Công Nghệ Mạng MAN-E

8/12/2019 Công Nghệ Mạng MAN-E

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-mang-man-e 1/90

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKhoa Điện – Điện tửBộ môn Viễn thông

-------o0o-------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2TÌM HIỂU VỀ MẠNG MAN-E

GVHD: ThS. Hồ Văn KhươngSVTH: Phan Dũng VyLớp: DD09DV5MSSV: 40903403

TP.HCM, tháng 06 năm 2014



Đồ án môn học 2 Tìm hiểu về mạng MAN-E

SVTH: Phan Dũng Vy Trang 2

MỤC LỤC Nhận xét của giáo viên hướng dẫn..................................................................................... 3

Lời cảm ơn ........................................................................................................................... 4

Danh mục hình vẽ ............................................................................................................... 5

Danh mục bảng biểu ........................................................................................................... 7

Thuật ngữ viết tắt ............................................................................................................... 8

Lời nói đầu......................................................................................................................... 11

Chương I: Giới thiệu về mạng MAN-E............................................................................. 13

1.1 Mạng đô thị MAN và công nghệ Ethernet.................................................................... 13

1.2 Các đặc tính của mạng MAN-E..................................................................................... 15

1.3 Cấu trúc mạng MAN-E................................................................................................. 19

Kết luận chương.................................................................................................................. 22

Chương II: Các công nghệ mạng MAN-E......................................................................... 23

2.1 Ethernet over SONET/SDH.......................................................................................... 23

2.2 Resilient Packer Ring (RPR)......................................................................................... 29

2.3 Gigabit Ethernet............................................................................................................. 35

2.4 MPLS/GMPLS.............................................................................................................. 382.5 IEE 802.1Q và Q-in-Q................................................................................................... 40

2.6 Công nghệ MAC-in-MAC (PBB/PBT)......................................................................... 43

Kết luận chương.................................................................................................................. 47

Chương III: Các dịch vụ của mạng MAN-E..................................................................... 48

3.1 Ưu điểm của các dịch vụ cung cấp qua MAN-E........................................................... 49

3.2 Các loại dịch vụ MAN-E cơ bản................................................................................... 51

3.3 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet.................................................................................... 60

3.4 Ví dụ một số dịch vụ..................................................................................................... 78

Kết luận chương.................................................................................................................. 84

Chương IV: Tình hình triển khai mạng MAN-E của VNPT............................................. 85

4.1 Mạng đô thị băng rộng đầu tiên tại Việt Nam .............................................................. 85

4.2 Tình hình triển khai MAN-E của VNPT hiện nay ...................................................... 88

Kết luận ............................................................................................................................. 91

Tài liệu tham khảo............................................................................................................. 90





NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

Chữ ký của giáo viên hướng dẫn





LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Văn Khươngcùng quý thầy cô bộ môn Viễn Thông, khoa Điện - Điện Tử, trườngĐại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh.

Trong quá trình thực hiện đồ án gặp các khó khăn về thời gian

cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thiết kế. Nhưngđược hướng dẫn và chỉ dạy nhiệt tình của quý thầy cô đã giúp emkhắc phục được những khó khăn đó và có thể hoàn thành tốt đồ án.

Bên cạnh đó, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinhviên tập thể lớp DD09DV5, đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình tìmkiếm tài liệu cũng như thực hiện để em có thể hoàn thành đồ án

trong thời gian sớm nhất.

TP.HCM, tháng 06 năm 2014 SV thực hiện ............

Phan Dũng Vy .........







Hình 3-7. Thêm mới một UNI trường hợp sử dụng dịch vụ E-Line

Hình 3-8. Thêm mới một UNI trường hợp sử dụng một E-LAN

Hình 3-9. EVC gốc - đa điểm

Hình 3-10. Kiểu dịch vụ E-tree sử dụng EVC gốc – đa điểm

Hình 3-11. Dịch vụ E-Tree sử dụng nhiều UNI “gốc”

Hình 3-12. Thuộc tính màu của khung dịch vụ

Hình 3-13: Sự phân chia độ trễ khung

Hình 3-14. Ví dụ về mất khung trong EVC điểm-điểm.

Hình 3-15. Định dạng khung VLAN

Hình 3-16. Hỗ trợ gán nhãn VLANHình 3-17. Ghép nhiều dịch vụ với các EVC điểm-điểm

Hình 3-18. Truy nhập Internet qua một EVC điểm-điểm

Hình 3-19. LAN mở rộng sử dụng dịch vụ E-LAN

Hình 3-20. Ví dụ Intranet/Extranet L2VPN

Hình 4-1. Mô hình xây dựng mạng MAN của TP.HCM

55

56

57

58

59

62

64

67

68

7376

79

81

82

86





DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2-1. Ý nghĩa các trường trong M-in-M

Bảng 3-1. Ví dụ thuộc tính dịch vụ

Bảng 3-2. Các giao thức điều khiển lớp 2

Bảng 3-3. Các khả năng có thể hỗ trợ nhãn VLAN tại một UNI

44

71

72

76





THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Viết tắt Tiếng Anh Tiếng ViệtADM Add-Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen-rẽ

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển mạch không đồng

bộ

CE Customer Edge Phía khách hàng

CoS Class of Service Lớp dịch vụ

CRC Cyclic Redundancy Check Mã sửa lỗi vòng

CWDM/DWDM

Coarse/ Dense Wavelength DivisionMultiplex

Ghép kênh theo bước sóng ghéplỏng/ghép mật độ cao

DSL Digital subscriber line Đường thuê bao số

DXC Digital Cross-Connect Bộ đấu chéo số

E-LAN Ethernet LAN Service Dịch vụ LAN ethernet

EoS Ethernet over SDH Ethernet trên SDH

FICON Fibre Connection Kết nối sợi quang

GE Gigabit Ethenet Gigabit EthenetGFP-F/T Framing mapped/Transparent Generic

Framing Procedure

Thủ tục lập khung tổng quát theo

khung/trong suốt

GMPLS Generalized Multiprotocol Label

Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức

tổng quát

HIS High Speed Internet Service Dịch vụ Internet tốc độ cao

IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức đặc nhiệm kỹ thuật

InternetIP Internet Protocol Giao thức internet

IS–IS Intermediate System–to–Intermediate

System

Kết nối hệ thống trung gian đến

hệ thống trung gian

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internet

ITU-T International Telecommunications Union

(Telecommunications Standardisation

Hiệp hội viễn thông quốc tế





Sector)

LAN Local area network Mạng nội bộ

LCAT Link Capacity Adjustment Scheme Cơ chế điều chỉnh dung lượng

tuyến

LSP Label-Switched Path Đường chuyển mạch nhãn

LSR Label-Switched Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường

MAN Metro Area Network Mạng vùng đô thị

MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NGN Next Generation network Mạng thế hệ sau

NG-SDH Next Generation SDH SDH thế hệ sau

NNI Network – to – Network Interface Giao diện kết nối Mạng – Mạng

OA&M Operation, Administration and

Maintenance

Vận hành, quản lý và bảo dưỡng

OADM Optical Add Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen rẽ quang

OSPF Open Shortest Path First Thuật toán chọn đường ngắn nhất

OXC Optical Cross-connect Thiết bị kết nối chéo quang

PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ

PDU Protocol Data Unit Khối dữ liệu giao thức

PIM Protocol Independent Multicast Phát tán multicsat độc lập với

giao thức

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm-tới-điểm

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộng

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên

SAN Storage area network Mạng lưu trữ

SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ

SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ





SSM Source Specific Multicast Phát tán multicast theo nguồn

STM-n Synchronous Transport Module level N Mô-dun truyền tải đồng bộ mức n

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải

TDM Time division multiplexing Ghép kênh theo thời gian

UNI User-to-Network Interface Giao diện kết nối người sử dụng

– mạng

VCAT Virtual Concatenation Ghép chuỗi ảo

VCC Virtual Channel Connection Kênh kết nối ảo

VLAN Virtual LAN LAN ảo

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WAN Wide area network Mạng diện rộng

WDM Wavelength Division Multiplex Ghép kênh theo bước sóng







Trong vai trò một sinh viên, việc nghiên cứu tìm hiểu những công nghệ đang

được áp dụng bên cạnh những công nghệ mới là hết sức cần thiết. Do đó em

đã lựa chọn đề tài “ Tìm hiểu về mạng MAN-E”. Nội dung đề tài này gồm 4

chương:

- Chương I: Giới thiệu tổng quan về mạng MAN-E với các đặc điểm

đáng chú ý của mạng.

- Chương II: Giới thiệu về các công nghệ có thể được sử dụng để xây

dựng mạng MAN-E.

- Chương III: Trình bày về các dịch được cung cấp trên mạng MAN-E.

- Chương IV: Giới thiệu sơ lược về tình hình triển khai mạng MAN-E

tại Việt Nam của VNPT.

Mặc dù đã cố gắng hết sức, tuy nhiên do hạn chế về tài liệu cũng như quá

trình dịch thuật còn nhiều lỗi nên các vấn đề được trình bày trong đồ án vẫn

chưa thể mang tính hoàn chỉnh, rất mong các thầy cô và các bạn góp ý thêm.

TP.HCM, tháng 06 năm 2014

Phan Dũng Vy.........





CHƯƠNG I – GIỚI THIỆU VỀ MẠNG MAN-E

Trong chương này, chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu về các chủ đề sau:

- Mạng MAN-E là gì?

- Các đặc tính của mạng MAN-E.

- Cấu trúc của mạng MAN-E.

1.1 Mạng đô thị - MAN và công nghệ Ethernet

MAN là viết tắt của Metro Area Network là một mạng dữ liệu băng

rộng trong phạm vi địa lý cỡ một thành phố, cung cấp tích hợp các dịch vụ

truyền thông như dữ liệu, thoại và hình ảnh. Mạng MAN là nhánh đầu tiên

của hệ thống mạng toàn cầu kết nối người dùng, khách hàng tới mạng WAN.

Các đối tượng sử dụng mà mạng MAN hướng tới bao gồm các khách hàng cá

nhân và các doanh nghiệp, ví dụ như các công xưởng lớn (LEs), văn phòng

vừa và nhỏ (SOHO), các nhà kinh doanh vừa và nhỏ (SMBs), các dịch vụ cấp

phát tài nguyên động (MTUs), các chung cư (MDUs) (xem hình 1-1).

Bộ phận của mạng đô thị kết nối với các khách hàng được gọi là last

mile để biểu thị nhánh cuối cùng của mạng dữ liệu. Tuy nhiên nếu đặt khách

hàng làm trung tâm, người ta lại gọi nhánh này là first mile để biểu thị ýquyền lợi khách hàng là hàng đầu. Một từ có biểu đạt ý nghĩa cụ thể hơn là

“đầu cuối”, bởi nhánh cuối cùng của mạng dữ liệu thường là thử thách lớn

nhất, có chi phí xây dựng cao nhất và cũng là rào cản cuối cùng của tiến trình

chuyển đổi từ mạng đô thị sang mạng dữ liệu tập trung tốc độ cao (high-speed

data-centric network). Kết nối giữa các phần tử của mạng MAN thường là cáp





quang hoặc có thể là không dây. Các công nghệ được sử dụng cho mạng

MAN như ATM, FDDI, DQDB và SMDS.

Core

Edge

Metro

Customer

Hình 1-1. Mạng đô thị MAN

Ethernet là công nghệ được sử dụng rộng rãi cho mạng LAN. Công

nghệ Ethernet do Robert Melancton Metcafe phát minh ra tại trung tâm

nghiên cứu Xeror Palo Alto từ những năm 1970. Lúc đó, hệ thống Ethernet

chỉ chạy với tốc độ xấp xỉ 3Mbps. Năm 1980, đặc tả Ethernet chính thức ra

đời từ nghiên cứu của liên minh DEC-Intel-Xeror. Tốc độ Ethernet lúc đó

được mở rộng lên 10Mbps. Sau đó, công nghệ Ethernet được đưa vào ủy ban

các tiêu chuẩn LAN của IEEE (IEEE 802). Năm 1985, chuẩn Ethernet là

IEEE 802.3 được phát hành. Ethernet hoạt động theo giao thức cảm nhận

sóng mang CSMA/CD. Tốc độ Ethernet ngày càng tăng, từ 10Mbps ban đầu

lên 100Mbps, 1000Mbps (1Gbps), 10Gbps, 40 Gbps và có thể lên tới

100Gbps. Hiện nay chuẩn tốc độ cao nhất được phát hành là 10Gbps, chuẩn

40Gbps và 100Gbps vẫn đang được phát triển và chưa hoàn thiện. Cũng theo







Hình 1-2. Truyền dẫn TDM trong mạng MAN

Hình vẽ mô tả hai trường hợp triển khai kết nối tới khách hàng là kết

nối on-net và kết nối off-net . Trường hợp on-net , nhà cung cấp dịch vụ sẽ

cung cấp một đường cáp quang tới tận nhà khách hàng, và bên phía khách

hàng sẽ có thiết bị ghép xen rẽ ADM cung cấp các đường T1 hoặc DS3/OCn

tới từng người sử dụng đầu cuối riêng. Trường hợp này, các bộ ghép kênh số

như M13 sẽ có chức năng ghép nhiều đường T1 thành một đường DS3 hoặc

nhiều đường DS3 thành một đường OCn để có thể truyền dẫn qua mạng

quang SONET/SDH tới tổng đài. Kết nối off-net là khi không có đường cáp

quang tới nhà khách hàng, kết nối được thực hiện qua các đường cáp đồng T1hoặc DS3 được tập hợp lại tại tổng đài sử dụng bộ nối chéo truy cập số DAC.

Luồng tổng này được truyền dẫn tới các tổng đài trung tâm, tại đó các luồng

này kết thúc hoặc truy cập tới WAN tùy theo dịch vụ của khách hàng đang sử

dụng.





Triển khai và điều hành một mạng thuần TDM rất tốn kém vì công

nghệ TDM không linh hoạt đối với nhu cầu của khách hàng. Giá thành để

triển khai một mạng đô thị bao gồm cả chi phí cố định về thiết bị, cơ sở hạ

tầng lẫn chi phí điều hành. Chi phí điều hành mạng bao gồm các chi phí về

thiết kế, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, quản lý… Giá thành để tạo nên dịch vụ

sẽ tác động lớn tới thành công của việc đưa dịch vụ đó tới khách hàng. Chi

phí cho các thiết bị truyền dẫn càng thấp thì giá thành dịch vụ được đưa tới

khách hàng càng thấp.

Khó khăn lớn mà giao diện TDM gặp phải là băng thông cung cấp

không truyến tính theo yêu cầu của khách hàng mà tăng theo các mức cố định.

