Tìm hiểu khái quát mạng NGN

HỌC VIỆN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA QUỐC TẾ VÀ ĐẠO TẠO SAU ĐẠI HỌC
ஜ ஜ ஜ ஜ
ஜ ஜ
ஜ
BÁO CÁO MÔN HỌC
MẠNG MÁY TÍNH
Tiểu luận:
Tìm hiểu khái quát mạng NGN

GVHD: TS. Phạm Thế Quế
Học viên: Nguyễn Trung Hải
Đỗ Văn Vinh
Nguyễn Anh Đức
Lê Hồng Việt
Nguyễn Trung Hiếu
Trần Anh Thư
Lớp : CH09ĐT4
HÀ NỘI, 2009
Mục lục
3
PHẦN 1 6
KHÁI QUÁT VỀ MẠNG NGN 6
1.1. Quá trình phát triển dẫn đến sự ra đời mạng NGN 6
1.1.1.Hiện trạng viễn thông 6
1.1.2.Những hạn chế của mạng Viễn thông hiện tại 7
1.1.3. Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới 7
1.2. Khái niệm về NGN 8
1.2.1.Định nghĩa 8
1.2.2.Đặc điểm của mạng NGN 8
Sự hội tụ giữa các mạng 9

PHẦN 2 10
CẤU TRÚC MẠNG NGN 10
2.1. Cấu trúc phân lớp 10
2.1.1. Mô hình phân lớp 10
2.1.2.Phân tích 11
2.1.2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập 11
2.1.2.2 Lớp truyền thông 12
2.1.2.3 Lớp điều khiển 12
2.1.2.4 Lớp ứng dụng 12
2.1.2.5 Lớp quản lý 12
2.2. Cấu trúc vật lý 12
2.2.1. Cấu trúc vật lý 12
Cấu trúc mạng NGN 13
2.2.2.Các thành phần chính 14
2.2.2.1. Media Gateway (MG) 15
2.2.2.2 Media Gateway Controller (MGC) 15
2.2.2.3 Signalling Gateway (SG) 15
2.2.2.4. Media Server(MS) 15
2.2.2.5. Application Server/Feature Server(AS/FS) 16
PHẦN 3 17
CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN TRONG NGN 17
3.1 Xu hướng phát triển các công nghệ mạng 17
3.2 IP 18
3.3 ATM 18
3.4 IP over ATM 18
3.5 MPLS 19
3.5.1.Sơ lược lịch sử MPLS 19
2
3.5.2 Tổng quan MPLS 20
3.5.3. Kiến trúc MPLS 21

3.6 Chuyển mạch mềm (Softswitch) 26
3.6.1 Khái niệm chuyển mạch mềm 26
3.6.2 Các giao thức hoạt động 27
3.6.2.1 SIP (Session Initiation Protocol) 29
Mô tả 1 cuộc gọi sử dụng SIP 30
3.6.2.2 MGCP (Media Gateway Controller Protocol) 30
3.6.2.3 SIGTRAN (signaling Transport Protocol) 30
3.6.2.4 RTP (Real Time Transport Protocol) 31
Kết luận 34

3
THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT
ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng
bộ
ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ
ATMARP ATM Address Resolution
Protocol
Giao thức phân giải địa chỉ
ATM
BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên
CoS Class of Service Lớp dịch vụ
CLIP Classical IP IP trên ATM
CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức
CR-LDP Constrained Routing-LDP Định tuyến cưỡng bức-LDP
CR-LSP Constrained Routing-LSP Định tuyến cưỡng bức-LSP
CSPF Constrained SPF SPF cưỡng bức
DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ được phân biệt
DLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết dữ
liệu
ER Explicit Routing Định tuyến hiện

