Đặt vấn đề Ngày nay, các nhà cung cấp dịch vụ đang gặp một thách thức đó là sự bùng nổ về nhu cầu kết nối tốc độ cao trên mạng Metro (mạng đô thị), mạng khu vực và mạng lõi. Họ cũng đang phải chịu áp lực nâng cao năng lực của mạng lưới để đáp ứng các yêu cầu cạnh tranh và phục vụ nhu cầu của người dùng. Mặt khác, cùng với sự phát triển rất nhanh của ngành viễn thông, các dịch vụ và sản phẩm viễn thông ngày càng phát triển đa dạng và phong phú để phục vụ cho giáo dục, thương mại, giải trí, thông tin giữa các cộng đồng, các tổ chức. Nhu cầu về các dịch vụ băng thông rộng tăng không ngừng, đặc biệt là các nhu cầu về công nghệ, xử lý thông tin, … Vì vậy, nhu cầu về một mạng viễn thông mềm dẻo, đáp ứng đa dịch vụ, có khả năng hội tụ nhiều dịch vụ khác nhau nhằm đáp ứng các nhu cầu của khách hàng cũng như từ phía các nhà khai thác.
Việc ra đời mạng thế hệ sau NGN (NGN - Next Generation Network), dựa trên nền tảng công nghệ IP/MPLS (IP/MPLS - Internet Protocol/MultiProtocol Label Switching) là tất yếu và phần nào đã đáp ứng được nhu cầu của xã hội nói trên. Trong những năm gần đây có những nghiên cứu của [1], [2] về MPLS và [3], [4] về công nghệ Multiprotocol Label Switching-Transport Profile (MPLS-TP). Công nghệ MPLS-TP (MultiProtocol Label Switching – Transport Profile) được IEFT (IEFT - Internet Engineering Task Force) định nghĩa. MPLS-TP là sự phát triển lên từ T-MPLS (Transport MPLS).
Mục tiêu của công nghệ MPLS-TP là ứng dụng trong mạng đồng bộ sử dụng cáp quang / Hệ thống phân cấp số đồng bộ (SONET / SDH: Synchronous Optical Network / Synchronous Digital Hierarchy) do có kết nối định hướng, mức độ khả dụng cao, QoS của dịch vụ và điều hành, quản trị và bảo trì (OAM - Operations, Administration, and Maintenance). MPLS-TP dự kiến sẽ triển khai dựa trên MPLS trong lớp vận chuyển và hoạt động một cách tương tự như công nghệ vận chuyển hiện có, hỗ trợ dịch vụ vận chuyển gói. Giải pháp hội tụ mạng dựa trên MPLS- TP là một giải pháp đầy hứa hẹn, tiết kiệm chi phí và hiệu quả trong tương lai. HVTH: Lê Đình Huy Trang 1 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.
PHẠM HỒNG LIÊN Tình hình chung ở Việt Nam hiện nay, mạng băng rộng tại Việt Nam đang phát triển với tốc độ rất nhanh, số lượng người sử dụng dịch vụ băng rộng ngày càng tăng, kèm theo đó là các nhu cầu về sử dụng các dịch vụ VoIP (VoIP - Voice over Internet Protocol), IPTV (IPTV - Internet Protocol Television), … với chất lượng tốt. Việc nâng cấp từ mạng từ ATM (ATM - Asynchronous Transfer Mode) lên IP, từ IP sang MPLS và giờ đây là MPLS-TP nhằm đáp ứng nhu cầu của xã hội là một xu hướng tất yếu. Đã có nhiều giải pháp khác nhau để triển khai mạng MPLS-TP từ nền tảng mạng MPLS, cũng theo xu hướng chung, giải pháp sử dụng công nghệ MPLS- TP cho mạng lõi dường như là giải pháp tối ưu nhất đối với các nước phát triển. Với ưu điểm của mình, công nghệ MPLS-TP đem lại nhiều giải pháp cho mạng băng rộng, nó khắc phục được các nhược điểm cơ bản của mạng IP/MPLS truyền thống là vấn đề nghẽn mạng, thời gian bảo vệ mạng, chế độ bảo vệ như các yêu cầu về tính thời gian thực theo [3].