Ví dụ một giao diện T1 cung cấp luồng 1.5Mbps, mức tiếp theo là DS3 với

45Mbps, mức cao hơn là OC3 155Mbps… Khi băng thông khách hàng yêu

cầu lớn hơn 1.5Mbps thì buộc nhà cung cấp phải lắp nhiều đường T1 hoặc

cung cấp cho khách hàng một đường DS3 mới. Kéo theo đó phải thay đổi cảgiao diện vật lý đã cung cấp cho khách hàng. Chi phí phát sinh trong việc thay

đổi đó gây ảnh hưởng chính tới cả khách hàng và nhà cung cấp. Không chỉ thế,

khi giao diện phía khách hàng thay đổi, nhà mạng cũng phải thay đổi giao

diện tại tổng đài để thích ứng với kênh đã triển khai. Việc này thường xuyên

xảy ra vì nhu cầu của khách hàng ngày càng đa dạng. Các dịch vụ như

Channelized DS1, Channelized DS3 hay Channelized OCn có thể cung cấp

băng thông thay đổi linh hoạt, tuy nhiên phải mất chi phí lớn cho các router và

giao diện cung cấp dịch vụ này. Chính điều này làm cho giao diện truy cập

Ethernet đạt được lợi thế lớn trong môi trường mạng đô thị. So với các chuẩn

TDM thì giao diện Ethernet 10/100/1000 Mbps linh hoạt hơn trong việc ghép

tách luồng.





Hình 1-3. So sánh TDM với Ethernet

Hình vẽ so sánh sự khác nhau giữa kết nối TDM và Ethernet trong việc

cung cấp truy nhập Internet. Với mạng đô thị sử dụng công nghệ TDM, nhà

cung cấp kết nối đưa ra một đường kết nối điểm-điểm từ POP của ISP tới

khách hàng. Việc quản lý địa chỉ IP và định truyến được ISP thực hiện tại

POP. Điều này tạo ra ranh giới giữa việc cung cấp kết nối và cung cấp dịch vụ

Internet. Với mạng đô thị sử dụng công nghệ Ethernet, giao diện phía khách

hàng và phía ISP đều là Ethernet. Nhà cung cấp kết nối quản lý kết nối lớp 2

(L2), trong khi ISP quản lý các dịch vụ IP. Điều này mở ra cơ hội để các nhà

cung cấp kết nối có thể nâng cấp các dịch vụ mở rộng trên cùng một kết nối

Ethernet mà không cần phải thay đổi hạ tầng mạng của mình cũng như các

thiết bị đã cung cấp cho khách hàng.

Từ những điều đã dẫn và thông qua ví dụ trên, chúng ta có thể tổng kết

được các ưu điểm của công nghệ Ethernet so với công nghệ TDM thông

thường như sau:





+ Tính dễ sử dụng: Dịch vụ Ethernet dựa trên giao diện Ethernet chuẩn,

dùng rộng rãi trong các hệ thống mạng cục bộ. Hầu như tất cả các thiết

bị và máy chủ trong các mạng LAN có đầu kết nối Ethernet.

+ Tính kinh tế: Ethernet được sử dụng phổ biến trong hầu hết hết các

thiết bị mạng nên chi phí lắp đặt thiết bị có giao diện Ethernet là không

cao. Giá thành thiết bị thấp, chi phí quản trị và vận hành thấp cho phép

thuê bao thêm băng thông khi cần thiết và khách hàng chỉ chi trả cho

những gì họ cần.

+ Tính linh hoạt: Nhà cung cấp dễ dàng cung cấp các dịch vụ như

Intranet VPN, Extranet VPN, kết nối Internet tốc độ cao tới ISP. Thay

đổi băng thông nhanh chóng, mềm dẻo.

+ Tính chuẩn hóa: Hiện nay MEF đang tiếp tục định nghĩa và chuẩn

hóa các loại dịch vụ và thuộc tính này, cho phép các nhà cung cấp dịch

vụ có khả năng trao đổi giải pháp của họ một cách rõ ràng, các thuê bao

có thể hiểu và so sánh các dịch vụ một cách tốt hơn.

1.3 Cấu trúc của mạng MAN-E:

Kiến trúc mạng MAN-E điển hình có thể mô tả như hình 1-4. 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 MAN gồm từ

5 đến 10 node. Những vòng Ring này mang 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.

CISCOSYSTEMS

CISCOSYSTEMS

Hình 1-4. Cấu trúc mạng MAN-E

Một phần quan trọng của những mạng lõi Metro này là các trung tâm

dữ liệu, thường được đặt tại các node quan trọng của mạng lõi Metro có thể

truy nhập dễ dàng. Những trung tâm dữ liệu này phục vụ chủ yếu cho nộidung 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 đ-

ược cung cấp tại một hoặc một số điểm POP cấu thành nên mạng lõi Metro.

Theo định nghĩa của Metro Ethernet Forum trong MEF4 (MetroEthernet Architecture Framework - Part 1), mạng Metro Ethernet sẽ được xây

dựng theo 3 lớp: Lớp Dịch Vụ Ethernet – hỗ trợ các dịch vụ truyền thông dữ

liệu L2 Ethernet cơ bản; tổ hộp của một hoặc nhiều Lớp Truyền Tải Dịch Vụ

hỗ trợ; và có thể bao gồm Lớp Dịch Vụ Ứng Dụng hỗ trợ cho các ứng dụng

trên nền L2 Ethernet. Mô hình mạng theo các lớp dựa trên quan hệ





client/server. Bên cạnh đó, mỗi lớp mạng này có thể được thiết kế theo các

mặt phẳng điều khiển, dữ liệu, quản trị trong từng lớp, bao gồm:

+ Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer): Lớp dịch vụ Ethernet có chức

năng truyền tải các dịch vụ hướng kết nối chuyển mạch dựa trên địa chỉ

MAC. Các bản tin Ethernet sẽ được truyền qua hệ thống thông qua các

giao diện hướng nội bộ, hướng bên ngoài được quy định rõ ràng, gán

với các điểm tham chiếu. Lớp ETH cũng phải cung cấp các khả năng về

OAM, khả năng phát triển dịch vụ trong việc quản lý các dịch vụ

Ethernet hướng kế nối. Tại các giao diện hướng bên ngoài của lớp ETH,

các bản tin bao gồm: Ethernet unicast, multicast hoặc broadcast, tuân

thủ theo chuẩn IEEE 802.3 – 2002.

+ Lớp truyền tải dịch vụ (TRAN layer): Lớp truyền tải dịch vụ hỗ trợ

kết nối giữa các phần tử của lớp ETH. Có thể sử dụng nhiều công nghệ

khác nhau dùng để thực hiện việc hỗ trợ kết nối. Một số ví dụ: IEEE

802.1, SONET/SDH, ATM VC, OTN ODUK, PDH DS1/E1, MPLSLSP… 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 và ứng dụng (APP layer): Lớp dịch vụ ứng dụng hỗ

trợ các dịch vụ sử dụng truyển tải trên nền Ethernet của mạng MEN. Có

nhiều dịch vụ trong đó bao gồm cả các việc sử dụng lớp ETH như một

lớp TRAN cho các lớp như: IP, MPLS, PDH…





Kết luận chương I:

Trong chương này, chúng ta đã nắm được những khái niệm cơ bản về mạng

MAN-E, khảo sát sự khác biệt cũng như ưu điểm của mạng MAN sử dụng

công nghệ Ethernet đối với mạng MAN truyền thông sử dụng công nghệ

TDM, qua đó rút ra được những đặc tính cơ bản của một mạng MAN-E.

Chúng ta cũng đã tìm hiểu qua về cấu trúc một mạng MAN-E cơ bản, cũng

như các lớp cấu thành nó.

Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ đi sâu hơn vào việc tìm hiểu các công

nghệ xây dựng mạng MAN-E.





CHƯƠNG II - CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG MAN-

E

Các dịch vụ và ứng dụng của MAN-E không nhất thiết phải yêu cầu sử dụng

Ethernet làm công nghệ truyền dẫn lớp dưới, mạng MAN-E còn có thể được

xây dựng bởi các công nghệ khác, trong chương này chúng ta sẽ lần lượt tìm

hiểu các công nghệ:

- Ethernet over SONET/SDH (EOS).- Resilient Packet Ring (RPR).

- Gigabit Ethernet.

- MPLS/GMPLS.

- PBB/PBT.

2.1 Ethernet over SONET/SDH (EOS)

Giải pháp này được sử dụng để tận dụng hạ tầng mạng WAN có sẵn với

công nghệ SONET/SDH. Vấn đề chủ yếu trong giải pháp này là việc quản lý

băng thông, bởi vì các vòng ring SONET/SDH dung lượng thấp dễ dàng bị

quá tải bởi các dịch vụ dữ liệu.

Lợi ích của EOS là nó cung cấp dịch vụ Ethernet trong khi vẫn giữ

được những ưu điểm của hạ tầng mạng SONET/SDH như khả năng phục hồi

nhanh, giám sát chất lượng đường truyền và tận dụng được hệ quản lý mạng

SONET OMP&P. Với EOS, các khung Ethernet vẫn được giữ nguyên và

đóng gói vào gói SONET tại đầu vào và giải phóng ở đầu ra của mạng.





Khung Ethernet Khung EthernetKhung Ethernet

Khung EoS

Tải trọng SONET/DSH

Hình 2-1. Ethernet over SONET/SDH

Trong hình vẽ, toàn bộ khung Ethernet sẽ được đưa vào trọng tải

SONET/SDH tại đầu vào và được trích xuất ra tại đầu ra. Có hai chuẩn có thể

áp dụng để có thể truyền tải khung Ethernet qua mạng SONET/SDH:

+ LAPS – Link Acess Procedure SDH là chuẩn được định nghĩa bởi

ITU-T trong X.86. LAPS là giao thức phi kết nối tương tự như HDLC.

+ GFP – Generic Framing Procedrure là một chuẩn của ITU-T sử

dụng SDL (Simple Data Link). GFP khác với LAPS là có thể tương

thích với các giao thức khác ngoài Ethernet như PPP, FICON, SCON.

Chức năng EOS có thể nằm tại thiết bị truyền dẫn SONET/SDH hoặc

tại thiết bị chuyển mạch. Điều này đôi khi tạo ra sự cạnh tranh giữa nhà cung

cấp thiết bị truyền dẫn và thiết bị chuyển mạch.

Hình 2-2. Chức năng EoS trong ADM

Hình 2-2 chỉ trường hợp chức năng EOS được thực hiện tại bộ ghép

xen rẽ ADM thông qua một bộ ánh xạ kết hợp tạo khung được đặt tại card

đường dây. Ánh xạ là thêm một khung X.86 hoặc GFP bao bọc toàn bộ khung





Ethernet, việc tạo khung là thực hiện đóng gói khung Ethernet vào trong

SONET/SDH SPE. SONET/SDH SPE sau đó được truyền tải trên ring

SONET/SDH, tới đầu ra khung Ethernet được mở đóng gói.

Hình 2-3. Chức năng EoS trong switch

Hình 2-3 chỉ trường hợp chức năng EOS được thực hiện tại thiết bịchuyển mạch. Ở đây sẽ có sự khác biệt giữa thiết bị số liệu và thiết bị truyền

dẫn, hai thiết bị này có thể thuộc quản lý của hai nhóm khác nhau của cùng

một nhà mạng. Điều này làm cho việc triển khai dịch vụ mới trở nên dễ dàng.

Dịch vụ mới được thực hiện ở lớp trên mà không liên quan đến phần truyền

dẫn. Tuy nhiên trường hợp này sẽ yêu cầu thiết bị chuyển mạch phải có đầy

đủ các đặc tính của SONET/SDH. Trường hợp hình 2-2 phần SONET/SDH

kết thúc tại ADM, thiết bị chuyển mạch Ethernet chỉ thấy một đường Ethernet

tổng.

SONET/SDH

Switch/ADM

EthernetEthernet EoS

EoS

Switch/ADM

Hình 2-4. Chức năng EoS và chuyển mạch trong ADM

Hình 2-4 là trường hợp chức năng chuyển mạch gói, ADM và EOS

thực hiện trên cùng một thiết bị. Mô hình này là tối ưu, tuy nhiên nếu muốn

có sự tách biệt giữa truyền dẫn và dịch vụ số liệu thì sẽ là một khó khăn.





Công nghệ EOS cũng làm cho việc sử dụng băng thông của dịch vụ

không hiệu quả. Bởi vì các tốc độ luồng SONET/SDH không linh hoạt trong

việc mở rộng băng thông và băng thông của SONET/SDH không phù hợp với

các tốc độ Ethernet. Để hạn chế điều này người ta sử dụng VCAT (Virtual

Concatenation).

Luồng tập trung ảo - Virtual Concatenation (VCAT)

Với chuẩn ghép kênh SONET/SDH thông thường thì việc cung cấp một

băng thông phù hợp với yêu cầu của khách hàng là rất khó khăn. Bởi vì tốc độ

SONET/SDH quá nhỏ hoặc quá lớn so với yêu cầu. Trong cấu hình ring

SONET/SDH thì một phần băng thông bị lãng phí, không phải lúc nào cũng

được sử dụng.

VCAT sẽ gom một số đường tốc độ thấp tạo thành đường tốc độ caohơn. VCAT được thực hiện ở lớp 1 (L1), tức là VCAT sẽ tập hợp các kênh

khác nhau và đưa lên lớp trên như một kênh vật lý. VCAT cũng cho phép gộp

n*STS/STM hoặc n*VT/VC tạo thành một đường có tốc độ phù hợp.





Hình 2-5. Luồng tập trung ảo

Hình 2-5 minh họa cho việc sử dụng hiệu quả băng thông. Với một

băng thông yêu cầu là 300Mbps (khoảng 6 đường STS-1), trường hợp ghép

kênh thông thường, nhà mạng sẽ sử dụng nhiều giao diện DS3 và thực hiện

ghép kênh phía khách hàng để cung cấp cho khách hàng băng thông vừa ý

(DS3 là giao diện vật lý cung cấp tốc độ 45Mbps còn STS-1 là định dạng

khung SONET có thể truyền tải tốc độ 50Mpbs). Việc sử dụng nhiều giao

diện DS3 ở phía khách hàng là không hiệu quả, bởi vì sẽ làm tăng giá thành

và không đạt được băng thông cao nhất do kỹ thuật chia sẻ tải. Cách khác, nhà

mạng có thể cung cấp cho khách hàng một đường OC12 (12 STS-1), nhưng

như vậy thì nhà mạng sẽ chịu lỗ bởi vì còn thừa 6 STS-1 không thể sử dụng

cho khách hàng khác. Với VCAT, nhà mạng có thể cung cấp cho khách hàng

đường 300Mbps bằng cách kết hợp 6 STS-1 như một đường lớn hơn.





