Đặt vấn đề Ngày nay, các nhà cung cấp dịch vụ đang gặp một thách thức đó là sự bùng nổ về nhu cầu của kết nối tốc độ cao trên mạng Metro, mạng khu vực và mạng lõi. Các nhà cung cấp dịch vụ đang chịu áp lực để nâng cao năng lực của mạng lƣới của họ để đáp ứng các yêu cầu này. Để cải thiện tốc độ, hiệu năng dịch vụ mạng và giảm chi phí trong toàn bộ cơ sở hạ tầng, các nhà cung cấp đề xuất sử dụng phƣơng thức chuyển mạch gói. Mặt khác cùng với sự phát triển rất nhanh của ngành viễn thông, các dịch vụ viễn thông ngày càng phát triển đa dạng, phong phú về dịch vụ, về các sản phẩm viễn thông., để phục vụ cho giáo dục, thƣơng 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, về xử lý thông tin, xử lý ảnh …, dẫn đến sự hội tụ giữa ngành công nghệ thông tin và viễn thông.
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 nhƣ 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 đƣợc 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) đƣợc 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 nó có kết nối định hƣớng, 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 MPLS trong lớp vận chuyển và hoạt động một cách tƣơng Một số tính năng nổi trội của MPLS-TP so với MPLS Trang 1 Luan van GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Trƣơng Hoàng Huy tự nhƣ 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 tƣơng lai.
Bên cạnh đó, mạng băng rộng tại Việt Nam nói riêng phát triển với tốc độ rất nhanh, số lƣợng ngƣời 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)… 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 hƣớng tất yếu. Đã có nhiều giải pháp khác nhau để triển khai mạng MPLS-TP từ nền tảng mạng MPLS, cũng theo xu hƣớng chung, giải pháp sử dụng công nghệ MPLS-TP cho mạng lõi dƣờng nhƣ là giải pháp tối ƣu nhất đối với các nƣớc phát triển. Với ƣu điểm của mình, công nghệ MPLS-TP đem lại nhiều giải pháp cho mạng băng rộng, nó khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm cơ bản của mạng IP/MPLS truyền thống là vấn đề nghẽn mạng, thời gian bảo vệ mạng, chế độ bảo vệ nhƣ các yêu cầu về tính thời gian thực theo [5]. Hoặc trong bài viết [6] đề xuất một cơ chế Active-Fault-Alarm (AFA) dựa Cơ chế bảo vệ tạm thời năng động (DTPM - Dynamic Temporary Protection Mechanism) đƣợc áp dụng vào mạng thông tin mạng quang học dùng công nghệ MPLS-TP.
Theo [7] đề xuất hai phƣơng 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 nhƣ: TDM, FR và dịch vụ gói dữ liệu ngày càng tăng nhanh VoIP, IPTV. Cả hai phƣơng án đƣợc đề xuất dựa trên kiến trúc vòng kết nối mở rộng các phƣơng pháp bảo vệ đƣợc 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 [8] 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 [9] về chứng minh hiệu suất truyền tải trong MPLS-TP mạng truyền thông. Trong [10]trình bày một thiết kế cặp liên kết cho bảo vệ node Một số tính năng nổi trội của MPLS-TP so với MPLS Trang 2 Luan van GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Trƣơng Hoàng Huy MPLS-TP, kết hợp phƣơng 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 [11] nói về yêu cầu chính của mạng vận chuyển gói dựa trên MPLS-TP đƣợc phân tích bao gồm cả mặt phẳng vận chuyển, OAM, QoS, mặt phẳng điều khiển và quản lý. Trong bài viết của [12] đề cập về công nghệ MPLS-TP trên mạng vệ tinh quỹ đạo thấp có khả năng cung cấp băng thông rộng cho ngƣời 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 lƣới truyền hình vệ tinh LEO. Trong bài báo [13] đã thực hiện kiểm tra và thử nghiệm để xác nhận tính khả thi của MPLS-TP về việc kiểm soát lƣu lƣợng Ethernet cho di động.
