Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

i

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH

TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ACL

Access List


ii

AF
AG
ATM
bps
Bps
BRAS
BSC
BTS
CB WFQ
CE
CIR

CoS
CPE
CQ
DSCP
DSL
DSLAM
E2E
EF
E-LAN
EPL
EP-LAN
EP-Tree
EVPL
EVP-LAN
EVP-Tree
FE
FIFO
FQ
GE
IEEE
IETF
I-NNI
IP
IPTV
ISP
ITU-T
L2VPN
L3VPN

Assured Forwaring

Access gateway
Asynchronous Transfer Mode
bit per second
Byte per second
broadband remote access server
Base Station control
Base Transmission Station
Class Base Weighted Fair Queuing
Customer Edge
Committed Information Rate
Class of Service
Customer Premises Equipment
Custom Queuing
DiffServ code point
Digital subscriber line
Digital Subscriber Line Access Multiplexer
End to End
Expedited Forwaring
Ethernet LAN Service
Ethernet Private Line
Ethernet Private LAN
Ethernet Private Tree
Ethernet Virtual Private Line
Ethernet Virtual Private LAN
Ethernet Virtual Private Tree
Fast Ethernet
Fist In Fist Out
Fair Queuing
Gigabit Ethenet
Institute of Electrical and Electronic Engineers

Internet Engineering Task Force
Interior NNI
Internet Protocol
Internet Protocol television
Internet Service Provider
International Telecommunications Union
Layer 2 Virtual Private Network
Layer 3 Virtual Private Network


iii

LAN
LLQ
LSP
LSR
MAC
MAN E
MEF
MEN
MPLS
NG SONET/SDH
NGN
NMS
NNI
OAM
OLT
OSPF
OSPF–TE
OTN

PDH
PE
PE-AGG
PHB
PQ
QoS
RNC
RPR
RSVP
RSVP–TE
SDH
SDH-NG
SG
SLA
SMTP
SONET
STM-n
SW
TCP
TDM
TG

Local area network
Low Latency Queuing
Label-Switched Path
Label-Switched Router
Medium Access Control
Metro Access Network Ethernet
Metro Ethernet Forum
Metro Ethernet Network

Multi Protocol Label Switching
Next Generation SONET/SDH
Next Generation network
Network Management System
Network – to – Network Interface
Operation, Administration and Maintenance
Optical Line Terminal
Open Shortest Path First
Open Shortest Path First–Traffic Engineering
Optical Transport Network
Plesiochronous Digital Hierarchy
Provider Edge
Provider Edge Aggregation
Per Hop Bihavior
Perioty Queuing
Quality of service
Radio Network Control
Resilient Packet Ring
Resource Reservation Protocol
Resource Reservation Protocol Traffic Engineering
Synchronous Digital Hierarchy
Next Generation SDH
Signalling Gateway
Service Level Agreement
Simple Mail Transfer Protocol
Synchronous Optical Network
Synchronous Transport Module level N
Switch
Transmission Control Protocol
Time division multiplexing

Trunk Gateway


iv

UNI
VCI
VLAN
VPI
VPN
WAN
WDM
WRED
WRR

User-to-Network Interface
Virtual Circuit Identifier
Virtual Local Area Network
Virtual Path Identifier
Virtual Private Network
Wide area network
Wavelength Division Multiplex
Weighted Random Early Detection
Weighted round robin

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Phân loại dịch vụ dựa trên EVC, UNI......................................................10
Bảng 2.1. Yêu cầu ràng buộc về QoS một số dịch vụ tiêu biểu của ITU..................28
Bảng 2.2. Giá trị của IP Precedence và DSCP trong các PHB..................................36
Bảng 2.3 So sánh các tính chất của policing và shaping..........................................42

Bảng 2.4. Ánh xạ các mức QoS trong việc sử dụng 802.1q và MPLS................................45

Bảng 3.1. Bảng thống kê băng thông trung bình cho các dịch vụ trên mạng MEN. 64
Bảng 4.1. Bảng chia lưu lượng trong mạng MEN theo từng dịch vụ.......................69
Bảng 4.2. Quy định về ánh xạ các dịch vụ sang các lớp QoS...................................75
Bảng 4.3.Phân chia VLAN trên UPE và DSLAM....................................................77
Bảng 4.4. Phân chia VLAN cho dịch vụ HSI............................................................81
Bảng 4.5. Phân chia VLAN cho dịch vụ IPTV và VoD............................................82
Bảng 4.6. Phân chia VLAN cho dịch vụ VoIP..........................................................84
Bảng 4.7. Tính băng thông cho từng dịch vụ trên mạng MEN VNPT Đà Nẵng.....86
Bảng 4.8. Phần trăm băng thông cho từng dịch vụ trên mạng MEN VNPT Đà Nẵng
.......................................................................................................................87
Bảng 5.1. Bảng phân loại lưu lượng..........................................................................92
Bảng 5.2. Bảng phân tích cấu hình mạng..................................................................92