Hình 2-6. Truyền dẫn Ethernet SONET/SDH Hình 2-6 là một ví dụ về việc cung cấp cả dịch vụ kết nối Ethernet và

dịch vụ TDM trên cùng một hạ tầng mạng SONET/SDH. Nếu thiết bị

SONET/SDH có hỗ trợ VCAT thì giao diện Gigabit Ethernet có thể được

truyền tải qua một luồng 21STS-1, giao diện Fast Ethernet có thể truyền tải

qua luồng 2STS-1 và giao diện DS3 truyền tải qua luồng 1STS-1. Trong

nhiều trường hợp, tốc độ của giao diện Ethernet không nhất thiết phải tương

ứng với tốc độ của SONET/SDH. Một giao diện 100Mbps Ethernet có thể

được truyền tải qua một, hai hoặc ba luồng STS-1 (50Mbps). Trường hợp này

cần có các kỹ thuật hàng đợi, điều chỉnh để giảm thiểu việc mất gói do quá tải

gây ra.

Chức năng EOS và VCAT được thực hiện tại điểm đầu vào và đầu ra,

không nhất thiết phải thực hiện ở mọi trạm trên đường truyền dẫn. Như trong

hình 2-6 thiết bị nối chéo XC thực hiện kết nối hai vòng ring như thông

thường. Tuy nhiên để VCAT có thể phát huy hiệu quả thì các thiết bị đều phải

hỗ trợ VCAT, nếu không việc tiêt kiệm băng thông sẽ không thực hiện được.

Nếu thiết bị trên vòng ring hỗ trợ phân chia kênh mức STS-1 hoặc cao hơn thì

kênh nhỏ nhất VCAT hỗ trợ là STS-1. Nếu thiết bị hỗ trợ VCAT tới mức VT





1.5 (T1) thì băng thông cao nhất của STS-1 trên vòng ring vẫn bị lãng phí

thậm chí khi CPE được chỉ định là n*VT 1.5 thông qua VCAT. Ví dụ trong

hình 1.10, nếu thiết bị ADM 1 và 2 hỗ trợ VCAT tới mức VT 1.5 nhưng thiết

bị nối chéo chỉ thực hiện nối chéo ở mức DS3 thì việc tiết kiệm băng thông

không được thực hiện.

Cơ chế điều khiển dung lượng kênh (LCAS):

VCAT là công cụ hiệu quả trong việc cung cấp cho khách hàng băng

thông theo yêu cầu. Tuy nhiên nhu cầu về băng thông của khách hàng luôn

luôn thay đổi. Để tránh tình trạng thêm bớt liên kết liên tục theo nhu cầu của

khách hàng người ta sử dụng LCAS. LCAS là một giao thức cho phép thay

đổi kích cỡ kênh bất kỳ lúc nào. LCAS cũng được sử dụng để kiểm tra tính

kết nối của đường truyền để thêm hoặc bỏ đường truyền mà không cần phải

phá vỡ hoạt động. Sử dụng kết hợp EOS với LCAS, VCAT có thể đạt hiệu

quả cao khi triển khai dịch vụ Ethernet qua SONET/SDH.

2.2 Resilient Packet Ring (RPR)

RPR là một giao thức lớp MAC được thiết kế để tối ưu quản lý băngthông và dễ dàng triển khai dịch vụ dữ liệu trên một mạng ring. RPR được

khởi nguồn từ khi Cisco sử dụng công nghệ DPT để tối ưu quản lý và phục

hồi băng thông cho các mạng ring. Sau đó DPT được nhóm IEEE 802.17

nghiên cứu và đưa ra chuẩn RPR. RPR là giao thức lớp MAC vận hành ở lớp

2 của mô hình OSI, nó không nhận biết lớp 1 nên độc lập với truyền dẫn nên





có thể làm việc với WDM, SDH hay truyền dẫn dựa trên Ethernet (sử dụng

GBIC - Gigabit Interface Converter). Ngoài ra, RPR đi từ thiết bị đa lớp đến

dịch vụ mạng thông minh lớp 3 như MPLS. MPLS kết hợp thiết bị rìa mạng

IP lớp 3 với thiết bị lớp 2 như ATM, Frame Relay. Sự kết hợp độ tin cậy và

khả năng phục hồi của RPR với ưu điểm quản lý lưu lượng và khả năng mở

rộng của MPLS VPN và MPLS-TE được xem là giải pháp xây dựng MAN

trên thế giới hiện nay.

Hình 2-7. Mô hình mạng sử dụng RPR

Hình vẽ 2-7 chỉ ra mô hình triển khai RPR cơ bản. Các CMTS (Cable

Modem Termination System – hệ thống đầu cuối điều giải cáp) tập hợp lưu

lượng đến thông qua cáp đồng trục từ nhà khách hàng rồi chuyển tới router

RPR. Có nhiều router RPR kết nối với nhau bằng một ring OC48, sau đó lưu

lượng được tập trung chuyển đến một hub trung tâm để thực hiện kết nối ra

Internet.





Có thể nhận thấy RPR sử dụng các ruoter còn EOS sử dụng các swtich.

Lí do bởi vì RPR xuất thân từ DPT của Cisco sử dụng router để thực hiện các

dịch vụ định tuyến IP trên mạng ring. IEEE 802.17 có hướng làm RPR độc

lập với lớp 2 và lớp 3, nhưng thực tế RPR được chấp nhận dành cho các dịch

vụ lớp 3. Đồng thời cũng ít router hỗ trợ dịch vụ lớp 2.

Hoạt động xen, rẽ và chuyển tiếp gói RPR:

RPR có ba hoạt động chính là xen, rẽ và chuyển tiếp gói tương tự như

cơ chế add/drop trong SONET/SDH. Ở đây các kênh được thêm, bớt và kết

nối chéo bên trong vòng ring.

IEEE 802.3 MAC xử lý các gói tại mỗi node của vòn ring bất kể node

đích là nod kế tiếp. Ngược lại RPR 802.17 MAC chuyển tiếp gói tin trong

vòng ring mà không thực hiện bất kỳ bước đệm hoặc chuyển mạch trung gian

nào nếu như gói không thuộc về node. Do đó giảm thiểu được công việc củatừng node.





Hình 2-8. Hoạt động thêm, bớt và chuyển tiếp trong RPR

Hình 2-8 minh họa hoạt động của RPR, lưu lượng không thuộc về node

được chuyển tiếp trong vòng ring được thực hiện bởi IEEE 802.17 MAC.

Trong hoạt động của Ethernet IEEE 802.3 MAC lưu lượng được xử lý, lưu

đệm tại mỗi node để chức năng chuyển mạch xác định giao diện đầu ra.

Ưu điểm của RPR so với SONET/SDH là toàn bộ các gói đến vòng

ring đều được chia sẻ đầy đủ băng thông, cơ chế quản lý băng thông của RPR

cho phép tránh được nghẽn. Trong SONET/SDH mỗi khe thời gian được dành

cho một kênh, băng thông dành cho kênh sẽ bị bỏ ra khỏi vòng ring khi không

có lưu lượng nào.





Khả năng phục hồi của RPR:

RPR cung cấp khả năng phục hồi bảo vệ trong 50ms. Khả năng phục

hồi nhanh chóng cùng với tận dụng băng thông là đặc điểm nổi trội so với

SONET/SDH và các cơ chế bảo vệ khác.

RPR thực hiện chức năng bảo vệ theo 2 cách:

+ Wrap: Một vòng RPR gồm hai vòng sợi quang truyền ngược chiều

nhau. Nếu một thiết bị hay sợi quang bị phát hiện có lỗi, lưu lượng đi

đến sẽ được chuyển sang hướng ngược lại trên vòng quang kia.

+ Steer : Khi phát hiện lỗi sẽ không thực hiện chuyển lưu lượng sang

vòng khác. Node phát hiện lỗi đầu tiên sẽ khởi tạo bản tin báo lỗi gửi

cho các node khác. Khi node nhận được tin bảo vệ, sẽ thực hiện tính

toán lại đường đến đích và topology sẽ được cập nhật tương ứng.

Steer là kỹ thuật bảo vệ mặc định. Nếu các router trong vòng có hỗ trợ

cả hai kiểu bảo vệ thì kiểu Steer sẽ được chọn. Mọi router trong vòng phải

chạy cùng một kiểu bảo vệ. Tất cả hoạt động cảnh báo và chuyển lưu lượng

được thực hiện không quá 50 ms.

Đối với cơ chế bảo vệ SONET/SDH UPSR có một đường hoạt động và

một đường dự phòng, chỉ có 50% dung lượng được sử dụng. Với RPR cả hai

đường đều được sử dụng để truyền đồng thời. Khi xảy ra lỗi, vòng ring được

chuyển sang đường còn lại và cô lập vị trí lỗi.





Hình 2-9. Bảo vệ trong RPR

Như vậy RPR có các đặc điểm chính sau đây:

- Kết nối theo cấu hình Ring

- Khôi phục đường truyền nhanh khi có sự cố (<50ms)

- Hỗ trợ đa dạng phân lớp dịch vụ- Sự linh hoạt của lớp vật lý: có thể tương thích với các tiêu chuẩn lớp

vật lý khác nhau như Ethernet, SONET/SDH và DWDM.

- Cho phép truyền tải lưu lượng theo phương thức quảng bá.

- Điều khiển băng thông tránh tắc nghẽn.





2.3 Gigabit Ethernet (GE)

Công nghệ Ethernet không chỉ giới hạn ở là một công nghệ truy nhập

mà còn có thể sử dụng làm công nghệ truyền dẫn. Khi sử dụng Ethernet làm

công nghệ truyền dẫn thì phần mạng truy nhập có thể xây dựng theo kiểu ring

hoặc kiểu hub-and-spoke.

Với cấu hình hub-and-spoke sẽ có các node tập trung lưu lượng từ

những node khác như trong hình 2-10. Các switch sẽ được đặt ở gần POP

hoặc CO sử dụng sợi quang riêng hoặc bước sóng để kết nối giữa các node.

Mặc dù cấu hình này tốn kém hơn kiểu ring nhưng vẫn được nhiều nhà mạng

coi là tốt hơn ring. Băng thông đến khách hàng có thể mở rộng bởi vì toàn bộ

đường cáp dành cho khách hàng. Có hai kiểu bảo vệ có thể thực hiện. Kiểu

thứ nhất tải lưu lượng sẽ được chia đều trên hai đường liên kết, nếu có sự cố

thì lưu lượng sẽ dồn sang đường còn lại. Kiểu bảo vệ thứ hai là có hai đườngliên kết từ hai swittch khác nhau tới nhà khách hàng. Trong hai đường này sẽ

có một đường ở trạng thái dự phòng không sử dụng do đó phải sử dụng giao

thức STP giữa những node này.





Hình 2-10. Cấu trúc Hub-and-Spoke

Hình 2-11. Cấu hình ring Gigabit Ethernet





Cấu hình ring có thể coi là một tập hợp các liên kết điểm - điểm giữa

các switch. Băng thông của ring được chia sẻ cho các node. Ngoài ra băng

thông này còn được dành cho quản lý, bảo vệ. Trong cấu hình này phải sử

dụng STP để tránh vòng lặp vô hạn của gói tin. STP sẽ khóa một số cổng dư

thừa, đo đó kém tin cậy hơn bảo vệ của RPR, SONET/SDH. Khi có sự cố xảy

ra thì STP sẽ điều chỉnh lại cổng bị khóa để thiết lập đường liên kết mới như

hình 2-12

Hình 2-12. Spanning Tree trong cấu hình ring Gigabit Ethernet





2.4 MPLS/GMPLS

MPLS là giải pháp chuyển mạch nhãn đa giao thức, được sử dụng trong

các mạng hiệu năng cao để định truyến và chuyển tiếp dữ liệu. Chức năng cơ

bản của MPLS là cho phép các router thiết lập các luồng điểm - điểm (còn gọi

là các luồng chuyển mạch nhãn - LSP) với các đặc tính QoS xác định qua bất

kỳ mạng loại gói hay tế bào. MPLS có thể coi như một giải pháp công nghệ tổ

hợp, mạng MPLS có khả năng chuyển các gói tin tại lớp 3 và tại lớp 2 sử

dụng cơ chế hoán đổi nhãn như một kỹ thuật chuyển tiếp.

MPLS hoạt động giữa lớp liên kết dữ liệu (L2) và lớp mạng (L3),

MPLS có thể hoạt động với các giao thức mạng lớp 2 khác nhau như Ethernet,

ATM, Frame Relay, PPP...

Hình 2-13. Cấu trúc gói tin MPLS

Phần tiêu đề của gói tin MPLS bao gồm một hoặc nhiều một chồng

nhãn. Một chồng nhãn bao gồm 4 trường sau:

+ 20 bit trường giá trị nhãn.+ 3 bit trường kiểu lưu lượng dành cho QoS.

+ 1 bit cờ chỉ chồng nhãn cuối, nếu cờ được đặt thì chồng nhãn đó là

cuối cùng trong tiêu đề của gói tin MPLS.

+ 4 bit trường thời gian sống – TTL.





Các router thực hiện chuyển mạch dựa trên nhãn gọi là các LSR (Label

Switch Router). Nhãn được phân phối giữa các LSR bằng giao thức phân phối

nhãn LDP (Label Distribution Protocol). Các đường chuyển mạch nhãn LSP

(Label Switched Path) được thiết lập có thể tạo một mạng riêng ảo hoặc để

truyền tải lưu lượng qua mạng. LSP cũng tương tự như PVC trong ATM

nhưng LSP không phụ thuộc vào giao thức hoạt động ở lớp 2.

Hình 2-14. Mạng Ethernet đô thị MPLS

Như vậy MPLS có các ưu điểm sau đáp ứng các yêu cầu cơ bản đối với

MAN-E:

+ Hỗ trợ nhiều dịch vụ trong đó có 3 dịch vụ cơ bản là E-Line, E-LAN

và E-Tree.

+ Có khả năng mở rộng mạng và dịch vụ.

+ Hỗ trợ nhiều tính năng QoS.





+ Độ tin cậy cao, có khả năng phục hồi nhanh.

+ Các tính năng vận hành khai thác OAM thuận tiện và nhanh chóng.

+ Được hỗ trợ bởi nhiều hãng lớn như Cisco, Acatel, Juniper…

Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS

(Generalized Multiprotocol Labed Switching là bước phát triển theo của công

nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Labed Switching).

GMPLS thực chất là sự mở rộng chức năng điều khiển của mạng MPLS, nó

cho phép kiến tạo mặt phẳng điểu khiển quản lý thống nhất không chỉ ở lớp

mạng mà còn thực hiện đối với các lớp ứng dụng, truyền dẫn và lớp vật lý.