Hoặc trong bài viết [4] đề xuất một cơ chế Active-Fault-Alarm (AFA) dựa Cơ chế bảo vệ tạm thời năng động (DTPM - Dynamic Temporary Protection Mechanism) được áp dụng vào mạng thông tin mạng quang học dùng công nghệ MPLS-TP. Theo [5] đề xuất hai phương án bảo vệ mới để cung cấp hiệu quả và sự tin cậy MPLS-TP đa dịch vụ, trong đó đặc biệt có liên quan cho các dịch vụ truyền thống như: TDM, FR và dịch vụ gói dữ liệu ngày càng tăng nhanh VoIP, IPTV. Cả hai phương án được đề xuất dựa trên kiến trúc vòng kết nối mở rộng các phương pháp bảo vệ được định nghĩa trong phần mới nhất của ITU-IETF (ITU – IEFT: Telecommunication Standardization Sector - Internet Engineering Task Force) dự thảo tiêu chuẩn cho kiến trúc vòng MPLS-TP. Liên quan đến lĩnh vực này có một số kết quả nghiên cứu của các tác giả [6] về vấn đề bảo vệ cho các dịch vụ MPLS-TP cho sự phát triển dịch vụ truyền hình IPTV, hay của nhóm tác giả [7] về chứng minh hiệu suất truyền tải trong MPLS-TP mạng truyền thông.
Trong [8] trình bày một thiết kế cặp liên kết cho bảo vệ node MPLS-TP, kết hợp phương pháp p-cycle với công nghệ định tuyến lại nhanh (FRR - Fast Re-route), cho thấy sự thành công trong việc kết hợp lợi thế của p-cycle và FRR. Trong bài báo [9] nói về yêu cầu chính của mạng vận chuyển gói dựa trên MPLS-TP HVTH: Lê Đình Huy Trang 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. PHẠM HỒNG LIÊN được phân tích bao gồm cả mặt phẳng vận chuyển, OAM, QoS, mặt phẳng điều khiển và quản lý. Trong bài viết của [10] đề cập về công nghệ MPLS-TP trên mạng vệ tinh quỹ đạo thấp có khả năng cung cấp băng thông rộng cho người dùng truy cập trong bất kỳ phần nào của thế giới.
Với đặc điểm của phong trào tốc độ cao và kiến trúc liên kết năng động nhanh chóng của vệ tinh LEO (LEO - Low Earth Orbit), mạng luôn luôn là một trong những vấn đề quan trọng trong mạng lưới truyền hình vệ tinh LEO. Trong bài báo [11] đã thực hiện kiểm tra và thử nghiệm để xác nhận tính khả thi của MPLS-TP về việc kiểm soát lưu lượng Ethernet cho di động. Các tác giả [12] đã áp dụng MPLS-TP để đáp ứng yêu cầu đối với dịch vụ cho leased-line trong một hệ thống chuyển mạch gói được xác định như dịch vụ có khả thi được 99,999%, đảm bảo băng thông 100%, và độ trễ là 10 ms qua 20 node. Theo một số tác giả [13] công nghệ MPLS-TP có thể được áp dụng để hỗ trợ có hiệu quả Carrier Ethernet qua mạng vận tải quang (OTN - Optical Transport Network).
Để giảm mức tiêu thụ năng lượng và độ phức tạp, OTN dựa trên vòng quang tại các nút chuyển đổi. MPLS-TP sử dụng một phần nhỏ các tính năng của IP / MPLS, chẳng hạn như chuyển tiếp IP, Penultimate Hop Popping (PHP), và định tuyến đa đường cân bằng (ECMP - Equal-Cost MultiPath), không được hỗ trợ trong T-MPLS. Mặt khác, MPLS-TP mở rộng tiêu chuẩn IP / MPLS hiện tại. Trong số các tính năng mới, tính năng chính là OAM có khả năng phát hiện nhanh chóng, xử lý sự cố và xác minh SLA (SLA - Service Level Agreements), tuyến tính và vòng bảo vệ end-to-end với sự hội tụ nhỏ hơn 50ms, tách mặt phẳng điều khiển và dữ liệu, hoạt động hoàn toàn tự động mà không cần mặt phẳng điều khiển sử dụng NMS (NMS - Network Management System).
MPLS-TP cho phép hoạt động trong mạng mà không yêu cầu các node chuyển tiếp IP. Điều này có nghĩa rằng các hoạt động OAM có để có thể hoạt động trong môi trường IP và môi trường không IP. Mặt phẳng điều khiển là tùy chọn. HVTH: Lê Đình Huy Trang 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.
