ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
TRẦN ĐẮC ANH
MẠNG METRO ETHERNET
Ngành : Công nghệ Điện tử Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60 52 70
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. VƯƠNG ĐẠO VY
Hà Nội - 2009
Trang 1
M ỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................. Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... 5
DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................... 6
MỞ ĐẦU
.......................................................................................................... 8
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ METRO ETHERNET ..................................... 12
1.1 Khái niệm về Metro Ethernet ................................................................. 12
1.1.1 Khái niệm mạng Metro Ethernet .................................................... 12
1.1.2 Mô hình phân lớp mạng MEN ........................................................ 13
1.1.3 Các điểm tham chiếu trong mạng MEN ......................................... 15
1.1.4 Các thành phần vật lý trong mạng MEN ........................................ 16
1.2 Ƣu điểm của Metro Ethernet .................................................................. 17
1.3 Kênh kết nối ảo Ethernet (EVC: Ethernet Virtual Connection) ............. 18
1.3.1 Kênh EVC điểm- điểm ................................................................... 19
1.3.2 Kênh EVC đa điểm ......................................................................... 19
1.4 Các dịch vụ Metro Ethernet .................................................................... 20
1.4.1 Mô hình dịch vụ trong mạng MEN ................................................ 20
1.4.2 Các loại dịch vụ trong mạng MEN ................................................. 21
1.4.3 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet ..................................................... 24
1.5 Tổng kết chƣơng 1 .................................................................................. 31
CHƢƠNG 2. CÁC YÊU CẦU VỀ HIỆU NĂNG CHO MẠNG METRO
ETHERNET ........................................................................................................ 33
2.1 Tổng quan về giám sát lƣu lƣợng Ethernet ............................................ 33
2.2 Độ trễ khung ........................................................................................... 35
2.2.1 Độ trễ khung cho kênh EVC điểm – điểm ..................................... 36
2.2.2 Độ trễ khung cho kênh EVC đa điểm............................................. 37
2.3 Độ trôi khung .......................................................................................... 39
2.3.1. Độ trôi khung cho kênh EVC điểm- điểm ...................................... 40
2.3.2. Độ trôi khung cho kênh EVC đa điểm ........................................... 42
2.4 Tỉ lệ mất khung ....................................................................................... 43
2.4.1 Tỉ lệ mất khung cho kênh EVC điểm- điểm ................................... 44
2.4.2 Tỉ lệ mất khung cho kênh EVC đa điểm ........................................ 45
2.5 Tổng kết chƣơng 2 .................................................................................. 46
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 2
CHƢƠNG 3. MÔ HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG METRO ETHERNET TẠI
VNPT
........................................................................................................ 47
3.1 Kiến trúc mạng ....................................................................................... 47
3.2 Mạng Metro Ethernet dựa trên công nghệ MPLS .................................. 48
3.2.1 Thiết kế lƣu lƣợng MPLS ............................................................... 49
3.2.2 Hồi phục đƣờng hầm ...................................................................... 51
3.2.3 Hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ trong mạng MPLS ................................ 53
3.3 Phƣơng án kết nối, quản lý ..................................................................... 55
3.3.1 Phƣơng án kết nối ........................................................................... 55
3.3.2 Phƣơng án quản lý mạng ................................................................ 56
3.4 Tổng kết chƣơng 3 .................................................................................. 57
CHƢƠNG 4. TRIỂN KHAI ĐO KIỂM HIỆU NĂNG MẠNG METRO
ETHERNET ........................................................................................................ 58
4.1 Mô hình mạng và các thiết bị test ........................................................... 58
4.1.1 Xây dựng mô hình mạng ................................................................ 58
4.1.2 Thiết bị tester .................................................................................. 59
4.1.3 Thiết bị Router biên Cisco 7609 ..................................................... 66
4.2 Cấu hình các thiết bị phục vụ test ........................................................... 71
4.2.1 Cấu hình các thiết bị đƣợc đo kiểm ................................................ 72
4.2.2 Cấu hình thiết bị Tester .................................................................. 73
