết nối sẽ là các kênh trung kế tốc độ cao (tối thiểu là STM-1). Cấp truy nhập: gồm toàn bộ các nút truy nhập của các khu vực trên toàn quốc. Không phân chia nút truy nhập theo địa bàn hành chính. Các nút truy nhập của các vùng lưu lượng chỉ được kết nối đến nút đường trục của vùng đó mà không được kết nối đến vùng khác. Các kênh kết nối là các trung kế tốc độ cao (tối thiểu là STM-1). Phân vùng lưu lượng. Căn cứ vào kết quả dự báo nhu cầu dịch vụ và lưu lượng đến năm 2010, mạng mục tiêu 2010 của VNPT được phân thành 5 vùng lưu lượng như sau: Vùng 1: Khu vực phía bắc trừ Hà Nội, Hà Tây, Bắc Ninh. Vùng 2: Hà Nội, Hà Tây, Bắc Ninh. Vùng 3: Khu vực miền trung và Tây Nguyên Vùng 4: Khu vực thành phố Hồ Chí Minh Vùng 5: Khu vực phía nam trừ thành phố Hồ Chí Minh Phân vùng điều khiển. Tương ứng với phân vùng lưu lượng sẽ có 5 vùng điều khiển như sau: Vùng 1: softswitch điều khiển các nút truy nhập (MG, SG) khu vực phía bắc trừ Hà Nội, Hà Tây, Bắc Ninh. Vùng 2: softswitch điều khiển các nút truy nhập (MG, SG) khu vực Hà Nội, Hà Tây và Bắc Ninh Vùng 3: softswitch điều khiển các nút truy nhập (MG, SG) khu vực miền trung và Tây Nguyên. Vùng 4: softswitch điều khiển các nút truy nhập (MG, SG) khu vực thành phố Hồ Chí Minh. Vùng 5: softswitch điều khiển các nút truy nhập (MG, SG) khu vực phía nam trừ thành phố Hồ Chí Minh. 3.1.3 Tổ chức các lớp chức năng trong NGN Tổ chức lớp ứng dụng và lớp dịch vụ mạng Lớp ứng dụng và dịch vụ được tổ chức thành một cấp duy nhất cho toàn mạng nhằm đảm bảo cung cấp dịch vụ đến tận nhà thuê bao một cách thống nhất và đồng bộ. Số lượng node ứng dụng và dịch vụ phụ thuộc vào dịch vụ cũng như số lượng và loại hình dịch vụ được tổ chức phân tán theo dịch vụ đảm bảo tính an toàn của hệ thống. Tổ chức 2 node ứng dụng dịch vụ tại trung tâm NGN Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Tổ chức lớp điều khiển Lớp điều khiển được tổ chức thành 1 cấp thay vì 4 cấp như hiện nay nhằm giảm tối đa cấp mạng và tận dụng năng lực xử lý cuộc gọi rất lớn của thiết bị điều khiển thiết bị thế hệ mới, giảm chi phí đầu tư trên mạng. Lớp điều khiển có chức năng điều khiển lớp truyền tải và lớp truy nhập mạng NGN bao gồm nhiều môđun như mô đun điều khiển kết nối ATM, MPLS, điều khiển định tuyến IP, điều khiển kết nối thoại, báo hiệu số 7,… Các nút điều khiển được tổ chức thành cặp và kết nối trực tiếp với 1 cặp nút chuyển mạch đa dịch vụ đường trục. Tổ chức lớp truyền tải Lớp truyền tải phải có khả năng truyền tải các loại lưu lượng như ATM, IP,… được tổ chức thành hai cấp: đường trục quốc gia và vùng thay vì 4 cấp như hiện nay. Cấp đường trục quốc gia: gồm toàn bộ các nút chuyển mạch đa dịch vụ và các tuyến truyền dẫn được tổ chức thành 2 mặt A&B kết nối chéo giữa các nút đường trục với tốc độ tối thiểu 2,5Gbit/s. Cấp vùng: Gồm toàn bộ các nút chuyển mạch đa dịch vụ, các bộ tập trung lưu lượng nội vùng đảm bảo chuyển mạch cuộc gọi nội vùng sang các vùng khác. Các nút chuyển mạch này được đặt tại trung tâm các vùng và kết nối trực tiếp với nhau bằng Ring qua các cổng quang của nút chuyển mạch đa dịch vụ. Các