Nghiên cứu giải pháp về QoS và chất lượng mạng của các hãng cung cấp thiết bị trong quá trình đã và đang triển khai mạng NGN tại Việt Nam

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP VỀ QoS VÀ CHẤT LƯỢNG MẠNG
CỦA CÁC HÃNG CUNG CẤP THIẾT BỊ TRONG QUÁ TRÌNH
ĐÃ VÀ ĐANG TRIỂN KHAI MẠNG NGN TẠI VIỆT NAM
Nguyễn Hữu Dũng
Nguyên lý xây dựng mạng NGN và lộ trình chuyển đổi từ PSTN/ISDN lên NGN
đều được xem xét. Điều quan trọng ở đây là doanh nghiệp lựa chọn bao nhiêu mạng
NGN và việc kết nối giữa chúng như thế nào để đảm bảo QoS end to end cho khách
hàng. Báo cáo này sẽ giới thiệu sơ lược về giải pháp của 2 hãng cung cấp thiết bị viễn
thông lớn đó là Siemen và Alcatel.
QoS trong mạng NGN là một vấn đề khá phức tạp do:
- Các ứng dụng NGN yêu cầu chất lượng khác nhau
- IP không đáp ứng được tính nhất quán về chất lượng các ứng dụng.
- Tính đa dạng trên 1 tuyến end-to-end như hỗ trợ nhiều mức QoS khác nhau tại
các điểm đầu cuối, hỗ trợ nhiều loại QoS trong truyền tải và có nhiều nhà cung
cấp khác nhau.

Chính vì vậy để đưa ra một giải pháp toàn diện là rất khó. Theo ITU-T, RACF có thể
góp phần giải quyết 1 phần vấn đề đó do cấu trúc chức năng giám sát tài nguyên và
truy nhập (theo Y. 2111) có những điểm sau:
- Kiểm soát tài nguyên truyền tải liên quan đến QoS trong mạng gói và tại biên
của mạng tùy theo các khả năng của chúng.
- Hỗ trợ các công nghệ truyền tải lõi và truy nhập khác nhau ( như xDSL, UMTS,
CDMA200, cáp, LAN, WLAN, Ethernet, MPLS, IP, ATM), trong khi vẫn giữ
kín các chi tiết cụ thể về công nghệ và quản trị ( như topology mạng, cơ chế
kết nối và kiểm soát) với SCF.
- Hỗ trợ năng lực khác nhau của CPE. Ví dụ, một số CPE có thể hỗ trợ truyền tải
QoS báo hiệu ( như báo hiệu quản lý phiên GPRS [TS 123 207], RSVP [RFC
2205], trong khi các thành phần khác thì không hỗ trợ.
- Hỗ trợ kiểm soát tài nguyên và truy nhập trong một miền quản trị đơn và giữa
các miền quản trị với nhau.
- Đóng vai trò là một thành phần phân xử thỏa thuận tài nguyên truyền tải liên