4.3 Đánh giá các kết quả thu đƣợc từ test..................................................... 75
4.4 Tổng kết chƣơng 4 .................................................................................. 77
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ........................................................................ 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 80
PHỤ LỤC 1: CÂU LỆNH CẤU HÌNH CÁC THIẾT BỊ UPE ............................. 81
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BRAS
C-VLAN
DUT
E-LAN
Broadband Remote Access
Server
Committed Burst Size
Customer Edge
Customer Edge Virtual LAN
Committed Information Rate
Class of Service
Customer Premises Equipment
Constraint-based Routing
Label Distribution Protocol
Carrier VLAN
Device Under Test
Ethernet LAN
E-LINE
Ethernet Line
EPL
Ethernet Private Line
EP-LAN
Ethernet Private LAN
E-Tree
Ethernet Tree
EVC
EVPL
Ethernet Virtual Connection
Ethernet Virtual Private Line
EVP-LAN
Ethernet Virtual Private LAN
FRR
HDTV
Fast ReRoute
High Definition Television
IGP
Interior Gateway Protocol
ISP
LAN
Internet Service Provider
Local Area Network
CBS
CE
CE-VLAN
CIR
CoS
CPE
CR-LDP
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Server truy nhập từ xa băng
rộng
Kích thƣớc bùng nổ cam kết
Phía khách hàng
VLAN phía khách hàng
Tốc độ truyền thông cam kết
Lớp dịch vụ
Thiết bị phía khách hàng
Giao thức phân phối nhãn
định tuyến cƣỡng bức
VLAN truyền tải
Thiết bị đƣợc đo kiểm
Dịch vụ mạng LAN qua
Ethernet
Dịch vụ đƣờng thê bao qua
Ethernet
Đƣờng thuê kênh riêng
Ethernet
Mạng lan riêng qua mạng
Ethernet
Dịch vụ dạng cây qua mạng
Ethernet
Đƣờng kết nối ảo
Đƣờng thuê kênh riêng ảo
Ethernet
Mạng lan riêng ảo qua mạng
Ethernet
Định tuyến lại nhanh
Truyền hình độ phân giải
cao
Giao thức định tuyến
gateway bên trong
Nhà cung cấp dịch vụ
Mạng cục bộ
Luận văn thạc sĩ
Trang 4
LSP
LSR
MAC
Label Switching Path
Label Switch Router
Media Access Control address
MBS
MEF
MEN
MP2MP
MPLS
Maximum Burst Size
Metro Ethernet Forum
Metro Ethernet Network
Multi Point to Multi Point
Multiprotocol Label Switching
NE
NNI
NT
OSI
SUT
S-VLAN
Network Element
Network-Network interface
Network Termination
Open Systems Interconnection
Reference Model
Point to Point
Peak Information Rate
Quality of Service
Resource reservation protocol
Synchronous Digital Hierarchy
Synchronous Optical
NETworking
System Under Test
Service Provider VLAN
TDM
TE
ToS
UNI
Time Division Multiplexing
Transport Edge
Type os Service
User- Network interface
VLAN
VLAN ID
VoIP
VPN
WAN
Virtual LAN
Virtual LAN Identify
Voice over Internet Protocol
Virtual Private Network
Wide Area Network
P2P
PIR
QoS
RSVP
SDH
SONET
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Đƣờng chuyển mạch nhãn
Router chuyển mạch nhãn
Địa chỉ điều khiển truy nhập
vật lý
Kích thƣớc bùng nổ tối đa
Diễn đàn Metro Ethernet
Mạng Metro Ethernet
Đa điểm đến đa điểm
Chuyển mạch nhãn đa giao
thức
Thành phần mạng
Giao diện Mạng - Mạng
Kết cuối mạng
Mô hình tham chiếu kết nối
hệ thống mở
Điểm đến điểm
Tốc độ truyền thông tối đa
Chất lƣợng dịch vụ
Giao thức dự trữ tài nguyên
Mô hình truyền đồng bộ
Mạng quang đồng bộ
Hệ thống đƣợc đo kiểm
VLAN phía nhà cung cấp
dịch vụ
Ghép kênh theo thời gian
Kết cuối truyền dẫn
Loại dịch vụ
Giao diện Ngƣời dùng Mạng
Mạng LAN ảo
Số VLAN
Thoại qua giao thức IP
Mạng riêng ảo
Mạng diện rộng
Luận văn thạc sĩ
Trang 5
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 0-1: Doanh thu mảng dịch vụ Ethernet theo khu vực ................................. 9
Bảng 2-1: Các loại khung dịch vụ ...................................................................... 34
Bảng 2-2: Các tham số cho độ trể khung kênh EVC điểm- điểm ...................... 37
Bảng 2-3: Các tham số cho độ trễ khung kênh EVC đa điểm ........................... 39
Bảng 2-4: Các tham số cho độ trôi khung kênh EVC điểm – điểm ................... 41
Bảng 2-5: Các tham số cho độ trôi khung kênh EVC đa điểm .......................... 43
Bảng 2-6: Các tham số cho tỉ lệ mất khung kênh EVC điểm – điểm ................ 45
Bảng 2-7: Các tham số cho tỉ lệ mất khung kênh EVC đa điểm ....................... 46
Bảng 4-1: Các model thiết bị tester .................................................................... 65
Bảng 4-2: Các model thiết bị card giao diện thiết bị tester ................................ 65
Bảng 4-3: Cấu hình Supervisor Engine 720 và Route Switch Processor ........... 69
Bảng 4-4: So sánh tính năng và ƣu điểm các card điều khiển ........................... 70
Bảng 4-5: Thông tin giao diện kết nối ............................................................... 72
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 6
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 0-1: Dự đoán doanh số mảng dịch vụ dựa trên Metro Ethernet .................. 8
Hình 0-2: Chỉ số tăng trƣởng doanh thu hàng năm các dịch vụ Ethernet ............ 9
Hình 1-1: Mạng Metro ....................................................................................... 12
Hình 1-2: Kết nối: mô hình TDM và mô hình Ethernet .................................... 13
Hình 1-3: Mô hình phân lớp mạng MEN ........................................................... 14
Hình 1-4: Các giao diện bên ngoài MEN và các điểm tham chiếu .................... 15