nút chuyển mạch nội vùng này phải tích hợp tính năng BRAS nhằm thực hiện chức năng điểm truy nhập PoP băng rộng cho các thuê bao xDSL. Tổ chức lớp truy nhập Lớp truy nhập gồm toàn bộ các nút truy nhập được tổ chức không phụ thuộc theo địa giới hành chính. Các nút truy nhập của các vùng lưu lượng chỉ được kết nối đến chuyển mạch đường trục của vùng tương ứng qua nút chuyển mạch vùng. 3.1.4 Kết nối NGN với các mạng hiện thời Kết nối với mạng PSTN Mạng NGN được kết nối với mạng PSTN hiện tại thông qua thiết bị ghép luồng trung kế (TGW) ở mức nxE1 và báo hiệu số 7. Các thiết bị TGW chuyển tiếp các cuộc gọi thoại 64kbit/s hoặc VoIP qua mạng NGN. Điểm kết nối được thực hiện tại tổng đài Host hoặc Tandem nội hạt và tổng đài quốc tế nhằm giảm cấp chuyển mạch. Kết nối với mạng Internet Kết nối với mạng Internet được thể hiện tại nút chuyển mạch đa dịch vụ thông qua giao tiếp ở mức LAN theo chuẩn GbE. Các PoP được kết nối vào mạng NGN theo BRAS tại các nút chuyển mạch đa dịch vụ nội vùng thông qua giao tiếp mức LAN với tốc độ tùy thuộc quy mô của PoP. Cấu trúc phân cấp mạng và kết nối với mạng hiện tại theo quy định hướng phát triển mạng viễn thông của VNPT đến năm 2010 được thể hiện như hình 3.1. Hình 3.1. Định hướng tổ chức mạng thế hệ kế tiếp NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam đến 2010 3.1.5 Lộ trình chuyển đổi sang NGN Lộ trình chuyển đổi sang mạng NGN của tổng công ty được chia thành các giai đoạn sau. Giai đoạn 2001-2003 Trang bị hai node điều khiển và hai node dịch vụ tại miền Bắc (đặt tại Hà Nội) và miền Nam (đặt tại thành phố Hồ Chí Minh). Năng lực xử lý cuộc gọi của một node là trên 4 triệu BHCA, tương đương với trên 240.000 kênh trung kế hoặc trên 400.000 thuê bao. Trang bị 3 node ATM+IP đường trục tại miền Bắc (đặt tại Hà Nội), miền Nam (đặt tại thành phố Hồ CHí Minh) và miền Trung (đặt tại Đà Nẵng). Trang bị các node ghép luồng trung kế TGW và mạng ATM+IP nội tỉnh cho 11 tỉnh và thành phố lớn gồm Hà Nội, TP.HCM, Hải Phòng, Quảng Ninh, Huế, Đà Nẵng, Khánh Hoà, Bà Rịa Vũng Tàu, Đồng Nai, Cần Thơ và Bình Dương. Lắp đặt các node truy nhập NGN nhằm cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (xDSL) tại các tổng đài Host trung tâm của 11 tỉnh, thành phố lớn. Như vậy vào giai đoạn này sẽ có mạng chuyển mạch liên vùng và nội vùng cho 5 vùng lưu lượng. Một phần lưu lượng thoại của mạng đường trục PSTN sẽ được chuyển sang mạng NGN đường trục. Các dự án đang thực hiện sẽ rà soát lại để điều chỉnh cho phù hợp với cấu trúc tổ chức NGN. Giai đoạn 2004-2005 Tăng số node điều khiển và ATM+IP nhằm mở rộng vùng phục vụ của mạng NGN tới các tỉnh thành phố còn lại và hình thành mặt chuyển mạch A&B. Đảm bảo cung cấp dịch vụ xDSL tại 61 tỉnh thành. Giai đoạn 2006-2010 Mạng chuyển mạch ATM+IP cấp đường trục, các node điều khiển được trang bị với cấu trúc hai mặt đầy đủ để chuyển tải lưu lượng chuyển tiếp vùng và liên vùng cho 5 vùng lưu lượng. Lưu lượng PSTN một phần được chuyển qua mạng tổng đài PSTN còn phần lớn được chuyển tiếp qua NGN. Hình 3.2 đưa ra cấu hình NGN của VNPT trong pha thứ hai. Hình 