v

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mô hình tổng quan mạng MEN...................................................................4
Hình 1.2. Mô hình phân lớp mạng MEN.....................................................................5
Hình 1.3. Mô hình mạng MEN phân chia các lớp dịch vụ theo MEF.........................8
Hình 1.4. Mô hình các điểm tham chiếu mạng MEN..................................................9
Hình 1.5. Mô hình dịch vụ mạng MEN......................................................................9
Hình 1.6. Dịch vụ E-LINE sử dụng EVC điểm - điểm..............................................11
Hình 1.7. Dịch vụ EPL...............................................................................................11
Hình 1.8. Dịch vụ EVPL...........................................................................................11
Hình 1.9. Dịch vụ E-LAN sử dụng EVC đa điểm-đa điểm......................................12
Hình 1.10. Dịch vụ EP-LAN......................................................................................12
Hình 1.11. Dịch vụ EVP-LAN..................................................................................12

Hình 1.12. Dịch vụ E-Tree sử dụng EVC điểm – đa điểm........................................13
Hình 1.13. Dịch vụ EP-Tree.......................................................................................13
Hình 1.14. Thông số về lưu lượng.............................................................................14
Hình 1.15. Thông số về lưu lượng.............................................................................15
Hình 2.1. Phân miền trong mạng MEN.....................................................................23
Hình 2.2. Trễ lan truyền của một khung dữ liệu........................................................26
Hình 2.3. Cơ chế đảm bảo QoS..................................................................................28


vi

Hình 2.4. Mô hình tích hợp dịch vụ Intserv...............................................................31
Hình 2.5. Nguyên lý hoạt động của RSVP................................................................33
Hình 2.6. Xử lý gói tin trong mô hình DiffServ .......................................................34
Hình 2.7. Mô tả cấu trúc bít trong trương DSCP.......................................................36
Hình 2.8. Sơ đồ phân phối và điều hòa lưu lượng.....................................................37
Hình 2.9. Phân lớp dựa trên các trường thông tin.....................................................40
Hình 2.10. So sánh sự khác nhau giữa policing và Shaping.....................................41
Hình 2.11. Sử dụng các kỹ thuật hỗ trợ QoS tại các thành phần của mạng MEN ...44
Hình 2.12. Cấu trúc khung trong 802.1p/q ...............................................................45
Hình 2.13. QoS trong mạng MEN sử dụng công nghệ PBT...................................46
Hình 3.1. Mô hình quản lý băng thông tĩnh...............................................................48
Hình 3.2. Kỹ thuật thùng đựng thẻ.............................................................................48
Hình 3.3. Giải thuật CAR...........................................................................................50
Hình 3.4. Mô hình phân phối lưu lượng ra................................................................51
Hình 3.5. Các giải thuật hàng đợi...............................................................................52
Hình 3.6. Hàng đợi FIFO...........................................................................................52
Hình 3.7. Hàng đợi ưu tiên PQ...................................................................................53
Hình 3.8. Hàng đợi cân bằng FQ...............................................................................54
Hình 3.9. Hàng đợi xoay vòng trọng số WRR...........................................................54

Hình 3.10. Mô hình quản lý băng thông động....................................................55
.........................................................................................................................................
Hình 3.11. Cấu trúc hệ thống quản lý băng thông động....................................57
Hình 3.12. Hàng đợi tùy biến CQ..............................................................................60
Hình 3.13. Hàng đợi LLC...........................................................................................61
Hình 3.14. Nguyên lý hoạt động của hàng đợi RED.................................................62
Hình 3.15. Hiện trạng loại bỏ gói tin.........................................................................63
Hình 4.1. Mô hình phân lớp mạng MEN...................................................................67
Hình 4.2. Mô hình mạng giả định để xây dựng giải pháp QoS.................................68
Hình 4.3. Mô hình triển khai QoS trên mạng MEN.................................................68
Hình 4.4. Các kỹ thuật QoS........................................................................................70