Hình 1-5: Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MEN .................................... 16
Hình 1-6: Các thiết bị vật lý trong mạng MEN .................................................. 17
Hình 1-7: Kênh EVC điểm – điểm ..................................................................... 19
Hình 1-7: Kênh EVC đa điểm – đa điểm ........................................................... 19
Hình 1-8: Kênh EVC dạng cây .......................................................................... 20
Hình 1-9: Mô hình dịch vụ Ethernet .................................................................. 20
Hình 1-10: Dịch vụ E-Line ................................................................................. 21
Hình 1-11: Dịch vụ E-LAN ................................................................................ 22
Hình 1-12: Dịch vụ E-Tree một gốc .................................................................. 23
Hình 1-13: Dịch vụ E-Tree nhiều gốc ................................................................ 24
Hình1-14: VLAN Tag Preservation/Stacking .................................................... 30
Hình1-15: VLAN Tag Translation/Swapping .................................................... 31
Hình 2-1: Tổng quan về quản lý lƣu lƣợng Ethernet ......................................... 33
Hình 2-2: Độ trễ khung ...................................................................................... 35
Hình 2-3: Sự phân chia độ trễ trong mạng ......................................................... 36
Hình 2-4: Độ trôi khung ..................................................................................... 41
Hình 2-5: Tỉ lệ mất khung .................................................................................. 44
Hình 3-1: Cấu trúc phân lớp mạng Carrier Ethernet .......................................... 47
Hình 3-2: Header chèn MPLS ............................................................................ 48
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 7
Hình 3-3: Bao gói gói tin gán nhãn MPLS ........................................................ 48
Hình 3-4: Luồng gói tin/nhãn khi thực hiện FRR cho bảo vệ tuyến kết nối ..... 52
Hình 3-5: Luồng gói tin/nhãn khi thực hiện FRR cho bảo vệ nút ..................... 52
Hình 3-6: Mô hình kết nối mạng Metro Ethernet đến mạng trục ...................... 55
Hình 4-1: Mô hình mạng kiểm tra thực tế .......................................................... 58
Hình 4-2a: Thế hệ thứ nhất ................................................................................ 62
Hình 4-2b: Thế hệ thứ hai .................................................................................. 62
Hình 4-2c: Thế hệ thứ ba .................................................................................... 63
Hình 4-3: Tiến trình xây dựng một bài Test ...................................................... 63
Hình 4-4: Quá trình tự động hóa bài test ............................................................ 64
Hình 4-5: Thiết bị Test của Spirent .................................................................... 65
Hình 4-6: Một số card giao diện ........................................................................ 66
Hình 4-7: Thị phần hệ thống mạng Carrier Ethernet của Cisco ........................ 67
Hình 4-8: CiscoRouter 7609 .............................................................................. 68
Hình 4-9: Lắp đặt các thiết bị trong phòng Lab ................................................. 71
Hình 4-10: Sơ đồ đấu nối vật lý ......................................................................... 71
Hình 4-11: Tạo 8K host trên thiết bị Tester ....................................................... 74
Hình 4-12: Thiết lập tỉ lệ các gói tin có kích thƣớc khác nhau .......................... 74
Hình 4-13: Xem trƣớc về lƣu lƣợng trên mạng ................................................. 74
Hình 4-14: Kết quả Test đo đƣợc trên Tester ..................................................... 75
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 8
MỞ ĐẦU
Truy nhập băng rộng phát triển với tốc độ nhanh chóng, ngƣời sử dụng
không chỉ mong muốn đƣợc cung cấp các dịch vụ dữ liệu nhƣ truy nhập internet
mà còn muốn kết hợp trên đó cả các dịch vụ khác nhƣ VoIP, các dịch vụ video,
game trực tuyến và cao hơn nữa là HDTV – một dịch vụ đòi hỏi nhiều băng
thông. Không chỉ các doanh nghiệp cần các dịch vụ tốc độ cao mà ngƣời dùng
cá nhân cũng có nhu cầu kết nối tốc độ cao cho công việc và cũng nhƣ giải trí.
Các dịch vụ game online, dịch vụ giám sát từ xa, điều khiển từ xa ngày càng
đƣợc ứng dụng rộng rãi. Các nhu cầu này tạo áp lực cho các nhà khai thác điện
thoại cố định truyền thống để nâng cấp dịch vụ băng rộng.
Hệ thống cáp quang cho phép cung cấp dịch vụ với tốc độ ngày càng cao
và giá thành ngày càng giảm. Tốc độ truyền dẫn 100Mbps dần đƣợc thay thế
bằng tốc độ Gbps, 10Gbps và thậm chí 40Gbps. Việc này cho phép các nhà cung
cấp dịch vụ truyền tải có thể sử dụng công nghệ ethernet đơn giản để truyền
thông tin với khoảng cách xa hơn. Với công nghệ Ethernet truyền thống trên
mạng cáp đồng, khoảng cách truyền dẫn chỉ tính bằng đơn vị hàng chục mét
hoặc 100met thì này với hệ thống cáp quang, khoảng cách truyền dẫn tăng hàng
trăm nghìn lần lên đến hàng chục Km.