3.2. Cấu hình mạng thế hệ kế tiếp NGN của VNPT pha thứ 2 3.2 Khả năng ứng dụng MPLS tại Việt Nam 3.2.1 Những điểm cơ bản trong định hướng phát triển của ngành viễn thông Việt Nam Trên cơ sở nguyên tắc tổ chức và định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam đến năm 2010 có thể nhận thấy một số điểm nổi bật như sau: Xác định những nguyên tắc cơ bản của mạng NGN Việt Nam trong đó quan trọng nhất là việc phân tách chức năng của mạng thành các lớp hoàn toàn độc lập. Xác định công nghệ chuyển mạch là chuyển mạch gói đa dịch vụ cho mạng mục tiêu đến năm 2010. Xác định các vùng lưu lượng cho mạng mục tiêu đến năm 2010 Xác định nguyên tắc và phương thức kết nối với mạng NGN của mạng hiện tại bao gồm mạng chuyển mạch kênh PSTN và mạng Internet. 3.2.2 Các công nghệ và triển vọng triển khai Trên cơ sở định hướng phát triển của NGN đến năm 2010, có thể xem xét triển khai một số công nghệ chuyển mạch như sau: Công nghệ chuyển mạch IP Công nghệ chuyển mạch ATM Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS Công nghệ chuyển mạch Lamda (quang) Mỗi công nghệ sẽ có ưu nhược điểm nhất định, tuy nhiên trước khi đi vào phân tích ưu nhược điểm của mỗi công nghệ chúng ta cần nhấn mạnh môi trường triển khai tại Việt Nam như sau: Các ứng dụng IP còn rất hạn chế, chủ yếu là WWW và một số dịch vụ VoIP cơ bản đầu tiên. Mạng Internet cơ bản là mạng các bộ định tuyến. Chưa có hạ tầng cơ sở ATM. Mạng ATM của Việt Nam chưa được thiết lập mặc dù đã có xuất hiện tại một số địa phương như Hà Nội,… Mạng chuyển tiếp khung (FR) không phát triển mạnh, chủ yếu phục vụ cho dịch vụ kênh thuê riêng. Mạng X.25 rất hạn chế Như vậy có thể khẳng định được: Mạng được xây dựng sẽ là một mạng hoàn toàn mới, xây dựng từ đầu. Quy mô và phương thức thực hiện: Quy mô rộng, triển khai từ mạng đường trục đến mạng truy nhập. Các dịch vụ cơ bản ban đầu: Internet tốc độ cao, VoIP, kênh thuê riêng, VPN, các ứng dụng thương mại điện tử, truyền số liệu, video, đa phương tiện. 1. Công nghệ IP Ưu điểm: Đơn giản, đã chuẩn hóa, mức độ phổ biến rộng, được coi là công nghệ của tương lai. Những nghiên cứu gần đây chỉ ra khả năng sử dụng IP trực tiếp trên nền công nghệ quang và những sửa đổi giao thức IP đảm bảo chất lượng dịch vụ mới đã tạo tiền đồ cho khả năng chiếm lĩnh thị trường của công nghệ này trong tương lai. Nhược điểm: Với định tuyến IP truyền thống, chất lượng dịch vụ chỉ dừng lại ở mức độ nỗ lực tối đa. Không có khả năng hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực như thoại hay video chất lượng cao. Để có thể hỗ trợ các dịch vụ này cần bổ sung các giao thức điều khiển chất lượng dịch vụ như RSVP hay chuyển sang IPv6. 