Nghiên cứu và triển khai công nghệ Metro Ethernet Network

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ



Trần Vũ Cường






NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ
METRO ETHERNET NETWORK







LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2007




ii
MỤC LỤC
Trang phụ bìa…………………………………………………………………
Lời cảm ơn…………………………………………… ………….……………… i
Mục lục…………………………………………… …………………….………. .ii
Danh mục các chữ viết tắt…………………………………………………………. iv
Danh mục hình vẽ…………………………………………………………………viii
Danh mục bảng biểu……………………………………………………….………xii
Mở đầu……………………………………… …………………………………….1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ METRO ETHERNET NETWORK
………… 2
1.1. Khái niệm Metro Ethernet Network ……………… ……………… 2
1.1.1. Sự hình thành và phát triển của Metro 2
1.1.2. Động lực thúc đẩy và xu hướng …………………………… ………7
1.2. Các công nghệ Metro ………………………………… ………… 9
1.2.1. Ethernet over SONET/SDH.………………………………………… 9
1.2.2. Risillient Packet Ring ……………………………………….16
1.2.3. Truyền tải Ethernet 23
CHƯƠNG 2: CÁC MÔ HÌNH KIẾN TRÚC MẠNG TIÊU BIỂU 28
2.1. Mô hình mạng của Cisco 28
2.1.1. Chức năng của các thiết bị trong mạng 28
2.1.2. Mô hình kết nối vật lý 29

2.1.3. Giới thiệu một số Router của Cisco 30
2.1.4. Một số dịch vụ tiêu biểu của Cisco 33
2.2. Mô hình mạng của Siemens 37
2.2.1. Vai trò của các thiết bị trong mạng 37
2.2.2. Mô hình kết nối vật lý 40


iii
2.2.3. Một số dịch vụ cơ bản của Siemens 41
2.3. Mô hình mạng của Alcatel 41
2.3.1. Mô hình tổng quan mạng MEN Alcatel 41
2.3.2. Các dịch vụ triển khai trên mô hình mạng của Alcatel 46
CHƯƠNG 3 : CÁC DỊCH VỤ TRÊN NỀN METRO ETHERNET NETWORK 52
3.1. Công nghệ MPLS 52
3.1.1. Giới thiệu 52
3.1.2. Kiến trúc MPLS 55
3.1.3. Hoạt động của MPLS 58
3.2. Các dịch vụ trên nền MEN 64
3.2.1. Đặt tên và các chuẩn của dịch vụ MEN 64
3.2.2. Dịch vụ E-Line 65
3.2.3. Dịch vụ E-LAN 69
CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI MẠNG METRO ETHERNET TẠI
BƯU ĐIỆN HÀ NỘI 71
4.1. Hiện trạng mạng tại Bưu điện Hà nội 71
4.1.1. Truyền dẫn 71
4.1.2. Thiết bị hoạt động trong mạng cung cấp dịch vụ 74
4.1.3. Các dịch vụ hiện có trên mạng 78
4.2. Mô hình mạng MEN triển khai tại Bưu điện Hà nội 79
4.2.1. Mô hình triển khai và giải pháp 79
4.2.2. Thiết kế dịch vụ cho mạng MEN tại Bưu điện Hà nội 98

Kết luận 112
TÀI LIỆU THAM KHẢO 113
PHỤ LỤC 114



iv
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt



ADM
Add/Drop Multiplexer
Bộ ghép kênh thêm/bớt
ATM
Asynchonous Transfer Mode
Mode chuyển khung bất đối
xứng
BRAS
Broadband Remote Access
Server
Máy chủ truy cập từ xa băng
rộng
CE
Customer Edge
Phía khách hàng

CES
Carrier Ethernet Switch
Chuyển mạch truyền tải
Ethernet
CO
Central Office
Tổng đài
CoS
Class of Service
Lớp dịch vụ
CPE
Customer Premises Equipment
Thiết bị phía khách hàng
DAC
Digital Access Cross-connect
Tạo chéo truy nhập số
DCC
Digital Communication Channel
Kênh thông tin số
DPT
Dynamic Packet Transfer
Truyền tải gói động
DSLAM
Digital Subcriber Line Access
Multiplexer
Ghép kênh truy cập đường dây
thuê bao số.
DSL
Digital Subscriber Line
Đường dây thuê bao số

