Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E VÀ CÁC DỊCH VỤ TRÊN MẠNG MAN-E

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-E VÀ CÁC DỊCH VỤ TRÊN MẠNG MAN-E

Tải bản đầy đủ

25
thông truyền tải lưu lượng rất lớn, phương tiện truyền trong mạng Ethernet cũng chuyển
dần từ cáp đồng sang cáp quang, và cấu hình cũng đã phát triển từ cấu trúc bus dùng
chung lên cấu trúc mạng chuyển mạch. Đây là những nhân tố quan trọng để xây dựng các
mạng có dung lượng cao, chất lượng cao, và hiệu xuất cao, đáp ứng được những đòi hỏi
ngày càng khắt khe của yêu cầu về chất lượng dịch vụ (Qos) trong môi trường mạng
mạng đô thị (MAN-E) hay WAN đảm bảo kết nối với khách hàng mọi lúc, mọi nơi mọi
giao diện.
Mở rộng từ mạng LAN ra mạng MAN-E tạo ra các cơ hội mới cho các nhà khai
thác mạng. Khi đầu tư vào mạng MAN-E, các nhà khai thác có khả năng để cung cấp các
giải pháp truy nhập tốc độ cao với chi phí tương đối thấp cho các điểm cung cấp dịch vụ
POP (Points Of Presence) của họ, do đó loại bỏ được các điểm nút cổ chai tồn tại giữa các
mạng LAN tại các cơ quan với mạng đường trục tốc độ cao.
Doanh thu giảm do cung cấp băng thông với giá thấp hơn cho khách hàng có thể
bù lại bằng cách cung cấp thêm các dịch vụ mới. Do vậy MAN-E sẽ tạo ra phương thức
để chuyển từ cung cấp các đường truyền có giá cao đến việc cung cấp các dịch vụ giá trị
gia tăng qua băng thông tương đối thấp.
Xu hướng phát triển công nghệ mạng MAN-E:
Hiện tại, các công nghệ tiềm năng được nhận định là ứng cử để xây dựng mạng
MAN-E thế hệ mới chủ yếu tập trung vào 5 loại công nghệ chính, đó là:


Next Generation SDH/SONET: SDH/SONET thế hệ mới.



WDM (Wavelength Division Multiplexing): Ghép kênh theo bước song



RPR ( Resilient Packet Ring): vòng Ring gói tự phục hồi.



Ethernet/Giagabit Ethernet (GE)



Chuyển mạch kết nối MPLS
Các công nghệ nói trên này được xây dựng khác nhau cả phạm vi và các phương

thức mà chúng sẽ được sử dụng. Trong một số trường hợp, các nhà cung cấp cơ sở hạ
tầng lại triển khai cùng một công nghệ cho các ứng dụng khác nhau. Ví dụ, Gbps có thể
được sử dụng để cung cấp năng lực truyền tải cơ sở hoặc để cung cấp các dịch vụ gói
Ethernet trực tiếp đến khách hàng.
Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ

26
Các nhà khai thác mạng có xu hướng kết hợp một số loại công nghệ trên cùng một mạng
của họ, vì tất cả các công nghệ sẽ đóng góp vào việc đạt được những mục đích chung là:


Giảm chi phí đầu tư xây dựng mạng



Rút ngắn thời gian đáp ứng dịch vụ cho khách hàng



Dự phòng dung lượng đối với sự gia tăng lưu lượng dạng gói



Tăng lợi nhuận từ việc triển khai các dịch vụ mới



Nâng cao hiệu suất khai thác mạng

Trong khuân khổ luận văn này xin trình bày về mạng MAN trên công nghệ
Ethernet/Giagabit Ethernet (GE)
2.1.2 Các tính năng của MAN-E
Khách hàng được kết nối đến MAN-E sử dụng các giao diện thích hợp với
Ethernet thay vì phải qua nhiều giai đoạn biến đổi từ lưu lượng ATM, SONET/SDH và
ngược lại. Bằng cách này không chỉ loại bỏ được sự phức tạp mà còn làm cho quá trình
cung cấp đơn giản đi rất nhiều. Mô hình Metro hình thành từ qúa trình cung cấp các ống
băng thông (tunel giữa các node và khách hàng đầu cuối để cung cấp các mạng LAN ảo
(VLAN) và các mạng riêng ảo (VPN) dựa trên mức thoả thuận dịch vụ SLA).
Trong trường hợp này, các vấn đề đã được đơn giản hoá đi rất nhiều cho cả khách
hàng lẫn nhà khai thác. Khách hàng không cần phải chia cắt lưu lượng và định tuyến
chúng đến các đường phù hợp để đến đúng các node đích nữa. Thay vì tạo ra rất nhiều
chùm đường truyền giữa các node, ở đây chỉ cần tạo ra băng thông dựa theo SLA mà bao
hàm được nhu cầu của khách hàng tại mỗi node.
Nói cách khác, cung cấp các kết nối không còn là vấn đề thiết yếu đối với nhà
cung cấp mạng nữa do đó họ có điều kiện để tập trung vào việc tạo ra các dịch vụ giá trị
gia tăng. Bằng việc mở rộng mạng LAN vào mạng MAN-E sử dụng kết nối có băng
thông lớn hơn, sẽ không còn sự khác biệt giữa các server của mạng với các router được
đặt tại thiết bị của khách hàng và tại các điểm POP của nhà cung cấp mạng nữa
MAN-E có chức năng thu gom lưu lượng và đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng
cho các thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN). Có khả năng cung cấp các kết nối
Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ

27
Ethernet (FE/GE) tới khách hàng để truyền tải lưu lượng trong nội tỉnh, đồng thời kết nối
lên mạng đường trục IP/MPLS NGN để chuyển lưu lượng đi liên tỉnh, quốc tế. Trong
mạng MAN-E người ta sử dụng các thiết bị CES (Carrier Ethernet Switch) tại các nơi có
lưu lượng cao tạo thành mạng chuyển tải Ethernet/IP. Kết nối giữa các thiết bị CES dạng
hình sao, ring hoặc đấu nối tiếp, sử dụng các loại cổng kết nối: n x 1Gbps hoặc n x
10Gbps.
2.1.3 Cấu trúc mạng MAN-E
Kiến trúc mạng Metro dựa trên công nghệ Ethernet điển hình có thể mô tả như
hình 2.1. Phần mạng truy nhập Metro tập hợp lưu lượng từ các khu vực (cơ quan, toà nhà,
...) trong khu vực của mạng Metro. Mô hình điển hình thường được xây dựng xung quanh
các vòng Ring quang với mỗi vòng Ring truy nhập Metro gồm từ 5 đến 10 node. Những
vòng Ring này MAN-E lưu lượng từ các khách hàng khác nhau đến các điểm POP mà các
điểm này được kết nối với nhau bằng mạng lõi Metro. Một mạng lõi Metro điển hình sẽ
bao phủ được nhiều thành phố hoặc một khu vực tập trung nhiều doanh nghiệp.[1]

Hình 2.1: Cấu trúc mạng MAN-E điển hình
Một khía cạnh quan trọng của những mạng lõi Metro này là các trung tâm dữ liệu,
thường được đặt node quan trọng của mạng lõi Metro có thể truy nhập dễ dàng. Những
trung tâm dữ liệu này phục vụ chủ yếu cho nội dung các host gần người sử dụng. Đây
cũng chính là nơi mà các dịch vụ từ nhà cung cấp dịch vụ khác (Outsourced services)
được cung cấp cho các khách hàng của mạng MAN-E. Quá trình truy nhập đến đường
trục Internet được cung cấp tại một hoặc một số điểm POP cấu thành nên mạng lõi Metro.
Việc sắp xếp này có nhiều ưu điểm phụ liên quan đến quá trình thương mại điện tử. Hiện
Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ

28
tại cơ sở hạ tầng cho mục đích phối hợp thương mại điện tử cũng gần giống như lõi của
mạng Internet, có nhiều phiên giao dịch hơn được xử lý và sau đó giảm dần, đây là hai ưu
điểm nổi trội khi tổ chức một giao dịch thành công dựa trên sự thực hiện của Internet.
2.1.4 Mô hình phân lớp mạng MAN-E
Mô hình phân lớp mạng MAN-E được định nghĩa theo MEF 4 được chia làm 3 lớp
bao gồm:


Lớp truyền tải dịch vụ (TRAN layer): bao gồm một hoặc nhiều dịch vụ truyền
tải.



Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer): hỗ trợ các dịch vụ thông tin dữ liệu Ethernet
lớp 2 (trong mo hình OSI).



Lớp dịch vụ ứng dụng: hỗ trợ các ứng dụng được truyền tải dựa trên dịch vụ
Ethernet lớp 2.