2. Công nghệ ATM Ưu điểm: Là công nghệ trong giai đoạn chín muồi, được chuẩn hóa bởi ITU-T và Diễn đàn ATM (ATM-forum), có khả năng hỗ trợ IP qua ATM nhưng chỉ là sự kết hợp mà chưa phải là sự tích hợp IP và ATM. Nhược điểm: Giá thành cao, giao thức điều khiển (MPOA) phức tạp hơn so với IP truyền thống. Việc tạo thêm một lớp ATM của các ứng dụng IP sẽ làm hạn chế rất nhiều khả năng của IP. 3. Công nghệ MPLS Ưu điểm: Đơn giản, tích hợp định tuyến và chuyển mạch, điều khiển định tuyến trên nền tảng IP, chuyển mạch trên nền ATM, hỗ trợ chất lượng dịch vụ chấp nhận được (cao hơn DiffServ, thấp hơn ATM). Giá thành hợp lý. Nhược điểm: Giá thành cao hơn IP truyền thống, thấp hơn ATM, chuẩn hóa đang trong giai đoạn tiếp tục phát triển. Theo dự kiến, quá trình phát triển của giao thức trong mạng lõi được dự báo như sau: Giai đoạn 2003-2005: IP/MPLS qua SONET/SDH sang cáp quang Giai đoạn sau 2005: IP/MPLS qua cáp quang trực tiếp 3.2.3 Các giải pháp ứng dụng MPLS Chúng ta sẽ phân tích giải pháp ứng dụng công nghệ MPLS trên nền mạng NGN của Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT). Điều này cũng không làm giảm đi tính tổng quát bởi đây là nhà khai thác lớn nhất Việt Nam và trong tương lai vẫn sẽ là công ty giữ vai trò chủ lực quyết định đến hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia. Từ những phân tích trên chúng ta có thể nhận thấy: Công nghệ MPLS hoàn toàn phù hợp với định hướng phát triển của mạng Viễn thông VNPT đến năm 2010. Việc lựa chọn MPLS sẽ giải quyết rất tốt những ứng dụng IP và chuyển mạch, định tuyến; các thiết bị chuyển mạch, định tuyến sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến thuần túy. Phần điều khiển sẽ liên quan trực tiếp đến các giao thức điều khiển như UNI, PNNI cho ATM; CR-LDP, RSVP cho MPLS; RIP, BGP, OSPF,… cho IP. Các chức năng liên quan đến diều khiển phương tiện truy nhập và điều khiển cuộc gọi đều do chuyển mạch mềm đảm nhận. Đối với việc triển khai công nghệ MPLS về cơ bản có thể chia thành 3 giải pháp như sau. Giải pháp 1: Triển khai MPLS cho mạng lõi (các tổng đài chuyển tiếp vùng). Giải pháp 2: Triển khai MPLS cho các tổng đài đa dịch vụ tại các vùng lưu lượng, mạng lõi sử dung tổng đài ATM. Giải pháp 3: Mạng lõi và các tổng đài đa dịch vụ sử dụng MPLS. Mỗi giải pháp đều có những ưu nhược điểm sẽ được phân tích sau đây. 1. Giải pháp 1: MPLS trong mạng lõi Nội dung giải pháp: Triển khai các thiết bị MPLS tại lớp trục của mạng thế hệ kế tiếp cho các giai đoạn phát triển theo định hướng tổ chức mạng Viễn thông của VNPT đến năm 2010. Kế hoạch phát triển dự kiến như sau: Giai đoạn đến năm 2003. Triển khai 3 LSR tại Hà Nội, Đà Nẵng và TP. Hồ Chí Minh với hai trung tâm điều khiển ờ Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh. Tất cả các trung kế của các nút này đều sử dụng MPLS. Như vậy các nút truyền tải này sẽ đóng vai trò LSR lõi (LSR core) Tai một số tỉnh thành phố trọng điểm như: Hải Phòng, Quảng Ninh, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Bà Rịa-Vũng Tàu, Cần Thơ,… Trang bị các tổng đài đa dịch vụ. Giai đoạn 2004-2005. Triển khai thêm 2 LSR lõi tại hai vùng lưu lượng mới xuất hiện, hình thành hoàn chỉnh 2 mặt truyền tải MPLS (A và B). Bổ sung nút điều khiển tại Đà Nẵng, tạo 3 vùng điều khiển riêng biệt. Không mở rộng phạm vi mạng MPLS xuống cấp vùng Giai đoạn 2006-2010. Hoàn chỉnh các nút đièu khiển (5 vùng điều khiển) Mở rộng phạm vi MPLS xuống cấp vùng. Cấu hình triển khai Cấu hình triển khai được thể hiện như hình 3.3. Hình 3.3. Cấu