vii

Hình 4.5. Mô hình xử lý QoS ở miền mạng CORE (VN2).......................................71
Hình 4.6. Mạng MEN.................................................................................................72
Hình 4.7. Miền mạng giữa các access swicth và mạng MEN...................................73
Hình 4.8. Giao diện (1) (Ví dụ dùng Access Switch)................................................74
Hình 4.9. Giao diện (2)...............................................................................................75
Hình 4.10. Giao diện (3).............................................................................................76
Hình 4.11. Giao diện số (4)........................................................................................77
Hình 4.12. Cung cấp dịch vụ VPN trên mạng MEN................................................78
Hình 4.13. Cấu hình QoS cho dịch vụ VPN..............................................................79
Hình 4.14. Sơ đồ cung cấp dịch vụ E-LAN...............................................................80
Hình 4.15. Mobile backhaul, CSG nối trực tiếp với UPE.........................................80
Hình 4.16. Các dạng cơ bản trong cung cấp dịch vụ HSI.........................................81
Hình 4.17. Mô hình QoS dịch vụ IPTV.....................................................................83
Hình 4.18. Mô hình triển khai QoS cho dịch vụ VoIP.............................................85
Hình 4.19. Mô hình quản lý băng thông mạng MEN VNPT Đà Nẵng.....................86

Hình 4.20. Băng thông sử dụng internet từ mạng MEN sang BRAS_1....................88
Hình 4.21. Băng thông sử dụng internet từ mạng MEN sang BRAS_2....................89
Hình 4.22. Băng thông sử dụng Mobile backhaul từ mạng MEN sang Vinaphone. 89
Hình 5.1. Xây dựng mô hình mạng MEN..................................................................91
Hình 5.2. Mô hình QoS cho dịch vụ VPN.................................................................92
Hình 5.3. So sánh kết quả trước QoS và sau khi QoS cho dịch vụ Voice................94
Hình 5.4. So sánh kết quả trước QoS và sau khi QoS cho dịch vụ Video conference
.....................................................................................................................................95
Hình 5.5. So sánh kết quả trước QoS và sau khi QoS cho dịch vụ FTP...................96
Hình 5.6. So sánh kết quả loại bỏ gói tin trước QoS và sau khi QoS.......................96
Hình 5.7. Xác suất loại bỏ gói tin khi QoS có sử dụng thuật toán dự đoán tắc nghẽn
.....................................................................................................................................97


viii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Cùng với xu hướng phát triển công nghệ và mạng viễn thông trên thế giới,
hiện nay ở Việt Nam nhiều doanh nghiệp khai thác viễn thông đã và đang triển khai
mạnh mẽ công nghệ mạng MEN nhằm tạo ra tiềm lực to lớn, đủ sức cạnh tranh về
chất lượng, giá cả và đa dạng hóa các loại hình dịch vụ. Tuy nhiên, cấu trúc và
nguyên tắc hoạt động của mạng MEN khác xa so với mạng PSTN truyền thống nên
đã đặt ra nhiều thách thức mới đối với các nhà khai thác cũng như các nhà quản trị
mạng.
Đối với một hệ thống thông tin nói chung hay hệ thống mạng viễn thông nói
riêng thì yêu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụ và quản lý băng thông trên mạng IP
luôn luôn là vấn đề cấp thiết. Đặt biệt vấn đề phân chia tài nguyên băng thông trên
mạng để đảm bảo nhiều dịch vụ trên cùng một mạng hoạt động một cách tốt nhất.

Vì vậy, việc nguyên cứu chất lượng dịch vụ và quản lý băng thông là vấn đề cấp
thiết, đòi hỏi phải có cơ sở khoa học vững chắc làm tiền đề tham khảo khi triển
khai, thiết lập thêm dịch vụ mới trên mạng MEN của các nhà cung cấp dich vụ.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu chất lượng dịch vụ và quản lý băng thông trên mạng MEN dựa
trên kỹ thuật QoS và lý thuyết về lưu lượng nhằm tiến đến xây dựng thệ hệ mạng
hội tụ đa dịch vụ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu kiến trúc mạng, công nghệ mạng MEN, chất lượng đa dịch trên
mạng MEN, các tiêu chuẩn quốc tế liên quan đến các chính sách như QoS và quản
lý băng thông trên mạng MEN để đảm bảo chất lượng dịch vụ mà ta mong muốn.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến đề tài
- Thu thập số liệu thực tế khi triển khai các dịch vụ trên mạng MEN
- Xây dựng mô hình, tiến hành mô phỏng và kiểm tra kết quả bằng phần mềm


