Chương 1. Công nghệ mạng Ethernet đô thị Trình bày hai nội dung chính: Thứ nhất, khảo sát tổng quan về công nghệ mạng và xu hướng phát triển, cung cấp cái nhìn tổng quan về công nghệ mạng MAN-E về các mặt kiến trúc, dịch vụ, và xu hướng phát triển. Thứ hai, trình bày về các công nghệ ứng dụng cho mạng MAN-E. Mạng MAN-E của VNPT Hà Nội Chương 2 này đã trình bày khá đầy đủ, toàn diện về mạng MAN-E của VNPT Hà Nội theo từng thời kỳ phát triển, theo cấu trúc mạng, người đọc có thể nắm được khái quát các dịch vụ được VNPT Hà Nội cung cấp trên địa bàn thành phố.
Các giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng MAN-E tại VNPT Hà Nội. Trên cơ sở đánh giá thực trạng mạng MAN-E của Viễn thông Hà Nội cũng như những khó khăn, vướng mắc thực tế đang tồn tại trong công việc chuyên môn tôi trực tiếp đang làm, dựa trên những kiến thức, kinh nghiệm của mình tôi mạnh dạn đưa ra những đề xuất nhằm hạn chế lỗi sự cố thường gặp, đồng thời đưa ra những giải pháp nâng cấp thiết bị và chuẩn hóa lại chất lượng dịch vụ trên mạng MAN-E. CÔNG NGHỆ MẠNG ETHERNET ĐÔ THỊ 1. Tổng quan về mạng MAN-E 1.
Giới thiệu chung về MAN-E Mạng Ethernet đô thị (MAN-E) là mạng sử dụng công nghệ Ethernet, kết nối các mạng cục bộ của các tổ chức và cá nhân với một mạng diện rộng WAN hay với Internet. Việc áp dụng công nghệ Ethernet vào mạng cung cấp dịch vụ mang lại nhiều lợi ích cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng. Bản thân công nghệ Ethernet đã trở nên quen thuộc trong những mạng LAN của doanh nghiệp trong nhiều năm qua; giá thành các bộ chuyển mạch Ethernet đã trở nên rất thấp; băng thông cho phép mở rộng với những bước nhảy tùy ý là những ưu thế tuyệt đối của Ethernet so với các công nghệ khác. Với những tiêu chuẩn đã và đang được thêm vào, Ethernet sẽ mang lại một giải pháp mạng có độ tin cậy, khả năng mở rộng và hiệu quả cao về chi phí đầu tư.
Ứng dụng mạng MAN-E Hệ thống mạng MAN-E hỗ trợ nhiều loại ứng dụng và dịch vụ thuộc thế hệ mạng kế tiếp NGN. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu: • Kết nối giữa các LAN • Truyền tải đa ứng dụng • Mạng riêng ảo Metro • Kết nối điểm - điểm tốc độ cao • Mạng lưu trữ • LAN Video/Video Training • CAD/CAM • Các ứng dụng sao lưu dự phòng • Truyền số liệu Y tế • Hình ảnh 13 • Scientific Modeling • Streaming Media • Server Backup • Các ứng dụng Back-end Server • Các ứng dụng lưu trữ (iSCSI) 1. Kiến trúc mạng MAN-E Theo định nghĩa của Metro Ethernet Forum tại MEF4 - Metro Ethernet Architecture Framework part 1, mạng Metro Ethernet sẽ được xây dựng theo 3 lớp: Lớp dịch vụ Ethernet - hỗ trợ những tính năng cơ bản của lớp; một hoặc nhiều lớp truyền tải dịch vụ; có thể bao gồm lớp dịch vụ ứng dụng hỗ trợ cho các ứng dụng trên nền lớp 2. 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. Mô hình được mô tả như Hình 1.1: Mô hình mạng theo các lớp [1] 1. 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 14 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. Lớp truyền tải dịch vụ 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, 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 ứng dụng 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 … 1. Dịch vụ mạng MAN-E 1.
Tổng quan dịch vụ mạng MAN-E Bản thân Ethernet là cung cấp kết nối chứ không phải dịch vụ. Với sự xuất hiện các dịch vụ Metro Ethernet, các nhà cung cấp dịch vụ bắt đầu dùng công nghệ kết nối Ethernet để cung cấp các “dịch vụ” Ethernet. Vì vậy, các dịch vụ MAN-E cũng dùng tới thuật ngữ “thuộc tính dịch vụ” giống như các dịch vụ MAN/WAN.2: Mô hình dịch vụ MAN-E [2] 1. Các kiểu dịch vụ mạng MAN – E Các dịch vụ mạng MAN-E bao gồm: Dịch vụ kết nối: các loại dịch vụ kết nối tương ứng với các loại EVC kể trên : điểm - điểm (Point-to-Point), đa điểm - đa điểm (Multipoint-to-Multipoint), điểm - đa điểm (Point-to-Multipoint).
Dịch vụ ứng dụng: cung cấp các dịch vụ chất lượng cao, kết nối Gigabit giữa các doanh nghiệp, tích hợp trung tâm dữ liệu, kết nối doanh nghiệp với khách hàng và nhà cung cấp, thiết lập mạng riêng ảo, giải pháp lưu trữ và khôi phục thảm họa, truy cập Internet đảm bảo tốc độ multi-megabit, video conferencing & broadcast, điện thoại doanh nghiệp, tích hợp thoại - dữ liệu - hình ảnh, thay thế dịch vụ DS3, hỗ trợ các dịch vụ ghép kênh phân chia theo thời gian. Dịch vụ Triple Play: Truyền tải dữ liệu, thoại và phim ảnh trên một mạng IP với chất lượng cao. Dịch vụ di động: Cung cấp Wireless Backhaul, truy cập Wi-fi, cơ sở hạ tầng cho Wimax, 3G và wireless thế hệ sau, các dịch vụ dữ liệu thế hệ sau, ảnh phân giải cao, video không dây, gaming. Quản lí mạng MAN-E Hầu hết các thiết bị VNPT Hà Nội đều là của Cisco, vì vậy trong phần này sẽ tập trung trình bày hệ thống quản lý mạng NMS của Cisco.