FR Frame Relay Chuyển tiếp khung
FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương
IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IntServ Integrated Service Các dịch vụ được tích hợp
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LANE LAN Emulation Mô phỏng LAN
LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn
LER Label Edge Router Router biên nhãn
LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn
LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn
LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn
MG Media Gateway Cổng đa phương tiện
MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao
thức
MPOA Multiprotocol Over ATM Đa giao thức trên ATM
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp
NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế
tiếp
OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất
4
đầu tiên
PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức
PNNI Private Network-Network Mạng riêng ảo
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RESV Resevation Bản tin dành trước
RFC Request For Comment Yêu cầu ý kiến
RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài
nguyên
SG Signaling Gateway Cổng báo hiệu

SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiên
STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ
SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu
TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền
dẫn
5
PHẦN 1
KHÁI QUÁT VỀ MẠNG NGN
1.1. Quá trình phát triển dẫn đến sự ra đời mạng NGN
1.1.1.Hiện trạng viễn thông
Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ,
ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng
biệt để phục vụ dịch vụ đó.
Lịch sử phát triển của các mạng hiện tại mà tiêu biểu là :
Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng
điện thoại di động và mạng truyền số liệu.
Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền
dẫn, mạng truy nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ.
 PSTN (Public Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch
thoại công cộng.
 ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp
dịch vụ. ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một
mạng và xây dựng giao tiếp người sử dụng – mạng đa dịch vụ bằng một số giới
hạn các kết nối ISDN cung cấp nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm các kết nối
chuyển mạch và không chuyển mạch.
 PSDN (Public Switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu
công cộng. PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu.
 Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom) là mạng
cung cấp dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập vô
tuyến.

Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phần lớn từ các dịch
vụ như leased line, Frame Relay, ATM, và các dịch vụ kết nối cơ bản. Tuy
nhiên xu hướng giảm lợi nhuận từ các dịch vụ này bắt buộc các nhà
khai thác phải tìm dịch vụ mới dựa trên IP để đảm bảo lợi nhuận lâu dài.
6
1.1.2.Những hạn chế của mạng Viễn thông hiện tại
Hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song song tồn tại.
Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo
dưỡng khác nhau. Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều
nhược điểm mà quan trọng nhất là:
 Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.
 Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới
tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông trong
tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền
khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi với những
đòi hỏi này.
 Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài
nguyên. Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng
khác cùng sử dụng.
Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông , các nhà khai thác nhận
thấy rằng “sự hội tụ giữa các mạng ” là chắc chắn xảy ra. Họ cần có một cơ sở
hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp - băng rộng,
cơ bản - đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng
và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện có.
1.1.3. Động cơ xuất hiện mạng thế hệ mới
Nhu cầu sử dụng : Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm số
mũ của nhu cầu truyền dẫn dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng
trưởng Internet mạnh mẽ. Các hệ thống mạng công cộng hiện nay chủ yếu được
xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại, truyền dữ liệu thông tin và video đã
được vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách rời được triển khai để đáp ứng