Mô hình phân lớp mạng MAN-E dựa trên quan hệ Client/Server. Hơn nữa, mỗi lớp
có thể bao gồm các thành phần thuộc mặt phẳng quản lý, giám sát dịch vụ. Mô hình phân
lớp mạng MAN-E được mô tả tại hình 2.2 [6]

Hình 2.2: Mô hình mạng MAN-E theo các lớp


Lớp truyền tải dịch vụ (Transport Services Layer)

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ

29
Lớp truyền tải dịch vụ, cung cấp các kết nối giữa các phần tử của lớp dịch
vụ Ethernet. Sử dụng nhiều công nghệ khác nhau để thực hiện việc hỗ trợ kết
nối: IEEE 802.1, SONET/SDH, ATM VC, OTN ODUK, PDH DS1/E1, MPLS
LSP… Các công nghệ truyền tải trên, đến lượt mình lại có thể do nhiều công
nghệ khác hỗ trợ, cứ tiếp tục như vậy cho đến lớp vật lý như cáp quang, cáp
đồng, không dây.


Lớp dịch vụ Ethernet (Ethernet Services Layer)
Lớp dịch vụ Ethernet có chức năng truyền tải các dịch vụ hướng kết nối
chuyển mạch dựa trên địa chỉ MAC và các bản tin Ethernet sẽ được truyền trên
hệ thống thông qua các giao diện hướng nội bộ, hướng bên ngoài được quy
định rõ ràng, gắn với các điểm tham chiếu.
Lớp ETH cũng phải cung cấp được các khả năng về OAM, khả năng phát
triển dịch vụ trong việc quản lý các dịch vụ Ethernet hướng kết nối. Tại các
giao diện hướng bên ngoài của lớp ETH, các bản tin bao gồm: Ethernet unicast,
multicast hoặc broadcast, tuân theo chuẩn IEEE 802.3 – 2002.



Lớp dịch vụ ứng dụng (Application Services Layer)
Lớp dịch vụ ứng dụng hỗ trợ các dịch vụ sử dụng truyền tải trên nền mạng
Ethernet của mạng MAN-E. Có nhiều dịch vụ trong đó bao gồm cả các việc sử
dụng lớp ETH như một lớp TRAN cho các lớp khác như: IP, MPLS, PDH
DS1/E1 …

2.1.5 Các điểm tham chiếu trong mạng MAN-E
Điểm tham chiếu trong mạng MAN-E là tập các điểm tham chiếu lớp mạng được
sử dụng để phân các vùng liên kết đi qua các giao diện. hình vẽ 2.3 chỉ ra các quan hệ
giữa các thành phần kiến trúc bên ngoài và mạng MAN-E. Các thành phần bên ngoài bao
gồm:


Từ các thuê bao đến các dịch vụ MAN-E



Từ các mạng MAN-E khác



Các mạng truyền tải dịch vụ (không phải Ethernet) khác.

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ

30

Other L2/L2+

Subscriber

Services Networks
(e.g., ATM, FR, IP)

UNI

Service
Interworking
NNI
UNI

Subscriber

MAN-E

Metro Area Network
ETHERNET
(MAN-E)
Service Provider X

Network
Interworking
NNI

Service Provider Z1
External
NNI

External
NNI
Ethernet
Wide Area Network
(E-WAN)
Service Provider Y

MAN-E
Service Provider Z2

Other L1
Transport Networks
(e.g., SONET, SDH, OTN)

UNI

Subscriber

Network
Interworking
NNI

MAN-E
Service Provider X

Hình 2.3: Mô hình các điểm tham chiếu
Các thuê bao kết nối đến mạng MAN-E thông qua điểm tham chiếu giao diện
Người dùng – Mạng (UNI: Uset – Network interface). Các thành phần trong cùng mạng
(NE: Internal Network Elements) hoặc I-INNIs ( Internal – NNIs). Hai mạng MAN-E độc
lập có thể kết nối với nhau tại điểm tham chiếu External NNI (E-NNI). Một mạng MANE có thể kết nối với các mạng dịch vụ và truyển tải khác tại điểm tham chiếu liên mạng
Network Interworkinh NNI (NI-NNI) hoặc điểm tham chiếu liên dịch vụ Service
Interworking NNI (SI-NNI).