DWDM/CWDM
Dense/Coarse Wavelength
Division Multiplexing
Ghép kênh theo bước sóng mật
độ cao/mật độ thấp
E-LAN
Ethernet LAN Service
Dịch vụ đa điểm - đa điểm
E-LINE
Ethernet LINE Service
Dịch vụ điểm - điểm
EMS
Ethernet Multipoint Service
Dịch vụ đa điểm - đa điểm
Ethernet
EoMPLS
Ethernet over MPLS
Ethernet trên nền MPLS
EoS
Ethernet over SONET/SDH
Ethernet hoạt động trên mạng
SONET/SDH
EPL
Ethernet Private Line
Dịch vụ thuê kênh riêng
Ethernet
ERS
Ethernet Relay Service
Dịch vụ chuyển tiếp Ethernet.
ERMS

Ethernet Relay Multipoint
Service
Dịch vụ đa điểm chuyển tiếp
Ethernet
ESCON
Enterprise System Connection
Hệ thống kết nối doanh nghiệp


v
EWS
Ethernet Wire Service
Dịch vụ điểm - điểm Ethernet
EVC
Ethernet Virtual Circuit
Kênh ảo Ethernet
FCS
Frame Check Sequence
Chuỗi kiểm tra khung
FEC
Forwarding Equivalence Classes
Các lớp phát chuyển tương ứng
FIB
Forwarding Information Base
Cơ sở thông tin chuyển tiếp
GE
Gigabit Ethernet
Gigabit Ethernet
GFP
Generic Frame Procedure

Thủ tục khung chung
HSI
High Speed Internet
Dịch vụ Internet tốc độ cao
ILEC
Incumbent Local Exchange
Carrier
Tổng đài nội vùng
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
ISP
Internet Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ Internet.
LAN
Local Area Network
Mạng nội bộ
LAPS
Link Access Procedure SDH
Thủ tục truy nhập đường link
SDH
LCAS
Link Capacity Adjustment
Scheme
Kỹ thuật điều chỉnh dung lượng
tuyến
LDP
Label Distribution Protocol
Giao thức phân bổ nhãn
LE

Large Enterprise
Doanh nghiệp lớn
LERs
Label Edge Routers
Bộ định tuyến nhãn biên
LFIB
Label Forwarding Information
Base
Cơ sở thông tin chuyển tiếp
nhãn
LIB
Label Information Base
Cơ sở thông tin nhãn
LLC
Logical Link Control
Điều khiển kết nối cục bộ
LSPs
Label Switching Parts
Đường chuyển mạch nhãn
LSRs
Label Switching Router
Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn
MAC
Media Access Control
Điều khiển truy cập môi trường.
MAN
Metropolitan Area Network
Mạng vùng đô thị.
MEN

Metro Ethernet Network
Mạng Ethernet đô thị
MPLS/GMPLS
Multi Protocol Label
Switching/Generization Multi
Protocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
và tổng quát hóa.
MDU
Multidwelling Units
Các tòa nhà ở, khu chung cư.
MSAN
Multiservice Access Node
Node truy cập đa dịch vụ
MTUs
Multitenant Units
Các tòa nhà văn phòng


vi
MTU
Maximum Transmission Unit
Đơn vị truyền tải lớn nhất.
NG SONET/SDH
Next Generation SONET/SDH
SONET/SDH thế hệ sau.
NGN
Next Generation Network
Mạng thế hệ sau
NNI

Network - Network Interface
Giao diện mạng - mạng
NPE
Network Provider Edge
Biên nhà cung cấp mạng
OAM
Operation Administration &
Management
Hoạt động giám sát và quản lý
OADM
Optical Add/Drop Multiplexing
Bộ ghép kênh xen/rẽ quang.
OSPF
Open Shortest Path First
Giao thức định tuyến đưòng dẫn
ngắn nhất mở
POP
Points Of Presence
Điểm cung cấp dịch vụ
POS
Port on SONET
Cổng trên SONET
PSTN
Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại công cộng.
PW
PseudoWire
Đường mã ảo
QinQ

Q in Q
Mô hình đóng gói 2 stack vlan
cho một gói tin
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
ROADM
Reconfigurable Optical
Add/Drop Multiplexing
Bộ ghép kênh xen/rẽ có khả
năng cấu hình lại
RPR
Resilient Packet Ring
Ring gói tin cậy
RSTP
Rapid Spanning Tree Protocol
Giao thức spanning tree nhanh.
RSVP
Resoure ReServation Protocol
Giao thức giữ lại tài nguyên
SAN
Storage Area Network
Mạng lưu trữ
SDH
Synchronous Digital Hierarchy
Phân cấp số đồng bộ
SLA
Service Level Agreement
Thỏa thuận cấp độ dịch vụ
SONET