quan đến QoS giữa SCF và các chức năng truyền tải trong các mạng truy nhập
và mạng lõi.
- Hỗ trợ cả kiểm soát QoS tương đối và tuyệt đối.
- Xác minh tính sẵn sàng của tài nguyên truyền tải trên một nền tảng end – to –
end. Việc xác minh có thể chặt chẽ hoặc không chặt chẽ tùy thuộc vào yêu cầu
đó yêu cầu QoS tương đối hay tuyệt đối. RACF có thể thực hiện dành trước tài
nguyên.
- Hỗ trợ QoS khác nhau cho các nhóm lưu lượng gói khác nhau bao hàm cả các
luồng gói tin (nghĩa là các luồng gói tin khác nhau có thể nhận QoS khác
nhau) và cấp độ người sử dụng (nghĩa là: lưu lượng người sử dụng khác nhau
có thể nhận QoS khác nhau tùy thuộc vào phân lớp người sử dụng).
- Hỗ trợ QoS báo hiệu [Q.Sup51], bao hàm cả khả năng thực hiện kiểm soát
đăng nhập căn cứ trên chất lượng ước tính đạt được trên tuyến và tuân theo
các chỉ tiêu về QoS.
- Xác nhận các yêu cầu QoS và chỉ thực hiện đối với các yêu cầu đã được xác
thực đối với QoS, ví dụ, sử dụng thông tin nhận được khi truyền tải đi như:
thông tin thuê bao, mức độ ưu tiên của dịch vụ và các quy tắc chính sách
mạng.
- Hỗ trợ kiểm soát NAPT đầu gần động và lựa chọn chế độ làm việc firewall.
- Hỗ trợ chuyển đổi NAT đầu xa
- Hỗ trợ cấu trúc giám sát tài nguyên truyền tải phân bố và tập trung.
Như vậy RACF cho phép tăng cường khả năng triển khai các giải pháp QoS thông qua
kiểm soát theo miền và truyền thông liên miền cũng như Augments native transport
QoS support.
Siemen và Alcatel cũng đã dựa vào đặc tính trên của RACF để triển khai các giải pháp
của mình. Cụ thể như sau:
I.Giải pháp của Siemen
Dựa vào topology mạng phân theo vùng địa lý như hiện tại, việc phát triển
mạng viễn thông trong tương lai cũng như khái niệm cấu trúc mạng TISPAN đưa ra
bởi ETSI. Siemen đề xuất cấu trúc NGN có toàn bộ mạng của Việt Nam như sau. Ý

tưởng cơ bản là chia mạng NGN thành một nhà khai thác đường trục và 3 nhà khai
thác vùng (Bắc, Trung và Nam).


Hình 3.1: Cấu trúc NGN đề xuất cho Việt Nam
Mục đích của Siemen là cung cấp một bản thiết kế cấu trúc mạng VPN mới. Doanh
nghiệp sẽ sử dụng cơ sở hạ tầng mạng mới này để mang lưu lượng băng thông rộng
qua mạng đường trục IP. Bản thiết kế sẽ tập trung và mạng đường trục lõi cũng như
thiết kế biên (Edge design), bao gồm cả thiết kế và lựa chọn IGP, thiết kế BGP cũng
như QoS và cơ chế chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. Thiết kế được dự kiến là sẽ
đưa ra nền (platform) để cung cấp các dịch vụ Internet tốc độ cao qua DSL cũng như
các dịch vụ VoIP cho các khách hàng Trong quá trình triển khai, Juniper E-series được
sử dụng như một server truy nhập băng thông rộng từ xa (BRAS) để kết cuối các dịch
vụ xDSL. Juniper E-series cũng được sử dụng như một điểm tập hợp cho các vị trí
BRAS cũng như thành phần biên nhà cung cấp (Provider Edge-PE) đối với mạng
MPLS. M160 và M20 được sử dụng lần lượt là router đường trục lõi và router ngang
cấp (peering). Phần tiếp theo sẽ giới thiệu sơ lược về thiết kế của Siemen.
1.Topology vật lý
Mạng đường trục (backbone)

Topology vật lý của mạng đường trục được thiết nhằm một mạng lưới dọc khắp
Việt Nam, và có 3 vị trí lõi cơ bản được nối với nhau tạo thành 1 tam giác. Các site lõi
chính là Hà Nội, Hồ Chí Minh và Đà Nẵng.3 site này sẽ chỉ có khả năng kết nối ra
ngoài tới các nhà cung cấp dịch vụ khác.Ban đầu, tất cả việc truy nhập Internet bên
ngoài sẽ được VDC cung cấp, VDC sẽ cung cấp kết nối ra ngoài qua cổng Internet.
Yêu cầu đặt ra là tấ cả lưu lượng Internet đều được chặn phía sau tường lửa firewall,
do đó trong pha đầu tiên, firewall này được đưa ra qua mạng IAP.
Các cổng VoIP được kết nối qua các bộ định tuyến Edge ERX trong 11 mạng cấp
tỉnh. Lưu lượng này được kết nối qua L3VPN và được ưu tiên trong hàng đợi VoIP so
với lưu lượng khác, và sẽ đi qua M160 lõi, ở đó nó sẽ được chuyển qua 2 Siemens