Sử dụng công nghệ Metro Ethernet để cung cấp dịch vụ chất lƣợng cao,
đa dạng dịch vụ đến khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ đang là xu hƣớng
chung trên toàn thể giới. Doanh số đạt đƣợc từ các dịch vụ cung cấp trên nền
mạng Metro Ethernet đến năm 2012 đƣợc dự đoán tăng gấp 3 lần so với năm
2007 từ gần 10 tỷ đô la năm 2007 lên đến hơn 30 tỷ đô la vào năm 2012 (theo
chƣơng trình nghiên cứu các dịch vụ mạng mới của nhóm nghiên cứu Vertical
Systems Group: www.verticalsystems.com).
Hình 0-1: Dự đoán doanh số mảng dịch vụ dựa trên Metro Ethernet
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 9
Chỉ số tăng trƣởng hằng năm của doanh số cung cấp dịch vụ Ethernet vào
khoảng 54%. Trong đó dịch vụ truy nhập internet chiếm tỉ trọng lớn nhất.
Hình 0-2: Chỉ số tăng trưởng doanh thu hàng năm các dịch vụ Ethernet
Theo số liệu khảo sát của các nhà khảo sát thị trƣờng, hiện tại doanh số
các dịch vụ Ethernet tại châu Á cao nhất so với các khu vực khác trên thế giới.
Bảng 0-1: Doanh thu mảng dịch vụ Ethernet theo khu vực
Doanh số năm
2008 (Tỉ đô la )
Chỉ số tăng
trƣởng hàng năm
Asia Pacific
$15.4
31.5%
(Frost & Sullivan)
Europe
$5
40%
(Probe Group)
North America
$4
57%
(Yankee Group)
Vùng lãnh thổ
Đơn vị khảo sát
Tại Việt Nam xu hƣớng sử dụng mạng Metro Ethernet để cung cấp dịch
vụ cũng không nằm ngoài xu hƣớng chung của thế giới và khu vực. Hiện tại đã
có hai nhà cung cấp dịch vụ là FPT và VNPT đã triển khai mạng Metro Ethernet
để cung cấp dịch vụ cho ngƣời sử dụng tại Việt nam. Nhà cung cấp dịch vụ
VNPT hiện tại mới chỉ có mạng Metro Ethernet tại Hà nội, Thành phố Hồ Chí
Minh và Hải phòng đang cung cấp dịch vụ, các tỉnh khác đang trong quá trình
triển khai mạng. Cả hai nhà cung cấp dịch vụ đều sử dụng giải pháp của hãng
Cisco System Inc. Vì vậy trong đề tài này, thiết bị đƣợc đo kiểm là thiết bị của
hãng Cisco System hiện tại đang đƣợc sử dụng trên thực tế tại Việt Nam.
Mạng Metro Ethernet là phân khúc mạng nằm giữa lớp Core và lớp
Access, có chức năng tập trung thuê bao và thực hiện các chức năng đảm bảo
yêu cầu về chất lƣợng dịch vụ cho khách hàng. Vì vậy hiệu năng cho mạng
Metro là rất quan trọng. Nếu không đạt tiêu chuẩn, một lỗi ở hệ thống Metro
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 10
cũng có thể ảnh hƣởng đến hàng trăm nghìn, hàng triệu khách hàng. Vì vậy việc
đo kiểm hiệu năng mạng Metro là một vấn đề bức thiết cần phải thực hiện.
Với những điều kiện về khoa học công nghệ và nhu cầu sử dụng của
ngƣời dùng, việc triển khai hệ thống Metro Ethernet là rất cần thiết. Hiện tại ở
Việt Nam, nhà cung cấp dịch vụ FPT và VNPT đã triển khai từng bƣớc hệ thống
mạng Metro Ethernet và tiến hành cung cấp dịch vụ trên hệ thống mạng này.
Hệ thống mạng Metro Ethernet đã và đang đƣợc triển khai rộng rãi tại
Việt Nam và có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu phát triển ví dụ nhƣ: Các dịch
vụ có thể triển khai trên Metro Ethernet, Đo kiểm hiệu năng mạng Metro
Ethernet, Metro Backhaul, Chất lƣợng dịch vụ cho mạng Metro Ethernet … Tuy
nhiên trong luận văn này xin được nghiên cứu sâu về vấn đề đo kiểm hiệu
năng mạng Metro Ethernet. Đây là vấn đề bức thiết nhất hiện nay vì hệ thống
mạng đang trong quá trình triển khai rộng rãi, bƣớc đầu cung cấp dịch vụ cho
khách hàng.