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ

31

Subscriber Site A

UNI
Client

Subscriber Site B
UNI

UNI
Network
T

Metro
Ethernet
Network
(MEN)

UNI

UNI
Network

UNI
Client

T

Ethernet Virtual Connection
End-to-End Ethernet flow

Hình 2.4: Giao diện UNI và mô hình tham chiếu MAN-E
Giao diện UNI sử dụng để kết nối các thuê bao đến nhà cung cấp dịch vụ MAN-E.
UNI cũng cung cấp điểm tham chiếu giữa các thiết bị mạng MAN-E 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 phí 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
thường được chia thành thiết bị truy nhập và thiết bị người sử dụng đầu cuối. giữa hai
thiết bị này có điểm tham chiếu S.[6]
2.1.6 Các thành phần vật lý trong mạng MAN-E
Các thiết bị vật lý trong mạng là các thành phần mạng (NE: Network Element)
trong mạng MAN-E. Một thiết bị có thể có nhiều chức năng khác nhau và thuộc nhiều lớp
khác nhau trong mô hình mạng MAN-E.


Các thiết bị biên khách hàng (CE: customes Edge)
Thiết bị CE là thành phần vật lý thuộc kiến trúc mạng MAN-E thực hiện các
thành phần chức năng thuộc mạng khách hàng để yêu cầu các dịch vụ từ nhà
cung cấp mạng MAN-E. 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 đáp ứng được khả năng làm việc với giao
diện UNI-C. Thiết bị CE có thể là Swtich(Ethernet, Router(IP/MPLS) hoặc một

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ

32
thiết bị đầu cuối. thông thường các thành phần chức năng của CE có thể thuộc
lớp ETH layer, TRAN layer hoặc APP layer.


Thiết bị biên nhà cung cấp dịch vụ (PE: Provider Edge)
Thiết bị PE là các router có chức năng cung cấp chức năng kết nối đến
khách hàng hoặc kết nối đến 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.



Thiết bị lõi của nhà cung cấp dịch vụ (P: Provider Core)
Thiết bị P hay còn gọi là Core Router, là các router khác của nhà cung cấp
dịch vụ thuộc lớp ETH leyer, thiết bị P không tham gia vào các chức năng
thuộc giao diện UNI-N/E-NNI.



Thiết bị kết cuối mạng (NT: Network Termination)
Thiết bị NT thực hiện chức năng thuộc lớp TRAN layer giữa điểm cuối của
nhà cung cấp dịch vụ mà điểm đầu của khách hàng. Các thiết bị NT đảm nhiệm
chức năng giám sát hiệu năng đường truyền vật lý, định thời, chuyển đổi mã
hóa giữa các thành phần.



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 đường truyền vật lý.

2.1.7 Lợi ích dùng dịch vụ Ethernet
Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã cung cấp dịch vụ Metro Ethernet. Một số nhà cung
cấp đã mở rộng dịch vụ Ethernet vuợt xa phạm vi mạng nội thị (MAN-E) và vươn đến
phạm vi mạng diện rộng (WAN). Hàng triệu thuê bao đã được sử dụng dịch vụ Ethernet
và số lượng thuê bao đang tăng lên một cách nhanh chóng. Những thuê bao này bị thu hút
bởi những lợi ích của dịch vụ Ethernet đem lại, bao gồm:


Tính dễ sử dụng.



Hiệu quả về chi phí (cost effectiveness).



Linh hoạt.

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ

33
Tính dễ sử dụng
Dịch vụ Ethernet dựa trên một giao diện Ethernet (Ethernet interface) chuẩn, phổ
biến dùng rộng rãi trong các hệ thống mạng cục bộ (LAN). Hầu như tất cả các thiết bị và
máy chủ trong LAN đều kết nối dùng Ethernet, vì vậy việc sử dụng Ethernet để kết nối
với nhau sẽ đơn giản hóa quá trình hoạt động và các chức năng quản trị, quản lí và cung
cấp (OAM &P).
Hiệu quả về chi phí
Dịch vụ Ethernet làm giảm chi phí đầu tư (CAPEX-capital expense) và chi phí vận
hành (OPEX-operation expense):
– Một là, do sự phổ biến của Ethernet trong hầu hết tất cả các sản phẩm mạng
nên giao diện Ethernet có chi phí không đắt.
– Hai là, ít tốn kém hơn những dịch vụ cạnh tranh khác do giá thành thiết bị
thấp, chi phí quản trị và vận hành thấp hơn.
– Ba là, nhiều nhà cung cấp dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao tăng
thêm băng thông một cách khá mềm dẻo.. Điều này cho phép thuê bao thêm
băng thông khi cần thiết và họ chỉ trả cho những gì họ cần.
Tính linh hoạt
Dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao thiết lập mạng của họ theo những cách
hoặc là phức tạp hơn hoặc là không thể thực hiện với các dịch vụ truyền thống khác. Ví
dụ: một công ty thuê một giao tiếp Ethernet đơn có thể kết nối nhiều mạng ở vị trí khác
nhau để thành lập một Intranet VPN của họ, kết nối những đối tác kinh doanh thành
Extranet VPN hoặc kết nối Internet tốc độ cao đến ISP. Với dịch vụ Ethenet, các thuê bao
cũng có thể thêm vào hoặc thay đổi băng thông trong vài phút thay vì trong vài ngày ngày
hoặc thậm chí vài tuần khi sử dụng những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame relay,
ATM,…). Ngoài ra, những thay đổi này không đòi hỏi thuê bao phải mua thiết bị mới hay
ISP cử cán bộ kỹ thuật đến kiểm tra, hỗ trợ tại chỗ.