Surpass Soft Switch ở Hà Nội và Hồ Chí Minh. Site có Soft Switch thứ 3 sẽ được đặt ở
Đà Nẵng ở pha sau.
Mạng tập hợp
Khi thiết kế bất kì mạng nào, sẽ không có nguyên tắc bất di bất dịch nào. Tuy
nhiên, vẫn có một nguyên tắc chung mà hầu hết các nhà thiết kế mạng sử dụng trong
thiết kế mạng. Nguyên tắc điển hình đó là sử dụng mạng phân cấp để đảm bảo mạng
đơn giản, cho phép phát triển và mở rộng mạng trong tương lai. Thiết kế phân cấp sử
dụng 3 cấp đó là: lõi, tập hợp và truy nhập. Chức năng lõi là chuyển ở mức nhanh nhất
có thể các gói từ giao diện đi vào của nó tới giao diện đi ra của nó. Mạng lõi nên thiết
kế càng đơn giản càng tốt. Việc mở rộng mạng trong tương lai tốt nhất là không làm
ảnh hưởng tới mạng lõi. Chức năng tập hợp được sử dụng để tập hợp các nút mạng
truy nhập khác nhau. Khi triển khai thêm các nút truy nhập, các nút này sẽ được nối tới
nút tập hợp. Xét trên quan điểm vận hành, việc tách biệt các chức năng rõ ràng sẽ dễ
quản lý mạng và mạng ổn định hơn. Do các lý do ở trên, Siemen khuyến nghị Việt
Nam nên triển khai theo thiết kế mạng phân cấp 3 cấp : lõi, tập hợp và truy nhập.
Trong thời gian triển khai mạng ban đầu, cần nối nút truy nhập (Access Node) trực
tiếp với với lõi do độ sẵn sàng của kết nối như trong trường hợp Hybrid Edge ERX.
Thiết kế cuối cùng nên tận dụng phân cấp 3 mức. Kết nối của mỗi tỉnh ở Việt Nam sẽ
được nối với mạng đường trục (backbone). Ở giai đoạn triển khai ban đầu, mỗi tỉnh sẽ
có ít nhất một router ERX với một kênh đơn nối tới lõi đường trục dạng mesh. Nên lắp
thêm một router và một liên kết thừa cho mỗi POP tỉnh. Đây sẽ là giới hạn khi các
POP cấp tỉnh này là điểm tập hợp của tất cả các lưu lượng ra khỏi tỉnh và là điểm cổng
vào cho tất cả lưu lượng tới tỉnh đó. Tất cả lưu luợng vào và ra mạng cấp tỉnh nên đi
qua mạng đường trục lõi. Đường trục nên là điểm tập hợp tất cả lưu lượng từ tỉnh tới
tỉnh. Nếu có các liên kết “backdoor”giữa các tỉnh thì sẽ có sự ảnh hưởng tới mô hình
lưu lượng IP và có thể dẫn tới chất lượng kém hoặc dưới mức tối ưu.


2. Thiết kế giao thức IGP
Giao thức IGP cho phép các router trong mạng biết về tất cả các tiền tố IP trong

toàn mạng. Ngoài ra, IGP đưa ra một cơ chế để xác định đường đi tốt nhất tới tiền tố
đích. Có một vài loại hình giao thức IGP sẵn có nhằm hỗ trợ cho việc định tuyến.Có 2
giao thức định tuyến thông dụng nhất đó là ISIS và OSPF. Topology vật lý của mạng
là yếu tố căn bản khi lựa chon IGP. Trong topology mesh phức tạp, ISIS thường được
sử dụng do giao thức này hỗ trợ một cùng đơn, rộng tốt hơn và do đặc điểm nhóm
mesh của ISIS. Ngoài ra, ISIS rất ít khi triển khai bên ngoài các mạng nhà cung cấp
dịch vụ lớn, trong khi đó OSPF thường được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp và
nhiều mạng các nhà cung cấp dịch vụ. Chính vì vậy Siemen khuyến nghị sử dụng giao
thức OSPF.
Khi triển khai pha đầu tiên, thiết kế OSPF phẳng cho một vùng đơn sẽ được sử
dụng, cho phép thông tin xử lý lưu lượng được truyền liên tục qua toàn bộ mạng
đường trục và cho phép sử dụng các giao thức trong tương lai như RSVP-TE.