những yêu cầu của chúng. Do vậy, một sự chuyển đổi sang hệ thống mạng
chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi khi mà dữ liệu thay thế vị trí
của thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính. Cùng với sự bùng nổ
Internet trên toàn cầu, rất nhiều khả năng mạng thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức
IP. Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch vụ quan trọng và do đó, những thay
đổi này dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất lượng cao qua IP.
Cải thiện chi phí đầu tư : Truyền tải dựa trên gói cho phép phân bổ băng tần
7
linh hoạt, loại bỏ nhu cầu nhóm trung kế kích thước cố định cho thoại, nhờ đó
giúp các nhà khai thác quản lý mạng dễ dàng hơn, nâng cấp một cách hiệu quả
phần mềm trong các nút điều khiển mạng, giảm chi phí khai thác hệ thống.
Các nguồn doanh thu mới : Dự báo hiện nay cho thấy mức suy giảm trầm
trọng của doanh thu thoại và xuất hiện mức tăng doanh thu đột biến do các
dịch vụ giá trị gia tăng mang lại. Kết quả là phần lớn các nhà khai thác
truyền thống sẽ phải tái định mức mô hình kinh doanh của họ dưới ánh
sáng của các dự báo này. Cùng lúc đó, các nhà khai thác mới sẽ tìm kiếm mô
hình kinh doanh mới cho phép họ nắm lấy thị phần, mang lại lợi nhuận cao hơn
trên thị trường viễn thông.
Các cơ hội kinh doanh mới bao gồm các ứng dụng đa dạng tích hợp với các
dịch vụ của mạng viễn thông hiện tại, số liệu Internet, các ứng dụng
video.
Các công nghệ nền tảng : ngày càng được phát triển và hoàn thiện hơn như
Công nghệ truyền dẫn, Công nghệ truy nhập, công nghệ chuyển mạch….
1.2. Khái niệm về NGN
1.2.1.Định nghĩa
NGN theo định nghĩa ITU-Y2001 : Là thế hệ mạng viễn thông xây dựng dựa
trên nền mạng chuyển mạch gói.Trong đó các chức năng liên quan đến dịch vụ
độc lập với công nghệ liên quan tới truyền dẫn.
Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch
gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ kế tiếp (NGN) ra

đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ
chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp
ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động.
1.2.2. Đặc điểm của mạng NGN
Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:
 Nền tảng là hệ thống mạng mở.
 Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải thực hiện
độc lập với mạng lưới.
8
 Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống
nhất.
 Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng
tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.
Sự hội tụ giữa các mạng
9
PHN 2
CU TRC MNG NGN
2.1. Cu trỳc phõn lp
2.1.1. Mụ hỡnh phõn lp
Cho n nay, mng th h sau vn l xu hng phỏt trin mi m, cha cú
mt khuyn ngh chớnh thc no ca Liờn minh Vin thụng th gii ITU v cu
trỳc ca nú. Nhiu hóng vin thụng ln ó a ra mụ hỡnh cu trỳc mng th h
mi nh Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC,
Cu trỳc mng mi cú c im chung l bao gm cỏc lp chc nng sau :
- Lp nt ni (Access + Transport/ Core)
- Lp trung gian hay lp truyn thụng (Media)
- Lp iu khin (Control)
- Lp ng dng dch v.
- Lp qun lý (Management)
Caỏu truực maùng vaứ dũch vuù NGN

10
2.1.2.Phân tích
Hệ thống chuyển mạch NGN được phân thành bốn lớp riêng biệt thay vì tích
hợp thành một hệ thống như công nghệ chuyển mạch kênh hiện nay : lớp ứng
dụng, lớp điều khiển, lớp truyền thông, lớp truy nhập và truyền tải. Các giao
diện mở có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn cho phép các dịch vụ mới
được đưa vào nhanh chóng, dễ dàng; những nhà khai thác có thể chọn lựa các
nhà cung cấp thiết bị tốt nhất cho từng lớp trong mô hình mạng NGN.
2.1.2.1 Lớp truyền dẫn và truy nhập
Phần truyền dẫn :Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghép kênh bước
sóng quang DWDM sẽ được sử dụng.
Lớp truyền dẫn có khả năng hỗ trợ các mức QoS khác nhau cho cùng một
dịch vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng lưu trữ lại các sự kiện
xảy ra trên mạng (kích thước gói, tốc độ gói, độ trì hoãn, tỷ lệ mất gói và Jitter
cho phép,… đối với mạng chuyển mạch gói; băng thông, độ trì hoãn đối với
mạng chuyển mạch kênh TDM).
11
Phần truy nhập : Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu
cuối và mạng đường trục ( thuộc lớp truyền dẫn) qua cổng giao tiếp MGW thích
hợp.
2.1.2.2 Lớp truyền thông
Lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường ( chẳng hạn như
PSTN, FramRelay, LAN, vô tuyến,…) sang môi trường truyền dẫn gói được
áp dụng trên mạng lõi và ngược lại.
2.1.2.3 Lớp điều khiển
Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối để cung cấp các dịch vụ thông suốt từ
đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại giao thức và báo hiệu nào.
Các chức năng quản lý, chăm sóc khách hàng cũng được tích hợp trong lớp
điều khiển. Nhờ các giao diện mở nên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền
dẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng.