hình tổ chức mạng MPLS phương án 1 đến 2005 Ưu nhược điểm Ưu điểm Đơn giản trong tổ chức và triển khai Thống nhất được với phương án tổ chức mạng NGN là tách biệt chức năng lớ điều khiển và lớp truyền tải. Sản phẩm thương mại đã có trên thị trường Kết nối với cấp vùng (các tổng đài đa dịch vụ) thông qua giao diện MPLS hay ATM 155Mbit/s hay 622Mbit/s rất đơn giản do bản thân các thiết bị có thể khai báo MPLS hay ATM trên cùng 1 cổng vật lý Nhược điểm Chi phí đầu tư ban đầu cao Cần xác định rõ hơn chất lượng dịch vụ QoS đặc biệt đối với dịch vụ thoại khi lưu lượng thoại (PSTN) được chuyển tiếp qua mạng MPLS. Các vấn đề kỹ thuật cần giải quyết Tuy có thể nói rằng phương án 1 tương đối thuận tiện và đơn giản khi triển khai nhưng điều đó không có nghĩa là chỉ cần mua thiết bị MPLS và triển khai được ngay. Có nhiều vấn đề kỹ thuật cần xác định rõ trước khi triển khai MPLS lõi này. Cần phải quan tâm tới một số vấn đề sau: Xác định chức năng của LSR lõi tại nút truyền tải và chức năng của nút điều khiển tương ứng theo mô hình MSF đã được trình bày ở các chương trước. cần lưu ý đến giao diện kết nối với nút điều khiển tại các điểm điều khiển tương ứng (H.248/Megaco, Sigtran). Do mạng đường trục của VNPT trong giai đoạn tới sẽ phải đảm nhận chức năng kết nối quốc tế nên cần giải quyết cổng kết nối quốc tế khi mạng MPLS quốc tế chưa được hình thành. Có thể phải giải quyết việc bổ sung khối TGW để kết nối đến cổng quốc tế hiện nay cho các dịch vụ PSTN, các dịch vụ Internet hay truyền số liệu IP có thể được kết nối trược tiếp đi quốc tế qua cổng ATM. 2. Giải pháp 2: ATM lõi, MPLS ở các tổng đài đa dịch vụ Nội dung giải pháp Công nghệ chuyển mạch ATM được sử dụng trong mạng đường trục, công nghệ MPLS được sử dụng tại các tổng đài đa dịch vụ của mạng thế hệ kế tiếp cho các giai đoạn phát triển theo định hướng tổ chức mạng Viễn thông đến năm 2010. Giai đoạn đến năm 2003 Triển khai 3 tổng đài ATM lõi cho 3 vùng ở Hà Nội, Đà Nẵng và TP. Hồ Chí Minh. Các kết nối có thể là PVC hoặc SVC. Tại một số tỉnh, thành phố trọng điểm như: Hải Phòng, Quảng Ninh, huế, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Bà Rịa-Vũng Tàu, Cần Thơ,… Trang bị các tổng đài đa dịch vụ. các tổng đài này sử dụng công nghệ MPLS. Giai đoạn 2004 – 2005 Trang bị thêm hai tổng đài ATM tại 2 vùng lưu lượng Hà Nội và TP. Hò Chí Minh, hình thành hoàn chỉnh 2 mảng truyền tải ATM (A và B). Bổ sung nút điều khiển tại Đà Nẵng, tạo thành 3 vùng điều khiển riêng biệt. Giai đoạn 2006 – 2010 Hoàn chỉnh các nút điều khiển cho 5 vùng lưu lượng (5 vùng điều khiển). Cấu hình triển khai Cấu hình triển khai được thể hiện ở hình 3.4. Ưu nhược điểm Ưu điểm Thống nhất được với phương án tổ chức mạng NGN là tách biệt chức năng lớp điều khiển và lớp truyền tải. Sản phẩm thương mại đã có trên thị trường, đặc biệt các tổng đài ATM loại mới có khả năng nâng cấp hỗ trợ MPLS chỉ bằng phần mềm. Kết nối với cấp vùng (các tổng đài đa dịch vụ MPLS) thông qua giao diện ATM 155Mbit/s hay 622Mbit/s. Nhược điểm Không phát huy hết ưu điểm của công nghệ MPLS trên toàn mạng. Cần giải quyết vấn