Các tác giả [14] đã áp dụng MPLS-TP để đáp ứng yêu cầu đối với dịch vụ cho leased-line trong một hệ thống chuyển mạch gói đƣợc xác định nhƣ dịch vụ có khả thi đƣợc 99,999%, đảm bảo băng thông 100%, và độ trễ là 10 ms qua 20 node. Theo một số tác giả [15]công nghệ MPLS-TP có thể đƣợc 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 lƣợng 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 nhƣ chuyển tiếp IP, Penultimate Hop Popping (PHP), và định tuyến đa đƣờng cân bằng (ECMP - Equal-Cost MultiPath), không đƣợc 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 dùng NMS (NMS - Network Management System). Một số tính năng nổi trội của MPLS-TP so với MPLS Trang 3 Luan van GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Trƣơng Hoàng Huy 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 trƣờng IP và môi trƣờng không IP.
Mặt phẳng điều khiển là tùy chọn. Các tính năng thiết yếu của MPLS-TP nhƣ sau [16]: Công nghệ chuyển mạch gói hƣớng 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) đƣợc sử dụng.
TTL (Time to Live) đƣợc hỗ trợ theo IETF RFC 3443 [18] chỉ các đƣờng ống và các mô hình ống ngắn. Hỗ trợ QoS đảm bảo đa dịch vụ bằng PWE3. EXP chỉ hỗ trợ cho các đƣờng ống ngắn. Các mô hình đƣợc sử dụng cho TTL và EXP (EXP - Experimental Bits) vững chắc, hoặc cả hai sử dụng mô hình đƣờng ống hoặc ống ngắn.
Nền tảng và giao diện của không gian nhãn cả hai đều đƣợc 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 chuyển mạch bảo vệ mạng nhỏ hơn 50 ms dựa trên ITU-T Y. LSP sáp nhập không đƣợc 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 đƣợc hỗ trợ. Có thể tƣơng thích với MPLS và điều khiển PWE. Hỗ trợ thời gian chính xác cao. Một số tính năng nổi trội của MPLS-TP so với MPLS Trang 4 Luan van GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Trƣơng Hoàng Huy Dựa vào vấn đề trên, luận văn nghiên cứu công nghệ MPLS-TP (MultiProtocol Label Switching – Transport Profile) chủ yếu là tạo ra một công cụ để đo kiểm đƣợc một số tính năng nổi trội của MPLS-TP so với MPLS: • Khả năng chuyển mạch bảo vệ cao hơn MPLS.
• Ít mất gói tin hơn MPLS. • Thời gian delay gói tin thấp hơn MPLS. • MPLS-TP có LSP hai hƣớng so với MPLS. Qua đó thuyết phục các nhà mạng Việt Nam chuyển qua công nghệ MPLS-TP, để tăng khả năng chuyển mạch bảo vệ đáp ứng các yêu cầu về mặt kỹ thuật cho mạng lõi để nâng cao chất lƣợng cho mạng lõi.2 Mục đích của đề tài Mục đích của luận văn này chủ yếu là tạo ra một công cụ để đo kiểm đƣợc một số tính năng nổi trội của MPLS-TP so với MPLS: • Khả năng chuyển mạch bảo vệ cao hơn MPLS.
• Ít mất gói tin hơn MPLS. • Thời gian delay gói tin thấp hơn MPLS. • MPLS-TP có LSP hai hƣớng so với MPLS. Qua đó thuyết phục các nhà mạng Việt Nam chuyển qua công nghệ MPLS-TP, để tăng khả năng chuyển mạch bảo vệ đáp ứng các yêu cầu về mặt kỹ thuật cho mạng lõi để nâng cao chất lƣợng cho mạng lõi.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài Với mục tiêu nhƣ trên, đề tài này bao gồm các nội dung cơ bản nhƣ sau: Trình bày sơ lƣợc về công nghệ MPLS và MPLS-TP.
So sánh thời gian chuyển mạch bảo vệ, sự mất gói tin, thời gian delay gói tin của hai công nghệ MPLS-TP và MPLS. Kết quả mô phỏng trên phần mềm: so sánh thời gian chuyển mạch bảo vệ. Đƣa ra giải pháp chuyển mạng MAN-E của Viễn thông Sóc Trăng hiện tại chạy MPLS sang MPLS-TP và kết quả đạt đƣợc.