2.1.2.4 Lớp ứng dụng
Lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều
mức độ. Một số loại dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc thực hiện điều khiển
logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn một số dịch vụ khác
sẽ được điều khiển từ lớp điều khiển như dịch vụ thoại truyền thống. Lớp ứng
dụng liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ đó mà
các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh
chóng trên các dịch vụ mạng.
2.1.2.5 Lớp quản lý
Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ lớp kết nối cho đến
lớp ứng dụng. Tại lớp quản lý, người ta có thể triển khai kế hoạch xây dựng
mạng giám sát viễn thông TMN, như một mạng riêng theo dõi và điều phối các
thành phần mạng viễn thông đang hoạt động.
2.2. Cấu trúc vật lý
2.2.1. Cấu trúc vật lý
NGN - Next Gerneration Network – cần được hiểu rõ là mạng thế hệ sau hay
mạng thế hệ kế tiếp mà không phải là mạng hoàn toàn mới, nên khi xây dựng và
phát triển mạng theo xu hướng NGN, người ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng
12
thế hệ sau với mạng hiện hành và tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên
mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa.
Cấu trúc mạng NGN
13
2.2.2.Các thành phần chính
14
2.2.2.1. Media Gateway (MG)
Media Gateway cung cấp phương tiện để truyền tải thông tin thoại, dữ liệu,
fax và video giữa mạng gói IP và mạng PSTN. Trong mạng PSTN, dữ liệu thoại
được mang trên kênh DS0. Để truyền dữ liệu này vào mạng gói, mẫu thoại cần
được nén lại và đóng gói. Đặc biệt ở đây người ta sử dụng một bộ xử lý tín hiệu

số DSP (Digital Signal Processors) thực hiện các chức năng : chuyển đổi AD
(analog to digital), nén mã thoại/ audio, triệt tiếng dội,bỏ khoảng lặng, mã hóa,
tái tạo tính hiệu thoại, truyền các tín hiệu DTMF,…
2.2.2.2 Media Gateway Controller (MGC)
MGC là đơn vị chức năng chính của Softswitch. Nó đưa ra các quy luật xử
lý cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó.
MGC chính là chiếc cầu nối giữa các mạng có đặc tính khác nhau, như
PSTN, SS7, mạng IP. Nó chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng thoại và dữ liệu
qua các mạng khác nhau.MGC điều khiển cuộc gọi thông qua các báo hiệu, có 2
loại chính:
Peer – to – peer : giao tiếp SW và SW, giao thức sử dụng BICC hay SIP.
Điều khiển truyền thông: giao tiếp SW và Gateway, giao thức sử dụng
MGCP hay Megaco/H.248.
2.2.2.3 Signalling Gateway (SG)
Signaling Gateway tạo ra một chiếc cầu giữa mạng báo hiệu SS7 với mạng
IP dưới sự điều khiển của Media Gateway Controller (MGC).
Nhiệm vụ của SG là xử lý thông tin báo hiệu, cung cấp một kết nối vật lý
đến mạng báo hiệu.
2.2.2.4. Media Server(MS)
Media Server phân phát dịch vụ thoại và video trên mạng gói , như cầu hội
nghị (nếu không được hỗ trợ bởi MG), thông báo (các thông báo đơn giản do
MG gửi), I.N. (Intelligent Network) và một số tương tác với người dùng…
Trên thị trường, chúng là thiết bị được điều khiển bằng SIP hoặc H.248/MGCP
và là giải pháp của SRPs ( Service Resource Point hỗ trợ cho I.N. ).
Chức năng « Media Server » có thể được tích hợp trong Softswitch hoặc để
ở Media Gateways.
15
2.2.2.5. Application Server/Feature Server(AS/FS)
Là một server ở mức ứng dụng chứa một loạt các dịch vụ của doanh
nghiệp.