PHẠM HỒNG LIÊN Các tính năng thiết yếu của MPLS-TP như sau [14]: Công nghệ chuyển mạch gói hướng kết nối, kiến trúc cơ bản của nó dựa ITU-T G. Không có thay đổi kiến trúc chuyển tiếp MPLS. Chỉ có PW (PW - Pseudo Wire) và tuyến chuyển mạch nhãn (LSP - Label Switched Path) được sử dụng. TTL (Time to Live) được hỗ trợ theo IETF RFC 3443 [16] chỉ các đường ống và các mô hình ống ngắn.
Hỗ trợ QoS đảm bảo đa dịch vụ bằng PWE3. EXP chỉ hỗ trợ cho các đường ống ngắn. Các mô hình được sử dụng cho TTL và EXP (EXP - Experimental Bits) vững chắc, hoặc cả hai sử dụng mô hình đường ống hoặc ống ngắn. Nền tảng và giao diện của không gian nhãn cả hai đều được hỗ trợ.
Công cụ OAM cho hoạt động và quản lý lỗi dựa trên ITU-T Y. Độ tin cậy cao, bảo vệ tốt thiết bị, thời gian hội tụ mạng nhỏ hơn 50 ms dựa trên ITU-T Y. LSP sát nhập không được hỗ trợ, ví dụ: không sử dụng LDP (LDP - Label Distribution Protocol) đa điểm để tránh mất LSP thông tin đầu cuối. Kết nối đa điểm được hỗ trợ.
Có thể tương thích với MPLS và điều khiển PWE. Hỗ trợ thời gian chính xác cao.2 Mục đích của đề tài Trong hệ thống mạng viễn thông, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ và an toàn mạng lưới thông tin là những vấn đề quan trọng của một nhà cung cấp dịch vụ. Mục đích của đề tài này tập trung nghiên cứu ứng dụng các giải pháp MPLS-TP để giải quyết các vấn đề về giảm thời gian hội tụ cho mạng, tăng cường khả năng bảo vệ đáp ứng các yêu cầu về mặt kỹ thuật cho mạng metro, mạng lõi. Nhằm nâng cao chất HVTH: Lê Đình Huy Trang 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.
PHẠM HỒNG LIÊN lượng cho hệ thống mạng cũng như khả năng cạnh tranh, dự kiến sẽ đưa giải pháp này vào triển khai trên mạng lõi và metro của hạ tầng mạng SCTV. Những nghiên cứu của đề tài góp phần đưa ra một cái nhìn tổng quan hơn về công nghệ MPLS-TP, để tăng khả năng chuyển mạch bảo vệ đáp ứng các yêu cầu về mặt kỹ thuật để nâng cao chất lượng cho mạng.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu sẽ bao gồm: Hệ thống mạng viễn thông của một nhà cung cấp dịch vụ. Chức năng cơ bản của MPLS-TP. Thiết kế giải pháp sử dụng công nghệ MPLS-TP vào mạng metro của SCTV.
Phạm vi nghiên cứu sẽ giới hạn trong hệ thống mạng của nhà cung cấp dịch vụ mạng viễn thông.4 Phương pháp nghiên cứu Nội dung công việc bao gồm 2 phần: Lý thuyết và mô phỏng, đo kiểm đánh giá tổng hợp: Phần lý thuyết: Sử dụng phương pháp định nghĩa từ khóa để tìm hiểu về MPLS, MPLS- TP và các nội dung liên quan. Tìm hiểu chung về công nghệ MPLS. Tìm hiểu các ứng dụng MPLS-TP trong hệ thống mạng Viễn thông. Tìm hiểu kiến trúc mạng SCTV.
Thiết kế hệ thống metro MPLS-TP cho mạng SCTV. Phần cấu hình, đánh giá tổng hợp: HVTH: Lê Đình Huy Trang 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. PHẠM HỒNG LIÊN Từ những giả thuyết trong phần lý thuyết, sử dụng phương pháp thiết kế và mô phỏng. Tiến hành thiết kế và mô phỏng bằng phần mềm.
Cấu hình và đo kiểm các tính năng nổi trội, ghi nhận kết quả. Sử dụng phương pháp phân tích và tổng hợp để đưa ra kết quả đánh giá cho từng tính năng.