Synchronous Optical Network
Mạng quang đồng bộ
STP
Spanning Tree Protocol
Giao thức điều khiển gói tin
tránh loop trong mạng có nhiều
switch
SMB
Small Medium-size Bussiness
Doanh nghiệp vừa và nhỏ
SOHO
Small Office - Home Office
Văn phòng nhỏ - văn phòng gia
đình
SDL
Simple Data Link
Liên kết dữ liệu đơn giản.
S-VLAN
Stacking VLAN
VLAN được đóng gói thêm thẻ
VLAN nữa


vii
TDM
Time Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo thời
gian
TE
Traffic Engineering

Công nghệ lưu lượng
UNI
User Network Interface
Giao diện mạng- người dùng
UPE
User Provider Edge
Biên nhà cung cấp - người dùng
VCAT
Virtual Concatenation
Chuỗi liên kết ảo
VPLS
Virtual Private LAN Service
Dịch vụ LAN riêng ảo
VLL
Virtual Leased Line
Kênh thuê riêng ảo
VLSM
Variable Length Subnet
Masking
Mặt nạ địa chỉ độ dài biến đổi
VPWS
Virtual Private Wire Service
Dịch vụ đường dây riêng ảo
VT
Virutal Tributary
Nhánh ảo
VC
Virtual Circuit
Mạch ảo
VPN

Virtual Private Network
Mạng riêng ảo.
WAN
Wide Area Network
Mạng diện rộng
WIS
Wide area Interface System
Hệ thống giao diện diện rộng


















viii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Mạng Metro ……………………………… 2
Hình 1.2: Mạng Metro với công nghệ TDM 3

Hình 1.3: Mô hình TDM và Ethernet 5
Hình 1.4: Dữ liệu trong mạng Metro 6
Hình 1.5: Ring SONET phân kênh cố định 10
Hình 1.6: SONET dạng mắt lưới 11
Hình 1.7: Ethernet over SONET/SDH 12
Hình 1.8: Chức năng EOS trong ADM 13
Hình 1.9: Chức năng EOS trong chuyển mạch 13
Hình 1.10: Chức năng EOS và chuyển mạch trong ADM 13
Hình 1.11: Minh họa VCAT 15
Hình 1.12: Hoạt động của vòng Ring RPR 18
Hình 1.13: Vòng RPR hoạt động bình thường 19
Hình 1.14: Vòng RPR sau khi có lỗi 20
Hình 1.15: Bảo vệ Steering khi bình thường 20
Hình 1.16: Bảo vệ Steering khi bị lỗi 21
Hình 1.17: Dòng gói Fairness 22
Hình 1.18: Sử dụng lại băng thông 23
Hình 1.19: Mô hình Ethernet Hub-and-Spoke 24
Hình 1.20: Vòng Ring Gigabit Ethernet 25
Hình 1.21: Bảo vệ Spanning Tree 26
Hình 2.1: Mô hình MEN của Cisco 29


ix
Hình 2.2: Router 7609 30
Hình 2.3: Switch 3750-24TS 32
Hình 2.4: Module SFP 33
Hình 2.5: Đầu cắm LC 33
Hình 2.6: Dịch vụ EWS 34
Hình 2.7: Dịch vụ ERS 35
Hình 2.8: Dịch vụ EMS 35

Hình 2.9: Dịch vụ ERMS 36
Hình 2.10: Dịch vụ VPN L3 36
Hình 2.11: HiD 66xx 37
Hình 2.12: Switch 6600 38
Hình 2.13: Hình ảnh của 6650 40
Hình 2.14: Mô hình kết nối vật lý của Siemens 40
Hình 2.15: Mô hình dịch vụ của Siemens 41
Hình 2.16: Mô hình mạng MEN của Alcatel 42
Hình 2.17: Alcatel 7450 ESS 43
Hình 2.18: Alcatel 7250 SAS 44
Hình 2.19: Alcatel 7750 SR 45
Hình 2.20: Mô hình triển khai VLL 46
Hình 2.21: Mô hình dịch vụ VLL trên IP/MPLS 48
Hình 2.22: Mô hình kiến trúc dịch vụ VPLS 48
Hình 2.23: Mô hình VPLS như một router 49
Hình 2.24: Mô hình VPLS như một Switch 50


x
Hình 3.1: Mô hình MPLS đa dịch vụ 53
Hình 3.2: Kiểu đóng gói MPLS 54
Hình 3.3: Cấu trúc IP Router không có MPLS 55
Hình 3.4: Cấu trúc IP Router có MPLS 56
Hình 3.5: Hoạt động của lớp MPLS 57
Hình 3.6: Mô hình vùng MPLS 58
Hình 3.7: Hoạt động chọn chặng kế cho gói MPLS 59
Hình 3.8: Hoạt động của LSR trong vùng MPLS 60
Hình 3.9: Cấu trúc của LSRs biên 61
Hình 3.10: Cấu trúc của LSR 62
Hình 3.11: Dịch vụ E-LINE 65