đề hợp nhất VC và bộ đệm của các tổng đài ATM trên mạng đường trục khi triển khai MPLS tại các tỉnh, thành phố trọng điểm. Giá thành các thiết bị MPLS nói chung vẫn còn cao nên nếu đầu tư quy mô lớn thì chi phí ban đầu sẽ cao. Việc triển khai MPLS ở lớp truy nhập đa dịch vụ làm phức tạp quá trình điều khiển cuộc gọi bởi nút điều khiển sẽ chuyển đổi hoặc sử dụng giao thức thiết lập cuộc gọi. Hình 3.4. Cấu hình tổ chức mạng MPLS phương án 2 đến 2005 Các vấn đề kỹ thuật cần giải quyết Đối với phương án này có nhiều vấn đề kỹ thuật cần giải quyết như sau: Tương tự phương án 1, cần xác định chức năng của LSR biên tại nút truy nhập đa dịch vụ và chức năng của nút điều khiển tương ứng theo mô hình MSF đã được trình bày ở trên. Cần lưu ý đến giao diện kết nối với nút điều khiển tại các trung tâm điều khiển (H.248/Megaco, Sigtran). Phân vùng điều khiển rõ ràng đặc biệt trong giai đoạn đến năm 2006 khi tổ chức 2 nút điều khiển giống như giải pháp 1. Xác định chế dộ hoạt dộng tế bào cho các tổng đài đa dịch vụ sử dụng MPLS vì mạng đường trục đã sử dụng công nghệ ATM, các tổng đài ATM này phải có khả năng hỗ trợ MPLS để trở thành các ATM-LSR 3. Giải pháp 3: Mạng MPLS hoàn toàn Nội dung giải pháp Sử dụng công nghệ MPLS trong mạng truyền tải cấp đường trục và cấp vùng của mạng thế hệ kế tiếp cho các giai đoạn phát triển theo định hướng tổ chức mạng Viễn thông của VNPT đến năm 2010. Dự kiến được triển khai như sau: Giai đoạn đến năm 2003 Triển khai 3 LSR lõi tại Hà Nội, Đà Nẵng và TP. Hồ Chí Minh. Tất cả các trung kế của tổng đài này đều sử dụng MPLS. Tại một số tỉnh thành phố trọng điểm như: Hải Phòng, Quảng Ninh, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Bà Rịa-Vũng Tàu, Cần Thơ,… trang bị các tổng đài đa dịch vụ. Các tổng đài này được coi là LSR biên. Giai đoạn 2004-2005 Chuyển 2 LSR vùng Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh trở thành hai LSR lõi, hình thành hoàn chỉnh 2 mảng truyền tải MPLS (A và B). Bổ sung nút điều khiển tại Đà Nẵng, tạo 3 vùng điều khiển riêng biệt. Giai đoạn 2006-2010 Hoàn chỉnh 5 nút điều khiển cho 5 vùng lưu lượng (5 vùng điều khiển) Mở rộng phạm vi MPLS tại các vùng mới xuất hiện. Cấu hình triển khai Cấu hình triển khai được mô tả như hình vẽ 3.5. Ưu nhược điểm Ưu điểm Đơn giản trong tổ chức và triển khai Thống nhất được với phương án tổ chức mạng NGN là tách biệt chức năng lớp điều khiển và lớp truyền tải. Sản phẩm thương mại đã có trên thị trường. Đảm bảo MPLS xuyên suốt với các dịch vụ như Internet, truyền số liệu, VPN tại một số địa phương có nhu cầu cao. Phương án tổ chức mạng điều khiển tương đối đơn giản vì lý do hoặc không yêu cầu thay đổi giao thức điều khiển. Khả năng nâng cấp thiết bị được dự báo trước nên hiệu quả đầu tư và khai thác thiết bị cao. Nhược điểm Chi phí đầu tư ban đầu cao. Hình 3.5. Cấu hình tổ chức mạng MPLS phương án 3 đến 2005 Các vấn đề kỹ thuật cần giải quyết Cần phải xem xét một số vấn để kỹ thuật sau: Các phân vùng điều khiển hợp lý, đặc biệt trong giai đoạn đến năm 2003 khi chỉ tổ chức 2 vùng điều khiển giống như giải pháp đã nêu. Do mạng đường trục VNPT phải đảm nhận chức năng kết nối quốc tế nên cần giải quyết cổng kết nối quốc tế khi mạng MPLS quốc tế chưa được hình thành. Phải bổ sung thiết bị TGW để kết nối đến cổng quốc tế hiện nay cho các dịch vụ PSTN, các dịch vụ Internet hay truyền số liệu IP được kết nối trực tiếp đi quốc tế qua cổng ATM. Đây cũng là vấn đề đặt ra như giải pháp 1. 