Để có thể quản lý đƣợc chất lƣợng dịch vụ thì đo kiểm hiệu năng là một
vấn đề cần thiết. Đề tài này giới thiệu qua về hệ thống mạng Metro Ethernet và
tập trung vào giải quyết việc đo kiểm hiệu năng hệ thống mạng. Về đo kiểm
thực tế, dựa vào kết quả đo kiểm trên thiết bị Lab của Cisco.
Đề tài bao gồm 4 chƣơng:
Chƣơng 1- nêu lên các khái niệm chung về metro ethernet: định nghĩa,
mô hình phân lớp, các thành phần cơ bản, các dịch vụ cơ bản, ƣu nhƣợc điểm
khi khai thác dịch vụ.
Chƣơng 2 – Các yêu cầu về hiệu năng cho mạng Metro Ethernet: nêu các
định nghĩa về tham số hiệu năng trong mạng Metro Ethernet, cách tính hiệu
năng theo lý thuyết.
Chƣơng 3- Mô hình triển khai mạng Metro Ethernet tại VNPT: Giới thiệu
về công nghệ và mô hình triển khai hệ thống mạng của VNPT tại Việt nam.
Chƣơng 4- Triển khai đo kiểm hiệu năng mạng Metro Ethernet: Giới
thiệu về các thiết bị đo, phƣơng thức thực hiện và trình bày các bƣớc đo kiểm,
đƣa ra kết quả đo thực tế.
Với khuôn khổ và mu ̣c tiêu của đề tài rô ̣ng lớn , nhƣng kinh nghiê ̣m của
bản thân còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót . Rấ t mong
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 11
nhâ ̣n đƣơ ̣c ý kiế n đóng góp , giúp đỡ quý báu của các thầ y cô giáo cùng các ba ̣n
bè, các đồng nghiệp.
Xin gƣ̉i lời cảm ơn sâu sắ c nhấ t tới thầ y giáo Vƣơng Đạo Vy, ngƣời đã tâ ̣n
tình giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này . Xin chân thành cảm ơn các thầ y ,
cô giáo trong khoa Điê ̣n tƣ̉ – Viễn thông trƣờng Đa ̣i Ho ̣c Công Nghê ̣ , nhƣ̃ng
ngƣời đã hỗ trơ ̣ cho tôi có nhƣ̃ng kiế n thƣ́c quý báu.
Cảm ơn sự giúp đỡ , tạo điều kiện của các đồng nghiệp nơi tôi công tác là
Công ty Cổ phầ n Viễn thông Tin học Bƣu điện.
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 12
CHƢƠNG 1. TỔNG
QUAN VỀ METRO
ETHERNET
1.1 Khái niệm về Metro Ethernet
1.1.1 Khái niệm mạng Metro Ethernet
Metro đơn giản là phần mở rộng giữa khách hàng và mạng WAN của nhà
cung cấp dịch vụ. Các đối tƣợng khách hàng khách nhau có nhu cầu sử dụng các
dịch vụ khác nhau. Thông thƣờng khách hàng đƣợc chia thành các đối tƣợng
nhƣ: Các công ty lớn (LEs: Large Enterprises), các công ty vừa và nhỏ (SMB:
Small and Medium Businesses), các văn phòng nhỏ (SOHO: Small Office/Home
Office), các văn phòng cho thuê (MTU: MultiTenant Units), khu các căn hộ
hoặc các căn nhà tổ hợp (MultiDwelling Units).
SOHO
LE
MTUs
Customer
Metro
Edge
Core
MDUs
Data Center
SMB
Hình 1-1: Mạng Metro
Trƣớc đây hệ thống mạng Metro sử dụng công nghệ TDM và chủ yếu sử
dụng cho dịch vụ thoại. Với mạng Metro dựa trên nền TDM thƣờng có các kết
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 13
nối từ nhà cung cấp dịch vụ đến khách hàng là các kết nối E1, nxE1 hoặc kết
nối qua mạng SDH. Với mô hình này, khi khách hàng có nhu cầu nâng cấp
đƣờng truyền sẽ rất khó khăn và yêu cầu phải thay đổi hoặc nâng cấp thiết bị
phía khách hàng. [2]
Với mô hình mới, sử dụng công nghệ Ethernet, phía khách hàng và nhà
cung cấp dịch vụ đều sử dụng kết nối Ethernet. Khi khách hàng có nhu cầu thay
đổi băng thông, chỉ cần nhà cung cấp dịch vụ thay đổi băng thông cho khách
hàng mà không cần nâng cấp hay thay đổi thiết bị đầu cuối. Với hệ thống cáp
quang ngày càng rẻ và đƣợc đầu tƣ rộng rãi, khách hàng có thể nâng cấp đƣờng
truyền lên hàng gigabit mà không cần phải thay đổi thiết bị phần cứng của mình.