5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Trong điều kiện bùng nổ lưu lượng như hiện nay thì nghiên cứu chất lượng
dịch vụ và quản lý băng thông trong mạng đa dịch vụ sẽ giúp cho tối ưu hóa việc sử
dụng dung lượng đường truyền các thiết bị hiện có mà vẫn đảm bảo được chất
lượng dịch vụ, tiết kiện được chi phí đầu tư và tiến tới xây dụng kiến trúc mạng hội
tụ đa dịch vụ.
6. Kết cấu luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo kết cấu luận văn gồm 5
chương như sau :
Chương 1: TỔNG QUAN KIẾN TRÚC MẠNG MEN
Chương 2: CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG MEN
Chương 3: QUẢN LÝ BĂNG THÔNG MẠNG MEN
Chương 4: THỰC HIỆN QoS VÀ QUẢN LÝ BĂNG THÔNG CHO CÁC DỊCH

VỤ TRÊN MẠNG MEN VNPT ĐÀ NẴNG
Chương 5: XÂY DỤNG MÔ HÌNH MẠNG MEN VÀ THỰC HIỆN QoS CHO
ĐA DỊCH VỤ TRÊN MẠNG MEN


Chương 1.

TỔNG QUAN KIẾN TRÚC MẠNG MEN

1.1. Giới thiệu chương
Mạng MEN đô thị (Metropolitan Ethernet Network) là mạng sử dụng công
nghệ Ethernet, kết nối các mạng cục bộ của các tổ chức và cá nhân với một mạng
diện rộng WAN hay với Internet. Việc áp dụng công nghệ Ethernet vào mạng cung
cấp dịch vụ mang lại nhiều lợi ích cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng. Bản
thân công nghệ Ethernet đã trở nên quen thuộc trong những mạng LAN của doanh
nghiệp trong nhiều năm qua, giá thành các bộ chuyển mạch Ethernet đã trở nên rất
thấp, băng thông cho phép mở rộng với những bước nhảy tùy ý là những ưu thế
tuyệt đối của Ethernet so với các công nghệ khác. Với những tiêu chuẩn đã và đang
được thêm vào, Ethernet sẽ mang lại một giải pháp mạng có độ tin cậy, khả năng
mở rộng và hiệu quả cao về mặt chất lượng cũng như chi phí đầu tư.
Trong chương này sẽ đưa ra tổng quan về xu hướng phát triển và tình hình
triển khai dịch vụ Ethernet. Hiện nay có nhiều công nghệ mạng có thể cung cấp
dịch vụ Ethernet, trước hết trong chương này giới thiệu tổng quan các công nghệ
mạng cung cấp dịchvụ ethernet. Tiếp theo giới thiệu khái niệm dịch vụ Ethernet và
xu hướng phát triển dịch vụ Ethernet [1],[5],[6].
1.2. Tổng quan về công nghệ và xu hướng phát triển mạng MEN
1.2.1. Giới thiệu chung về mạng MEN
Mạng MEN thực hiện chức năng thu gom lưu lượng và đáp ứng nhu cầu
truyền tải lưu lượng cho các thiết bị mạng truy nhập (IP DSLAM, MSAN). Mạng
MEN có khả năng cung cấp kết nối truy nhập Ethernet (FE/GE) tới khách hàng để

chuyển tải lưu lượng trong nội vùng, đồng thời kết nối lên mạng trục IP/MPLS
NGN để chuyển lưu lượng đi liên vùng và đi quốc tế.
Trong mạng MEN, người ta sử dụng các thiết bị CES(Carrier Ethernet Switch)
tại trung tâm thành phố, trung tâm huyện và các khu vực trọng điểm tạo thành mạng
chuyển tải Ethernet/IP. Kết nối giữa các thiết bị CES dạng hình sao, ring, hoặc đấu
nối tiếp, sử dụng các loại cổng kết nối:n x100Mbps, n x1Gbps hoặc n x 10Gbps.
Mô hình tổng thể mạng MEN được mô tả như hình 1.1 dưới đây


Mạng trục IP/MPLS
chung cho các dịch vụ
2G,3G Mobile
TG/AG/SG

Soft-Switch

Softswitch cung cấp
các tính năng thoại

IP / MPLS
Co re
MEN CORE

PSTN

Cáp đồng

MS S

FTTx

Ethe rne t

Truy nhập

MEN-Ethernet gom lưu
lượng chuyển về core

Thiết bị cung cấp kết
nối FR, ATM

Hình 1.1. Mô hình tổng quan mạng MEN
Trong đó :
Softswitch
- Xử lý báo hiệu để điều khiển cuộc gọi trong mạng chuyển mạch gói
- Xử lý tín hiệu giám sát trạng thái cuộc gọi
- Điều khiển và thực hiện kết nối với các thiết bị cổng media gateway
AG/TG/SG
- Trao đổi báo hiệu/điều khiển với các Softswitch khác
Signalling Gateway
- Cung cấp kết nối báo hiệu giữa mạng NGN (Softswitch) và PSTN (SS7)
MSAN/Access Gateway
- Kết nối với PSTN qua giao diện V5.2
- Kết nối với mạng chuyển mạch gói với mạng MEN
- Nhận tín hiệu điều khiển từ Softswitch
- Gói hóa tín hiệu thoại
- Kết nối trực tiếp với thuê bao POTS, xDSL, Ethernet…
Trunk Gateway