Có chức nẵng xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thông số dịch vụ thông
thường cho hệ thống đa chuyển mạch.
Một vài ví dụ về các dịch vụ đặc tính:
− Hệ thống tính cước – Call Agents sử dụng các bộ CDR(Call Detail
Record)
H.323 – dịch vụ này hỗ trợ định tuyến thông qua các miền khác nhau (các mạng
khác nhau).
− VPN – dịch vụ này sẽ thiết lập mạng riêng ảo cho khách hàng
16
PHẦN 3
CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN TRONG NGN
3.1 Xu hướng phát triển các công nghệ mạng
Theo ITU, có hai xu hướng tổ chức mạng chính :
 Hoạt động kết nối định hướng ( CO - Connection Oriented
Operation)
 Hoạt động không kết nối (CL – Connectionless Operation)
Trong hoạt động kết nối định hướng, công nghệ ATM phát triển cho phép
đẩy mạnh các dịch vụ băng rộng và nâng cao chất lượng dịch vụ.
Hoạt động không kết nối dựa trên giao thức IP như việc truy cập Internet
không yêu cầu việc xác lập trước các kết nối.
Tuy vậy, hai phương thức phát triển này dần tiệm cận và hội tụ dẫn đến sự
ra đời công nghệ IP/ATM
17
3.2 IP
Hiện nay lượng dịch vụ lớn nhất trên các mạng đường trục trên thực tế đều là
từ IP.
IP là giao thức chuyển tiếp gói tin. Việc chuyển tiếp gói tin thực hiện theo cơ
chế phi kết nối.
IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các
chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP).

IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao.
Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định
tuyến theo từng chặng. Mặt khác, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.
3.3 ATM
Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói, Nó là
công nghệ chuyển mạch hướng kết nối.
ATM có hai đặc điểm quan trọng :
- Sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM , các
tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ
nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh
ở tốc độ cao dễ dàng hơn.
- Có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp
cho việc định tuyến được dễ dàng.
- Hỗ trợ QoS theo yêu cầu.
3.4 IP over ATM
Là một loại kỹ thuật kiểu xếp chồng, nó xếp IP (kỹ thuật lớp 3) lên ATM (kỹ
thuật lớp 2).
Giao thức của hai tầng hoàn toàn độc lập với nhau; giữa chúng phải nhờ một
loạt giao thức (như NHRP, ARP,…) nữa mới đảm bảo nối thông.
Tuy nhiên trong tình trạng mạng lưới được mở nhanh chóng, cách xếp chồng
đó cũng gây ra nhiều vần đề :
Sự thiết lập các liên kết PVC tại N điểm nút, tức là cần thiết lập mạng liên
kết. Như thế có thể sẽ gây nên vấn đề bình phương N, rất phiền phức. Khi mà
mạng lưới ngày càng rộng lớn, chi phối kiểu đó sẽ làm cho mạng lưới quá tải.
18
Phương thức xếp chồng sẽ phân cắt cả mạng lưới IP over ATM ra làm
nhiều mạng logic nhỏ (LIS). Giữa các LIS dùng bộ định tuyến trung gian để
liên kết, khi lưu lượng rất lớn, những bộ định tuyến này sẽ gây hiện tượng
nghẽn cổ chai đối với băng rộng.
Trong phương thức chồng xếp, IP over ATM vẫn không có cách nào đảm bảo