Hình 3.12: Dịch vụ Ethernet Private Line 66
Hình 3.13: Dịch vụ Ethernet Wire Service 68
Hình 3.14: Dịch vụ Ethernet Relay Service 68
Hình 3.15: Mô hình dịch vụ E-LAN 69
Hình 3.16: Dịch vụ Ethernet Multipoint Service 70
Hình 3.17: Dịch vụ Ethernet Relay Multipoint Service 70
Hình 4.1: Mô hình nhà cung cấp dịch vụ 74
Hình 4.2: Thiế bị IP DSLAM Hix5635 75
Hình 4.3: Thiết bị IP DSLAM MA 5600 75
Hình 4.4: Thiết bị ERX 1410 78
Hình 4.5: Mô hình kết nối vật lý tổng thể của mạng MEN BĐHN 80
Hình 4.6: Mô hình MEN theo phân lớp 84


xi
Hình 4.7: Mô hình kiến trúc thiết bị 7609 85
Hình 4.8: Phân bố khe cắm trên Switch 7609 86
Hình 4.9: Phân bổ khe cắm trên Access SW 87
Hình 4.10: Kiến trúc dịch vụ HSI 88
Hình 4.11: Phân vùng OSPF 95
Hình 4.12: Phân vùng MPLS 96
Hình 4.13: Mô hình HSI 98
Hình 4.14: Mô hình E-LAN 100
Hình 4.15: Mô hình thử nghiệm EMS cho HNPT 101
Hình 4.16: Mô hình thử nghiệm ERMS cho HNPT 103
Hình 4.17: Mô hình dịch vụ E-LINE 104
Hình 4.18: Mô hình thử nghiệm EWS cho HNPT 105
Hình 4.19: Mô hình thử nghiệm ERS cho HNPT 107
Hình 4.20: Mô hình thử nghiệm dịch vụ MPLS/VPN cho HNPT 109

xii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: Ánh xạ FEC 60
Bảng 3.2: Bảng LIB 62
Bảng 3.3: Bảng LFIB 63
Bảng 3.4: Bảng FIB 63
Bảng 3.5: Đặt tên các dịch vụ MEN 64
Bảng 4.1: Bảng Core CES 81
Bảng 4.2: Bảng các Aggregation CES 81
Bảng 4.3: Ví dụ định danh các thiết bị trong mạng 89
Bảng 4.4: Bảng quy hoạch địa chỉ IP 90
Bảng 4.5: Bảng quy hoạch VLAN 91
Bảng 4.6: Quy hoạch VLAN cụ thể 92
Bảng 4.7: Các yêu cầu về MTU 97

1
MỞ ĐẦU
Trong xã hội thông tin ngày nay, băng thông là một trong những yếu tố được
đặt lên hàng đầu. Bởi vì không chỉ còn là những dịch vụ truyền thống như truy cập
Internet, gửi và nhận e-mail hay chia sẻ file thông thường. Mà cùng với sự bùng nổ
của mạng Internet toàn cầu thì nhu cầu về các loại hình dịch vụ đòi hỏi băng thông
lớn như Voice, Data hay Video cũng như nhu cầu cấp thiết về việc hội tụ thoại và
dữ liệu càng trở lên bức thiết hơn bao giờ hết. Chính vì thế trong nhiều năm gần đây
chúng ta nghe nhiều hơn về thuật ngữ mạng MEN (Metro Ethernet Network) cũng
như các lợi ích mà nó mang lại. Thực ra, mạng MEN không có gì xa lạ vì nó chính
là mạng MAN (Metropolitan Area Network) mà được triển khai trên nền Ethernet.
Để làm rõ về các khái niệm mạng MEN, các công nghệ mạng và các mô hình
triển khai dịch vụ trên nền mạng MEN luận văn được chia ra làm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ Metro Ethernet Network.
Chương 2: Các mô hình kiến trúc mạng tiêu biểu.
Chương 3: Các dịch vụ trên nền Metro Ethernet Network.
Chương 4: Nghiên cứu và triển khai mạng Metro Ethernet Network.
Với luận văn này, tác giả mong muốn giúp người đọc làm quen với các khái
niệm và hiểu một cách chung nhất về mạng MEN và việc triển khai một mạng MEN
cụ thể. Hơn nữa nó còn giúp cho tác giả rất nhiều trong việc triển khai và khai thác
mạng MEN tại đơn vị mình công tác.