4. Đánh giá các giải pháp Giải pháp 1 tương đối hợp lý về tổ chức mạng cũng như khả năng tương thích với các công nghệ hiện đang sử dụng cho mạng Internet, mạng PSTN của Tổng công ty BCVT Việt Nam. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng MPLS hay ATM được hỗ trợ chủ yếu bởi phần điều khiển và các thủ tục đi kèm. Giải pháp số 2 phức tạp về tổ chức và nâng cấp sau này, mà cũng không giảm được chi phí đầu tư. Giải pháp số 3 có nhiều ưu điểm, phát huy khả năng điều khiển lưu lượng ưu việt của công nghệ MPLS, dịch vụ VPN chất lượng xuyên suốt có thể được cung cấp ngay. Tuy chi phí đầu tư ban đầu cao nhưng có thể xem xét triển khai các tổng đài đa dịch vụ công nghệ MPLS theo từng giai đoạn hoặc có lựu chọn để đảm bảo cấp truy nhập cho MPLS để giảm chi phí đầu tư ban đầu. KẾT LUẬN Với những ưu điểm vượt trội, MPLS được xem là công nghệ đầy hứa hẹn trong mạng viễn thông thế hệ kế tiếp NGN. Sau một thời gian nghiên cứu, đồ án đã giải quyết được một số vấn đề sau: Xu hướng phát triển dịch vụ và công nghệ mạng trong đó chỉ ra ưu nhược điểm của các mạng IP và ATM dẫn tới sự xuất hiện công nghệ MPLS, những sở cứ để lụa chọn công nghệ MPLS. Các vấn đề kỹ thuật của công nghệ MPLS. Khả năng ứng dụng của MPLS trong mạng NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam. Công việc nghiên cứu về công nghệ MPLS vẫn đang được các tổ chức tiếp tục nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện tiêu chuẩn. Việc hoàn thiện các tiêu chuẩn có vai trò quan trọng đối với các nhà sản xuất thiết bị, cũng như các nhà cung cấp mạng. Một lần nữa xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo đã dạy dỗ, giúp đỡ em trong những năm tháng học tập tại trường. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Uyless Black, “MPLS & Label Switching Networks”, Prentice Hall PTR, 2nd Edition, 2002. [2] Christopher Y.Metz, “IP Switching - Protocols and Architectures”, McGraw-Hill, 1999. [3] Bruce Davie, Yakow Recter, “MPLS Technology and Application”, Morgan Kaufman, 2000. [4] Eric Osborne, Ajay Simha, “Traffic Engineering with MPLS”, Cisco Press, 2003. [5] Andrew S.Tanenbaum, “Computer Networks”, Prentice Hall PTR, 4th Editon, 2003. [6] Jeffrey Bannister, Paul Mather and Sebastian Coope, “Convergence Technologies for 3G Network - IP, UMTS, EGPRS, ATM”, John Wiley & Son, Ltd, 2004. [7] Datacom Training, “IP over ATM”, Ericsson, 1st Release, 1999. [8] TS. Phùng Văn Vận, KS. Đỗ Mạnh Quyết, “Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS”, Nhà xuất bản Bưu Điện, 2003. [9] Hoàng Trọng Minh, “Công nghệ chuyển mạch IP”, Trung tâm đào tạo BCVT, 2002. [9] IETF, “RFC 3031 - Multiprotocol Label Switching Architecture”. [10] IETF, “RFC 3036 – LDP Specification”.