GMPLS mở rộng chức năng hỗ trợ giao thức IP để điều khiển thiết lập hoặc

giải phóng các đường chuyển mạch nhãn LSP cho mạng hỗn hợp bao gồm cả

chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, mạng quang.

2.5 IEE 802.1Q và Q-in-Q

IEEE 802.1Q là chuẩn được thiết kế cho việc gán nhãn VLAN. 4 bytes

tiêu đề sẽ được thêm vào khung IEEE802.3 tiêu chuẩn và được gọi là nhãn

VLAN. Hình vẽ 2-15 minh họa các trường của nhãn VLAN.

Hình 2-15. Cấu trúc nhãn VLAN





Đối với Ethernet, trường Ethernet Type luôn có giá trị 8100H, trường

CFI luôn bằng 0. Hai trường quan trọng nhất là VLAN ID có độ dài 12 bit cho

phép nhận dạng 4096 VLANs và trường User Priority có độ dài 3 bit.

Đối với mạng doanh nghiệp, các VLAN được dùng để giới hạn lưu

lượng mạng nội bộ. Các khung Ethernet của mạng nội bộ sẽ được nhận dạng

và ưu tiên qua các trường VLAN ID và User Priority. Thuật ngữ CE-VLAN

ID được dùng để nhận dạng VLAN ID trong khung dịch vụ của khách hàng.

Nhãn CE-VLAN để nhận dạng nhãn VLAN trong khung dịch vụ của khách

hàng.

Như ta thấy 802.1Q có giới hạn về số lượng VLAN có thể nhận dạng

được là 4096, không có sự phân biệt rõ ràng giữa mạng của nhà ung cấp và

mạng của khách hàng ( không có đánh địa chỉ và VLAN ID riêng) vì thế

không đảm bảo an ninh mạng. Để khắc phục vấn đề này gười ta sử dụng Q-in-Q (viết tắt của 802.1Q-in-802.1Q) hay 802.1ad. Trong Q-in-Q nhà cung

cấpdichj vụ sẽ thêm một VLAN ID hay còn gọi là P-VLAN vào khung IEEE

802.1Q của khách hàng như minh họa dưới đây.

Hình 2-16. Các trường trong Q-in-Q





Nhãn P-VLAN được thêm vào sau địa chỉ MAC nguồn. Nhãn P-VLAN

bao gồm P-VLAN ID của nhà cung cấp dịch vụ gồm 12 bit hỗ trợ 4096 giá

trị, trường P-VLAN CoS gồm 3 bit cung cấp 8 lớp dịch vụ cho mỗi P-VLAN

ID. Ttrường Provider Ethernet Type thường dùng giá trị khác 8100h để chỉ ra

nhãn P-VLAN này không phải là nhãn IEEE802.1Q VLAN tiêu chuẩn,

trường P-CFI thường bằng 0. Nhãn P-VLAN được sử dụng để nhận dạng dịch

vụ.

Nhãn C-VLAN sẽ không bị tác động tới bởi nhà cung cấp. Sau dây là

một số đặc điểm cả khả năng của Q-in-Q.

+ Quản lý VLAN khách hàng: Nhà cung cấp sử dụng một P-VLAN

cho mỗi dịch vụ. Nhà cung cấp sẽ ánh xạ C-VLAN ID của khách hàng

vào một dịch vụ được nhận dạng bởi một P-VLAN ID. Như vậy C-

VLAN ID sẽ được giữ nguyên, khách hàng có thể tự do lựa chọn C-

VLAN ID và C-VLAN CoS.

Hình 2-17. Nhãn P-VLAN được thêm vào khung dịch vụ của khách hàng

+ Học địa chỉ MAC và phân chia địa chỉ MAC giữa nhà cung cáp

dịch vụ và khách hàng: Q-in-Q không cung cấp bất kỳ một sự phân





chia nào giữa các địa chỉ MAC của nhà cung cấp và khách hàng. Vì vậy

khi sử dụng Q-in-Q cho dịch vụ E-LAN, thiết bị chuyển mạch của nhà

cung cấp phải học toàn bộ các địa chỉ MA trong mạng không phân biệt

của nhà cung cấp hay của khách hàng. Do đó làm cho mạng của nhà

cung cấp trở thành một mạng lớn như hình vẽ.

2.6 Công nghệ MAC-in-MAC (PBB/PBT)

Công nghệ MAC-in-MAC hay PBB/PBT là công nghệ được khởi

xướng bởi hãng Nortel Networks và hiện nay đã được tiêu chuẩn hóa thành

802.1ah. Công nghệ MAC-in-MAC hiện đang cạnh tranh với MPLS trong các

mạng MAN-E.

Công nghệ MAC-in-MAC giải quyết được các hạn chế của công nghệQ-in-Q như khả năng phân chia địa chỉ MAC của nhà cung cấp và khách

hàng, khả năng mở rộng mạng và nhận dạng dịch vụ. MAC-in-MAC cũng cho

phép các tính năng về điều khiển, phân loại lưu lượng và đảm bảo QoS…

M-in-M thực hiện thêm địa chỉ MAC nguồn và MAC đích của nhà

cung cấp, nhãn VLAN và nhận dạng dịch vụ của nhà cung cấp vào khung

Ethernet tại giao diện NNI.





Hình 2-18. Các trường trong khung M-in-M

Trong M-in-M nhãn P-VLAN có khuôn dạng giống với nhãn P-VLANcủa Q-in-Q. Truy nhiên trong M-in-M P-VLAN ID của nhãn P-VLAN nhận

dạng VLAN của nhà cung cấp mà các khung dịch vụ của khách hàng chạy

qua đó. P-VLAN CoS xác định lớp dịch vụ cho phân loại và điều khiển lưu

lượng. Service ID nhận dạng dịch vụ trong mạng của nhà cung cấp. M-in-M -

cung cấp tới 16 triệu dịch vụ. Bảng 2-1 tóm tắt các trường trong M-in-M.

Trường trong M-in-M Ý nghĩa

Tiêu đề của nhà cung cấp Đánh địa chỉ mạng nhà cung cấp

ID của dịch vụ Nhận dạng dịch vụ

ID của P-VLAN Nhận dạng VLAN của nhà cung cấp

P-VLAN CoS Quản lý lưu lượng

Bảng 2-1. Ý nghĩa các trường trong M-in-M

Trong M-in-M, nhà cung cấp dịch vụ sẽ chuyển lưu lượng dựa trên địa

chỉ MAC của nhà cung cấp. Các khung dịch vụ của khách hàng sẽ được đưa

vào đường hầm logic M-in-M và không được dùng để chuyển mạch trong

mạng của nhà cung cấp. Vì vậy mạng của nhà cung cấp dịch vụ và mạng của

khách hàng riêng rẽ nhau.





M-in-M có một số đặc điểm nổi bật sau :

+ Quản trị VLAN của khách hàng: M-in-M tạo đường hầm trong suất

cho các khung dịch vụ Ethernet của khách hàng. Tại giao diện UNI,

nhà cung cấp dịch vụ ánh xạ các giá trị của C-VLAN ID và C-VLAN

CoS vào Service ID và P-VLAN CoS chỉ định cho dịch vụ đó. Như vậy

khách hàng có thể tự do phân các giá trị C-VLAN ID và C-VLAN CoS

theo nhu cầu của họ mà không phải quan tâm đến nhà cung cấp dịch vụ.

Các nhà cung cấp dịch vụ cũng không lo lắng phối hợp với VLAN ID

với các khách hàng.

+ Cung cấp các VLAN của nhà cung cấp dịch vụ: M-in-M P-VLAN

ID cho phép nhà cung cấp dịch vụ phân chia mạng của họ thành các

khu vực để đơn giản hóa việc đảm bảo QoS. VLAN của nhà cung cấp

cho phép hỗ trợ nhiều loại dịch vụ của khách hàng.

+ Học và phân chia địa chỉ MAC của nhà cung cấp và khách hàng:

Đường hầm logic M-in-M cho phép tách biệt địa chỉ MAC của nhàcung cấp và khách hàng. Vì vậy mạng chỉ cần học địa chỉ MAC của các

thiết bị của nhà cung cấp. việc học địa chỉ MAC chỉ thực hiện khi có

các thiết bị Ethernet mới được thêm vào mạng của nhà cung cấp. Vì

vậy mạng của nhà cung cấp sẽ giảm được đáng kể các khung broadcast,

tăng độ ổn định và băng thông hữu ích cho lưu lượng khác.

+ Khả năng mở rộng và nhận dạng dịch vụ: M-in-M nhận dạng dịch

vụ từ hai khía cạnh. Thứ nhất là các dịch vụ ở giao diện UNI được nhận

dạng bởi Service ID, đây chính là điểm mà một hoặc nhiều C-VLAN

ID được ánh xạ với một dịch vụ nào đó. Thứ hai P-VLAN ID nhận

dạng P-VLAN của nhà cung cấp mà qua đó các dịch vụ được chuyển

qua. M-in-M hỗ trợ 4096 P-VLAN và tới một triệu dịch vụ. M-in-M sử

dụng nhãn P-VLAN để quản lý lưu lượng thông qua P-VLAN UD và





P-VLAN CoS cho phép nahf cung cấp dịch vụ tính toán thiết kế mạng

cho dịch vụ được hỗ trơ trước khi kích hoạt dịch vụ. Mỗi P-VLAN

được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu của một dịch vụ nào đó. Vì vậy

việc vận hành khai thác mạng và kích hoạt dịch vụ nhanh chóng hơn.

+ Ánh xạ và bảo toàn nhãn C-VLAN: M-in-M lưu các nhãn C-VLAN

do các khung dịch vụ của khách hàng được tạo đường qua mạng. Vì

vậy nhà cung cấp dịch vụ có thể chuyển các khung dịch vụ của khách

hàng qua mạng một các trong suất. Nhà cung cấp dịch vụ chỉ ra Service

ID của một dịch vụ nào đó và ánh xạ C-VLAN ID của khách hàng vào

một Service ID và C-VLAN CoS vào một P-VLAN CoS.

+ Cung cấp sự trong suất với các giao thức điều khiển của khách

hàng: M-in-M tạo đường hầm cho các khung dịch vụ của khách hàng,

tất cả các bản tin của giao thức điều khiển Ethernet (BPDU) được

truyền trong suất trong đường hầm qua mạng nhà cung cấp. Điều này

cho phép các giao thức điều khiển Ethernet được sử dụng độc lập giữamạng của nhà cung cấp và mạng của khách hàng. M-in-M lược bỏ bớt

tính năng về spanning-tree, flooding và broadcasting của mạng Ethernet

truyền thống. Thời gian phục hồi lâu cũng như phương thức truyền

quảng bá không được sử dụng trong mạng của nhà cung cấp. Trong M-

in-M, mặt phẳng điều khiển được triển khai tập trung nên đơn giản hơn

trong lớp quản lý. Về mặt kỹ thuật, khi tập trung điều khiển thì việc

điều khiển định tuyến cũng như các giao thức báo hiệu sẽ bớt phức tạp.

Trong mạng M-in-M không nhất thiết phải có các giao thức định tuyến

BGP, OSPF, IS-IS hay các giao thức báo hiệu như LDP… giảm bớt độ

phức tạp trên vùng điều khiển và chuyển công việc này cho phần quản

trị dịch vụ. Vì vậy thiết bị công nghệ M-in-M có giá thành rẻ hơn so





với các thiết bị MPLS do lược bớt các tính năng định tuyến và báo hiệu

trên thiết bị chuyển mạch.

Kết luận chương II:

Chương này đã trình bày một cách tổng quan về các công nghệ để xây dựng

mạng MAN-E. Hiện nay có nhiều công nghệ có thể áp dụng để xây dựng

mạng MAN-E, mỗi công nghệ có những ưu nhược điểm khác nhau. Công

nghệ sử dụng trong MAN-E phải đáp ứng được các yêu cầu về khả năng phục

hồi nhanh, chuyển mạch tốc độ cao, có độ tin cậy cao và hỗ trợ tốt các chức

năng OAM. Với các tiêu chí đó MPLS đang là công nghệ chiếm ưu thế và

đang được sử dụng nhiều trên thế giới.

Trong chương tiếp theo, chúng ta tìm hiểu về các dịch vụ được triển khai trên

nền mạng MAN-E.





CHƯƠNG III - CÁC DỊCH VỤ MẠNG MAN-E

MEF là một tổ chức phi lợi nhuận đã có hoạt động rất tích cực đưa ra các định

nghĩa, các thuật ngữ cho việc triển khai các dịch vụ Ethernet trong mạng đô

thị. MEF đưa ra định nghĩa về giao diện người dùng – mạng (UNI) và kết nối

Ethernet ảo (EVC). UNI là điểm nằm giữa thiết bị của người sử dụng và mạng

của nhà cung cấp dịch vụ. EVC là liên kết giữa hai hoặc nhiều UNI. Hay nói

khác, EVC là đường hầm logic nối giữa hai hay nhiều phía khách hàng và cho

phép truyền các khung Ethernet trên đó. MEF định nghĩa ba loại EVC là EVC

điểm - điểm, EVC đa điểm - đa điểm và EVC gốc – đa điểm (Rooted -

Multipoint).

Hình 3-1. Mô hình dịch vụ cơ bản





Mô hình đơn giản của dịch vụ Ethernet mô tả như hình 3-1. Dịch vụ Ethernet

được cung cấp bởi nhà cung cấp và các thiết bị phía khách hàng (CE –

Customer Equipment) nối tới mạng của nhà cung cấp tại giao diện UNI sử

dụng các chuẩn kết nối Ethernet 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps hoặc 10Gbps.

MEF định nghĩa ba loại hình dịch vụ Ethernet cơ bản là E-Line, E-LAN và E-

Tree.

Những dịch vụ trên được định nghĩa theo quan điểm từ phía thuê bao. Các

dịch vụ này có thể được hỗ trợ bởi nhiều công nghệ truyền tải khác nhau như

SONET, MPLS, DWDM … Tuy nhiên kết nối tại thuê bao của UNI là

Ethernet. Để hiểu rõ hơn chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu qua các nội dung sau:

- Ưu điểm của các dịch vụ cung cấp qua MAN-E.

- Các loại dịch vụ MAN-E cơ bản.

- Các thuộc tính dịch vụ của mạng MAN-E.