QoS thực sự.
Từ những điểm nêu trên đều làm cho IP over ATM chỉ có thể dùng thích
hợp cho mạng tương đối nhỏ, như mạng xí nghiệp,…, nhưng không thể đáp ứng
được nhu cầu của mạng đường trục trong tương lai.
3.5 MPLS
3.5.1.Sơ lược lịch sử MPLS
Vào thập niên 90, các ISP phát triển mạng của họ theo mô hình chồng lớp
(overlay) bằng cách đưa ra giao thức IP over ATM. ATM là công nghệ
connection-oriented, thiết lập các kênh ảo (Virtual Circuit), tuyến ảo (Virtual
Path) tạo thành một mạng logic nằm trên mạng vật lý giúp định tuyến, phân bố
tải đồng đều trên toàn mạng. Tuy nhiên, IP và ATM là hai công nghệ hoàn toàn
khác nhau, được thiết kế cho những môi trường mạng khác nhau, khác nhau về
giao thức, cách đánh địa chỉ, định tuyến, báo hiệu, phân bổ tài nguyên
Khi các ISP càng mở rộng mạng theo hướng IP over ATM, họ càng nhận rọ
nhược điểm của mô hình này, đó là sự phức tạp của mạng lưới do phải duy trì
hoạt động của hai hệ thống thiết bị.
Sự bùng nổ của mạng Internet dẫn tới xu hướng hội tụ các mạng viễn thông
khác như mạng thoại, truyền hình dựa trên Internet, giao thức IP trở thành giao
thức chủ đạo trong lĩnh vực mạng.Xu hướng của các ISP là thiết kế và sử dụng
các router chuyên dụng, dung lượng chuyển tải lớn, hỗ trợ các giải pháp tích
hợp, chuyển mạch đa lớp cho mạng trục Internet.
Nhu cầu cấp thiết trong bối cảnh này là phải ra đời một công nghệ lai có khả
năng kết hợp những đặc điểm tốt của chuyển mạch kênh ATM và chuyển mạch
gói IP .
Công nghệ MPLS ra đời trong bối cảnh này đáp ứng được nhu cầu của thị
trường đúng theo tiêu chí phát triển của Internet đã mang lại những lợi ích thiết
19
thực, đánh dấu một bước phát triển mới của mạng Internet trước xu thế tích hợp
công nghệ thông tin và viễn thông (ICT - Information Communication
Technology) trong thời kỳ mới.

3.5.2 Tổng quan MPLS.
Định nghĩa
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS - Multiprotocol Label Switching) là
một công nghệ lai kết hợp những đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp 3 (layer
3 routing) và chuyển mạch lớp 2 (layer 2 switching) cho phép chuyển tải các gói
rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt ở các mạng biên (edge) bằng
cách dựa vào nhãn (label).
Vị trí MPLS trong mô hình TCP/IP
Lợi ích của MPLS.
- Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu.
- Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác
liên quan đến Internet.
- Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol).
- Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn(label) cho trước.
- Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM).
- Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp.
- Có tính tương thích cao.
Đặc điểm mạng MPLS.
- Không có MPLS API, cũng không có thành phần giao thức phía host.
- MPLS chỉ nằm trên các router.
20
- MPLS là một giao thức độc lập nên có thể hoạt động với các giao thức
mạng khác IP như IPX, ATM, Frame-Relay, PPP hoặc trực tiếp với tầng Data
Link.
- Định tuyến trong MPLS được dùng để tạo các luồng băng thông cố định
tương tự như kênh ảo của ATM hay Frame Relay.
- MPLS đơn giản hoá quá trình định tuyến, đồng thời tăng cường tính linh
động với các tầng trung gian.
Một số khái niệm thường gặp.
- FEC (Forwarding Equivalence Class) là một nhóm các gói tin ở lớp mạng