- Cung cấp giao diện trung kế E1 hoặc STM giữa NGN và PSTN

- Thiết lập kết nối do Softswitch điều khiển
- Gói hóa tín hiệu thoại
- Tham gia truyền tải lưu lượng thoại PSTN với NGN
Application Server
- Cung cấp các ứng dụng và các dịch vụ giá trị gia tăng (VAS)
Các thiết bị IP: Routers, Switches, Servers…
Cấu trúc mạng MEN được chia ra làm những phân lớp sau:

Net Mgmt
Svc Mgmt

Lớp tập trung và truy nhập
Lớp lõi
Ring Ethernet 10Gbs+
Lớp biên
Metro Routers/Switches

Lớp lõi
- Quản lý lưu lượng
- Chuyển mạch
- Định tuyến

Lớp biên
- Chuyển mạch nội bộ
- Định tuyến

Ethernet switch
DSL, ATM, IP, TDM
Devices with
Ethernet Uplinks

Lớp tập trung và truy nhập
- Gắn tag
- Quản lý băng thông
- Cảnh báo lỗi

Hình 1.2 Mô hình phân lớp mạng MEN
1.2.2. Đánh giá về công nghệ Metro Ethernet
Tính dễ sử dụng
Dịch vụ Ethernet dựa trên giao diện Ethernet chuẩn, dùng rộng rãi trong các
hệ thống mạng cục bộ, hầu như tất cả các thiết bị và máy chủ trong mạng LAN đều
kết nối dùng cổng Ethernet. Việc mở rộng sử dụng Ethernet để kết nối các mạng
cung cấp dịch vụ với nhau sẽ đơn giản hóa quá trình hoạt động và các chức năng
quản trị, quản lý và cung cấp


Hiệu quả về chi phí
Dịch vụ Ethernet làm giảm chi phí đầu tư và chi phí vận hành, sự phổ biến của
Ethernet trong hầu hết tất cả các sản phẩm mạng nên giao diện Ethernet có chi phí
không đắt, giá thành thiết bị thấp, chi phí quản trị và vận hành thấp hơn, ít tốn kém
hơn những dịch vụ cạnh tranh khác.
Tính linh hoạt
Dịch vụ Ethernet cho phép những thuê bao thiết lập mạng của họ theo những
cách hoặc là phức tạp hơn hoặc là không thể thực hiện với các dịch vụ truyền thống
khác. Với dịch vụ Ethenet, các thuê bao cũng có thể thêm vào hoặc thay đổi băng
thông trong vài phút thay vì trong vài ngày ngày hoặc thậm chí vài tuần so với
những dịch vụ mạng truy nhập khác (Frame Relay, ATM…) mà không đòi hỏi phải
mua mới thiết bị hay phải có kỹ thuật đến kiểm tra và hỗ trợ.
Tính chuẩn hóa
Metro Ethernet Forum đang tiếp tục định nghĩa và chuẩn hóa các loại dịch vụ

và các thuộc tính của nó, cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có khả năng trao đổi
giải pháp của họ một cách rõ ràng, các thuê bao có thể hiểu và so sánh các dịch vụ
một cách tốt hơn.
1.2.3. Ứng dụng mạng MEN
Mạng MEN hỗ trợ nhiều loại ứng dụng và dịch vụ thuộc thế hệ mạng kế tiếp
NGN (Next Generation Network ). Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu:
- Kết nối giữa các mạng LAN
- Truyền tải đa ứng dụng
- Mạng riêng ảo VPN lớp 2 và VPN lớp 3
- LAN Video/Video Training
- Streaming Media …
1.2.4. Xu hướng phát triển công nghệ và ứng dụng của mạng MEN
Trong những năm gần đây, với sự phát triển vượt bậc của các công nghệ truy
nhập mới như xDSL, FTTx, VoIP, IPTV, VoD…, đặc biệt là xu hướng tiến lên
NGN của các nhà khai thác viễn thông. Các yêu cầu về băng thông kết nối tới các


thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN, ACCESS SWITCH ) ngày càng cao, cơ sở
hạ tầng truyền tải phải đáp ứng các công nghệ mới của IP để sẵn sàng cho các dịch
vụ mới ngày càng tăng như multicast, end-to-end QoS, bandwitdh-on-demand và
yêu cầu băng thông cung cấp trực tiếp cho khách hàng trên giao diện FE, GE.
Tất cả các yêu cầu trên dẫn đến sự phát triển bùng nổ của mạng MEN trong
các thành phố, đặc biệt là mạng Ethernet-based MEN để truyền tải lưu lượng IP. Để
có thể ứng dụng Ethernet vào hạ tầng mạng viễn thông, rất nhiều công nghệ truyền
tải đã được nghiên cứu. Nhưng nổi bật hiện nay là dùng các công nghệ: MPLS, TMPLS, PBB-TE .
Xu hướng dịch vụ tốc độ cao, mạng MEN được nghiên cứu triển khai với mục
đích chủ yếu là cung cấp hạ tầng đảm bảo cho các dịch vụ yêu cầu băng thông lớn,
tốc độ cao, mềm dẻo trong quản lý. Với khả năng băng thông có thể được cấp phát
dao động từ khoảng 1Mbps đến 10Gps, Ethernet cho phép người dùng tối ưu hóa
nguồn lực trong việc phát triển mạng của riêng mình.

Dưới đây là liệt kê một số dịch vụ được cho là cần có tốc độ cao.
- Truy nhập Internet tốc độ cao
- Các mạng riêng ảo lớp 2 (L2VPN), lớp 3 (L3VPN).
- Các dịch vụ giá trị gia tăng
- Dịch vụ LAN trong suốt
- VoIP
- Hạ tầng đường trục mạng đô thị
- LAN - FR/ATM VPN
1.2.5. Kiến trúc mạng MEN
Theo định nghĩa của Metro Ethernet Forum tại MEF4–Metro Ethernet
Architecture Framework part 1, mạng Metro Ethernet sẽ được xây dựng theo 3 lớp
như sau :Lớp dịch vụ Ethernet, lớp truyền tải dịch vụ, lớp dịch vụ ứng dụng. Mỗi
lớp mạng được thiết kế theo các mặt phẳng điều khiển, dữ liệu và quản trị như sau:
Lớp truyền tải dịch vụ


Hỗ trợ kết nối giữa các phần tử của lớp dịch vụ Ethernet. Sử dụng nhiều công
nghệ khác nhau để thực hiện việc hỗ trợ kết nối như: IEEE 802.1, SONET/SDH,
ATM VC, OTN ODUK, PDH DS1/E1, MPLS LSP…
Lớp dịch vụ Ethernet (ETH layer)
Lớp dịch vụ Ethernet có chức năng truyền tải các dịch vụ hướng kết nối chuyển
mạch dựa trên địa chỉ MAC. Các bản tin Ethernet sẽ được truyền qua hệ thống thông
qua các giao diện hướng nội bộ, hướng bên ngoài được quy định rõ ràng, gắn với các
điểm tham chiếu. Lớp Ethernet cũng phải cung cấp được các khả năng về OAM, khả
năng phát triển dịch vụ trong việc quản lý các dịch vụ Ethernet hướng kết nối. Tại các
giao diện hướng ra bên ngoài của lớp Ethernet, các bản tin bao gồm: Ethernet unicast,
multicast hoặc broadcast, tuân theo chuẩn IEEE 802.3 – 2002.
Lớp dịch vụ ứng dụng
Hỗ trợ các dịch vụ sử dụng truyền tải trên nền mạng Ethernet của mạng MEN.
Có nhiều dịch vụ trong đó bao gồm cả các việc sử dụng lớp ETH như một lớp

truyền dẫn cho các lớp khác như: IP, MPLS, PDH DS1/E1.

Hình 1.3. Mô hình mạng MEN phân chia các lớp dịch vụ theo MEF
Các điểm tham chiếu
Các điểm tham chiếu trong MEN định nghĩa các điểm tại đó phân tách biên
quản lý khi kết nối đi qua các giao diện trong MEN. Hình dưới đây mô tả mối quan
hệ giữa các thành phần trong kiến trúc MEN.


Các thành phần bên ngoài bao gồm: Kết nối từ thuê bao tới mạng MEN, kết
nối với mạng MEN khác, kết nối với mạng khác không phải Ethernet (MEN). Thuê
bao kết nối tới MEN qua giao diện UNI (User Network Interface).
Các thành phần bên trong mạng MEN kết nối với nhau qua giao diện NNI
trong ( Interal Network-to-Network Interface). Hai mạng MEN có thể kết nối với
nhau qua giao diện NNI ngoài (External Network – to – Network Interface).
Hình 1.4. Mô hình các điểm tham chiếu mạng MEN
1.3. Các dịch vụ trên mạng MEN
1.3.1. Tổng quan về dịch vụ trên MEN
1.3.1.1. Giới thiệu chung về dịch vụ mạng MEN
Bản thân Ethernet là cung cấp kết nối chứ không phải dịch vụ. Với sự xuất
hiện các dịch vụ Metro Ethernet, các nhà cung cấp dịch vụ bắt đầu dùng công nghệ
kết nối ethernet để cung cấp các “dịch vụ” Ethernet. Vì vậy, các dịch vụ MEN cũng
dùng tới thuật ngữ “thuộc tính dịch vụ” giống như các dịch vụ MEN/WAN.