3.1 Ưu điểm của các dịch vụ cung cấp qua MAN-E

Trên thế giới, các dịch vụ MAN-E được cung cấp rộng rãi bởi các nhà

cung cấp dịch vụ. Một số nhà cung cấp dịch vụ đã mở rộng phạm vi của dịch

vụ Ethernet tới WAN. Số lượng khách hàng sử dụng dịch vụ Ethernet ngày

càng tăng nhanh. Những đặc điểm nổi trội của dịch vụ Ethernet đã hấp dẫn

khách hàng:

+ Dễ dàng sử dụng: Dịch vụ Ethernet được cung cấp với chuẩn

Ethernet dã trở nên quen thuộc và được sử dụng rộng rãi. Hầu hết các

thiết bị và các trạm kết nối vào mạng sử dụng giao diện Ethernet do đó

sử dụng dịch vụ Ethernet để kết nối giữa các thiết bị đó đễ dàng trong

việc thực hiện các chức năng OAM&P.





+ Hiệu quả về chi phí: Dịch vụ Ethernet có thể giảm chi phí đầu tư và

chi phí vận hành theo ba hướng sau:

- Giao diện Ethernet được sử dụng hầu hết trong các sản phẩm

thiết bị mạng, đồng thời bản thân giao diện Ethernet cũng không

đắt.

- Giá thành của các dịch vụ Ethernet thấp hơn so với các dịch vụ

cạnh tranh khác bởi vì Ethernet có giá thấp hơn về thiết bị và vận

hành.

- Dịch vụ Ethernet cho phép thuê bao có thể mở rộng băng thông

và khách hàng chỉ phải trả thêm cho phần băng thông mở rộng.

+ Tính linh hoạt: Nhiều dịch vụ Ethernet cho phép khách hàng thiết

lập hệ thống mạng lưới phức tạp hoặc không thể thực hiện với các dịch

vụ khác. Ví dụ một giao diện Ethernet có thể cung cấp kết nối giữa

nhiều vị trí văn phòng để tạo thành mạng các mạng Intranet VPN. Đồng

thời có thể kết nối với các đối tác và nhà cung ứng thông qua ExtranetVPN và cung cấp một kết nối truy nhập Internet tốc độ cao. Với dịch

vụ Ethernet được quản lý, thuê bao có thể dễ dàng thêm hoặc thay đổi

băng thông trong vài phút thay vì vài ngày hoặc vài tuần như các dịch

vụ mạng truy nhập khác. Hơn nữa những sự thay đổi trên không yêu

cầu khách hàng phải trải thêm chi phí cho thiết bị mới.





3.2 Các loại dịch vụ MAN-E cơ bản

3.2.1 Dịch vụ E-Line

E-Line là dịch vụ Ethernet cơ bản dựa trên kết nối Ethernet ảo điểm -

điểm như mô tả trên hình 3-2. Dựa trên E-line có thể triển khai nhiều dịch vụ

khác nhau tùy theo nhà cung cấp.

Hình 3-2. Dịch vụ E-Line sử dụng EVC điểm-điểm

Đơn giản nhất, E-Line có thể cung cấp băng thông đối xứng cho truyền

dữ liệu hai hướng không có cam kết về hiệu năng, ví dụ như dịch vụ nỗ lực tối

đa giữa hai UNI 10Mbps. Phức tạp hơn, E-Line có thể cung cấp dịch vụ kết

nối giữa hai UNI có tốc độ khác nhau và có thể kèm theo cam kết về hiệunăng như cam kết về CIR với CBS, cam kết về EIR với EBS, trễ, biến động

trễ, suy hao… Ghép dịch vụ có thể thực hiện tại một hoặc cả hai phía UNI của

EVC. Chẳng hạn có thể có nhiều hơn một kết nối điểm – điểm được yêu cầu

trên cùng một cổng vật lý tại một hoặc cả hai phía UNI.





Dịch vụ E-Line có thể cung cấp các EVC điểm-điểm giữa các UNI

tương tự như sử dụng các PVC Frame Relay để kết nối các phí khách hàng

với nhau như hình 3-3.

Hình 3-3. Dịch vụ E-Line tương tự Frame Relay

Dịch vụ E-Line cũng có thể cung cấp một kết nối điểm điểm giữa các

UNI tương tự như dịch vụ kênh riêng TDM. Các dịch vụ kết nối giữa hai UNI

như vậy cung cấp truyền dẫn trong suất các khung dịch vụ giữa các UNI do

đó phần tiêu đề và tải tin của khung dịch vụ phải đồng nhất tại cả hai phía

UNI nguồn và đích. Các dịch vụ trên cũng cùng có các đặc tính cơ bản như trễ

khung, Jitter và tỉ lệ mất khung thấp và không có ghép dịch vụ. Như trong

hình 2.4, mỗi EVC yêu cầu phải có một UNI (giao diện vật lý) riêng biệt.





Hình 3-4. Dịch vụ E-line tương tự như sử dụng kênh riêng

Như vậy, một dịch vụ E-Line có thể được sử dụng để xây dựng cácdịch vụ tương tự như Frame Relay hoặc kênh thuê riêng. Tuy nhiên băng

thông và khả năng lựa chọn kết nối của Ethernet là tốt hơn nhiều.

3.2.2 Dịch vụ E-LAN

Dịch vụ E-LAN là dịch vụ dựa trên kết nối đa điểm – đa điểm nhưtrong hình 3-5. Cũng tương tự như E-Line, E-LAN có thể cung cấp dịch vụ nỗ

lực tối đa không có cam kết về hiệu năng hoặc có thể cung cấp dịch vụ phức

tạp giữa các UNI có tốc độ khác nhau và hỗ trợ chất lượng dịch vụ.





Hình 3-5. Dịch vụ E-LAN sử dụng EVC đa điểm-đa điểm

Ghép dịch vụ có thể có hoặc không tại các UNI của EVC đa điểm – đa

điểm. Ví dụ một EVC đa điểm – đa điểm (E-LAN) và EVC điểm – điểm (E-

Lline) có thể thực hiện tại cùng một UNI. Có thể E-LAN được dùng để kết

nối thuê bao của các vị trí của khách hàng trong khi E-Line được sử dụng để

kết nối truy nhập tới Internet, cả hai dịch vụ được thực hiện thông qua ghép

dịch vụ tại cùng một UNI.

So sánh giữa E-LAN với topo mạng Frame Relay theo kiểu Hub and

Spoke. Các PVC Frame Relay là kết nối điểm - điểm, dịch vụ kết nối đa điểm

được thực hiện bởi nhiều PVC điểm – điểm. Khi một phía khách hàng được

thêm vào cũng phải thêm một PVC mới giữa phía khách hàng đóng vai trò là

“Spoke” mới và “Hub”.

E-LAN theo cấu hình EVC điểm - điểm: E-LAN có thể được sử dụng

để kết nối chỉ giữa hai UNI. Điều này có vẻ giống với E-Line, nhưng có sự

khác biệt.





Hình 3-6. Dịch vụ E-LAN trương tự Frame Relay

Hình 3-7. Thêm mới một UNI trường hợp sử dụng dịch vụ E-Line





Với dịch vụ E-Line, khi một UNI được thêm vào, một EVC mới cũng

phải thêm vào để kết nối UNI mới tới một trong hai UNI trước đó. Do đó để

kêt nối đầy đủ thì EVC mới phải được thêm vào giữa các UNI như trong hình

3-7. Cũng như vậy đối với trường hợp sử dụng Frame Relay.

Với dịch vụ E-LAN như trong hình 3-8, chỉ có UNI mới kết nối tới

EVC đa điểm, không cần thêm các EVC mới khi sử dụng EVC đa điểm - đa

điểm. E-LAN cho phép UNI mới truyền thông với toàn bộ các UNI khác. Với

dịch vụ E-Line, điều này yêu cầu phải có các EVC riêng biệt kết nối tới các

UNI khác. E-LAN chỉ yêu cầu một EVC để thực hiện kết nối nhiều phía

khách hàng.

Như vậy dịch vụ E-LAN có thể kết nối giữa nhiều phái khách hàng với

độ phức tạp ít hơn cấu hình mesh và Hub and Spoke sử dụng công nghệ điểm

– điểm như Frame Relay và ATM.

Hình 3-8. Thêm mới một UNI trường hợp sử dụng một E-LAN





3.2.3 Dịch vụ E-Tree

E-Tree là dịch vụ dựa trên kết nối EVC Rooted-Multipoint. EVC

Rooted-Multipoint cũng là một EVC đa điểm tuy nhiên có khác với EVC đa

điểm – đa điểm. EVC Rooted-Multipoint được định nghĩa trong MEF 10.2.

Trong EVC Rooted-Multipoint có một hoặc nhiều UNI đóng vai trò là Root

(gốc) và các UNI khác đóng vai trò là Leaf (lá). Một khung dịch vụ đầu vào

đặt vào EVC tại UNI “gốc” có thể phân phát tới một hoặc nhiều UNI của

EVC đó. Một khung dịch vụ đầu vào đặt vào EVC tại UNI “lá” không đượclàm xuất hiện một khung dịch vụ đầu ra tại UNI “lá” khác nhưng có thể làm

xuất hiện một khung dịch vụ đầu ra tại một vài hoặc toàn bộ các UNI “gốc”.

Như vậy, một khung dịch vụ broadcast hoặc multicast (xác định từ địa chỉ

MAC) tại UNI “gốc” sẽ được nhân lên trong mạng và bản sao sẽ được phân

phát tới từng UNI của EVC. Cách phân phát này cũng được áp dụng với

trường hợp mạng chưa biết được địa chỉ MAC đích trong một EVC hoặc cặpUNI. Hình 3-9 mô tả một EVC Rooted-Multipoint với một UNI “gốc”.

Hình 3-9. EVC gốc - đa điểm





Hình 3-10. Kiểu dịch vụ E-tree sử dụng EVC gốc – đa điểm

Kiểu dịch vụ E-Tree với một “gốc” được mô tả như hình 3-10. Ở dạng

đơn giản, kiểu dịch vụ E-Tree có thể cung cấp một UNI “gốc” cho nhiều UNI

“lá”. Mỗi UNI “lá” chỉ có thể trao đổi dữ liệu với UNI “gốc”. Một khung dịch

vụ gửi từ một UNI “lá” với một địa chỉ đích cho một UNI “lá” khác sẽ không

được chuyển. Dịch vụ này thích hợp cho truy cập Internet hoặc các ứng dụng

video qua IP. Một hoặc nhiều CoS có thể được kết hợp với dịch vụ này.

Trong kiểu phức tạp hơn, dịch vụ E-Tree có thể hỗ trợ hai hoặc nhiều

UNI “gốc”. Trong trường hợp này, mỗi UNI “lá” có thể trao đổi dữ liệu với

các UNI “gốc”. Các UNI “gốc” cũng có thể truyền thông với nhau làm tăng

tính tin cậy và linh hoạt. Dịch vụ này được mô tả như trong hình 3-11.





Hình 3-11. Dịch vụ E-Tree sử dụng nhiều UNI “gốc”

Với kiểu dịch vụ E-Tree, ghép dịch vụ có hoặc không phát sinh tại một

hoặc nhiều UNI trong EVC. Ví dụ, một dịch vụ E-Tree sử dụng EVC Rooted-

Multipoint và dịch vụ E-Line sử dụng EVC điểm-điểm có thể cùng thực hiện

tại một UNI. Trong ví dụ này, dịch vụ E-Tree có thể được sử dụng để hỗ trợ

một ứng dụng cụ thể tại UNI thuê bao như truy nhập tới nhiều “gốc” tại các

điểm POP của ISP, còn dịch vụ E-Line dược sử dụng để kết nối tới vị trí khác

với một EVC điểm-điểm.





3.3 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet

Các thuộc tính dịch vụ Ethernet xác định các khả năng của loại dịch vụ.

Một số thuộc tính áp dụng cho UNI, một số thuộc tính áp dụng cho EVC.

3.3.1 Giao diện vật lý Ethernet

Tại UNI, các giao diện vật lý Ethernet có các thuộc tính dịch vụ sau:

+ Môi trường vật lý: như các giao diện vật lý được định nghĩa bởi

IEEE 802.3 như các chuẩn 10BaseT, 100BaseT, 1000BaseT sử dụng

cáp đồng xoắn đôi UTP; 10BaseF, 100BaseF, 1000BaseLX,

1000BaseSX sử dụng cáp quang …

+ Tốc độ: Tốc độ Ethernet bao gồm các chuẩn tốc độ 10Mbps,

100Mbps, 1Gbps, 10Gbps và 40Gbps, 100Gbps trong tương lai.

+ Phương thức: cho biết UNI hỗ trợ song công hoặc bán song công.+ Lớp MAC: cho biết lớp MAC được hỗ trợ.

3.3.2 Đặc tính băng thông

MEF định nghĩa thuộc tính đặc tính băng thông dịch vụ có thể áp dụng

tại UNI hoặc EVC. Đặc tính băng thông là giới hạn về tốc độ khung Ethernet

đi qua UNI. Có thể tách biệt đặc tính băng thông cho các khung đầu vào và

đầu ra. MEF định nghĩa ba loại đặc tính băng thông và gồm có bốn tham số

lưu lượng. Các tham số này ảnh hưởng đến băng thông hoặc lưu lượng truyền

của dịch vụ.

- CIR (Committed Information Rate – Tốc độ thông tin qui định).

- CBS (Committed Burst Size – Kích thước khối qui định).





- EIR (Excess Information Rate – Tốc độ thông tin vượt qu.á)

- EBS (Excess Burst Size – Kích thước khối vượt quá).

Bộ bốn tham số trên tạo thành thuộc tính băng thông dịch vụ. Kiểu

thuộc tính băng thông có thể được áp dụng cho từng UNI, cho từng EVC tại

UNI hoặc cho nhận dạng CoS.

MEF đưa ra khái niệm về các cấp độ “màu” của khung dịch vụ. “Màu”

của khung dịch vụ được dùng để xác định thuộc tính băng thông phù hợp với

khung dịch vụ cụ thể. Một dịch vụ có thể có một hoặc nhiều “màu” tùy thuộc

vào cấu hình các tham số lưu lượng. Một khung dịch vụ được đánh dấu là

màu xanh lục nếu nó phù hợp với CIR và CBS có nghĩa là tốc độ khung trung

bình và kích thước khung lớn nhất nhỏ hơn hoặc bằng CIR và CBS. Trường

hợp này gọi chung là thỏa mãn CIR. Một khung dịch vụ sẽ được đánh dấu là

màu vàng nếu không thỏa mãn CIR nhưng thỏa mãn EIR và EBS. Có nghĩa là

tốc độ khung trung bình lớn hơn CIR nhưng nhỏ hơn EIR và kích thướckhung lớn nhất lơn hơn CBS nhưng nhỏ hơn EBS. Gọi chung là thỏa mãn EIR.

Một khung dịch vụ sẽ được đánh dấu màu đỏ và bị hủy bỏ nếu không thỏa

mãn cả CIR và EIR.