được dán nhãn giống nhau và gửi đi đồng nhất theo một đường đi xác định.
- LSR (Label Switching Router) là bộ định tuyến có hỗ trợ MPLS, bao gồm
các giao thức điều khiển MPLS, các giao thức định tuyến lớp mạng và cách thức
xử lý nhãn MPLS.
- LER( Label Edge Router) là các LSR ở biên mạng MPLS trong MPLS
domain, gồm có LER vào (Ingress LER) và LER ra (Egress LER).
- LSP (Label Switching Path) là đường đi xuất phát từ một LSR và kết thúc
tại một LSR khác. Tất cả các gói tin có cùng giá trị nhãn sẽ đi trên cùng một
LSP.
- MPLS domain là tập các nút mạng MPLS
3.5.3. Kiến trúc MPLS
Cấu trúc MPLS Header trong gói IP
21
* Label : Nhãn được sử dụng trong tiến trình gửi gói tin sau khi đã thiết lập
đường đi. MPLS tập trung vào quá trình hoán đổi nhãn (Label Swapping).
Một trong những thế mạnh của kiến trúc MPLS là tự định nghiã các
chồng nhãn(label stack). Công thức để dán nhãn gói tin là: Network Layer
Packet + MPLS Label Stack. Label Spaces : chia làm 2 loại Per-Platform Label
Space: các interface dùng chung giá trị nhãn. Per-Interface Label Space: mỗi
interface mang giá trị nhãn riêng.
Hoạt động của LSR:
Ý tưởng chính của MPLS là sử dụng nhãn để quyết định chặn kế tiếp, nên
router làm việc ít hơn và hoạt động gần giống như switch. Vì các nhãn thể hiện
các tuyến đường trong mạng nên ta có thể điều khiển chính xác quá trình xử lý
lưu lượng bằng cách dùng các chính sách gán nhãn.
Mô tả hoạt động MPLS trong mạng
LSR biên 1
POP
LSR biên 2
POP

LSR lõi 2
LSR lõi1
LSR lõi 3
Bước 1 :Nhận
gói IP tại biên
LSR
IP đích: 192.1.1.3
Gói IP
30
Bước 2 : Kiểm
tra lớp 3,gán
nhãn, chuyển
gói IP đến LSR
lõi 1
Gói IP
28
Gói IP
37
Bước 4 : Kiểm
tra nhãn,
chuyển đổi
nhãn, chuyển
gói IP đến LSR
biên 4
LSR biên 3
POP
LSR biên 4
POP
LSR biên 5
POP

Bước 5 : Kiểm tra
nhãn, xóa nhãn,
chuyển gói IP đến
Router chứa IP
đích
IP 192.1.1.3
Bước 3 : Kiểm
tra nhãn,
chuyển đổi
nhãn, chuyển
gói IP đến LSR
lõi 3
22
+ Ở chặng router đầu tiên, router chuyển gói tin dựa vào địa chỉ đích, xác định
nhãn thích hợp tùy vào FEC để gán nhãn cho gói & chuyển gói đi tiếp.
+ Ở chặng kế tiếp, LSR dùng giá trị nhãn để xác định nút tiếp theo cần chuyển
gói, gán nhãn mới rồi chuyển gói đi tiếp.
Hoạt động của LSP:
Label Switch Path - LSP : LSP xác định đưởng đi gói tin MPLS, chia làm
2 loại: Hop by hop signaled LSP - xác định đường đi khả thi nhất (best-effort
path) và Explicit route signaled LSP(ER-LSP) - xác định các tuyến đường đi bắt
nguồn từ nút gốc.
ER-LSP có các ưu điểm sau: khả năng định tuyến linh hoạt, xác định
nhiều đường đi đến đích, quản lý lưu lượng linh hoạt, việc tìm đường dựa trên
quan hệ ràng buộc như mạng ATM.
Một số ứng dụng
- Các dịch vụ internet có thể chia làm 3 nhóm chính:voice, data, video với các
yêu cầu khác nhau. Như voice yêu cầu độ trễ thấp, cho phép thất thoát dữ liệu để
tăng hiệu quả. Video cho phép mất mác dữ liệu ở mức chấp nhận được, mang
tính real time. Data yêu cầu độ bảo mật, độ chính xác cao Việc triển khai công

nghệ MPLS làm tăng hiệu quả khai thác các tài nguyên mạng sao cho hữu hiệu
nhất.
* Hiện có một số ứng dụng MPLS đang được triển khai là:
- MPLS Traffic Engineering
- MPLS VPN
- MPLS QoS
- MPLS Unicast/Multicast IP Routing