Hệ điều hành Các kỹ thuật của Cisco đều được xây dựng dựa trên hệ điều hành mạng Cisco (IOS). Phần mềm IOS điều khiển quá trình định tuyến và chuyển mạch trên các thiết bị kết nối liên mạng. Cisco IOS cung cấp các dịch vụ mạng như sau : • Định tuyến và chuyển mạch; • Bảo mật cho việc truy cập vào tài nguyên mạng; • Mở rộng hệ thống mạng. Các chuẩn quản lí Giới thiệu chuẩn quản lí: OAM – Operation, Administration, Maintenance là khái ni ệm mô tả những công việc của nhà cung cấp dịch vụ khi quản trị hệ thống, dịch vụ từ xa.
Với giao thức OAM, các cảnh báo được thu thập kịp thời, khi có lỗi, nhà cung cấp có thể xác định, cô lập và xử lý nhanh chóng, cho phép quản lý các thiết bị, dịch vụ một cách hiệu quả. Quản lý mạng là các chức năng thuộc về lớp Quản lý trong mô hình phân lớp của mạng Metro Ethernet (Chương quản lý mạng sẽ tậptrung mô tả những hoạt động trên lớp thứ 3 – Management Plane và lớp Ethernet Services) Hình 1.3: Mô hình quản lí mạng NMS-EMS [1] 17 Chuẩn IEEE 802.1ag – CFM: Chuẩn IEEE802.1ag quy định các bản tin về quản lý lỗi bao gồm: • Bản tin kiểm tra tính kết nối–Continuity Check Message • Bản tin kiểm tra lặp–LoopbackMessage • Bản tin trả lời lặp–Loopback Reply • Bản tin dò vết–Linktrace Message • Bản tin trả lời dò vết–LinktraceMessage 1. Kết luận Mạng Metro Ethernet hiện đã và đang được phát triển rất mạnh bởi nhiều tổ chức chuẩn hóa như IETF, IEEE hay các hãng công nghệ. Tuy nhiên, tất cả các công nghệ đều phải tuân thủ các khuyến nghị của Metro Ethernet Forum.
Các khuyến nghị MEF1 cho đến MEF21 đã mô tả rất chi tiết các yêu cầu cho dịch vụ mạng Metro Ethernet, yêu cầu về mô hình phát triển mạng, quản trị hệ thống. Các công nghệ ứng dụng cho mạng Metro Ethernet có nhiều hướng phát triển nhưng tập trung chủ yếu vào các xu hướng: • Sử dụng MPLS với những cơ chế điều khiển lưu lượng để truyền tải các bản tin Ethernet. • Sử dụng Ethernet - điển hình là PBT - với những cải tiến về định tuyến, chất lượng dịch vụ để xây dựng mạng. Cải tiến MPLS để truyền tải dữ liệu mạng.
• Các ứng dụng, dịch vụ trên nền mạng Metro Ethernet có đặc điểm chung là băng thông rộng, tốc độ cao. Nhưng tựu chung lại đều quy về các loại hình điểm – điểm, đa điểm – đa điểm, sử dụng hạ tầng mạng cáp quang để đảm bảo về tốc độ, chất lượng dịch vụ. • Loại hình dịch vụ điểm – điểm tương ứng với các dịch vụ truyền thống như kênh thuê riêng, frame relay hoặc với những loại hình dịch vụ mới như Internet tốc độ cao, đa dịch vụ (Triple play). Ngoài ra, v ới khả năng tăng băng thông theo 1 Mbps, nhà cung cấp có thể đưa ra những dịch vụ phù hợp với yêu cầu của người dùng.
18 • Các dịch vụ trong MAN-E được đảm bảo chất lượng dịch vụ theo những cam kết chất lượng – Service Level Agree MAN-Et - SLA. Với những cam kết về CIR, PIR hoặc thời gian lỗi, chất lượng dịch vụ trong MAN-E cao hơn rất nhiều so với những mạng truyền thống như SONET/SDH. Công nghệ mạng MAN-E 1. Tổng quan về công nghệ mạng MAN -E Mạng MAN-E làm chức năng thu gom lưu lượng của các thiết bị mạng truy nhập (MSAN, IP-DSLAM), lưu lượng các khách hàng kết nối trực tiếp vào mạng MAN để chuyển tải lưu lượng trong nội tỉnh, đồng thời kế nối lên mạng trục IP/MPLS để chuyển lưu lượng đi liên tỉnh, quốc tế.
Các công nghệ cho mạng MAN-E hiện tại gồm có: • Công nghệ SDH-Công nghệ WDM • Công nghệ thuần Ethernet-Công nghệ MPLS • Công nghệ T-MPLS Việc lựa chọn công nghệ mạng để triển khai phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Chương này sẽ trình bày các đặc điểm, ưu nhược điểm, khả năng áp dụng của từng công nghệ. Công nghệ WDM WDM là công nghệ truyền tải trên sợi quang đã xây dựng và phát triển từ những năm 90 của thế kỷ trước. WDM cho phép truyền tải các luồng thông tin số tốc độ rất cao (theo lý thuyết dung lượng truyển tải tổng cộng có thể đến hàng chục ngàn Gigabít/s).