Hình 3-12. Thuộc tính màu của khung dịch vụ

CIR là tốc độ trung bình lớn nhất mà các khung dịch vụ được chuyển đi

thỏa mãn các mục tiêu về trễ, suy hao… CIR là tốc độ trung bình bởi vì toàn

bộ các khung dịch vụ được phát đi với tốc độ của UNI (ví dụ 10Mbps) chứ

không phải tại tốc độ CIR (giả sử 2Mbps). CBS là kích thước lớn nhất của

khung dịch vụ có thể được gửi đi và thỏa mãn CIR. Các khung dịch vụ phát đi

với tốc độ trung bình lớn hơn CIR hoặc kích thước lớn hơn CBS sẽ không

thỏa mãn CIR và có thể bị hủy bỏ hoặc đánh dấu màu vàng tùy thuộc vào các

khung dịch vụ đó có thỏa mãn EIR hay không. CIR có thể nhỏ hơn hoặc bằng

với tốc độ của UNI. Nếu có nhiều thuộc tính băng thông được áp dụng tại

cùng một UNI thì tổng của các CIR phải nhỏ hơn hoặc bằng với tốc độ của

UNI. Trường hợp CIR bằng không có nghĩa là dịch vụ được cung cấp khôngcó cam kết về hiệu năng hay nói khác dịch vụ được cung cấp với nỗ lực tối đa.

EIR là tốc độ lớn nhất lớn hơn hoặc bằng với CIR tại đó các khung được

chuyển đi không có mục tiêu về hiệu năng. Cũng tương tự như CIR thì EIR

cũng chỉ là tốc độ trung bình vì các khung phát đi với tốc độ của UNI. EBS là

kích thước lớn nhất mà khung dịch vụ có thể được gửi đi và không thỏa mãn





EIR. Các khung dịch vụ với tốc độ trung bình lớn hơn EIR hoặc kích thước

lớn hơn EBS được coi là không thỏa mãn EIR và có thể bị loại bỏ hoặc đánh

dấu mà đỏ tùy thuộc vào dịch vụ đang được cung cấp. EIR nhỏ hơn hoặc bằng

với tốc độ UNI. Khi EIR khác không, EIR lớn hơn hoặc bằng CIR.

MEF mới chỉ đưa ra khái niệm trên lý thuyết chứ chưa thực hiện trên

các thiết bị của các hãng khác nhau. Trên thực tế có rất nhiều thiết bị phần

cứng của các hãng khác nhau với các dịch vụ mạng lớp 2 cho tới các đường

điểm - điểm đơn giản. Sự phức tạp càng trở thành vấn đề lớn khi dịch vụ được

thực hiện trên nhiều nhà mạng khác nhau. Vì thế các nhà cung cấp dịch vụ

phải thực hiện kiểm tra thuộc tính băng thông để đưa ra các cam kết về cấp độ

dịch vụ (SLA) cho khách hàng.

3.3.3 Các tham số hiệu năng

MEF đã định nghĩa các tham số để đánh giá hiệu năng chất lượng dịch

vụ. Bao gồm bốn tham số là độ khả dụng, trễ khung, Jitter và tỉ lệ mất khung.

+ Độ khả dụng: Độ khả dụng được diễn tả thông qua một số thuộc tính

dịch vụ như sau:

- Thời gian kích hoạt dịch vụ tại UNI: là thời gian tính từ lúc

bắt đầu có yêu cầu một dịch vụ mới hoặc sửa đổi dịch vụ cho tới

lúc được đáp ứng đưa vào sử dụng dịch vụ đó. Thời gian kích

hoạt dịch vụ Ethernet trung bình chỉ mất vài giờ, ngắn hơn rất

nhiều so với vài ngày hoặc vài tháng với các dịch vụ truyền

thống khác.





- Thời gian trung bình để phục hồi UNI: Là thời gian trôi qua

tính từ lúc UNI không hoạt động (có thể do sự cố xảy ra) tới lúc

được phục hồi và trở lại hoạt động bình thường.

- Thời gian kích hoạt dịch vụ trên EVC: Là thời gian tính từ lúc

bắt đầu có yêu cầu một dịch vụ mới hoặc sửa đổi dịch vụ cho tới

lúc dịch vụ được kích hoạt và đưa vào sử dụng. Hay cụ thể hơn,

khoảng thời gian này được tính từ lúc bắt đầu có yêu cầu một

dịch vụ mới hoặc sửa đổi dịch vụ cho tới khi tất cả các UNI trên

EVC đều được kích hoạt. Với một EVC đa điểm, dịch vụ được

coi là sẵn sàng được truyền khi mà tất cả các UNI thuộc về EVC

đó được kích hoạt và hoạt động. Tất cả các dịch vụ Ethernet đều

được cung cấp cho khách hàng thông qua các EVC.

- Thời gian trung bình để phục hồi EVC: Là thời gian trôi qua

tính từ lúc mà EVC không hoạt động (có thể do sự cố xảy ra) tới

lúc nó được phục hồi và trở lại hoạt động bình thường.

Hình 3-13. Sự phân chia độ trễ khung





+ Độ trễ khung: Là thời gian kể từ thời điểm bit đầu tiên của khung

dịch vụ đi vào UNI đầu vào, cho tới lúc bit cuối cùng của khung được

nhận xong tại UNI đầu ra. Đây là một tham số quyết định và có tác

động quan trọng đối với chất lượng dịch vụ đặc biệt đối với các ứng

dụng thời gian thực như thoại, video. Thời gian trễ khung được phân

thành ba phần A, B, C như hình 3-13. Độ trễ A và B phụ thuộc vào tốc

độ luồng dữ liệu tại UNI, và kích cỡ khung dịch vụ Ethernet. Ví dụ, nếu

như tốc độ dữ liệu qui định tại UNI bằng 10 Mbit/s và kích cỡ khung là

1518 bytes thì cả A và B đều bằng 1.214 ms tại cả hai đầu thiết bị

khách hàng CE. C là lượng trễ truyền tải dữ liệu qua mạng Metro

Ethernet. Nó được nhà cung cấp mạng mô tả theo kiểu thống kê đều

đặn sau từng khoảng thời gian. Xem xét cho trường hợp truyền khung

giữa hai UNI với tốc độ 10Mbit/s, trong khoảng thời gian 5 phút có

1000 khung được truyền và độ trễ lớn nhất trường hợp này là 15ms,

hay nói cách khác C = 15ms. Độ trễ khung bằng tổng của A, B và C.Theo giả thuyết ở trên, với tốc độ tại hai UNI là 10Mbit/s, thì A = B =

1.214ms. Như vậy độ trễ khung tổng cộng là 17. 43ms.

+ Biến động trễ (Jitter): là một tham số quyết định cho các ứng

dụng thời gian thực như điện thoại, video IP. Các ứng dụng thời gian

thực này yêu cầu độ trễ thấp và được giới hạn để đảm bảo chất lượng.

Với các ứng dụng dữ liệu, Jitter cũng có những ảnh hưởng nhất định.

Biến động trễ được định nghĩa là sự hay đổi độ trễ của một tập các

khung dịch vụ. Biến động trễ có thể được áp dụng cho tất cả các khung

dịch vụ được truyền thành công trong khoảng thời gian T tương ứng

với môt lớp dịch vụ xác định của EVC điểm – điểm. Biến động trễ có

thể được tính toán trong khi đo độ trễ khung. Trong quá trình tính toán

độ trễ khung, ta phải sử dụng các mẫu trễ khung và giá trị biến động trễ





được xác định bằng phép trừ giữa khung có độ trễ lớn nhất trong số các

khung lấy mẫu (hay nói cách khác là giá trị độ trễ khung) và khung có

độ trễ nhỏ nhất. Mô tả ngắn gọn việc tính toán biến động trễ bằng công

thức dưới đây: Độ trôi khung = Độ trễ khung – độ trễ nhỏ nhất trong số

các độ trễ của các khung lấy mẫu. Ta lấy ngay ví dụ đã tính toán ở trên

cho hai giao diện 10Mbps, với giả sử trong số các khung lấy mẫu, giá

trị độ trễ nhỏ nhất tính toán được là 13ms. Như vậy biến động trễ là:

17.43-13 = 2.43 ms.

+ Tỉ lệ mất khung: Tỷ lệ tổn thất khung được định nghĩa là tỷ lệ phần

trăm số khung dịch vụ tuân thủ tốc độ thông tin thỏa thuận song không

được truyền đi giữa các UNI trong một khoảng thời gian cho trước.

Hiện nay MEF mới chỉ đưa ra định nghĩa về tỷ lệ tổn thất khung cho

các kết nối EVC điểm - điểm. Tỷ lệ tổn thất khung cho EVC điểm -

điểm được xác định theo công thức sau:

L = [1-a/b] x 100Trong đó: L là tỷ lệ tổn thất khung, a là số khung được chuyển đến đích

thành công và b là tổng số khung được gửi từ nguồn. Ví dụ, có 1000

khung dịch vụ được truyền từ UNI nguồn tới UNI đích trong khoảng

thời gian 5 phút. Trong đó, có 990 số khung gửi đi là được truyền tới

đích thành công, như vậy tỷ lệ tổn thất khung trong trường hợp này sẽ

là: [1-990/1000]x100 = 1%.Tỷ lệ tổn thất khung có các tác động khác

nhau tới chất lượng dịch vụ, phụ thuộc vào kiểu dịch vụ, vào các giao

thức lớp cao hơn mà dịch vụ sử dụng. Tỷ lệ tổn thất 1% là chấp nhận

được với dịch vụ thoại qua IP (VoIP), song nếu mất 3% thì không thể

chấp nhận được. Các ứng dụng truyền theo luồng có thể cho phép

nhiều mức tổn thất khác nhau, và được bù lại bằng cách điều chỉnh tốc

độ truyền dẫn khi phát hiện mất gói. Các ứng dụng dựa trên giao thức





TCP như trình duyệt Web HTTP cho phép nhiều mức tổn thất vì nó

truyền lại gói bị mất khi phát hiện ra có mất gói. Tuy nhiên, nếu như tỷ

lệ mất gói lớn thì ảnh hưởng xấu đến chất lượng dịch vụ của khách

hàng.

MạngEthernet đô

thị

CE

CE

CE

EVCđiểm-điểm

UNI 2UNI 1

1000khung 990 khung

Hình 3-14. Ví dụ về mất khung trong EVC điểm-điểm.

3.3.4 Nhận dạng lớp dịch vụ

Các mạng MAN-E có thể đưa ra nhiều lớp dịch vụ khác nhau để nhận

dạng thuê bao thông qua nhiều nhận dạng lớp dịch vụ (CoS ID) như: cổng vật

lý, CE-VLAN CoS (802.1p), DiffServ/IP TOS. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ phải

chỉ ra các tham số lưu lượng (ví dụ CIR, EIR…) cho mỗi lớp dịch vụ. Mỗi lớp

dịch vụ sẽ đưa ra các mức hiệu năng khác nhau như đã chỉ ra trong các thamsố hiệu năng cho mỗi lớp dịch vụ (trễ, jitter và tỉ lệ mất gói). Nếu một nhà

cung cấp dịch vụ hỗ trợ nhiều lớp dịch vụ giữa các UNI thì các tham số hiệu

năng và lưu lượng phải được chỉ rõ cho mỗi lớp. Dưới đây là các nhận dạng

lớp dịch vụ.





+ Cổng vật lý: Trong trường hợp này một lớp dịch vụ đơn được cung

cấp cho mỗi cổng. Tất cả lưu lượng vào và ra có cùng một CoS. Đây là

trường hợp dễ triển khai nhất, tuy nhiên cũng ít linh hoạt nhất. Nếu

khách hàng cần hỗ trợ nhiều lớp dịch vụ cho lưu lượng thì phải có các

cổng vật lý riêng biệt, mỗi cổng cung cấp một CoS. Một bộ các tham số

lưu lượng và hiệu năng được áp dụng cho triển khai dựa trên cổng vật

lý, ví dụ một bộ CIR, CBS, EIR và EBS cho giao diện vật lý và trễ,

Jitter và tổn thất khung cho dịch vụ.

+ CE-VLAN CoS (8.2.1p): Là các bit ưu tiên trong nhãn IEEE 802.1Q

thêm vào khung khung dịch vụ. Định dạng khung truyền tải của VLAN

802.1Q như hình 3-15.

Hình 3-15. Định dạng khung VLAN

Như vậy có thể có 8 lớp dịch vụ, nếu nhà cung cấp dịch vụ hỗ trợ

VLAN CoS để xác định lớp dịch vụ thì nhà cung cấp phải chỉ rõ cáctham số băng thông và thâm số hiệu năng cho mỗi CoS.

+ Lớp dịch vụ có thể dựa trên ưu tiên phát hoặc chuyển tiếp, ví dụ

các khung dịch vụ với CE-VLAN CoS 7 được chuyển tiếp trước các

khung dịch vụ với CE-VLAN CoS 6. CoS cũng có thể được dùng phức

tạp hơn với các chế độ DiffServ. Ví dụ CE-VLAN CoS 6 có chế độ





DiffServ EF PHB, CE-VLAN CoS 5/4/3 có chế độ DiffServ AF PHB

với CE-VLAN CoS 5 có khả năng bị hủy gói thấp hơn và CE-VLAN

CoS 3 có khả năng bị hủy cao nhất. Ở trên, EF PHB và AF PHB là hai

loại PHB (Per-Hop Behaviour), PHB là 6 bit giá trị được mã hóa thành

8 bit chứa trong trường DS (Differentiated Service – Phân hóa dịch vụ)

trong tiêu đề của gói tin IP.

+ Một dịch vụ Ethernet sử dụng CE-VLAN CoS để xác định lớp dịch

vụ có thể bảo toàn hoặc không bảo toàn các bit CE-VLAN CoS của

thuê bao tại UNI. Các dịch vụ cung cấp biên dịch nhãn VLAN có thể

cung cấp một lớp dịch vụ với nhiều giá trị CE-VLAN CoS được gán

cho cùng một lớp dịch vụ.

