Tài liệu Mạng metro ethernet

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