Hình 1.5. Mô hình dịch vụ mạng MEN


CE là thiết bị phía khách hàng, CE kết nối tới MEN tại UNI dùng các khung
Ethernet chuẩn. CE có thể là: Router , IEEE 802.1Q bridge (switch)
UNI là giao diện mạng giữa nhà cung cấp và khách hàng

- Là biên giữa mạng khách hàng và thiết bị của nhà cung cấp
- Được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ
- Tuân theo chuẩn IEEE 802.3 Ethernet PHY và MAC
- Giao diện vật lý với tốc độ có thể là 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps hoặc 10Gbps
Mạng MEN có thể dùng nhiều công nghệ phân phối dịch vụ và truyền dẫn khác
nhau như: SONET/SDH, WDM, RPR, MAC-in-MAC, Q-in-Q, MPLS...
EVC là sự kết hợp của 2 hay nhiều UNI. Nói theo cách khác, EVC là đường
hầm logic kết nối 2 site (point to point) hay nhiều sites (mutil point to mutil point)
cho phép truyền các khung Ethernet giữa chúng. EVC cũng hoạt động tách biệt giữa
các khách hàng khác nhau, cung cấp tính riêng biệt dữ liệu và bảo mật như là Frame
Relay hay ATM PVCs.
1.3.1.2. Các kiểu dịch vụ trên mạng MEN
Metro Ethernet Forum định nghĩa 3 kiểu dịch vụ tương ứng với các kiểu EVC
như sau:E-LINE, E-LAN và E-TREE.
Nếu dựa trên EVC và UNI thì MEF phân chia dịch vụ thành các kiểu khác
nhau như sau:
Bảng 1.1 Phân loại dịch vụ dựa trên EVC, UNI
Loại dịch vụ

Dựa trên Uni

E-LINE

Ethernet Private Line (EPL)

E-LAN

Ethernet Private LAN (EP-LAN)

E-TREE

Ethernet Private Tree (EP-Tree)

Dựa trên Vlan
Ethernet Virtual Private Line
(EVPL)
Ethernet Virtual Private LAN
(EVP-LAN)
Ethernet Virtual Private Tree
(EVP-Tree)

1.3.2. Các dịch vụ trên mạng MEN
1.3.2.1. Dịch vụ E-LINE
Dịch vụ E-LINE cung cấp kết nối ảo điểm - điểm giữa 2 giao diện UNI.

Hình 1.6. Dịch vụ E-LINE sử dụng EVC điểm - điểm


Dịch vụ EPL: Dịch vụ EPL sử dụng một EVC điểm-điểm giữa hai UNI. EPL
không cho phép ghép dịch vụ, một UNI dành riêng được sử dụng cho dịch vụ này.
EPL cung cấp độ trong suốt của các khung dịch vụ giữa các UNI tức là khi khung
dịch vụ được truyền đi thì header của khung dịch vụ và dữ liệu được chỉ ra tại cả
UNI nguồn và UNI đích. Đây là dịch vụ phổ biến vì tính đơn giản của nó.

Hình 1.7. Dịch vụ EPL
Dịch vụ EVPL: dịch vụ EVPL được sử dụng để cung cấp các dịch vụ tương
tự như dịch vụ EPL trừ một số ngoại lệ. Thứ nhất, EVPL cho phép ghép dịch
vụ tại UNI, nghĩa là nhiều EVC được tạo ra tại UNI trong khi EPL không cho phép.
Thứ hai, EVPL không cung cấp độ trong suốt khung dịch vụ cao như EPL bởi vì
khi ghép dịch vụ thì một số khung dịch vụ có thể được gửi tới một EVC trong khi

một số khung dịch vụ khác có thể được gửi tới các EVC khác.

Hình 1.8. Dịch vụ EVPL
1.3.2.2. Dịch vụ E-LAN
Dịch vụ E-LAN cung cấp kết nối ảo đa điểm – đa điểm giữa 2 hay nhiều UNI.