+ Giá trị DiffServ/IP TOS: DiffServ hoặc IP TOS có thể được sử dụng

để xác định lớp dịch vụ. IP TOS thường được sử dụng để cung cấp 8

lớp dịch vụ xác định độ ưu tiên của gói tin IP. Độ ưu tiên của gói tin IP

tương tự như định nghĩa 802.1p trong 802.1Q khi CoS được cung cấpdựa trên ưu tiên chuyển tiếp hoặc phát. DiffServ định nghĩa các PHB

cung cấp khả năng QoS thiết thực hơn khi so sánh với ưu tiên chuyển

tiếp đơn giản của IP TOS và 802.1p. DiffServ và IP TOS sử dụng cùng

trường (byte thứ 2) trong tiêu đề gói IP nhưng ý nghĩa của các bit là

khác nhau. DiffServ cung cấp 64 giá trị khác nhau (gọi là các DSCP –

DiffServ code point) có thể sử dụng để xác định lớp dịch vụ. DiffServ

gồm EF PHB cho dịch vụ trễ thấp, tổn thất gói thấp, AF PHB cho các

dịch vụ không yêu cầu thời gian thực, CS (Class Selector – lựa chọn

dịch vụ) cho phản hồi tương tích với IP TOS và chế độ mặc định DF

(Default Forwarding) cho dịch vụ nỗ lực tối đa. Không giống như CE-

VLAN CoS, DiffServ và IP TOS yêu cầu thiết bị mạng khách hàng và

nhà cung cấp kiểm tra tiêu đề gói tin IP trong khung Ethernet để xác





định giá trị DSCP hoặc TOS. Hầu hết các router và switch Ethernet hỗ

trợ khả năng này ngoại trừ các thiết bị rẻ tiền. Nếu thiết bị không hỗ trợ

kiểm tra DSCP trong tiêu đề gói tin thì chức năng ánh xạ giữa DiffServ,

IP TOS và 802.1p phải được thực hiện bởi thiết bị có khả năng phân

tích IP ở đầu hoặc cuối điểm dịch vụ để xác định CoS. Các switch chỉ

cần có khả năng phân loại trường DiffServ/TOS trong tiêu đề gói tin IP.

Có 64 tham số hiệu năng và lưu lượng có thể áp dụng cho thực hiện

dựa trên DiffServ ví dụ các từng tham số CIR, CBS, EIR, EBS, trễ,

jitter và tổn thất của 64 mức CoS được định nghĩa bởi các giá trị

DiffServ. Thông thường 4 chuẩn DiffServ PHB có thể được thực hiện.

Do đó có thể có 13 lớp dịch vụ (1 EF, 4AF, 7CS và 1 DF) được thực

hiện. Giống như 802.1p, thực hiện dựa trên IP TOS có thể tạo ra 8 lớp

dịch vụ.

Tóm lại, thuộc tính lớp dịch vụ EVC định nghĩa các lớp được đưa raqua một EVC dựa trên các tham số:

- Nhận dạng lớp dịch vụ

- Trễ khung

- Jitter

- Tổn thất khung





Ví dụ thuộc tính lớp dịch vụ EVC có thể được xác định như trong bảng

3-1 dưới.

Tham số lớp dịch vụ Giá trị

Nhận dạng lớp dịch vụ CE-VLAN CoS (802.1p) = 6

Trễ khung <10 ms

Jitter <1 ms

Tổn thất khung <0.001%

Bảng 3-1. Ví dụ thuộc tính dịch vụ

3.3.5 Chuyển phát khung dịch vụ

Một EVC cho phép các khung dịch vụ có thể trao đổi giữa các UNI

cùng kết nối tới EVC đó. Các khung này có thể là khung dữ liệu hoặc khugn

điều khiển. Có nhiều cách để xác định các khung được chuyển tới UNI nàotrong EVC đa điểm. Có nhiều tham số liên quan đến việc chuyển phát các

khung Ethernet.

Có những dịch vụ Ethernet chuyển phát toàn bộ các khung và có những

dịch vụ giới hạn các loại khung được chuyển phát. Các nhà cung cấp dịch vụ

phải chỉ rõ loại khung dịch vụ nào được hỗ trợ chuyển phát và loại nào không

được chuyển phát. Sau đây là một số loại khung dịch vụ và cách thức chúng

được hỗ trợ.

+ Chuyển phát khung dịch vụ unicast: Khung unicast được chỉ ra bởi

địa chỉ MAC đích. Địa chỉ khung unicast có thể đã biết (mạng đã “học”

được) hoặc chưa biết. Thuộc tính dịch vụ EVC này chỉ rõ khung dịch





vụ unicast bị hủy bỏ, chuyển đi hoặc chuyển đi có điều kiện. Nếu

chuyển đi có điều kiện thì điều kiện phải được chỉ ra.

+ Chuyển phát khung dịch vụ multicast: IETF RFC 1112 định nghĩa

khoảng địa chỉ MAC multicast là từ 01-00-5E-00-00-00 tới 01-00-5F-

7F-FF-FF. Thuộc tính dịch vụ này cũng chỉ rõ khung dịch vụ multicast

bị hủy bỏ, chuyển đi hoặc chuyển đi có điều kiện.

+ Chuyển phát khung braodcast: IEEE802.3 định nghĩa địa chỉ MAC

broadcast là FF-FF-FF-FF-FF-FF. Thuộc tính dịch vụ này cũng chỉ rõ

khung dịch vụ bị hủy bỏ, chuyển đi hoặc chuyển đi có điều kiện.

+ Xử lý giao thức điều khiển lớp 2: Thuộc tính dịch vụ này có thể áp

dụng tại UNI hoặc cho mỗi EVC. Có nhiều giao thức lớp 2 đang được

sử dụng trong mạng. Bảng 3-2 liệt kê một số giao thức chính đang được

sử dụng hiện nay. Phụ thuộc vào dịch vụ được đưa ra, nhà cung cấp có

thể xử lý hoặc hủy bỏ các giao thức này tại UNI hoặc chuyển thẳng tới

EVC. Nhà cung cấp dịch vụ cũng có thể hủy bỏ hoặc truyền tunnel điqua EVC.

Giao thức Địa chỉ MAC đích

Khung điều khiển MAC 802.3x 01-80-C2-00-00-01

LACP 01-80-C2-00-00-02

Nhận thực cổng IEEE 802.1x 01-80-C2-00-00-03GARP 01-80-C2-00-00-2X

STP 01-80-C2-00-00-00

Giao thức multicast cho toàn bộ các

bridge trong LAN

01-80-C2-00-00-10

Bảng 3-2. Các giao thức đi ều khiển lớp 2





Thông thường toàn bộ các dịch vụ Ethernet hỗ trợ các khung dịch vụ

unicast, multicast và broadcast. Một dịch vụ E-LAN sẽ hỗ trợ học địa chỉ và

unicast. Các khung Ethernet chưa biết địa chỉ unicast, multicast hoặc

broadcast sẽ được chuyển tới toàn bộ các UNI nối tới RVC. Các khung

Ethernet có địa chỉ đã biết sẽ được chuyển tới một UNI có MAC đã được

“học”.

3.3.6 Hỗ trợ gán nhãn VLAN

Hỗ trợ gán nhãn VLAN cung cấp một bộ các tham số quan trọng ảnh

hưởng đến chất lượng và hiệu năng chuyển phát các khung. Các khung dịch

vụ có thể được gán nhãn hoặc không gán nhãn. Các cặp UNI có thể hỗ trợ các

loại nhãn VLAN khác nhau. Ví dụ có UNI chỉ hỗ trợ các khung dịch vụ được

gán nhãn trong khi có những UNI khác có thể hỗ trợ cả hai loại khung được

gán nhãn và không được gán nhãn như hình 3-16.

Hình 3-16. Hỗ trợ gán nhãn VLAN





Với các UNI hỗ trợ gán nhãn VLAN, các thuê bao phải biết loại

VLANđược hỗ trợ và tại đâu các nhãn VLAN được bảo toàn hoặc chuyển đổi.

+ Nhãn VLAN khách hàng và nhà cung cấp: Một nhà cung cấp có thể

thêm một nhãn VLAN vào khung dịch vụ để phân biệt các nhãn VLAN

của các thuê bao tạo thành ngăn xếp nhãn. Có hai loại ngăn xếp nhãn là

Q-in-Q (802.1Q-in-802.1Q) và MAC-in-MAC. Để phân biệt nhãn

VLAN của thuê bao từ nhãn VLAN của nhà cung cấp được chèn vào

(khi dùng Q-in-Q hoặc MAC-in-MAC), MEF định nghĩa tham số CE-

VLAN ID (Customer Edge VLAN ID – Nhận dạng VLAN phía khách

hàng) để chỉ VLAN ID của khách hàng. CE-VLAN ID cũng chứa

trường 802.1p, 802.1p được MEF gọi là CE-VLAN CoS.

+ Các thuộc tính dịch vụ CE-VLAN: MEF định nghĩa hai thuộc tính

dịch vụ hỗ trợ CE-VLAN là bảo toàn CE-VLAN ID và bảo toàn CE-

VLAN CoS. Nhãn CE-VLAN chứa cả hai trường VLAN ID và CoS

nhưng dịch vụ có thể bảo toàn một hoặc cả hai tham số đó.- Bảo toàn CE-VLAN ID: Là một thuộc tính dịch vụ của EVC

xác định nơi CE-VLAN ID được giữ nguyên trên EVC hoặc bị

chuyển đổi. Bảo toàn CE-VLAN ID cũng có nghĩa rằng không

có giới hạn việc chọn VLAN ID của khách hàng hoặc chỉ có một

số VLAN ID nhất định được sử dụng trên một giao diện. Bảo

toàn CE-VLAN ID thích hợp cho các dịch vụ LAN mở rộng bởi

vì các VLAN ID có thể được sử dụng trong mạng của khách

hàng và được bảo toàn. Bảo toàn có thể hô trợ các khung không

gán nhãn và chuyển phát chúng trên cùng một EVC.

- Bảo toàn CE-VLAN CoS: là một thuộc tính dịch vụ chỉ ra nơi

các bit CE-VLAN CoS (ví dụ 802.1p) được giữ nguyên hoặc





thay đổi trên EVC. Bảo toàn CE-VLAN CoS cũng thích hợp cho

các dịch vụ LAN mở rộng

+ Chuyển đổi các VLAN ID: CE-VLAN ID có thể chuyển đổi khi một

UNI hỗ trợ gán nhãn và UNI khác không hỗ trợ gán nhãn. Trường hợp

này CE-VLAN ID được dùng để xác định EVC chỉ có ý nghĩa nọi bộ

đối với mỗi UNI. MEF định nghĩa hai thuộc tính dịch vụ. Một là

chuyển đổi CE-VLAN ID/EVC cung cấp bảng ánh xạ giữa các CE-

VLAN ID tới EVC. Hai là danh sách UNI cung cấp các UNI kết nối tới

EVC. Danh sách UNI của dịch vụ E-Line gồm hai UNI còn đói với E-

LAN gồm hai hoặc nhiều UNI. Khi một UNI không hỗ trợ nhãn VLAN,

bất kỳ khung dịch vụ Ethernet nào chuyển phát tới sẽ không có nhãn

VLAN. Nếu UNI phía phát hỗ trợ nhãn VLAN và các khung dịch vụ

được gửi đi với một nhãn VLAN thì nhà cung cấp sẽ loại bỏ nhãn

VLAn trước khi chuyển phát tới UNI không hỗ trợ nhãn VLAN. Với

các khung đi từ UNI không hỗ trợ nhãn VLAN tới UNI hỗ trợ nhãnVLAN thì nhà cung cấp sẽ thêm nhãn VLAN vào theo bảng chuyển đổi

nhãn VLAN. Bảng 3-3 chỉ ra các khả năng có thể hô trợ VLAN tại một

UNI. Một số dịch vụ có thể hỗ trợ chỉ một trường hợp trên, có dịch vụ

hỗ trợ nhiều hơn và cho phép thuê bao lựa chọn.





Hỗ trợ nhãn VLAN

Khả năng của UNI Không

gán nhãn

Gán nhãn Không / Có

gán nhãn

Không cho phép

gán nhãn VLAN Có Không Không

Chuyển đổi nhãn

VLAN

Có Có Có

Bảo toàn nhãn

VLAN

Không Có Có

Bảng 3-3. Các khả năng có thể hỗ trợ nhãn VLAN tại một UNI

3.3.7 Ghép dịch vụ:

Ghép dịch vụ là thuộc tính được dùng để hỗ trợ nhiều EVC trên cùng

một UNI. Hình 3-17 là ví dụ về ghép nhiều dịch vụ.

Hình 3-17. Ghép nhiều dịch vụ với các EVC điểm-điểm





Trong ví dụ, UNI A là giao diện Gigabit Ethernet hỗ trợ ghép nhiều

dịch vụ. Các UNI B, C và D là giao diện 100Mbps. Tại UNI A có 3 EVC

điểm-điểm là EVC1, EVC2 và EVC3. Sử dụng ghép dịch vụ tại A tránh được

việc phải sử dụng các giao diện vật lý khác nhau. Bởi vì chỉ có một EVC tại

mỗi UNI B, C và D nên các UNI này không cần thiết phải hỗ trợ ghép dịch vụ

và có thể có hoặc không hỗ trợ nhãn VLAN tùy theo các dịch vụ hỗ trợ và yêu

cầu của thuê bao. Trong ví dụ, trên EVC1 giả sử các khung dịch vụ từ UNI A

hỗ trợ gán nhãn tới UNI B không hỗ trợ gán nhãn thì nhà cung cấp dịch vụ sẽ

loại bỏ nhãn CE-VLAN khỏi các khung đi từ UNI A tới UNI B và thêm nhãn

CE-VLAN vào các khung gửi từ UNI B về UNI A.

Lợi ích của ghép dịch vụ: Ghép dịch vụ cho phép một UNI hỗ trợ nhiều

EVC. Ghép dịch vụ có các ưu điểm sau:

+ Chi phí thiết bị thấp: Cho phép giảm tối thiểu số cổng trên router

hoặc switch của thuê bao và tăng mức sử dụng của các cổng. Do đó làmgiảm chi phí cho thiết bị của khách hàng

+ Giảm thiểu không gian, nguồn và dây cáp: So với sử dụng nhiều

cổng vật lý, ghép dịch vụ giảm thiểu số lượng rack và nguồn cung cấp

cho thuê bao, ngoài ra còn giảm được cáp kết nối giữa các thiết bị.

+ Dễ dàng kích hoạt dịch vụ mới: Ghép dịch vụ cho phép thiết lập

EVC mới mà không cần tới tận nơi để lắp đặt thiết bị và kết nối cáp.

Như vậy các dịch vụ được cấu trúc từ những thuộc tính trên bằng cách

lựa chọn các thuộc tính và áp dụng các tham số khác nhau.





3.3.8 Gộp nhóm và vấn đề an ninh mạng

Trong cấu trúc khung của 802.1Q có một trường 12 bit là VLAN tag.

Như vậy có tối đa là 4096 VLAN cho một miền lớp 2. Với tính năng gộp

nhóm, có nhiều hơn một CE-VLAN được ánh xạ vào một EVC tại UNI. Khi

tất cả VLAN đều được ánh xạ vào một EVC thì EVC đó có thuộc tính gộp

nhóm tất cả trong một (All to one Bundling).