2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ METRO ETHERNET
NETWORK.
1.1. Khái niệm Metro Ethernet Network.
1.1.1. Sự hình thành và phát triển của Metro [7].
Metro là phần đầu tiên mà khách hàng và doanh nghiệp kết nối tới mạng
WAN. Những thực thể mà Metro bao gồm là khu dân cư (residential), khách hàng
doanh nghiệp lớn (LEs - Large Enterprises), SOHO (Small Office/Home Office),
các doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMBs - Small Medium-size Bussiness)
Hình 1.1 mô tả các thành phần mạng Metro.

SMB: Small Medium-size Bussiness SOHO: Small Office/Home Office
LE: Large Enterprise MDU: Multidwelling Unit
MTU: Multitenant Unit
Hình 1.1. Mạng Metro


3
Phần của mạng nhà cung cấp kết nối đến khách hàng gọi là last mile mô tả
rằng đây là phần kết thúc của mạng truyền tải (carrier network). Phần này cũng có
thể được gọi là first mile nếu khách hàng được coi là trung tâm và được quan tâm
đến đầu tiên. Một thuật ngữ chính xác để chỉ đó là giới hạn cuối cùng của Metro vì
đây là phần khó khăn và chi phí cao trong việc xây dựng và là cản trở cho việc tăng
tốc độ truyền tải dữ liệu Metro vào trung tâm dữ liệu.
Mạng Metro truyền thống dùng công nghệ TDM là chủ yếu, nó tối ưu hóa
các dịch vụ như thoại. Mạng Metro cơ bản gồm các thiết bị như: ILEC, DAC,
ADM, TDM, SONET/SDH
Hình 1.2 mô tả mạng Metro với công nghệ TDM:


Hình 1.2. Mạng Metro với công nghệ TDM.

Đây là mô hình kết nối on-net và off-net tới khách hàng doanh nghiệp. Mạng
on-net là mạng cáp quang sẽ kéo tới tận tòa nhà của khách hàng và lắp đặt bộ ADM
trong tòa nhà để kết nối tới các khách hàng khác trong tòa nhà qua giao diện kết nối
là T1 hoặc DS3/OCn. Bộ ghép kênh số M13 sẽ ghép các kênh T1 thành DS3 và các
kênh DS3 thành các kênh OCn để có thể truyền tải được qua vòng ring
SONET/SDH tới CO. Ngược lại, mạng off-net cáp quang không được kéo tới tòa
nhà của khách hàng mà kết nối đạt được qua cáp đồng T1 hoặc DS3 được tập trung


4
tại CO thông qua DAC. Các mạch tập trung được tạo kết nối chéo trong CO tới các
Core CO hoặc được truyền tải qua WAN tùy theo dịch vụ đó được yêu cầu.
Chi phí để xây lắp và duy trì hoạt động một mạng TDM rất đắt vì thế
không hấp dẫn để triển khai, bởi vì bản thân công nghệ TDM là cứng nhắc,
không mềm dẻo và không kinh tế khi mở rộng theo yêu cầu của khách hàng. Chi
phí để triển khai mạng Metro là tổng chi phí tiêu dùng cho thiết bị và cho hoạt
động. Chi phí hoạt động bao gồm chi phí lên kế hoạch, lắp đặt, hoạt động, quản
lý, duy tu bảo dưỡng, sửa chữa Điều quan trọng là các chi phí này lên tới 70%
của tổng chi phí cho mạng truyền tải, vì thế nó có thể là gánh nặng cho vấn đề
truyền tải khi lựa chọn sản phẩm và công nghệ để lắp đặt trên mạng. Chi phí để
cung cấp dịch vụ cho khách hàng ảnh hưởng lớn đến thành công của truyền tải
dịch vụ đó.
Khó khăn của TDM là giao diện kết nối của nó, mỗi một loại giao diện đã
cố định sẵn một băng thông nhất định. Cho ví dụ một giao diện T1 băng thông là
1,5Mbps, DS3 là 45Mbps, OC3 là 155Mbps Bởi vậy khi khách hàng yêu cầu
băng thông lớn hơn 1,5Mbps thì buộc chúng ta phải dùng nhiều đường T1 hoặc
dùng giao diện DS3. Việc thay đổi này dẫn đến đầu cuối khách hàng phải thay
đổi và chi phí cho phía nhà cung cấp dịch vụ cũng tăng lên. Các dịch vụ như
kênh DS1, DS3 và kênh OCn có thể mềm dẻo hơn khi triển khai tăng băng thông
nhưng chi phí cho các dịch vụ này cao và có tính chất giới hạn. Đây chính là

động lực để gia tăng và phát triển Ethernet như là giao diện trong mạng Metro.
Các giao diện Ethernet 10/100/1000 mở rộng tốt hơn từ tốc độ Megabit tới
Gigabit, với chỉ một phần chi phí của TDM.






