Đề tài Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS (Multiprotocol Label Switching) và đề xuất các kiến nghị áp dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ sau (NGN) của Tổng công ty

LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một phương thức chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP (như cơ cấu định tuyến) và của ATM (như thông lượng chuyển mạch). Mô hình IP-over-ATM của IETF coi IP như một lớp nằm trên lớp ATM và định nghĩa các mạng con IP trên nền mạng ATM. Phương thức tiếp cận xếp chồng này cho phép IP và ATM hoạt động với nhau mà không cần thay đổi giao thức của chúng. Tuy nhiên, cách này không tận dụng được hết khả năng của ATM. Ngoài ra, cách tiếp cận này không thích hợp với mạng nhiều router và không thật hiệu quả trên một số mặt. Tổ chức ATM-Forum, dựa trên mô hình này, đã phát triển công nghệ LANE và MPOA. Các công nghệ này sử dụng các máy chủ để chuyển đổi địa chỉ nhưng đều không tận dụng được khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ của ATM. Công nghệ MPLS (Multiprotocol label switching) là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP (IP switching) sử dụng cơ chế hoán 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 IP router ra làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm vụ gửi gói tin giữa các IP router, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như của ATM. Trong MPLS, nhãn là một số có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng. Kỹ thuật hoán 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 do vậy cải thiện khả năng của thiết bị. Các router sử dụng kỹ thuật này được gọi là LSR (Label switching router). Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR, và chủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch. MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet khác như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border Gateway Protocol). Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của các tuyến là hoàn toàn khả thi. Đây là một tính năng vượt trội của MPLS so với các giao thức định tuyến cổ điển. Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế định tuyến lại nhanh (fast rerouting). Do MPLS là công nghệ chuyển mạch định hướng kết nối, khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền thường cao hớn các công nghệ khác. Trong khi đó, các dịch vụ tích hợp mà MPLS phải hỗ trợ lại yêu cầu chất lượng vụ cao, do vậy, khả năng phục hồi của MPLS đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu khôi phục lỗi của lớp vật lý bên dưới. Bên cạnh độ tin cậy, công nhệ MPLS cũng khiến việc quản lý mạng được dễ dàng hơn. Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tin thuộc một FEC có để được xác định bởi giá trị của nhãn. Do vậy, trong miền MPLS, các thiết bị đo lưu lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gói tin. Bằng cách giám sát lưu lượng tại các LSR, ngẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra ngẽn lưu lượng có thể được xác định nhanh chóng. Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương thức này không đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ (ví dụ như trễ xuyên suốt của miền MPLS). Việc đo trễ có thể được thực hiện bởi giao thức lớp 2. Để giám sát tốc độ của mỗi luồng và đảm bảo các luồng lưu lượng tuân thủ tính chất lưu lượng đã được định trước, hệ thống giám sát có thể dùng một thiết bị nắn lưu lượng. Thiết bị này sẽ cho phép giám sát và đảm bảo tuân thủ tính chất lưu lượng mà không cần thay đổi các giao thức hiện có. MPLS là một công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng. Với tính chất của cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng IP truyền thống. Bên cạnh đó, thông lượng của mạng sẽ được cải thiện một cách rõ rệt. Đề tài này nhằm mục tiêu tìm hiểu, nghiên cứu đón đầu công nghệ chuyển mạch mới áp dụng trong mạng thế hệ sau. Đây là nhu cầu cấp thiết của Việt nam trong giai đoạn hiên nay khi chúng ta đang chuẩn bị xây dựng mạng trục, mạng truy nhập cho các dịch vụ mới trên cơ sở công nghệ gói. Đề tài này sẽ góp phần giải quyết một số vấn đề về mặt công nghệ khi quyết định triển khai MPLS trong mạng thế hệ mới của Việt nam. Báo cáo này trình bày những vấn đề cơ bản mà đề tài cần đề cập đến bao gồm: - Cơ sở công nghệ, quá trình hình thành và các hãng sản xuất thiết bị, các nhà khai thác: phần này giới thiệu cơ sở công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức, quá trình chuyển một gói thông tin từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS, quá trình phân phối nhãn của các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR, các giao thức cơ bản sử dụng trong mạng MPLS như LDP, CR-LDP, RSVP .Phần này cũng giới thiệu các vấn đề có liên quan như vấn đề tiêu chuẩn hoá, 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 Systems với Tag Switching. - Ứng dụng của MPLS trong mạng VPN: trình bày về mạng riêng ảo VPN, cách tổ chức VPN -MPLS và những khái niệm có liên quan như dịch vụ DiffSer . - Khả năng ứng dụng MPLS trong mạng Viễn thông của Tổng công ty BCVT Việt nam: phần này trình bày mô hình tổng đài đa dịch vụ của MSF- một Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ của các nhà chế tạo thiết bị,các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới- khả năng triển khai MPLS qua mô hình tổng đài đa dịch vụ, các khối chức năng, các giao diện và phân tách chức năng điều khiển của tổng đài MPLS. Báo cáo cũng phân tích quá trình thiết lập một cuộc gọi qua tổng đài MPLS được điều khiển bởi softswitch. Các phương án ứng dụng trong mạng của Tổng công ty được đề xuất trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm và đánh giá về khả năng triển khai. Các vấn đề cần quan tâm giải quyết của từng phương án cũng được đề cập chi tiết. Quá trình thực hiện đề tài cũng là quá trình mà nhóm nghiên cứu phân tích và đóng góp cho định hướng phát triển mạng viễn thông của VNPT đến 2010. Các giải pháp đưa ra trong báo cáo này đẫ cố gắng bám rất sát theo định hướng tổ chức đó. Chúng tôi hy vọng tiếp tục nhận được những đóng góp nhiều hơn để đề tài có thể đạt được kết quả tốt hơn.