Mạng Metro Ethernet cung cấp mạng riêng ảo lớp 2 (layer 2 VPN) nên

những vấn đề an ninh tồn tại tại lớp 2 này như: Từ chối dịch vụ (DoS: Denial

of Service), tràn ngập MAC (MAC flooding) giả mạo địa chỉ MAC (MAC

spoofing) cần đặc biệt quan tâm.

3.4 Ví dụ một số dịch vụ

3.4.1 Dịch vụ truy cập Internet

Khách hàng luôn muốn nâng cao tốc độ kết nối Internet để hỗ trợ cho

mục đích kinh doanh của họ. Một EVC có thể cung cấp khả năng kết nối

mạng nội bộ của khách hàng tới POP của một ISP. Dịch vụ truy nhập Internet

thường dùng nhất là sử dụng một EVC điểm-điểm như hình 3-18.





Hình 3-18. Truy nhập Internet qua một EVC điểm-điểm

Trong trường hợp đơn giản nhất, các khung không gán nhãn có thể

được dùng tại mạng phía khách hàng. Một thuê bao có thể sử dụng BGP cho

nhiều vị trí tới hai hoặc nhiều ISP. Trường hợp này, thuê bao phải sử dụng

dịch vụ E-Line cho mỗi ISP. Nếu thuê bao muốn dùng cùng một UNI để hỗ

trợ cả truy nhập Internet và kết nỗi Extranet thì các EVC riêng biệt sẽ đượng

dùng.

Tại UNI phía ISP thường sẽ sử dụng ghép dịch vụ. Như trong hình vẽ

giả sử UNI của ISP có tốc độ 1Gbps trong khi các UNI thuê bao chỉ là

100Mbps. Trong trường hợp này tại UNI 1 và 2 không có ghép dịch vụ, ghép

dịch vụ chỉ cần thực hiện tại UNI 3 của ISP. Do đó UNI 1 và 2 có hai đường

kết nối Internet riêng tới POP của ISP.





3.4.2 Dịch vụ LAN mở rộng

Các thuê bao với nhiều vị trí khác nhau trong phạm vi một thành phố

thường có nhu cầu kết nối các vị trí đó lại thành một mạng như mạng LAN để

cùng truy nhập tài nguyên như máy chủ và các thiết bị lưu trữ. Một mạng

LAN mở rộng sẽ kết nối các mạng LAN khách khàng ở những vị trí khác

nhau mà không cần bất kỳ định tuyến trung gian nào giữa các UNI. Trong

một vài trường hợp phương pháp này đơn giản và rẻ tiền hơn phương pháp

định tuyến mặc dù nó không thực sự tốt cho các mạng cực lớn.

Để kết nối chỉ giữa hai vị trí thì có thể dùng một kết nối E-Line điểm–

điểm. Để kết nối nhiều hơn hai vị trí thì có thể sử dụng nhiều E-Line hoặc một

E-LAN.

Vì LAN mở rộng có thể sử dụng kết nối switch tới switch nên yêu cầu phải có truyền dẫn trong suất hơn truy cập Internet. Ví dụ thuê bao có thể

muốn chạy STP giữa các vị trí mạng của họ do đó yêu cầu dịch vụ phải hỗ trợ

truyền tunnel các BPDU (Bridge Packet Data Unit). Nếu các VLAN được sử

dụng trong mạng khách hàng thì dịch vụ cũng phải hỗ trợ các nhãn VLAN.

Khách hàng có thể sử dụng một E-LAN để kết nối toàn bộ các vị trí và truyền

tải tất cả các VLAN như hình vẽ.





Hình 3-19. LAN mở rộng sử dụng dịch vụ E-LAN

Mỗi UNI sẽ hỗ trợ bảo toàn CE-VLAN ID và CE-VLAN CoS, các bit

nhãn VLAN và 802.1p được giữ nguyên bởi nhà cung cấp. Trường hợp này

mạng của nhà cung cấp như một đoạn Ethernet với bất kỳ vị trí mạng kháchhàng nào cũng có thể tham gia vào VLAN. Ưu điểm của phương pháp này là

thuê bao có thể cấu hình CE-VLAN giữa các vị trí mà không cần phụ thuộc

vào nhà cung cấp dịch vụ.

3.4.3 Dịch vụ Intranet/Extranet L2VPN

Các dịch vụ Ethernet có thể cung cấp lựa chọn tốt cho các kết nối

Intranet được định tuyến tới các vị trí xa và kết nối Extranet tới đối tác. Như

trên hình 3-20, HQ (Headquarters) là trụ sở chính kết nối tới các vị trí khác

nhau. HQ kết nối tới chi nhánh bằng kết nối Intranet và kết nối tới các đối tác

và nhà cung ứng khác bằng kết nối Extranet. Các giao diện của router tại HQ





kết nối tới mạng nhà cung cấp dịch vụ sử dụng một UNI với ghép dịch vụ và

hỗ trợ ba kết nối EVC điểm-điểm.

Kết nối Extranet như trên có thể được dùng kết nối tới nhiều đối tác đã

kết nối với mạng MEN như các nhà cung cấp ứng dụng, cung cấp dịch vụ

quản lý, cung cấp dịch vụ lưu trữ…

Hình 3-20. Ví dụ Intranet/Extranet L2VPN

So với các mạng IP VPN qua Internet, sử dụng các EVC có những ưu

điểm sau:

+ Các EVC mang tính riêng tư và bảo mật hơn cho phép các thuê bao

tránh được chi phí cho một mạng IP VPN phức tạp yêu cầu nhiều kết

nối qua mạng Internet công cộng.







Kết luận chương III:

Chương này đã trình bày về các dịch vụ cơ bản theo định nghĩa của

MEF, gồm ba dịch vụ kết nối cơ bản là E-Line, E-LAN và E-Tree theo các

EVC điểm-điểm, EVC đa điểm và EVC điểm gốc-đa điểm. Chương này còn

giải thích các tham số và thuộc tính dịch vụ có liên quan đến thỏa thuận dịch

vụ SLA.

Trong chương tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu sơ lược về tình hình triển

khai mạng MAN-E của VNPT.





CHƯƠNG IV - TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI

MẠNG MAN-E CỦA VNPT

4.1 Mạng đô thị băng rộng đầu tiên của Việt Nam

Dự án “Mạng đô thị băng rộng” đầu tiên của Việt Nam đã hoàn thành

và chính thức hoạt động ngày 25/04/2005 tại TP.HCM. Mạng được xây dựng

dựa trên sự kết hợp giữa công nghệ truyền tải RPR/DPT (Resilient Packet

Ring/Dynamic Packet Transport) và công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS

đang được quan tâm hàng đầu hiện nay. Đây là mạng hiện đại theo mô hình

Mạng đô thị thế hệ mới (Next Generation Metro Network).

Mạng có khả năng truyền tải băng thông rất lớn và cho phép cung cấpcác giao diện Ethernet tốc độ cao lên đến Gigabit tới tận từng văn phòng, từng

doanh nghiệp, tòa nhà, khu dân cư cao cấp, nơi nhu cầu về việc liên kết trao

đổi thông tin nội bộ giữa cơ quan đầu não với các chi nhánh, các cơ sở khác

trên phạm vi địa lý rộng lớn và tách biệt được quan tâm.

Điểm nổi bật trong dự án là việc áp dụng công nghệ RPR/DPT trên các

Hệ thống định tuyến MPLS thông minh. Công nghệ RPR cho phép hệ thống

triển khai trên các mạch vòng cáp quang trong thành phố có khả năng bảo vệ

chuyển sang đường dự phòng khi xảy ra sự cố trên đường kết nối chính, thời

gian chuyển đường là rất nhanh – 50 ms, mức thời gian hiện rất khó đạt được

trên các hệ thống định tuyến thông thường. Giải pháp là sự kết hợp khả năng

sẵn sàng cao của công nghệ RPR với các tính năng định tuyến thông minh của





Hệ thống định tuyến của Cisco như đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cùng

các tính năng mới nhất của công nghệ MPLS như ATOM (Any Transport

over MPLS). Các tính năng cao cấp trên đáp ứng các tiêu chí ngặt nghèo về

băng thông, tốc độ, chất lượng cho phép triển khai các dịch vụ cao cấp như

thoại, truyền hình, các dịch vụ truyền thông hội nghị của mạng Đô thị thế hệ

mới.

Các thiết bị sử dụng trong mạng lõi sử dụng các bộ định tuyến với công

nghệ nx10Gbps của Cisco với khả năng chuyển mạch, độ sẵn sàng và ổn định

rất cao. Mạng lõi sử dụng các giao diện tốc độ STM-16 RTR/DTP nhưng

công nghệ RPR cho phép tối ưu hóa truyền gói trên mạng nên tổng thông

lượng trên mạng lên tới 5 Gbps thay vì chỉ có 2.5 Gbps như sử dụng công

nghệ truyền SDH truyền thống.

Hình 4-1. Mô hình xây dựng mạng MAN của TP.HCM





Với giải pháp mạng dựa trên Giải pháp Ethernet Đô thị nổi tiếng của

Cisco, Bưu điện TP.HCM có thể cung cấp các dịch vụ tương đương như các

dịch vụ truyền thống như dịch vụ kết nối kênh riêng-Leased line, Frame

Relay… nhưng tốc độ lớn hơn rất nhiều, thời gian đáp ứng yêu cầu dịch vụ

nhanh chóng.

Ngoài ra, các dịch vụ mới như cung cấp mạng LAN ảo cho người sử

dụng trong đô thị với các mô hình kết nối như điểm-tới-điểm, điểm-tới-đa

điểm rất linh hoạt. Các kết nối này có thể thay đổi băng thông theo yêu cầu và

theo dịch vụ một cách hiệu quả và nhanh chóng từ Megabit đến Gigabit.

Với các ưu điểm này, hệ thống mạng đô thị tạo thành kiến trúc mạng

hội tụ tích hợp nhiều loại ứng dụng và dịch vụ tiên tiến nhất trên nền IP băng

rộng như truy cập Internet băng rộng, trung tâm dữ liệu mạng, mạng riêng ảo

IP VPN, VoIP, Video on demand, video conference với ưu điểm nổi trộitruyền thoại, hình ảnh, dữ liệu, phân phối nội dung) trên cùng một mạng với

các chất lượng dịch vụ ưu việt ở một chi phí thấp hơn nhiều về đầu tư cũng

như điều hành và khai thác hệ thống so với các công nghệ mạng đô thị truyền

thống trước đây.

Mạng đô thị băng rộng này có thể dễ dàng kết nối vào mạng dịch vụ

khác như DSL, thoại thế hệ mới, Internet … hiện có của Bưu điện TP. Hồ Chí

Minh cũng như VNPT.





4.2 Tình hình triển khai MAN-E của VNPT hiện nay

Ngày 28/5/2009, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã

kí kết hợp đồng thiết kế, cung cấp và lắp đặt hệ thống mạng MAN-Ethernet

cho 10 viễn thông tỉnh, thành phố với Công ty Cổ phần Viễn thông Tin học

Bưu điện (CT-IN) - đối tác được ủy quyền của nhà sản xuất thiết bị Cisco.

Hệ thống mạng mới này sẽ cho phép VNPT cung cấp những dịch vụ sử

dụng giao thức IP thế hệ mới hội tụ gồm dữ liệu, thoại, di động và video, bao

gồm cả công nghệ họp hội nghị TelePresence của Cisco.

Mạng lưới của VNPT sẽ tận dụng lợi thế của định tuyến Cisco dòng

7600, là bộ định tuyến mạng biên dành cho các nhà cung cấp dịch vụ đầu tiên

của ngành công nghiệp mang lại khả năng chuyển mạch Ethernet mật độ cao

tích hợp, định tuyến IP/MPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức), và giao diệnkết nối 10-Gbps (Gigabit/giây), giúp cho phép các nhà cung cấp dịch vụ mang

đến cho cả người tiêu dùng và doanh nghiệp các dịch vụ trên một mạng

Carrier Ethernet hội tụ đơn nhất.

Ngày 6/10/2009, CT-IN tiếp tục được ký kết hợp đồng thiết kế, cung

cấp và lắp đặt thiết bị cho dự án xây dựng mạng MAN-E cho 17 viễn thông

tỉnh, thành.

Cho tới nay, MAN-E đã và đang được lắp đặt tại 59 tỉnh thành trong cả

nước sử dụng các thiết bị của Huawei và Cisco. Một số tỉnh thành như Hà

Nội, TP. Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Phú Thọ… đã đưa vào hoạt động cung cấp

các dịch vụ mới như IPTV, MetroNet, FTTH…





KẾT LUẬN

Như vậy, đồ án đã trình bày về những công nghệ sử dụng trong MAN-

E và các dịch vụ cung cấp qua MAN-E. Mạng MAN-E có thể được xây dựng

từ nhiều công nghệ khác nhau như SONET/SDH, RPR, MPLS, DWDM...

Mạng MAN-E có ưu điểm về tính linh hoạt, giá thành thiết bị rẻ hơn nhiều so

với các công nghệ TDM truyền thống. Về phần dịch vụ, đồ án trình bày một

số dịch vụ cơ bản được MEF định nghĩa như E-Line, E-LAN và E-Tree.

Ngoài ra đồ án cũng tìm hiểu về việc xây dựng mạng MAN-E của

VNPT. Hiện nay ở Việt Nam, VNPT đã và đang triển khai MAN-E rộng khắp

các tỉnh thành, một số tỉnh thành đã đưa vào khai thác sử dụng với các dịch vụ

như MetroNet, FTTH, MyTV…

Chắc chắn sắp tới đây với sự bùng nổ về CNTT và truyền thông, MAN-

E sẽ đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn của khách hàng, nhất là các khách

hàng là tổ chức, doanh nghiệp do nền kinh tế ngày càng phát triển hơn trước.

MAN-E sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng chính phủ điện tử. Vì

vậy việc tìm hiểu các công nghệ hiện có và nghiên cứu các công nghệ mới là

việc làm hết sức cần thiết.




TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Metro Ethernet, Sam Halabi, Cisco Press, 2003.

2. Metro Ethernet Services – A technical overview”, Metro Ethernet Forum,

2003.

3. Gigabit Ethernet for Metro Area Networks, Paul Bedell, McGraw Hill.

4. Tài liệu nghiệm thu dịch vụ “xây dựng MAN-E cho 10 viễn thông tỉnh

thành nhóm 1 thuộc tập đoàn VNPT”, TT. Đo kiểm - Viện kỹ thuật bưu điện,

9/2009.

5. Nghiên cứu các tiêu chuẩn của các tổ chức tiêu chuẩn trên thế giới về dịch

vụ Ethernet và khuyến nghị áp dụng ở Việt Nam, TS. Vũ Tuấn Lâm, Đề tài

nghiên cứu khoa học mã số 98-06-KHKT-RD, 2006.

Documents

Công Nghệ Mạng MAN-E