Hình 1-2: Kết nối: mô hình TDM và mô hình Ethernet
1.1.2 Mô hình phân lớp mạng MEN
Mô hình phân lớp mạng MEN theo lý thuyết đƣợc chia làm 3 lớp. Lớp
dịch vụ Ethernet Ethernet Services Layer hỗ trợ các dịch vụ thông tin dữ liệu
Ethernet lớp 2 (trong mô hình OSI). Lớp dịch vụ truyền tải Transport Services
Layer bao gồm một hoặc nhiều dịch vụ truyền tải. Và tùy chọn lớp dịch vụ ứng
dụng dịch vụ hỗ trợ các ứng dụng truyền tải dựa trên dịch vụ Ethernet lớp 2. Mô
hình phân lớp mạng MEN dựa trên quan hệ client/server. Hơn nữa, mỗi lớp có
thể bao gồm các thành phần thuộc mặt phẳng quản lý, giám sát và dịch vụ. Mô
hình phân lớp mạng MEN đƣợc biểu diễn nhƣ trong hình 1-3.[4]
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Ethernet Services Layer
(Ethernet Service PDU)
Data Plane
(e.g., IP, MPLS, PDH, etc.)
Management Plane
Application Services Layer
Control Plane
Trang 14
Transport Services Layer
(e.g., IEEE 802.1, SONET/SDH, MPLS)
Hình 1-3: Mô hình phân lớp mạng MEN
1.1.2.1
Ethernet Services Layer
Lớp Ethernet Services Layer, còn đƣợc gọi là lớp ETH Layer, có nhiệm
vụ chuyển giao các dịch vụ kết nối theo địa chỉ MAC Ethernet và truyền các
dịch vụ Ethernet qua các giao diện đƣợc định nghĩa sẵn và các điểm tham chiếu
kết hợp. Lớp ETH layer cũng có nhiệm vụ nhận diện các dịch vụ về khả năng
quản trị, điều hành, giám sát, bảo dƣỡng để cung cấp các dịch vụ kết nối
Ethernet.
1.1.2.2
Transport Services Layer
Lớp Transport Layer, còn đƣợc gọi là lớp TRAN Layer, cung cấp các kết
nối giữa các thành phần chức năng của lớp ETH layer trong một dịch vụ độc lập.
Có nhiều công nghệ kết nối có thể sử dụng để truyền tải các dịch vụ cho lớp
Ethernet services layer. Ví dụ một số công nghệ nhƣ IEEE 802.3 PHY, IEEE
802.1 bridged networks, SONET/SDH High Order/Low Order path networks,
ATM VC, OTN ODUk, PDH DS1/E1, ...
1.1.2.3
Application Services Layer
Lớp Application Services Layer, còn đƣợc gọi là lớp APP Layer, hỗ trợ
việc mang các ứng dụng trên nền các dịch vụ Ethernet qua mạng MEN. Có rất
nhiều dịch vụ ứng dụng trên nền Ethernet đƣợc lớp Ethernet services layer hỗ
trợ. Ví dụ các dịch vụ nhƣ IP, MPLS, PDH DS1/E1 … Lớp APP Layer cũng có
thể có thêm các chức năng bổ sung cho các dịch vụ lớp ETH layer.
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 15
1.1.3 Các điểm tham chiếu trong mạng MEN
Điểm tham chiếu trong mạng MEN là tập các điểm tham chiếu lớp mạng
đƣợc sử dụng để phan vùng các liên kết đi qua các giao diện. Hình vẽ 1-4 chỉ ra
quan hệ giữa các thành phần kiến trúc bên ngoài và mạng MEN. Các thành phần
bên ngoài gồm:
- Từ các thuê bao đến các dịch vụ MEN
- Các mạng MEN khác
- Các mạng truyền tải và dịch vụ (không phải Ethernet) khác
Other L2/L2+
Subscriber
Services Networks
(e.g., ATM, FR, IP)
UNI
Service
Interworking
NNI
UNI
Metro
Ethernet Network
(MEN)
Subscriber
Service Provider X
Network
Interworking
NNI
MEN
Service Provider Z1
External
NNI
External
NNI
Ethernet
Wide Area Network
(E-WAN)
Service Provider Y
MEN
Service Provider Z2
Other L1
Transport Networks
(e.g., SONET, SDH, OTN)
UNI
Subscriber
Network
Interworking
NNI
MEN
Service Provider X
Hình 1-4: Các giao diện bên ngoài MEN và các điểm tham chiếu
Các thuê bao kết nối đến mạng MEN thông qua điểm tham chiếu giao
diện Ngƣời dùng- Mạng (UNI: User- Network interface). Các thành phần trong
cùng mạng (NE: internal Network Elements) kết nối với nhau qua giao diện
Mạng - Mạng (NNI: Network-Network interface) hoặc I-NNIs (Internal- NNIs).
Hai mạng MEN độc lập có thể kết nối với nhau tại điểm tham chiếu External
NNI (E-NNI). Một mạng MEN có thể kết nối với các mạng dịch vụ và truyền tải
khác tại điểm tham chiếu liên mạng Network Interworking NNI (NI-NNI) hoặc
điểm tham chiếu liên dịch vụ Service Interworking NNI (SI-NNI).