5


POP: Point of Presence ISP: Internet Service Provider.
Hình 1.3. Mô hình TDM và Ethernet.
Ngày nay, công nghệ Ethernet đã được chấp nhận triển khai rộng rãi và
hàng triệu cổng đã được triển khai. Tính đơn giản của công nghệ Ethernet cho
phép mở rộng giao diện Ethernet tới băng thông cao hơn mà chi phí vẫn vậy. Chi
phí giảm, và tính dễ sử dụng đã thúc đẩy các mạng truyền tải sử dụng Ethernet là
công nghệ truy cập. Trong mô hình mới, khách hàng sẽ sử dụng giao diện
Ethernet hơn là giao diện TDM.
Dưới đây là một vài đặc điểm khi dùng Ethernet:
 Khả năng mở rộng băng thông: Chi phí thấp của một giao diện Ethernet
trên cả CPE của khách hàng và cả thiết bị phía nhà cung cấp, có thể thay
đổi tốc độ với cùng một thiết bị. Trong khi TDM muốn thay đổi tốc độ thì
phải thay đổi các thiết bị và tốc độ càng cao thì thiết bị càng đắt.


6
 Bandwidth Granularity: Một giao diện Ethernet có thể cung cấp băng
thông tối đa của giao diện, với TDM thì cứng nhắc hơn và sẽ là cả vấn đề

lớn.
 Cung cấp nhanh: Triển khai dịch vụ trên nền Ethernet nhanh hơn trên
TDM và khi có yêu cầu thay đổi của khách hàng thì Ethernet cũng triển
khai nhanh chóng hơn.
Hình 1.4 mô tả mô hình kết nối trong mạng Metro.

WAN : Wide Area Network
Hình 1.4. Dữ liệu trong mạng Metro
Trên sơ đồ ta nhận thấy mạng Metro chia ra làm 3 phần:
 Metro Access: Phần này là phần gần khách hàng nhất, các thiết bị được
đặt trong tủ dây của doanh nghiệp.
 Metro Egde: Phần này tạo thành cấp độ đầu tiên tập trung của Metro.
Kết nối của các toà nhà được tập trung ở vùng CO này vào những đường
truyền lớn hơn và đường truyền tải trong Metro hoặc qua WAN.


7
 Metro Core: Phần này tạo thành cấp độ thứ 2 của phần tập trung nơi
nhiều CO biên được tập trung vào trong Core CO. Các Core CO được nối
với nhau thành Core Metro nơi lưu lượng được kiểm tra khi qua WAN.
Một vài thuật ngữ có thể thay đổi tùy theo mô hình, trong nhiều trường
hợp chỉ có một cấp độ Aggregation, từ các kết nối tòa nhà được tập trung ở một
nơi và tiếp theo là tới Router-Core, thỉnh thoảng Core CO cũng được gọi là
Metro Hub.
Một vài dịch vụ tiêu biểu của Metro:
 Dịch vụ kết nối Internet.
 Dịch vụ mạng LAN-to-LAN.
 Dịch vụ VPN lớp 2 (VPN layer 2).
 Truy cập tài nguyên từ xa.
 LAN to Frame Relay/ATM VPN.

 Storage Area Networks (SANs).
 Dịch vụ truyền tải Metro.
 Dịch vụ điện thoại trên nền IP (VoIP).
1.1.2. Động lực thúc đẩy và xu hƣớng [3].
1.1.2.1. Động lực thúc đẩy.
Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế và xu hướng
hội nhập ngày càng cao thì ở các đô thị và thành phố lớn nhu cầu trao đổi thông
tin đa dạng cả về loại hình dịch vụ, tốc độ. Với sự hình thành và phát triển bùng
nổ các tổ hợp văn phòng, khu công nghiệp, công nghệ cao, các khu chung cư
thêm vào đó các dự án phát triển thông tin của chính phủ, của các cơ quan, các
công ty làm cho nhu cầu trao đổi thông tin như trao đổi tiếng nói, dữ liệu, hình
ảnh, truy cập từ xa, truy cập băng rộng tăng dẫn đến các vấn đề cần giải quyết.