Nhận xét
Giải pháp chuyển mạch nhãn đa giao thức là một kỹ thuật mạng mới với
mục tiêu kết hợp tính mềm dẻo của công nghệ IP và ATM.
MPLS bao gồm 3 thành phần chính:
 Giao thức định tuyến IP như OSPF, BGP tại biên mạng và lõi mạng để
tìm kiếm các bộ định tuyến MPLS.
 Chuyển mạch gói tin dựa trên địa chỉ IP tại biên mạng.
23
 Gán nhãn và phân bố nhãn trong lõi mạng để gửi gói nhanh và hiệu quả
nhất.
Phương pháp định tuyến trong MPLS hỗ trợ 2 dạng hop-by-hop(định tuyến
từng bước) và explicit(định tuyến nguồn). Phương pháp định tuyến nguồn có
tính động lớn hơn trên cơ sở yêu cầu QoS và các chính sách khác.
Quá trình phân phối nhãn là độc lập với quá trình truyền tin và thông qua
giao thức phân phối nhãn. Quá trình gán nhãn và phân phối nhãn phụ thuộc rất
nhiều vào topo mạng, lưu lượng điều khiển và lưu lượng số liệu
Bảng so sánh giữa các công nghệ
Công nghệ IP ATM MPLS
Bản chất
công nghệ
- Là một giao
thức chuyển mạch

gói có độ tin cậy
và khả năng mở
rộng cao.
- Do phương
thức định tuyến
theo từng chặng
nên điều khiển
lưu lượng rất
khó thực hiện.
- Sử dụng gói tin
có chiều dài cố
định 53 byte
gọi là tế bào
(cell).
- Nguyên tắc
định tuyến :
chuyển đổi
VPI/VCI
- Nền tảng
phần cứng tốc độ
cao
- Tích hợp ATM và IP.
- Chuyển gói tin trên cơ sở
nhãn qua các đường chuyển mạch
nhãn LSP
- Có thể áp dụng trên nhiều môi
trường mạng khác nhau như IP,
ATM, Ethernet, FR…
24
Ưu điểm

- Đơn giản, hiệu
quả
- Tốc độ
chuyển mạch
cao, mềm
dẻo, hỗ trợ
QoS theo yêu
cầu
- Tích hợp các chức năng định
tuyến, đánh địa chỉ, điều khiển.
- Khả năng mở rộng tốt
-Tỉ lệ giữa chất lượng và giá thành
cao.
- Kết hợp giữa IP và ATM cho
phép tận dụng tối đa thiết bị, nâng
cao hiệu quả đầu tư.
- Sự phân tách giữa điều khiển và

chuyển mạch cho phép MPLS
được triển khai trên nhiều phương
Nhược điểm
- Không hỗ trợ
QoS
- Giá thành
cao, không mềm
dẻo trong hỗ trợ
những ứng dụng
IP, VoA
- Hỗ trợ đa giao thức dẫn đến phức
tạp trong kết nối

- Khó thực thi QoS xuyên suốt cho
đến khi thiết bị đầu cuối thích hợp
cho người sử dụng xuất hiện
trên thị trường.
- Việc hợp nhất các kênh ảo
còn đang tiếp tục nghiên cứu.
Giải quyết việc chèn tế bào sẽ
chiếm nhiều tài nguyên bộ đệm
hơn, dẫn đến cần phải nâng cấp
cho các thiết bị ATM hiện tại.
25