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 16
Subscriber Site A
Subscriber Site B
UNI
End
User
UNI
Client
S
UNI
Network
Metro
Ethernet
Network
T
UNI
UNI
Client
UNI
Network
(MEN)
T
End
User
S
Ethernet Virtual Connection
End-to-End Ethernet flow
Hình 1-5: Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MEN
Giao diện UNI sử dụng để kết nối các thuê bao đến nhà cung cấp dịch vụ
MEN. UNI cũng cung cấp điểm tham chiếu giữa các thiết bị mạng MEN thuộc
nhà cung cấp dịch vụ và các thiết bị truy nhập của khách hàng. Vì vậy UNI bắt
đầu từ điểm cuối của nhà cung cấp dịch vụ và điểm đầu của khách hàng. Giao
diện UNI phía nhà cung cấp dịch vụ là điểm tham chiếu UNI-N. Giao diện phía
khách hàng là điểm tham chiếu UNI-C. Phân biệt giữa UNI-N và UNI-C là điểm
tham chiếu T. Trong phần các thiết bị khách hàng thƣờng chia thành thiết bị truy
nhập và thiết bị ngƣời sử dụng đầu cuối. Giữa hai thiết bị này có điểm tham
chiếu S.[4]
1.1.4 Các thành phần vật lý trong mạng MEN
Các thiết bị vậy lý trong mạng là các thành phần mạng (NE: Network
Element) trong mạng MEN. Một thiết bị vật lý có thể có nhiều chức năng và
thuộc nhiều lớp khác nhau trong mô hình phân lớp mạng MEN.
1.1.4.1
Các thiết bị biên khách hàng (CE: Customer Edge):
Thiết bị CE là thành phần vật lý thuộc kiến trúc mạng MEN thực hiện các
thành phần chức năng thuộc mạng khách hàng để yêu cầu các dịch vụ từ nhà
cung cấp mạng MEN. Các thành phần chức năng riêng lẻ của một CE có thể
hoàn toàn thuộc phía khách hàng hoặc hoàn toàn thuộc phía nhà cung cấp dịch
vụ. Một thiết bị CE tối thiểu phải hỗ trợ tập các chức năng để làm việc với giao
diện UNI-C. Thiết bị CE có thể sử dụng là Switch (Ethernet, Router (IP/MPLS)
hoặc một thiết bị đầu cuối. Thông thƣờng các thành phần chức năng của CE có
thể thuộc các lớp ETH, TRAN layer, và (tùy chọn) APP layer.
1.1.4.2
Thiết bị biên nhà cung cấp dịch vụ (PE: Provider Edge)
Thiết bị PE cung cấp chức năng kết nối đến khách hàng hoặc kết nối đến
một mạng ngoài khác thuộc lớp ETH. Khi cung cấp kết nối đến khách hàng,
thiết bị PE cung cấp tập các chức năng liên quan đến giao diện UNI-N.
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 17
1.1.4.3
Thiết bị lõi nhà cung cấp dịch vụ(P: Provider Core)
Thiết bị P là các thiết bị khác của nhà cung cấp dịch vụ thuộc lớp ETH
layer. Thiết bị P không tham gia và các chức năng thuộc giao diện UNI-N/ENNI.
1.1.4.4
Thiết bị kết cuối mạng (NT: Network Termination)
Thiết bị NT thực hiện các chức năng lớp TRAN layer giữa điểm cuối nhà
cung cấp dịch vụ và điểm đầu của khách hàng. Các thiết bị NT đảm nhiệm chức
năng giám sát hiệu năng đƣờng truyền vật lý, định thời, chuyển đổi mã hóa giữa
các thành phần.
1.1.4.5
Thiết bị biên truyền tải (TE: Transport Edge)
Thiết bị TE cho phép ghép kênh các luồng dữ liệu của nhiều khách hàng
vào cùng một đƣờng truyền vật lý.
P
PE
TE
NT
TT
T
NT
CE
CE
Hình 1-6: Các thiết bị vật lý trong mạng MEN
1.2 Ƣu điểm của Metro Ethernet
Các nhà cung cấp dịch vụ triển khai hệ thống Metro Ethernet đầu tiên vào
khoảng những năm 1999 -2000. Đầu tiên là các nhà cung cấp dịch vụ mới chƣa
nắm nhiều thị phần cung cấp các dịch vụ mạng MEN đến các doanh nghiệp vừa
và nhỏ. Sau đó các nhà cung cấp dịch vụ lớn nhận thấy đƣợc những cơ hội mới
của mạng MEN và đã cung cấp các dịch vụ trên mạng MEN.
Những ƣu điểm chính của mạng MEN so với mạng TDM truyền thống
nhƣ sau:
Khả năng mở rộng băng thông:
Chỉ cần đầu tƣ một lần, khách hàng có thể mở rộng băng thông từ vài
Mbps lên đến hàng Gbps mà không cần thay đổi giao diện kết nối đầu cuối. Với
các thiết bị có thể cung cấp đến hàng Gbps, hệ thống TDM cần các thiết bị có
năng lực xử lý lớn, giao diện đắt tiền, nhƣng với công nghệ Ethernet, chỉ cần
đầu tƣ một lần với chi phí thấp hơn rất nhiều lần.