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ

34
2.2 CÁC DỊCH VỤ CUNG CẤP QUA MẠNG MAN-E
2.2.1 Mô hình dịch vụ Ethernet
Để xác định các loại hình dịch vụ cung cấp qua môi trường Ethernet, trước hết cần
xem xét mô hình tổng quát. Mô hình dịch vụ Ethernet là mô hình chung cho các dịch vụ
Ethernet, được xây dựng trên dựa trên cơ sở sử dụng các thiết bị khách hàng để truy cập
các dịch vụ. Trong mô hình này sẽ định nghĩa các thành phần cơ bản cấu thành dịch vụ
cũng như một số đặc tính cơ bản cho mỗi loại hình dịch vụ. Nhìn chung các dịch vụ
Ethernet đều có chung một số đặc điểm, tuy nhiên vẫn có một số đặc tính đặc trưng khác
nhau cho từng dịch vụ riêng. Mô hình cơ bản cho các dịch vụ Ethernet Metro như chỉ ra
trên hình sau.

Hình 2.5: Mô hình cung cấp các dịch vụ Ethernet qua mạng MAN-E
Các dịch vụ Ethernet được cung cấp bởi nhà cung cấp mạng Ethernet Metro. Thiết
bị khách hàng nối đến mạng tại giao diện người dùng - mạng (UNI) sử dụng một giao
diện Ethernet chuẩn 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps hoặc 10Gbps.
Trong mô hình này chủ yếu đề cập đến các kết nối mạng mà trong đó thuê bao
được xem là một phía của kết nối khi trình bày về các ứng dụng thuê bao. Tuy nhiên cũng
có thể có nhiều thuê bao (UNI) kết nối đến mạng MEN từ cùng một vị trí.
Trên cơ sở các dịch vụ chung được xác định trong mô hình, nhà cung cấp dịch vụ
có thể triển khai các dịch vụ cụ thể tuỳ theo nhu cầu khách hàng. Những dịch vụ này có
thể được truyền qua các môi trường và các giao thức khác nhau trong mạng Man-E như
SONET, DWDM, MPLS, GFP, .... Tuy nhiên, xét từ góc độ khách hàng thì các kết nối
mạng xuất phát từ phía khách hàng của giao diện UNI là các kết nối Ethernet.
Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ

35
2.2.2 Kênh kết nối ảo Ethernet (EVC: Ethernet Virtual Connection)
Một thành phần cơ bản của mạng MAN-E 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 được gọi là
các giao diện UNI thuộc kênh EVC. Một giao diện UNI có thể có thể thuộc một hay nhiều
kênh EVC tùy thuộc vào sự ghép kênh trên dịch vụ. Mỗi khung dịch vụ đi vào mạng
MAN-E phải đến 1 EVC nào đó, giao diện UNI mà khung dịch vụ đi đến để vào MAN-E
gọi là UNI đầu vào. Khung dịch vụ đi vào khung EVC sẽ được 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 hướng.
Có hai loại kênh ECV là EVC điểm – điểm và EVC đa điểm.[8]


Kênh EVC điểm – điểm: là kênh EVC kết nối hai giao diện UNI với nhau.
Khung dịch vụ đi vào giao điện UNI này chỉ có thể đi ra giao diện UNI kia và
ngược lại.

Hình 2.6: EVC điểm – điểm


Kênh EVC đa điểm: là kênh EVC kết nối từ hai giao diện UNI trở lên với nhau.
Kênh EVC đa điểm có hai giao điện UNI khác với kênh điểm–điểm ở chỗ có

Nguyễn Quang Huy lớp – Cao học K7

Luận văn thạc sĩ