8
Các mạng nội bộ LAN chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin
với phạm vi địa lý rất hẹp. Trong khi đó, nhu cầu kết nối với bên ngoài (truy cập
Internet, truy cập cơ sở dữ liệu, kết nối chi nhánh văn phòng ) là rất lớn. Điều
này dẫn đến việc cơ sở hạ tầng thông tin hiện tại với công nghệ TDM sẽ rất khó
đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin rất lớn như vậy cả về loại hình dịch vụ và
cường độ lưu lượng trao đổi thông tin. Do vậy việc tìm kiếm công nghệ để xây
dựng một cơ sở hạ tầng mạng đô thị đáp ứng được yêu cầu trao đổi thông tin nói
trên là công việc cấp thiết đối với những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên
thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.
1.1.2.2. Xu hƣớng phát triển.
Metro Ethernet là thị trường rất sôi động với những lý do sau:
 Sự phát triển về lưu lượng và kết nối băng rộng: Có lẽ thách thức lớn
nhất trong lĩnh vực mạng MEN chính là sự tăng trưởng theo hàm mũ và
lưu lượng đi qua mạng mà chủ yếu là sự phát triển bùng nổ của dịch vụ
truy cập Internet với vai trò là phương tiện thông tin toàn cầu sử dụng

rộng rãi bởi các cá nhân và các doanh nghiệp cho các mục đích nghiên
cứu, kinh doanh và giải trí
 Bên cạnh sự xuất hiện của hàng triệu khách hàng mới thì bản chất của
các ứng dụng trao đổi dữ liệu qua mạng Internet là ngày càng đòi hỏi
lượng băng thông lớn vì Internet đã trở thành một môi trường trực quan
trao đổi thông tin một cách sinh động và khái niệm đa phương tiện đã trở
lên quen thuộc. Đối với người sử dụng, sự xuất hiện của kết nối băng rộng
bằng các hình thức kết nối với mạng cung cấp dịch vụ qua các tiện ích
truyền dẫn cáp quang hoặc cáp đồng cho phép tốc độ truy cập cao đáp ứng
nhu cầu trao đổi lưu lượng với cường độ lớn của người sử dụng.
 Sự xuất hiện của các dịch vụ mới, sự đa dạng của các loại hình dịch vụ,
ngoài ra, xu hướng tích hợp dịch vụ để truyền trên một cơ sở hạ tầng


9
mạng duy nhất cũng là những yếu tố chính thúc đẩy sự phát triển của
mạng MEN.
Với xu hướng phát triển mạng hiện nay, mạng cung cấp dịch vụ trên cơ sở
mạng MEN có thể coi là một thị trường mới. MEN đang là một mảnh đất tiềm
năng đối với các nhà khai thác và cung cấp mạng. Rất nhiều nhà cung cấp cơ sở
hạ tầng đang triển khai các công nghệ mới nhằm giải quyết những vấn đề của
nhà khai thác và những nhu cầu của khách hàng. Việc xây dựng mạng MEN dựa
trên cơ sở các công nghệ truyền thống không có khả năng cung cấp dịch vụ,
băng thông cho khách hàng một cách đa dạng, linh hoạt và mềm dẻo cũng như
không đáp ứng được những yêu cầu về hiệu suất khai thác và tiết kiệm chi phí
đầu tư xây dựng mạng như nhà khai thác mạng mong muốn.
Để giải quyết những khó khăn hiện này của mạng được xây dựng trên nền
SONET/SDH, đáp ứng nhu cầu về phát triển dịch vụ, các nhà cung cấp cơ sở hạ
tầng mạng cần phải tìm kiếm những giải pháp công nghệ tiên tiến để xây dựng
thế hệ mạng mới có khả năng tích hợp đa dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng

duy nhất.
1.2. Các công nghệ Metro [7].
Các dịch vụ và ứng dụng của MEN không nhất thiết phải yêu cầu Ethernet
như một công nghệ truyền tải cơ sở. Metro có thể xây dựng các công nghệ khác
nhau như:
 Ethernet over SONET/SDH (EOS).
 Resilient Packet Ring (RPR).
 Ethernet Transport.
1.2.1. Ethernet over SONET/SDH.
Nhiều nhà cung cấp dịch vụ trên thế giới đã bỏ ra hàng tỉ đô la để xây dựng
hạ tầng cơ sở SONET/SDH. Những nhà cung cấp này muốn đây là đòn bẩy thúc


10
đẩy việc truyền tải Ethernet thế hệ sau. Nhưng việc quản lý băng thông là cần thiết,
bởi vì dung lượng thấp của ring SONET/SDH đang tồn tại nó sẽ dễ dàng gặp quá tải
khi sử dụng các dịch vụ dữ liệu.
SONET/SDH truyền thống là công nghệ TDM đã được tối ưu hóa để truyền
tải các lưu lượng dịch vụ thoại. Vì thế nhà cung cấp muốn triển khai EoS cho truyền
dữ liệu những hạn chế của nó:
 Phân kênh cố định: SONET cung cấp các mạch điểm nối điểm giữa các
node trong vòng ring. Mỗi mạch được chỉ định một lượng băng thông tối đa
cố định giữa hai điểm cuối, điều này gây lãng phí khi mạch này không hoạt
động. Vậy đây là điểm bất lợi cho lưu lượng dữ liệu có tính chất mở rộng.
SONET
Ring