doc120 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 29/06/2013 | Lượt xem: 1637 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS (Multiprotocol Label Switching) và đề xuất các kiến nghị áp dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ sau (NGN) của Tổng công ty, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ợ hai ống này, chúng ta thiết lập một LSP từ PE3 tới PE1 và dự trữ trong LSP băng thông có độ lớn bằng tổng băng thông của hai ống. Khi PE3 nhận gói tin từ CEA3 và gói tin có đích là một host ở vùng 1 của VPN A, PE3 quyết định dưới sự điều khiển của cấu hình cục bộ của nó xem liệu gói tin nhận CoS nào. nếu như vậy, sau đó PE3 gửi chuyển tiếp gói tin dọc theo LSP từ PE3 tới PE1. Sử dụng một LSP băng thông cố định để tải nhiều ống giữa một cặp bộ định tuyến PE cải thiện tính mở rộng của giải pháp do số LSP mà nhà cung cấp dịch vụ phải thiết lập và duy trì phụ thuộc vào số cặp bộ định tuyến PE của nhà cung cấp dịch vụ hơn là phụ thuộc vào số đường ống của các khác hàng VPN mà nhà cung cấp có thể có. Để hỗ trợ CoS trong mô hình vòi, nhà cung cấp dịch vụ sử dụng các dịch vụ khác nhau với MPLS. Nhà cung cấp dịch vụ cũng áp dụng kỹ thuật lưu lượng để cải thiện khả năng sử dụng mạng trong khi đạt được những mục tiêu về chất lượng mong muốn. Các thủ tục bộ định tuyến PE lối vào quyết định loại lưu lượng nào nhận được CoS nào rơi vào mô hình vòi hay ống là hoàn toàn mang tính cục bộ đối với bộ định tuyến PE đó. Những thủ tục này có thể xem xét các yếu tố như giao diện lối vào, địa chỉ IP nguồn, đích, quyền ưu tiên IP, số cổng TCP, hoặc sự kết hợp của những yếu tố trên. Điều này mang lại cho nhà cung cấp dịch vụ sự mềm dẻo với khía cạnh điều khiển xem loại lưu lượng nào nhận CoS nào. Mặc dù các khách hàng ký kết hợp đồng với nhà cung cấp dịch vụ cho số lưu lượng cụ thể trong CoS cụ thể, khách hàng có thể gửi lưu lượng vượt quá lượng đó. Để quyết định liệu lưu lượng có nằm trong hợp đồng ký kết, nhà cung cấp dịch vụ sử dụng các chính sách tại bộ định tuyến PE lối vào. Với lưu lượng vượt khỏi giao ước, nhà cung cấp có hai khả năng lựa chọn: hoặc là loại bỏ lưu lượng này ngay lập tức tại bộ định tuyến lối vào hoặc gửi lưu lượng đi nhưng đánh dấu nó khác với các lưu lượng nằm trong hợp đồng. Với sự lựa chọn thứ hai, để giảm phân phối không đúng thủ tục, cả lưu lượng nằm trong hoặc vượt khỏi hợp đồng đều được gửi theo cùng một LSP. Lưu lượng vượt hợp đồng sẽ được đánh dấu khác và cách đánh dấu này ảnh hưởng đến khả năng loại bỏ trong trường hợp có tắc nghẽn. Chất lượng trong MPLS VPN Về nguyên tắc, các bộ định tuyến thực hiện 2 chức năng chính đó là định tuyến thông tin và gửi chuyển tiếp thông tin. Xem xét về khía cạnh định tuyến, hầu hết các giao thức định tuyến hiện đại sử dụng một số phương thức tính toán tối ưu để tính toán đường đi ngắn nhất tới đích cuối cùng. Ví dụ, OSPF và IS-IS sử dụng thuật toán Djikstra trong khi BGP sử dụng “Decision Process”. Những thuật toán này dựa trên việc phân tích cơ sở dữ liệu định tuyến và tính toán đường đi tốt nhất tới đích cuối cùng. Các đặc tính chất lượng của những thuật toán này được dựa trên hoặc là đặc tính hình học topo (IS-IS và OSPF) hoặc số AS trên đường đi tới đích (BGP). Nhưng chú ý rằng mào đầu trong việc thiết lập và khởi tạo những tính toán này là rất nhỏ cho hầu hết các bộ định tuyến ngày nay. Điều này chủ yếu bởi vì mặc dầu chúng ta đề cập tới đầu vào tính toán định tuyến là cơ sở dữ liệu, những cơ sở dữ liệu này được nhớ trong các cấu trúc dữ liệu thường trú. Do đó, có thể đưa ra một số kết luận sau: Việc bắt đầu tính toán định tuyến cho một miền định tuyến thực chất là việc thiết lập đăng ký để chỉ ra các đối tượng cơ sở dữ liệu đúng (1). Dựa trên (1), chất lượng của một thuật toán đưa ra hoàn toàn không tồi hơn nhờ mào đầu được yêu cầu để thiết lập thuật toán đó (2). Dựa trên (2), tiếp theo, khi một số việc tính toán định tuyến cho một số bộ định tuyến ảo phải được bộ định tuyến vật lý thi hành, độ phức tạp trong kết quả tính toán định tuyến không nhiều hơn tổng các độ phức tạp của việc tính toán định tuyến của các bộ định tuyến ảo riêng rẽ (3). Dựa trên (3), tiếp theo liệu mô hình lai ghép được sử dụng hay một mô hình định tuyến ảo được áp dụng, các đặc tính chất lượng của một bộ định tuyến hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng về phần cứng của nó và sự lựa chọn các cấu trúc dữ liệu và các thuật toán. Trong trường hợp thông thường, gửi chuyển tiếp có hai đầu vào: bảng gửi chuyển tiếp và mào đầu gói tin. Tham số chất lượng chính là thuật toán tìm kiếm. Chất lượng tốt nhất có thể có được cho việc tìm kiếm bảng định tuyến IP bằng cách tổ chức bảng dưới một số mô hình hình cây và sử dụng các phương pháp tìm kiếm nhị phân để thi hành việc tìm kiếm. Chất lượng của thuật toán này là O (log n). Do đó, chỉ cần các bảng định tuyến của các bộ định tuyến ảo là riêng biệt, chi phí tìm kiếm là giá trị không đổi cho việc tìm kiếm bảng định tuyến và là O(log n) để tìm lối vào. Điều này không tồi hơn bất cứ bộ định tuyến nào và không khác so với bộ định tuyến sử dụng các công nghệ lai ghép để phân phối các dịch vụ VPN. Tuy nhiên, khi bộ định tuyến lai ghép sử dụng việc tích hợp nhiều bảng định tuyến VPN, chất lượng sẽ là O(log m*n) ở đây ‘m’ là số VPN mà bản định tuyến giữ. CHƯƠNG IV: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG Việc triển khai công nghệ mạng này hay công nghệ mạng khác cần được cân nhắc kỹ trước khi tiến hành. Cũng như vậy đối với MPLS. Tuy được coi là công nghệ mạng tân tiến giải quyết được nhiều nhược điểm của IP, ATM nhưng không có nghĩa là MPLS đã được công nhận như một giải pháp duy nhất cho mạng thế hệ sau. Trước khi đi vào phân tích khả năng ứng dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ sau của Tổng công ty cần xem xét một số vấn đề kỹ thuật và kinh tế sau đây: Độ an toàn và ổn định của công nghệ MPLS Vị trí của MPLS trong các mô hình chuyển mạch đa dịch vụ (ISC, MSF) Tính khả thi của công nghệ: sản phẩm thương mại và khả năng tương thích với các công nghệ khác hiện có. Tốc độ triển khai nhanh hay chậm: tính đơn giản khi triển khai Khả năng triển khai các ứng dụng, dịch vụ mới như VPN, Data, Video.. Vận hành, khai thác bảo dưỡng các thiết bị MPLS Giá thành thiết bị Trên đây là một số vấn đề chính cần xem xét. Trong phần tiếp theo chúng tôi sẽ phân tích một số khía cạnh kỹ thuật quan trọng nhất đề giải quyết việc triển khai công nghệ MPLS trong mạng định hướng thế hệ sau của Tổng công ty BCVT Việt nam. Các vấn đề kỹ thuật của MPLS Mô hình tổng đài đa dịch vụ Mô hình tổng đài đa dịch vụ MSF Trong phần tiếp theo là cấu hình tổng đài đa dịch vụ được MSF xây dựng và yêu cầu. Cấu hình này đảm bảo cho khả năng tương thích trong môi trường đa nhà cung cấp và khả năng triển khai một cách rõ ràng các giao thức thông qua việc định nghĩa các điểm chuẩn và các khối chức năng. Cấu trúc chung của tổng đài đa dịch vụ có thể được minh hoạ trong hình vẽ dưới đây. 