3.Thiết kế BGP
BGP là giao thức định tuyến cơ bản của mạng doanh nghiệp, cung cấp thông tin định
tuyến cần thiết cho các khách hàng nhằm chuyển tiếp lưu lượng tới các hosted content
server, tới các khách hàng khác của doanh nghiệp và tới mạng Internet nói chung.
OSPF có mặt trong mạng chỉ cung cấp thông tin có khả năng đạt được nội bộ tới BGP
ngang cấp và tới các chức năng quản trị mạng nội bộ.
Mục tiêu của thiết kế BGP đó là:
Ø Tối ưu hoá khả năng trao đổi thông tin về khả năng tới được lớp mạng (NLRI)
giữa các BGP ngang cấp
Ø Tối thiểu hoá tài nguyên mạng sử dụng khi trao đổi NLRI
Ø Đưa ra các khả năng linh hoạt khi triển khai và đảm bảo tuân thủ các quy định
eBGP ngang cấp
Ø Kiểm soát phạm vi của iBGP bất cứ khi nào có thể
Ø Xem chi tiết thiết kế eBGP và iBGP trong phần phụ lục.
4.Thiết kế BRAS
Khi thiết kế BRAS cần quan tân đến các điểm sau:
Ø Định kích cỡ mạng: Khi định kích cỡ mạng cần quan tâm đến các yếu tố sau:

o Khả năng phục vụ thuê bao của thiết bị BRAS
o Mô hình kinh doanh (căn cú vào thời gian, mức độ sử dụng v.v...)
o Băng thông thuê bao
o Tỉ lệ trùng hợp
o Đánh số ATM VCC
o Đánh địa chỉ IP
o PPPoX: Chức năng chính của BRAS là kết cuối phiên PPP. Phiên PPP
có thể là PPPoA hoặc PPPoE
o AAA
5.MPLS
Có 2 mục đích chính khi sử dụng MPLS trong mạng lõi. Thứ nhất đó là để phân
bố nhãn MPLS được sử dụng trong BGP/MPLS VPN như RFC 2547. Việc này chỉ là
phân tán nhãn MPLS trên toàn mạng nhằm phân biệt lưu lượng VPN. Ứng dụng thứ 2
đó là phục vụ xử lý lưu lượng (TE). MPLS được sử dụng để thực hiện điều khiển và
định trước các luồng lưu lượng liên tỉnh cũng như đưa ra một mức tránh tắc nghẽn cho
lưu lượng VoIP.
Hiện này mạng Juniper hỗ trợ 3 giao thức cho MPLS đó là:
Ø RSVP-TE
Ø LDP
Ø CR-LDP
Hiện nay, giao thức CR-LDP đã lỗi thời và ít được sử dụng. Do pha 1 vẫn chưa yêu
cầu TE nên Siemen khuyến nghị lựa chọn LDP làm giao thức phân phối nhãn. Trong
các pha tiếp theo, doanh nghiệp cũng không nên mở rộng RSVP-TE mesh xuống từng
BRAS, mà nên tiếp tục chạy giao thức LDP giữa BRAS và router biên. RSVP mesh
đầy đủ có thể sau đó được cấu hình giữa ERX biên và M160 lõi, LDP tunneling được
sử dụng để để truyền nhãn ngăn xếp qua lõi RSVP. Việc này sẽ làm giảm độ phức tạp
thiết kế lõi MPLS và cho phép sử dụng các ưu thế của RSVP-TE khi cần nhằm tránh
tắc nghẽn xung quanh lõi.
6.VoIP
VoIP là một trong số các dịch vụ IP các doanh nghiệp cung cấp. Như đã biết,

VoIP yêu cầu rất khắt khe về trễ, độ tin cậy, và jitter. IETF khuyến nghị đối với chất