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 18
Bƣớc nhảy băng thông
Với mạng MEN, khách hàng có thể yêu cầu băng thông nhƣ họ muốn.
Với hệ thống TDM, khách hàng phải thuê băng thông theo bƣớc nhảy lớn. Ví dụ
nxE1, nxE3, STM1, STM3. Nhƣng với các dịch vụ mạng MEN, khách hàng có
thể sử dụng băng thông nhƣ họ muốn. Ví dụ khách hàng muốn thuê đƣờng
truyền băng thông 120Mbps họ phải thuê một đƣờng STM1 có băng thông
155Mbps thì họ có thể thuê một đƣờng Ethernet có tốc độ 120Mbps qua một
giao diện cáp quang có khả năng nâng cấp lên đến 1Gbps.
Triển khai nhanh
Do không phải thay đổi thiết bị khi tăng băng thông nên triển khai các gói
dịch vụ trên mạng MEN rất nhanh. Để nâng cấp đƣờng truyền từ E1 lên E3,
khách hàng cần mua sắm thiết bị, ký lại hợp đồng với nhà cung cấp dịch vụ,
thay đổi kết nối sau đó mới sử dụng đƣợc đƣờng truyền tốc độ cao hơn. Trong
khi với mạng MEN, khách hàng chỉ cần ký lại hợp đồng với nhà cung cấp dịch
vụ và nhà cung cấp dịch vụ chỉ sửa lại thông số đƣờng truyền là kết nối sẵn
sàng.
Dịch vụ đa dạng
Nhà cung cấp dịch vụ có thể đƣa ra nhiều loại dịch vụ trên mạng MEN
phù hợp với từng khách hàng cụ thể. Dựa vào yêu cầu của khách hàng sử dụng
Internet hay chỉ kết nối nội mạng, nhà cung cấp dịch vụ sẽ thay đổi thông số trên
hệ thống mà không cần can thiệp đến phía khách hàng. Nhiều khách hàng có thể
dùng chung một đƣờng truyền vật lý mà không ảnh hƣởng đến băng thông của
nhau cũng nhƣ đảm bảo an toàn thông tin.
1.3
Kênh kết nối ảo Ethernet (EVC: Ethernet Virtual Connection)
Một thành phần cơ bản của mạng MEN là kênh kết nối ảo Ethernet. Một
EVC là một kênh kết nối giữa hai hoặc nhiều giao diện UNI. Các giao diện UNI
này đƣợc gọi là các giao diện UNI thuộc kênh EVC. Một giao diện UNI có thể
thuộc một hoặc nhiều kênh EVC tùy thuộc vào sự ghép kênh dịch vụ. Mỗi
khung dịch vụ đi vào mạng MEN phải đến một kênh EVC nào đó, giao diện
UNI mà khung dịch vụ đi đến để vào mạng MEN gọi là giao diện UNI đầu vào.
Khung dịch vụ đi vào khung EVC sẽ đƣợc truyền đến một giao diện UNI khác
thuộc kênh EVC đó và không thể truyền đến giao diện UNI không thuộc kênh
EVC. Mỗi kênh EVC luôn cho phép truyền theo hai hƣớng. Có hai kiểu kênh
EVC là kênh EVC điểm- điểm và kênh EVC đa điểm.[6]
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
Trang 19
1.3.1 Kênh EVC điểm- điểm
Kênh EVC điểm- điểm là kênh EVC kết nối hai giao diện UNI với nhau.
Khung dịch vụ đi vào giao diện UNI này chỉ có thể đi ra giao diện UNI kia và
ngƣợc lại.
CE
Site B
Site C
P2P
EVC
UNI
Site A
Hình 1-7: Kênh EVC điểm – điểm
1.3.2 Kênh EVC đa điểm
Kênh EVC đa điểm kết nối từ hai giao diện UNI trở lên với nhau. Kênh
EVC đa điểm có hai giao diện UNI khác với kênh EVC điểm – điểm ở chỗ nó
có thể thêm vào một hoặc nhiều giao diện UNI khác. Trong khi kênh EVC điểm
–điểm chỉ cho phép kết nối hai giao diện UNI mà không có khả năng thêm vào
bất kỳ một giao diện UNI nào khác. Có hai loại kênh EVC đa điểm là kênh
EVC đa điểm-đa điểm và kênh EVC dạng cây.
CE
CE
Site B
Site C
Site A
CE
MP2MP
EVC
Hình 1-7: Kênh EVC đa điểm – đa điểm
Trong kênh EVC đa điểm, các giao diện UNI kết nối bình đẳng với nhau.
Một khung dịch vụ có thể đƣợc truyền trực tiếp từ giao diện UNI này đến bất
kỳ một giao diện UNI khác cùng thuộc vào kênh EVC. Hình 1-7 mô tả một
kênh EVC đa điểm - đa điểm.
Trần Đắc Anh – Lớp K12D2
Luận văn thạc sĩ
- Xem thêm -