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 tới rất nhiều 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 của mảng thích ứng bao gồm: Xử lý các dịch vụ thời gian thực (voice, video) và không thực thành 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. Mỗi thực thể LPF cung cấp một cách sắp xếp phương tiện truyền thông cần thiết và các chức năng thích ứng dịch vụ liên quan tới dòng dữ liệu lối vào. Khối quản lý ấn định cho một LPF một phân vùng sử dụng điểm tham chiếu sm. Khối chức năng Gateway theo đặc tính dịch vụ Khối chức năng điều khiển các thực thể dịch vụ mạng Khối chức năng Gateway báo hiệu Khối chức năng điều khiển mạng biên Khối chức năng điều khiển trong mạng Khối chức năng điều khiển chuyển mạch ảo Khối chức năng chuyển mạch ảo Khối chức năng cổng logic Khối chức năng quản lý dự phòng Khối chức năng quản lý chính Mảng ứng dụng Mảng điều khiển Mảng chuyển mạch Mảng thích ứng Mảng quản lý sg sa ia ic mb bc bs bs np sp vsc sm vscm Hình IV- 1: Mô hình các khối chức năng của tổng đài đa dịch vụ. 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 sử dụng nhãn/ thẻ. Hỗ trợ rất nhiều các thành phần chuyển mạch và thích ứng dưới 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. Các tài nguyên chuyển mạch chịu trách nhiệm chuyển mạch các dòng dữ liệu từ một cổng logic tới các cổng khác hoặc tới các thực thể chức năng. 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 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 xắp xếp nhãn giữa các giao diện cổng. Ấn định các tham số lưu lượng, QoS cho mỗi kết nối và thi hành 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 thức thể khác trong mảng điều khiển. Dàn xếp các tham số kết nối và thích ứng với các thành phần mảng thích ứng ngang cấp tại tổng đài đầu xa. Mảng thích ứng cung cấp các chức năng điều khiển báo cáo tới mảng điều khiển và mảng quản lý phù hợp với các giao thức dàn xếp. Khối chức năng điều khiển mạng biên NECF: yêu cầu tạo, thay đổi và huỷ 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 về lưu lượng, QoS qua VSF từ một thực thể LPF tới một hoặc nhiều thực thể LPF khác sử dụng điểm tham chiếu VSC. Nó nhận thông tin về chức năng chuyển mạch và truyền các thông tin này các khối chức năng khác. VSCF liên lạc các loại dịch vụ và các yêu cầu tham số lưu lượng với LPF để cung cấp QoS và SLA sử dụng điểm tham chiếu sp. Khối chức năng điều khiển tải tin (BCF): thiết lập, thay đổi và giải phóng kết nối giữa các điểm cuối của kết nối trong mạng. Một tổng đài có thể không có, có một hoặc nhiều BCF. 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 cho 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 vói các NSICF khác một cách trực tiếp hoặc thông qua SGF. NSICF thi hành các chức năng sau: Áp dụng các dịch vụ, ứng dụng và các chính sách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua SFGF cung cấp các dịch vụ mạng bổ xung. Quyết định hoặc thu hồi các địa chỉ và lựa chọn định tuyến tới điểm đích và có thể lựa chọn tuyến sử dụng. Nhận dạng báo hiệu điều khiển, báo hiệu tải tin, và các yêu cầu về địa chỉ của thực thể dịch vụ mạng, quyết định các yêu cầu liên mạng nếu được yêu cầu. Thu và phát báo hiệu Duy trì thông tin trên các tuyến đường tới điểm cuối dựa trên các thông tin định tuyến 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 Trao đổi các đặc 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 báo hiệu các thông tin báo hiệu vào của tổng đài. SGF có thể thẩm tra hoặc huỷ bỏ các báo hiệu liên quan. Các công việc được SGF thực hiện có thể rất khác nhau phụ thuộc vào việc liệu 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. Mô hình SoftSwitch (ISC) Chuyển mạch mềm Soft Switch: về bản chất mô hình chuyển mạch mềm được đưa ra để tổng hợp các chức năng điều khiển chuyển mạch trong một thiết bị duy nhất, nó có khả năng điều khiển nhiều loại giao thức khác nhau. Mô tả về SoftSwitch được ISC (International Softswitch Consortium) thể hiện trong hình dưới đây. Hình IV- 2: Mô hình Softswitch theo ISC. Sự khác biệt giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch mềm được thể hiện trong hình dưới đây. Hình IV- 3: So sánh chuyển mạch kênh và chuyển mạch mềm SoftSwitch. Khả năng triển khai MPLS qua các mô hình Các thủ tục điều khiển và truyền tải qua MPLS IP/ATM/MPLS Physical Port Physical Port Port Port Physical Router Control Component Virtual Switch Function Logical Port Function Physical Router Forwarding Component Logical Port Function MPLS Network Service Instance Control Function Bearer Control Function (LDP, OSPF) Virtual Switch Control Function SCI VSC ic bs ic ix bc ia VSC sp sp L2 Bearer Control Function ia ic(L3) Ethernet ix ic(L2) Signaling Gateway Function 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. Việc 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 một cách độc lập. Đồng thời, sự phân chia thành 2 thành phần vật lý là khả năng tối thiểu nên đòi hỏi số các giao diện mở là nhỏ nhất. Hình IV- 4: Mô hình vật lý của Router biên IP MPLS. Giao diện mở giữa phần điều khiển định tuyến vật lý và chuyển tiếp định tuyến vật lý được chia nhỏ qua một số luồng thông tin được ghi nhãn theo điểm tham chiếu từng chức năng. (ia, ic và sp). Sự khác nhau giữa định tuyến MPLS và IP truyền thống xuất hiện tại điểm tham chiếu ic của router lớp lõi và phía MPLS của router lớp biên. Trong trường hợp MPLS, giao thức phân phối nhãn LDP sử dụng tại BCF được chuyển sang thành phần điều khiển vật lý của router. MPLS Physical Port Physical Port Port Port Physical Router Control Component Virtual Switch Function Logical Port Function Physical Router Forwarding Component Logical Port Function MPLS Bearer Control Function (LDP, OSPF) Virtual Switch Control Function SCI VSC ic bs ic sp sp ia ia ic(L2 and L3) ic(L2 and L3) 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 của cú pháp bảng chuyển Hình IV- 5: Mô hình vật lý của router lớp lõi IP MPLS tiếp. Cú pháp bảng chuyển tiếp này đặc trưng