Hình 1.5. Ring SONET phân kênh cố định
 Lãng phí băng thông cho mạng mắt lưới: Nếu một mạng yêu cầu hình
logic dạng mắt lưới, khi đó băng thông trên vòng Ring của mạng phân chia

thành 10 mạch. Việc cung cấp các mạch này đòi hỏi phải tạo ra một mạng
mắt lưới logic qua vòng SONET không những rất khó thực hiện mà còn làm
giảm hiệu suất băng thông.


11
SONET
Ring

Hình 1.6. SONET dạng mắt lưới.
 Multicast traffic: Trên vòng SONET, lưu lượng multicast yêu cầu mỗi
điểm nguồn chỉ định những mạch riêng biệt cho mỗi điểm đến. Những bản
sao riêng biệt của các gói sẽ được gửi đến các điểm đích. Kết quả là nhiều
bản sao của các gói multicast sẽ đi vòng trên vòng ring, làm cho lãng phí
băng thông.
 Lãng phí băng thông bảo vệ: Theo lý thuyết, 50% băng thông của vòng
Ring sẽ đặt trước cho việc bảo vệ, dự phòng. Việc bảo vệ hoạt động của
mạng rất quan trọng. SONET không linh hoạt trong việc sử dụng băng thông
cho việc dự phòng bảo vệ.
Tuy nhiên, EoS cung cấp dịch vụ Ethernet mà vẫn duy trì được các thuộc
tính của hạ tầng SONET, như phục hồi nhanh SONET, giám sát chất lượng đường
link và sử dụng quản lý mạng OAM. Với EoS, khung Ethernet vẫn duy trì và đóng
gói trong tải SONET tại lối vào và loại bỏ ở lối ra của mạng.

12

Hình 1.7. Ethernet over SONET/SDH
Toàn bộ khung Ethernet được đóng gói trong tiêu đề của EoS tại lối vào,
khung Ethernet sau khi được ánh xạ vào khung tải đồng bộ SONET/SDH
(SONET/SDH- Synchoronous Payload Envelope-SPE) và được truyền đi qua Ring
SONET/SDH. Khung Ethernet sau đó được tách ra khỏi chức năng EoS ở lối ra.
Có 2 cách chuẩn để truyền khung Ethernet qua mạng SONET/SDH:
 LAPS - Ethernet qua LAPS được định nghĩa bởi ITU-T, được công bố
chuẩn X.86 vào tháng 2/2001. LAPS là giao thức không kết nối tương tự như
HDLC.
 GFP – cũng là chuẩn ITU-T, sử dụng giao thức liên kết dữ liệu đơn giản
(SDL) như một điểm bắt đầu. Khác nhau giữa GFP và LAPS là GFP có định
dạng khung phù hợp hơn Ethernet như PPP, Fiber Channel, Fiber
Connectivity và Enterprise Systems Connection (ESCON).
Chức năng EoS được thể hiện bên trong thiết bị SONET/SDH hoặc bên trong
thiết bị chuyển mạch gói.






13
Hình 1.8, 1.9 và 1.10 thể hiện vai trò EoS ở các thiết bị khác nhau.

Hình 1.8. Chức năng EOS trong ADM

Hình 1.9. Chức năng EOS trong chuyển mạch.

ADM: Add/Drop Multiplexer EOS: Ethernet over SONET/SDH.
Hình 1.10: Chức năng EOS và chuyển mạch trong ADM.
Hình 1.8 mô tả chức năng EoS trong thiết bị ADM, điều này có được là sự
kết hợp của bộ framer/mapper được đặt trong line card hoặc daughter card của
ADM mà hỗ trợ EoS. Chức năng ánh xạ Eos thêm một X.86 hoặc đóng gói GFP
toàn bộ khung Ethernet và khung này được đóng gói trong SONET/SDH SPE.
Từ đây SONET/SDH SPE được truyền qua Ring SONET/SDH và được tách tại
lối ra. ADM có chức năng EoS và chức năng VCAT đươợ gọi là ADM thế hệ
sau.
Hình 1.9 mô tả chức năng EoS trong Switch, điều khác nhau là thiết bị dữ
liệu và thiết bị truyền tải là các thực thể được sử dụng bởi các nhóm điều hành