cho MPLS và phi-MPLS. Sự khác biệt quan trọng trong mô hình router lớp lõi MPLS là nó không cần chức năng điều khiển dịch vụ mạng. Chức năng mức cao nhất trong router lớp lõi là chức năng điều khiển tải tin. Chuyển tiếpsố liệu đối tượng sử dụng Việc chuyển tiếp số liệu người sử dụng (User data) được thực hiện sau khi mạng IP đã được thiết lập. Tiến trình chuyển tiếp số liệu được thực hiện như sau: LSR biên Gói số liệu IP đến cổng vật lý "non-MPLS" của bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR lớp biên. Các lớp 1 và 2 của cổng vật lý đầu vào được kết cuối bởi khối LPF lối vào. Lớp 3 của LPF so sánh thông tin trong mào đầu (header) của gói IP với bảng định tuyến prefix để tìm địa chỉ IP của cổng ra hay địa chỉ IP chặng tiếp theo. Sự so sánh này sử dụng thuật toán trích từ RFC 1812 và áp dụng cho cả prefix dài nhất. Trong trường hợp xác định được cổng ra của mạng, lớp 3 của LPF biên lối vào so sánh địa chỉ IP của mạng với địa chỉ IP chặng tiếp theo. Lớp 3 so sánh địa chỉ IP chặng tiếp theo với cổng ảo lối ra (egress Virtual Port). Nhãn cổng ảo lối ra và địa chỉ IP chặng tiếp theo được gắn theo gói IP và chuyển đến khối chức năng chuyển mạch. Khối chức năng chuyển mạch sử dụng nhãn cổng ảo đầu ra để chuyển tiếp gói IP tới LPF. LPF biên của cổng vật lý MPLS so sánh các thông tin mào đầu IP chặng tiếp theo với FEC (lớp chuyển tiếp tương đương - Forwarding Equivalence Class) của bảng chuyển tiếp để tìm nhãn đầu ra. Các nhãn đầu ra được gắn với gói và MPLS PDU được chuyển xuống lớp thấp hơn trong mô hình giao thức. Các lớp 1 và 2 của cổng vật lý đầu ra được khởi tạo bởi khối LPF lối ra. Chú ý: Nếu không tồn tại kết nôi lớp 2 tại cổng lối ra "non - MPLS" cho địa chỉ IP chặng tiếp theo, chức năng điều khiển tải tin BCF tự động sẽ thiết lập kết nối lớp 2 tại cổng vật lý lối ra. Sự tồn tại của kết nối lớp 2 xuất phát từ nhu cầu xem xét bảng ARP - Address Resolution Protocol. Đối với trường hợp cổng Ethernet, bảng ARP bao gồm việc chuyển đổi giữa địa chỉ IP và MAC/ địa chỉ phần cứng của các nút trên cùng một Ethernet segment. LSR lõi Một MPLS PDU đến cổng vật lý của bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR lõi. Các lớp 1 và 2 của cổng vật lý lối vào được kết cuối bởi khối chức năng cổng logic LPF. Lớp 2 của LPF so sánh thông tin nhãn của MPLS PDU với nhãn vào trong bảng chuyển tiếp để tìm nhãn cổng ảo lối ra và nhãn ra.. Nhãn ra được viết đè lên nhãn vào và nhãn cổng ảo được gắn vào MPLS PDU sau đó được gửi tới khối chức năng chuyển mạch. Khối chức năng chuyển mạch sử dụng nhãn cổng ảo lối ra để chuyển tiếp gói MPLS PDU tới LPF lối ra. Các lớp 1và 2 của cổng vật lý lối ra được khởi tạo bởi khối LPF lối ra. Cập nhật định tuyến động, liên kết nhãn và các bản tin ICMP trong LSR biên và LSR lõi Phần này mô tả nội dung chủ yếu của quá trình cập nhật động các thông tin định tuyến. Định tuyến động thường được sử dụng để bắt đầu thiết lập phạm vi hoạt động trong mạng IP. Cập nhật thông tin định tuyến động cũng được sử dụng để xác định các tuyến mới khi thay đổi mô hình mạng hiện hành. Phần này là đặc điểm chung trong định tuyến IGP (Interior Gateway Protocol) hoặc EGP (Exterior Gateway Protocol). Đặc biệt liên quan đến MPLS là việc gán nhãn cho FEC. Một gói IP, với các thông tin định tuyến, gán nhãn hay các bản tin ICMP được truyền đến cổng vật lý của bộ định tuyến IP. LPF lối vào so sánh thông tin mào đầu của gói IP (MPLS biên) hoặc nhãn (MPLS lõi) với prefix hoặc nhãn của bảng chuyển tiếp để tìm nhãn cổng ra ảo. Chú ý: Tất cả các gói có prefix phù hợp bằng một trong các địa chỉ IP của router được chuyển tiếp đến cổng vật lý kết nối với khối PRCC (các thành phần điều khiển router vật lý). Tất cả các gói tương ứng với giao thức định tuyến nội hạt hoặc các bản tin ICMP cũng được chuyển tiếp. Điều đó khẳng định việc so sánh tại LPF không chỉ riêng địa chỉ IP. Nhãn cổng ảo được gắn vào gói IP và chuyển đến khối chức năng chuyển mạch. Khối chức năng chuyển mạch sử dụng thông tin trên nhãn cổng ảo để chuyển tiếp gói IP đến LPF lối ra trên cổng vật lý kết nối đến thành phần điều khiển. Các lớp 1 và 2 của cổng vật lý lối ra được khởi tạo bằng LPF. Chú ý: Sự chuyển đổi tải tin cần thiết để chuyển tiếp thành công lưu lượng định tuyến đến phần điều khiển LSR vật lý được thiết lập thông qua quản lý phù hợp với từng giao diện ngoài trong LSR. Khối NSICF và /hoặc khối chức năng điều khiển tải tin biên dịch thông tin định tuyến cập nhật. Điều đó dẫn đến khả năng thay đổi bảng định tuyến trong LSR. Thông tin định tuyến ngoài AS cung cấp qua điểm tham chiếu ix sẽ bị kiểm duyệt tuỳ thuộc chính sách được cài đặt trong SGF. Trong trường hợp thay đổi bản định tuyến, chức năng điều khiển tải tin cập nhật liên kết nhãn liên quan đến FEC để thay đổi mô hình và chuyển tiếp chúng đến cổng logic có liên quan. Ngoài ra, trong trường hợp thay đổi bản định tuyến, khối chức năng điều khiển tải tin chỉ dẫn khối chức năng điều khiển chuyển mạch ảo để thay đổi sự chuyển đổi prefix địa chỉ IP (MPLS biên) hoặc nhãn (MPLS lõi) thành các nhãn cổng ảo chứa trong bảng chuyển tiếp phản ánh trạng thái mới của mạng. IP truyền thống Trong phần này trình bày các ứng dụng của cấu trúc MSF của các IPv4 Router ứng với chức năng chuyển tiếp IP như được định nghĩa trong RFC 1812. Các mô tả này bao gồm các giao diện: Ethernet, N-ISDN và ATM. Các mô tả này không trình bày đầy đủ về dịch vụ Internet, hay về bất cứ một dịch vụ IP VPN nào cũng như các dịch vụ QoS. Cấu trúc được đề cập đến trong ví dụ này có mục đích là tách riêng hai phần của hệ thống là định tuyến logic IP và chuyển tiếp IP, điều đó tạo điều kiện cho việc thiết lập chuyên môn hoá và cho phép mở rộng các phần tử một cách độc lập. Tại cùng một thời điểm, việc chia làm hai phần tử vật lý cho phép thu nhỏ từng phần tử và vì vậy giảm thiểu số lượng giao diện mở cần thiết. Giao diện mở giữa thiết bị điều khiển Router vật lý và thiết bị chuyển tiếp Router vật lý được chia nhỏ thành 5 loại thông tin theo sau là các ký hiệu tương ứng với điểm tham chiếu trên mô hình chức năng là: ic, ia, np, vsc và sp. Lớp liên kết giữa các mạng phối hợp hoạt động định tuyến IP (BGP4) trong mô hình vật lý này được triển khai qua điểm tham chiếu ia. Lớp liên kết trong mạng phối hợp hoạt động định tuyến (ví dụ như OSPF, IS-IS) trong mô hình này được triển khai qua điểm tham chiếu ic. Khía cạnh quan trọng của mô hình vật lý của một IP Router là tự quản lý (autonomy) chức năng điều khiển kênh tải tin (BCF-Bearer Control Function) đối với mỗi cổng vật lý. Việc tự quản lý này là kết quả của yêu cầu tính độc lập của lớp mạng (IP) với các lớp liên kết ở phía dưới (Ethernet, ATM, SDH/SONET..) Mỗi cổng vật lý sử dụng chức năng điều khiển kênh mang BCF tương ứng với lớp liên kết của cổng đó. Một số giao thức trao đổi thông tin qua điểm tham chiếu ic vì vậy phụ thuộc vào việc chọn công nghệ lớp liên kết của mỗi cổng vật lý. Còn đối với giao thức tại điểm tham chiếu ic, các đầu cuối lựa chọn lớp liên kết cho cổng vật lý. Đối với ATM phía đầu cuối sử dụng AF UNI, đối với Ethernet là ARP theo tiêu chuẩn IETF RFC 1122 “ Các yêu cầu đối với máy chủ Internet-lớp truyền thông”. Physical Port Physical Port Ethernet Port Port Physical Router Control Component Virtual Switch Function Logical Port Function Physical Router Forwarding Component Logical Port Function ic(L3) ATM UNI Network Service Instance Control Function L3 Bearer Control Function Virtual Switch Control Function SCI VSC ic bs ic ia bc ia VSC sp sp L2 Bearer Control Function L2 Bearer Control Function ia ic(L2) ic(L3) ia ic(L2) Hình IV- 6: Định tuyến IP truyền thống Điểm tham chiếu sp được sử dụng để đặt cấu hình chuyển tiếp thông tin đối với mỗi cổng logic. Các thông tin này thay đổi theo trạng thái của kênh hoặc trạng thái của router trong mạng. Điểm tham chiếu bc được sử dụng để truyền thông tin định tuyến EGP (Exterior Gateway Protocol) từ khối chức năng điều khiển dịch vụ mạng (NSICF – Network Service Instance Control Function) tới khối chức năng điều khiển kênh tảu tin BCF nằm trong thiết bị điều khiển Router vật lý. Các thông tin này sẽ thay đổi khi mạng khác kết nối tới thay đổi hoặc cổng của mạng có chứa Router này thay đổi. BCF sử dụng điểm tham chiếu bs để truy cập tới điểm tham chiếu sp và vsc thông qua chức năng điều khiển chuyển mạch ảo VSCF (Virtual Switch Control Function) để tác động đến bảng chuyển tiếp trong khối chức năng cổng logic LPF (Logical Port Function). Chức năng chuyển mạch (là một phần của chức năng chuyển mạch ảo) trong mô hình này hoạt động dựa trên các cổng ảo được cấu hình trong bảng chuyển tiếp của mỗi cổng logic. Chức năng này yêu cầu phải thiết lập trước các kết nối hình lưới giữa tất cả các cổng logic trong bảng. Chức năng điều khiển chuyển mạch ảo VSCF và điểm tham chiếu vsc được sử dụng để duy trì lưới kết nối của tất cả các chức năng cổng logic (LPF) trong bảng. Chuyển tiếp dữ liệu người sử dụng Sau đây chúng ta đề cập đến bản chất quá trình chuyển tiếp lưu lượng. Chúng ta giả sử rằng kết nối trong mạng IP đã được thiết lập trước khi thực hiện chuyển tiếp lưu lượng. Một gói tin IP tới cổng vật lý của IP Router. Lớp 1 và lớp 2 của cổng vật lý lối vào được kết cuối bởi LPF (Xem lưu ý 1). Lớp 3 của chức năng cổng logic LPF lối vào sẽ so sánh thông tin mào đầu của gói IP với bảng mã đầu (prefix) chuyển tiếp để xác định cổng ra của mạng hoặc địa chỉ IP của nút mạng tiếp theo. Quá trình so sánh sử dụng thuật toán trình bày trong RFC 1812 và bao hàm cả so sánh chiều dài mã (prefix) dài nhất. Trong trường hợp so sánh xác định được cổng ra của mạng, thì lớp 3 của chức năng cổng logic LPF lối vào sẽ so sánh cổng ra của mạng với bảng mã chuyển tiếp để xác định địa chỉ IP của nút mạng tiếp theo. Lớp 3 của chức năng cổng logic LPF lối vào sẽ so sánh địa chỉ IP của nút tiếp theo với cổng ảo lối ra. Địa chỉ IP của nút tiếp theo và nhãn của cổng ảo lối ra sẽ được truyền đi trong gói tin IP tới VSF. VSF sử dụng nhãn của cổng ảo này để truyền các gói IP LPF lối ra. Lớp 1 và lớp 2 của cổng vật lý lối ra được kết cuối bởi LPF. LPF lối ra sẽ so sánh địa chỉ IP nút tiếp theo với địa chỉ lớp 2 cho nút tiếp theo. Lớp 2 có thể là một trong rất nhiều loại khác khau. Cổng logic thực hiện việc chuyển đổi giữa địa chỉ IP và giao thức L2. Trong trường hợp cổng Ethernet (hoặc mô phỏng LAN), giao thức ARP (Address Resolution Protocol) sẽ thực hiện việc chuyển đổi giữa địa chỉ IP và địa chỉ MAC trong mạng con (subnet) truyền thông quảng bá. Trong trường hợp truyền thông không quảng bá đa truy nhập mạng con (FR, ATM và MPLS) việc chuyển đổi này được thực hiện thông qua việc đặt cấu hình nhân công, ARP hoặc LDP. Lưu ý 1: Lớp 1 và 2 điều khiển mỗi cổng vật lý hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau. Tính độc lập của mỗi cổng là một đặc điểm của các IP Router. Cập nhật định tuyến động và các bản tin ICMP Sau đây chúng ta sẽ mô tả bản chất của quá trình cập nhật động các thông tin định tuyến và xử lý các bản tin ICMP. Định tuyến động thường được sử dụng để thiết lập các kết nối trong mạng IP. Định tuyến động cũng được sử dụng để duy trì kết nối hiện có khi cấu trúc mạng thay đổi. Trong trường hợp này định tuyến động mà chúng ta đề cập đến là định tuyến IGP (Interior Gateway Protocol) hoặc định tuyến EGP (Exterior Gateway Protocol). Các bản tin ICMP thường được sử dụng để chuẩn đoán các lỗi mạng. Một gói tin dành cho IP Router đến cổng vật lý của IP Router. Lớp 1 và lớp 2 của cổng vật lý lối vào được kết thúc bởi LPF. Lớp 3 của chức năng cổng logic LPF lối vào sẽ so sánh địa chỉ IP của gói tin với địa chỉ IP của Router. Nhãn của cỗng ảo lối ra chỉ đến thiết bị điều khiển Router vật lý được truyền tới VSF trong các gói tin IP. VSF sử dụng nhãn cổng ảo này để truyền các gói tin IP đến chức năng cổng logic LPF trên các cổng vật lý kết nối với thiết bị điều khiển Router vật lý. Lớp 2 sẽ thực hiện các chuyển đổi cần thiết để truyền các gói tin tới các chức năng tương ứng được xác định trong phần quản lý. LPF trong thiết bị chuyển tiếp Router vật lý là điểm khởi đầu của lớp 1 và lớp 2 của cổng vật lý lối ra. Chức năng cổng logic lối vào của thiết bị điều khiển Router vật lý là điềm kết thúc của các lớp từ 1 đến 4 của các gói tin đến để xác định chức năng bên trong nào sẽ nhận gói tin đó. Trong mô hình vật lý này, thiết bị điều khiển Router vật lý sẽ thực hiện chức năng xử lý thông tin định tuyến cũng như các thông tin hỗ trợ khác. NSICF hoặc BCF sẽ dịch các thông tin cập nhật định tuyến hoặc các bản tin ICMP. Quá trình này sẽ sửa đổi thông tin chuyển tiếp của thiết bị chuyển tiếp Router vật lý hoặc đáp ứng lại bản tin ICMP. Trong trường hợp sửa đổi bảng chuyển tiếp trong nội bộ mạng, BCF thông qua VSCF chỉ thị cho LPF sửa đổi bảng chuyển đổi từ địa chỉ IP thành nhãn cổng ảo và địa chỉ IP của nút mạng tiếp theo có chứa trong bảng chuyển tiếp tương ứng với sự thay đổi trạng thái của mạng. Trong trường hợp sửa đổi bảng chuyển tiếp giữa các mạng, NSICF chỉ thị cho BCF tương ứng với LPF sửa đổi bảng chuyển đổi từ địa chỉ IP bên ngoài thành địa chỉ mạng IP lối ra. Hoạt động này được thực hiện thông qua điểm tham chiếu bc. Chức năng NSICF và BC thực hiện chức năng cập nhật bảng định tuyến động cho LPF thông qua điểm tham chiếu ia và ic. Chức năng này được thực hiện bằng cách gán nhãn cổng ảo cho gói tin và chỉ dẫn chuyển tiếp gói tin tương ứng. Trong một số trường hợp các thông tin lớp 2 sẽ được cung cấp, trong một vài trường hợp khác thì chỉ có các thông tin lớp 3 mới được cung cấp trong gói tin. Khuyến nghị ứng dụng MPLS trong mạng viễn thông của VNPT Thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin mới bắt nguồn từ công nghệ, đa phương tiện, những biến động xã hội, toàn cầu hoá trong kinh doanh và giải trí, phát triển ngày càng nhiều khách hàng sử dụng phương tiện điện tử. Biểu hiện đầu tiên của xa lộ thông tin là Internet, sự phát triển của nó là minh hoạ sinh động cho những động thái hướng tới xã hội thông tin. Việc chuyển đổi từ công nghệ tương tự sang công nghệ số đã đem lại sức sống mới cho mạng viễn thông. Tuy nhiên, những loại hình dịch vụ trên luôn đòi hỏi nhà khai thác phải đầu tư nghiên cứu những công nghệ viễn thông mới ở cả lĩnh vực mạng và chế tạo thiết bị. Cấu hình mạng hợp lí và sử dụng các công nghệ chuyển giao thông tin tiên tiến là thử thách đối với nhà khai thác cũng như sản xuất thiết bị. Có thể khẳng định giai đoạn hiện nay là giai đoạn chuyển dịch giữa công nghệ thế hệ cũ (chuyển mạch kênh) sang dần công nghệ thế hệ mới (chuyển mạch gói), điều đó không chỉ diễn ra trong hạ tầng cơ sở thông tin mà còn diễn ra trong các công ty khai thác dịch vụ, trong cách tiếp cận của các nhà khai thác thế hệ mới khi cung cấp dịch vụ cho khách hàng. 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 đây được gọi là mạng thế hệ sau NGN. Cấu trúc mạng thế hệ sau được phân thành 3 lớp cơ bản sau: Lớp điều khiển kết nối và dịch vụ Lớp truyền tải Lớp truy nhập Lớp quản lý được coi như một mảng theo phương nằm ngang 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. Theo những phân tích trong phần mô hình tổng đài đa dịch vụ của MSF và cấu trúc hệ thống điều khiển softswitch ứng dụng trên mạng có thể đưa ra một số giải pháp triển khai công nghệ MPLS trong mạng NGN của Tổng công ty BCVT Việt nam đến 2010 như sau: Các giải pháp ứng dụng MPLS Về cơ bản có thể chia thành 3 giải pháp như sau: Giải pháp 1: triển khai MPLS trong mạng lõi (các tổng đài chuyển tiếp vùng) Giải pháp 2: triển khai MPLS trong các tổng đài đa dịch vụ tại các vùng lưu lượng, mạng lõi sử dụng tổng đài ATM Giải pháp 3: Mạng lõi và các tổng đài đa dịch vụ sử dụng MPLS. Mỗi giải pháp đều có ưu nhược điểm sẽ được phân tích trong phần tiếp theo. Giải pháp 1: MPLS trong mạng lõi Nội dung giải pháp Triển khai cấu hình mạng MPLS tại lớp core của mạng thế hệ mới theo các giai đoạn phát triển trong định hướng tổ chức mạng Viễn thông của VNPT đến 2010. Các tổng đài trong lớp core của mạng thế hệ mới đã được xác định như sau: Giai đoạn 2001-2003: Triển khai MPLS tại 3 tổng đài core của Hà nội, Đà nẵng và T.p Hồ Chí Minh. Tất cả các trung kế của tổng đài này đều sử dsụng MPLS. Như vậy các tổng đài này sẽ đóng vai trò LSR core. Tại 11 tỉnh thành phố trọng điểm bao gồm: Hà nội, T.p Hồ Chí Minh, Hải phòng, Quảng ninh, Huế, Đà nẵng, Khánh hoà, Bà rịa-Vũng tàu, Đồng nai, Cần thơ, Bình dương trang bị các nút ghép luồng trung kế TGW và các tổng đài đa dịch vụ ATM+IP có hỗ trợ cổng MPLS. Các nút truy nhập NGN tại 11 tỉnh thành phố nêu trên nếu được trang bị sẽ kết nối vào mạng MPLS thông qua các tổng đài đa dịch vụ ATM+IP tại các địa phương đó. Chức năng điều khiển các thủ tục MPLS được thiết lập trong 2 trung tâm điều khiển đặt tại Hà nội và T.p Hồ Chí Minh Giai đoạn 2004-2005: Tăng thêm 2 tổng đài MPLS tại 2 vùng lưu lượng mới xuất hiện, hình thành hoàn chỉnh 2 mặt chuyển tải MPLS (A và B). Bổ sung nút điều khiển tại Đà năng, tạo 3 vùng điều khiển riêng biệt Không mở rộng phạm vi mạng MPLS xuống cấp vùng. Giai đoạn 2006-2010: Hoàn chỉnh nút điều khiển (5 vùng điều khiển) Không mở rộng phạm vi MPLS xuống cấp vùng Cấu hình triển khai Cấu hình triển khai được thể hiện trong hình IV-7 dưới đây. Mặt A Mặt B Khu vực phía Bắc (trừ Hà nội) Khu vực Hà Nội Khu vực miền Trung, Tây Nguyên Khu vực TP. Hồ Chí Minh Khu vực phía Nam ATM+IP Cấp đường trục Cấp vùng ATM+IP ATM+IP ATM+IP ATM+IP MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) Điều khiển Điều khiển LDP, CR-LDP Hình IV- 7: Cấu hình tổ chức mạng MPLS phương án 1 đến 2010. 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 chuyển tải. Sản phẩm thương mại đã có trên thị trường Kết nối với cấp vùng (các tổng đài đa dịch vụ ATM+IP) thông qua giao diện ATM 155Mb/s hay 622Mb/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: Công nghệ MPLS chưa đạt được đến độ chín muồi nên vẫn còn có thể xuất hiện rủi ro khi MPLS không được chấp nhận rộng rãi trên thị trường Chi phí đầu tư cho các thiết bị chuyển mạch MPLS cao hơn so với thiết bị chuyển mạch thuần ATM hay IP. 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 mạng MPLS core này. Có thể xem xét một số vấn đề sau: Xác định chức năng của LSR core tại các nút truyền tải và chức năng của nút điều khiển tương ứng theo mô hình MSF đã được trình bày trong phần trên. Cần lưu ý đến giao diện (trong trường hợp này các LSR core được coi như các MG và phần điều khiển sẽ là MGC) kết nối với nút điều khiển (H.248/Megaco Sigtran). Phân vùng điều khiển rõ ràng đặc biệt trong giai đoạn 2001-2003 khi chỉ tổ chức 2 vùng điều khiển thì LSR core tại Đà năng sẽ do vùng 1 hay vùng 2 điều khiển? hay tổ chức kiểu load-sharing? Do mạng cấp đường trục 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 MPLS qua vệ tinh hay 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 được kết nối trực tiếp đi quốc tế qua cổng ATM. Nên lựa chọn VoATM cho TGW. Giải pháp 2: ATM core, MPLS trong các tổng đài đa dịch vụ Nội dung giải pháp Triển khai cấu hình mạng ATM tại lớp core, triển khai MPLS tại các tổng đài đa dịch vụ của mạng thế hệ mới theo các giai đoạn phát triển trong định hướng tổ chức mạng Viễn thông của VNPT đến 2010. Giai đoạn 2001-2003: Triển khai 3 tổng đài ATM core của Hà nội, Đà nẵng và T.p Hồ Chí Minh.Các kết nối có thể là PVC hoặc SVC. Tại 11 tỉnh thành phố trọng điểm bao gồm: Hà nội, T.p Hồ Chí Minh, Hải phòng, Quảng ninh, Huế, Đà nẵng, Khánh hoà, Bà rịa-Vũng tàu, Đồng nai, Cần thơ, Bình dương trang bị các nút ghép luồng trung kế TGW (sang mạng PSTN) và các tổng đài đa dịch vụ sử dụng công nghệ MPLS. Các nút truy nhập NGN tại 11 tỉnh thành phố nêu trên nếu được trang bị sẽ kết nối vào mạng ATM thông qua các tổng đài đa dịch vụ MPLS tại các địa phương đó. Chức năng điều khiển các thủ tục MPLS được thiết lập trong 2 trung tâm điều khiển đặt tại Hà nội và T.p Hồ Chí Minh Giai đoạn 2004-2005: Tăng thêm 2 tổng đài ATM tại 2 vùng lưu lượng mới xuất hiện, hình thành hoàn chỉnh 2 mặt chuyển tải ATM (A và B). Bổ sung nút điều khiển tại Đà năng, tạo 3 vùng điều khiển riêng biệt Giai đoạn 2006-2010: Hoàn chỉnh nút điều khiển (5 vùng điều khiển) Cấu hình triển khai Cấu hình triển khai được thể hiện trong hình IV-8 sau đây. Mặt A Mặt B Khu vực phía Bắc (trừ Hà nội) Khu vực Hà Nội Khu vực miền Trung, Tây Nguyên Khu vực TP. Hồ Chí Minh Khu vực phía Nam MPLS (LSR- biên) Cấp đường trục Cấp vùng ATM Điều khiển Điều khiển SVC,PVC ATM ATM ATM ATM ATM ATM ATM ATM ATM MPLS (LSR- biên) MPLS (LSR- biên) MPLS (LSR- biên) MPLS (LSR- biên) Hình IV- 8: Cấu hình tổ chức mạng MPLS phương án 2 đến 2010. Ưu nhược điểm Ưu điểm: Thống nhất được với phương án tổ chức mạng NGN là tách biệt chức năng lớp điều khiển và chuyển 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 155Mb/s hay 622Mb/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 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 với số lượng lớn thì chi phí ban đầu sẽ rất 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 phải chuyển đổi hoặc sử dụng nhiều giao thức thiết lập cuộc gọi (Megaco để xác định cổng, LDP để phân phối và gán nhãn, PNNI, UNI để điều khiển chuyển mạch ATM...) Các vấn đề kỹ thuật cần giải quyết Đối với phương án này có nhiều vấn đề kỹ thuật cần giải quyết. Có thể xem xét một số vấn đề sau: Tương tự như phương án 1 cần xác định chức năng của LSR biên tại các nút truy nhập đa dịch vụ và chức năng của nút điều khiển tương ứng theo mô hình MSF đã được trình bày trong phần trên. Cần lưu ý đến giao diện (trong trường hợp này các LSR biên được coi như các MG và phần điều khiển sẽ là MGC) kết nối với nút điều khiển (H.248/Megaco Sigtran). Phân vùng điều khiển rõ ràng đặc biệt trong giai đoạn 2001-2003 khi chỉ tổ chức 2 vùng điều khiển thì các LSR biên tại Đà năng sẽ do vùng 1 hay vùng 2 điều khiển? hay tổ chức kiểu load-sharing? Xác định chế độ hoạt động kiểu tế bào cho các tổng đài đa dịch vụ sử dụng MPLS vì mạng trục đã sử dụng công nghệ ATM, cần chuẩn bị yêu cầu các tổng đài ATM trục phải có khả năng hỗ trợ MPLS để trở thành các ATM-LSR. Giải pháp 3:Mạng MPLS hoàn toàn Nội dung giải pháp Triển khai cấu hình mạng MPLS tại lớp core của mạng thế hệ mới theo các giai đoạn phát triển trong định hướng tổ chức mạng Viễn thông của VNPT đến 2010. Triển khai các tổng đài truy nhập đa dịch vụ công nghệ MPLS tại Hà nội, T.p Hồ Chí Minh, triển khai các tổng đài đa dịch vụ còn lại công nghệ ATM+IP. Giai đoạn 2001-2003: Triển khai MPLS tại 3 tổng đài core của Hà nội, Đà nẵng và T.p Hồ Chí Minh. Tất cả các trung kế của tổng đài này đều sử dsụng MPLS. Như vậy các tổng đài này sẽ đóng vai trò LSR core. Tại 2 thành phố trọng điểm: Hà nội, T.p Hồ Chí Min trang bị 2 tổng đài đa dịch vụ MPLS. Tại các tỉnh, thành phố Hải phòng, Quảng ninh, Huế, Đà nẵng, Khánh hoà, Bà rịa-Vũng tàu, Đồng nai, Cần thơ, Bình dương trang bị các nút ghép luồng trung kế TGW và các tổng đài đa dịch vụ ATM+IP có hỗ trợ cổng MPLS. Các nút truy nhập NGN tại các tỉnh thành phố nêu trên nếu được trang bị sẽ kết nối vào mạng MPLS thông qua các tổng đài đa dịch vụ ATM+IP tại các địa phương đó. Chức năng điều khiển các thủ tục MPLS được thiết lập trong 2 trung tâm điều khiển đặt tại Hà nội và T.p Hồ Chí Minh Giai đoạn 2004-2005: Nâng cấp 2 tổng đài MPLS tại 2 Hà nội và T.p Hồ Chí Minh để trở thành 2 tổng đài MPLS đường trục, hình thành hoàn chỉnh 2 mặt chuyển tải MPLS (A và B). Bổ sung nút điều khiển tại Đà năng, tạo 3 vùng điều khiển riêng biệt Nâng cấp phần mềm cho tất cả các tổng đài đa dịch vụ tại các tỉnh thành phố nêu trên để hỗ trợ MPLS . Giai đoạn 2006-2010: Hoàn chỉnh nút điều khiển (5 vùng điều khiển) Mở rộng phạm vi MPLS tại các vùng mới xuất hiện. Cấu hình triển khai Cấu hình triển khai được thể hiện trong hình IV-9. 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 chuyển tải. Sản phẩm thương mại đã có trên thị trường Đảm bảo mạng MPLS xuyên suốt đối 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 ít yêu cầu hoặc không có 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: Công nghệ MPLS chưa đạt được đến độ chín muồi nên vẫn còn có thể xuất hiện rủi ro khi MPLS không được chấp nhận rộng rãi trên thị trường Chi phí đầu tư cho các thiết bị chuyển mạch MPLS cao hơn so với thiết bị chuyển mạch thuần ATM hay IP. Các vấn đề kỹ thuật cần giải quyết Cần xem xét một số vấn đề sau: Phân vùng điều khiển rõ ràng đặc biệt trong giai đoạn 2001-2003 khi chỉ tổ chức 2 vùng điều khiển thì LSR core tại Đà năng sẽ do vùng 1 hay vùng 2 điều khiển? hay tổ chức kiểu load-sharing? Do mạng cấp đường trục 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 MPLS qua vệ tinh hay 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 được kết nối trực tiếp đi quốc tế qua cổng ATM. Nên lựa chọn VoATM cho TGW. Mặt A Mặt B Khu vực phía Bắc (trừ Hà nội) Khu vực Hà Nội Khu vực miền Trung, Tây Nguyên Khu vực TP. Hồ Chí Minh Khu vực phía Nam MPLS (LSR-biên) Cấp đường trục Cấp vùng MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) MPLS (LSR -Core) Điều khiển Điều khiển LDP, CR-LDP MPLS (LSR-biên) MPLS (LSR-biên) MPLS (LSR-biên) MPLS (LSR-biên) Hình IV- 9: Cấu hình tổ chức mạng MPLS phương án 3 đến 2010. Đánh giá Giải pháp số 1 đưa ra 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, do đó cần xác định rõ chức năng của nút điều khiển chuyển mạchh, định tuyến đối với thiết bị điều khiển (softswitch hay MGC). Giải pháp số 2 phức tạp về tổ chức và nâng cấp sau này dodòng thời cũng không giảm đựoc chi phí đầu tư. Giải pháp số 3 tuy có nhiều ưu điểm nhưng chi phí đầu tư cao, có thể xem xét triển khai các tổng đài đa dịch vụ công nghệ MPLS theo từng vùng hoặc có lựa chọn để bảo đảm cấp truy nhập cho MPLS đồng thời chi phí không cao. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Sự phát triển và hội tụ thoại -số liệu là xu thế không thể cưỡng lại được trong viễn thông, công nghệ thông tin ngày nay. Có rất nhiều lý do để các nhà khai thác viễn thông độc quyền trước đây và hiện nay phải lo ngại trứoc sự phát triển rất nhanh của Internet, của các nhà khai thác thế hệ mới. Đứng trước những thách thức chung như vậy và triển vọng phát triển khi hiệp định thương mại Việt-Mỹ chính thức được phê chuẩn, Tổng công ty BCVT Việt nam là nhà khai thác viễn thông truyền thống đã có kế hoạch phát triển mạng của mình, chuyển dần sang mạng thế hệ mới NGN. Về nguyên tắc có thể định nghĩa mạng thế hệ mới NGN như sau: " Mạng viễn thông thế hệ sau là một mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ gói để có thể triển khai nhanh chóng các loại hình dịch vụ khác nhau dựa trên sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động." Quá trình chuyển đổi lên NGN là một giai đoạn tương đối dài đòi hỏi có sự thay đổi không chỉ về mặt công nghệ (chuyển tải, điều khiển) mà còn có sự thay đổi về cơ bản trong tổ chức mạng, trong quản lý và trong bản thân cách điều hành sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp. Với xu thế hiện nay, việc chuyển đổi là tất yếu và cần thực hiện một cách có cơ sở khoa học, đảm bảo yếu tố cạnh tranh với những nhà khai thác tiềm năng trong tương lai. Đề tài "Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS (Multiprotocol Label Switching) và đề xuất các kiến nghị áp dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ sau (NGN) của Tổng công ty" với mục tiêu làm sáng tỏ khả năng triển khai cũng như các phương án triển khai công nghệ MPLS trong mạng thế hệ mới của Tổng công ty. Sau thời gian nghiên cứu và phân tích nhóm chủ trì đề tài về cơ bản đã hàon thành nội dung đề ra. Các nội dung đề cập trong báo cáo là những cơ sở để đưa ra các giải pháp ứng dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ sau của Tổng công ty. Nhóm thực hiện đề tài đã đề xuất 3 giải pháp cơ bản cho giai đoạn đến 2010 theo định hướng tổ chức mạng của VNPT. Các giải pháp đã được phân tích trên cơ sở cấu trúc tổng đài đa dịch vụ của MSF, một mô hình được hầu hết các nhà cung cấp thiết bị cho mạng thế hệ sau hỗ trợ. Với quan điểm phân tách lớp điều khiển khỏi chức năng truyền tải (chuyển mạch, truyền dẫn), mô hình tổng đài đa dịch vụ MSF bảo đảm khả năng điều khiển tập trung theo nguyên tắc softswitch cho các tổng đài cấp đường trục hay cấp vùng trong mạng thế hệ sau NGN. Như vậy vấn đề triển khai MPLS ở mức nào hay cấp nào chủ yếu liên quan đến lớp điều khiển mà ít ảnh hưởng đến cấu trúc mạng nói chung. Theo những phân tích và đánh giá của đề tài, giải pháp số 1 hiện nay là hợp lý nhất đối với mạng VNPT. Những nhược điểm của giải pháp này về cơ bản là những vấn đề kỹ thuật cần lưu ý đặc biệt khi mạng MPLS thực hiện chức năng chuyển tiếp lưu lượng thoại PSTN. Việc chín muồi của công nghệ nói chung đều là nhược điểm của các giải pháp đưa ra, tuy nhiên chính điều này đôi khi lại là ưu điểm khi lựa chọn triển khai vì nếu xem xét trên khía cạnh kỹ thuật ngay cả trong trường hợp MPLS bị thất bại thì chi phí để sửa đổi cũng sẽ không cao (do chỉ cần thay đổi phần mềm trong các nút điều khiển). Những kiến nghị chính mà đề tài nêu ra như sau: Có thể khẳng định tính ưu việt mà công nghệ MPLS đưa lại so với ATM hay IP. Đây hiện đang là giải pháp được nhiều hãng cung cấp thiết bị lựa chọn cho mạng thế hệ sau. Các sản phẩm hỗ trợ MPLS (tổng đài, router) đều hỗ trợ ATM trên chính ngay cổng MPLS đó, việc thay đổi giao thức MPLS hay ATM được thực hiện thông qua lệnh điều khiển. Nên áp dụng mô hình tổ chức tổng đài đa dịch vụ của MSF để đảm bảo việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch bằng các thiết bị điều khiển softswitch. Thực hiện báo hiệu Megaco/H.248 để thiết lập các kết nối cho các phiên LDP của mạng MPLS. Sử dụng 2 giao thức chính của MPLS đó là LDP và CR-LDP trong điều khiển phân phối nhãn của mạng MPLS. Đối với mạng của Tổng công ty việc triển khai MPLS nên thực hiện như sau: Giai đoạn 2001-2003: Triển khai MPLS tại 3 tổng đài core của Hà nội, Đà nẵng và T.p Hồ Chí Minh. Tất cả các trung kế của tổng đài này đều sử dsụng MPLS. Tại 11 tỉnh thành phố trọng điểm bao gồm: Hà nội, T.p Hồ Chí Minh, Hải phòng, Quảng ninh, Huế, Đà nẵng, Khánh hoà, Bà rịa-Vũng tàu, Đồng nai, Cần thơ, Bình dương trang bị các nút ghép luồng trung kế TGW và các tổng đài đa dịch vụ ATM+IP có hỗ trợ cổng MPLS. Các nút truy nhập NGN tại 11 tỉnh thành phố nêu trên nếu được trang bị sẽ kết nối vào mạng MPLS thông qua các tổng đài đa dịch vụ ATM+IP tại các địa phương đó. Chức năng điều khiển các thủ tục MPLS được thiết lập trong 2 trung tâm điều khiển đặt tại Hà nội và T.p Hồ Chí Minh Giai đoạn 2004-2005: Tăng thêm 2 tổng đài MPLS tại 2 vùng lưu lượng mới xuất hiện, hình thành hoàn chỉnh 2 mặt chuyển tải MPLS (A và B). Bổ sung nút điều khiển tại Đà năng, tạo 3 vùng điều khiển riêng biệt Không mở rộng phạm vi mạng MPLS xuống cấp vùng. Giai đoạn 2006-2010: Hoàn chỉnh nút điều khiển (5 vùng điều khiển) Không mở rộng phạm vi MPLS xuống cấp vùng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Christopher Y.Metz, IP Switching Protocol and Architectures, McGraw-Hill, NewYork 1998 [2] Paul Brittain, Adrian Farrel, MPLS Traffic Engineering: a choice of signalling protocols, Data connection Ltd., UK 2000. [3] Brian Williams, Quality of Service Differentiated Services and Multiprotocol Label Switching, White paper, Ericsson, Australia 2000. [4] Chuck Semeria, Traffic Engineering for the New Public Network, White paper, Juniper Networks, CA-USA, 2000. [5] Ivan Pepelnjak and Jim Guichard, MPLS and VPN Architectures - A pratical guide to understanding, designing and deploying MPLS and MPLS-VPN enabled VPNs, Cisco Systems, IN-USA, 2001. [6] Broadband Publishing, The ATM & IP Report, Vol.7 No.12, 2001. [7] Xipeng Xiao, Aln Hannan, Brook Bailey and Lionel M.Ni, Traffic Engineering with MPLS in the Internet, [8] Multiservice Switching Forum, System Architecture Implementation Agreement v.1.0, 2000 [9] Multiservice Switching Forum, Fighting for Open architecture& Interoperability, ETSI NGN Starter Group - Second meeting, 7-2001. [10] Bruce Davie and Yakov Rekhter, MPLS Technology and Applications, Morgan Kaufmann Publishers, SanDiego, CA -USA, 2000. [11]. IETF Working Group, RFCxxxx [12]. Tổng hợp các tài liệu từ Internet. MỤC LỤC

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docNghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS (Multiprotocol Label Switching) và đề xuất các kiến nghị áp dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ sau (NGN).doc
Luận văn liên quan