Hình 1.9. Dịch vụ E-LAN sử dụng EVC đa điểm-đa điểm
Dịch vụ EP-LAN: Các thuê bao với nhiều vị trí kết nối với tốc độ cao (các vị
trí như là một mạng LAN). Dịch vụ EP-LAN cung cấp việc duy trì thẻ C-Vlan và
đường hầm của giao thức điều khiển lớp 2. Ưu điểm của việc này là thuê bao có thể
cấu hình các Vlan ngang qua các vị trí mà không cần phải phối hợp với các nhà
cung cấp. EP-LAN hỗ trợ việc duy trì ID và CoS của C-Vlan.

Hình 1.10. Dịch vụ EP-LAN
Dịch vụ EVP-LAN: Một số khách hàng muốn dịch vụ E-LAN để kết nối các
UNI của họ trong mạng đô thị và tại cùng thời điểm đó từ một hoặc nhiều UNI của
họ muốn truy cập tới các dịch vụ khác như dịch vụ IP công cộng. Dịch vụ EVPLAN được định nghĩa để đáp ứng yêu cầu này.
Hình vẽ dưới đây mô tả cấu trúc cơ bản của dịch vụ EVP-LAN trong đó khách
hàng sử dụng một dịch vụ EVP-LAN để cung cấp kết nối dữ liệu đa điểm và một
dịch vụ EVPL để truy cập dịch vụ từ một UNI.

Hình 1.11. Dịch vụ EVP-LAN


1.3.2.3. Dịch vụ E-TREE
Dịch vụ E-TREE cung cấp kết nối ảo điểm – đa điểm giữa 2 hay nhiều UNI.
Dịch vụ E-Tree có một điểm gốc và nhiều điểm “lá” nhận thông tin hoặc gửi thông
tin từ lá đến gốc.

Hình 1.12. Dịch vụ E-Tree sử dụng EVC điểm – đa điểm
Dịch vụ EP-Tree: khách hàng với nhiều site có thể có yêu cầu cung cấp kết
nối giữa các site và cung cấp dịch vụ không chỉ theo hướng sử dụng LAN. Sẽ có
một vài site làm điểm gốc cung cấp dịch vụ, các site khác được gán vai trò là điểm
lá nhận dịch vụ. Dịch vụ EP-Tree yêu cầu giữ nguyên thẻ Vlan của khách hàng và
đóng gói các giao thức cơ bản lớp 2. Với tính năng này, khách hàng có thể tự cấu
hình Vlan giữa các site mà không phải có sự hỗ trợ từ nhà cung cấp dịch vụ.

Hình 1.13. Dịch vụ EP-Tree
Dịch vụ EVP-Tree: Khách hàng có nhu cầu sử dụng dịch vụ được cung cấp
dạng cây trong nội bộ mạng. Trong trường hợp này, mỗi điểm lá trong kết nối cây
cần được gắn hoặc kết nối với một điểm lá hoặc gốc cụ thể. Mỗi giao diện UNI
cũng có thể cung cấp dịch vụ khác như EVPL hoặc EVP-LAN. Mô hình này gọi là
mô hình dịch vụ EVP-Tree.
Hình dưới đây mô tả cấu trúc của dịch vụ EVP-Tree. Trong ví dụ này, khách


hàng có sử dụng dịch vụ EVP-LAN cho việc kết nối truyền dữ liệu giữa các UNI.
Dịch vụ EVP-Tree sử dụng để cung cấp video dạng quảng bá trong nội bộ.

Hình 1.14. Dịch vụ EVP-Tree
1.3.3. Các thuộc tính của dịch vụ trên MEN
1.3.3.1. Thuộc tính giao diện vật lý
- Môi trường vật lý: phụ thuộc vào môi trường vật lý từng chuẩn IEEE 802.3:
10Base-T, 100Base-T, 1000Base-X…
- Tốc độ: 10Mbps, 100Mpbs, 1Gpbs, 10Gpbs.
- Chế độ: hỗ trợ song công hay bán song công, hỗ trợ đàm phán tốc độ tự động
giữa các cổng Ethernet.
- Lớp MAC: chỉ rõ lớp MAC nào được hỗ trợ trong chuẩn 802.3-2000.
1.3.3.2. Các thông số lưu lượng

MEF định nghĩa 1 tập các đặc tính băng thông có thể áp dụng tại UNI hoặc
cho 1EVC. Đặc tính băng thông là giới hạn về tốc độ mà khung Ethernet có thể đi
qua UNI hoặc đến EVC. Với các kết nối point to point có thể tính được đặc tính
băng thông vào/ra nhưng với multi point lại là vấn đề khó khăn.
Có 5 thuộc tính dịch vụ của đặc tính băng thông:
- Đặc tính băng thông vào/ra tại mỗi UNI
- Đặc tính băng thông vào/ra theo EVC
- Đặc tính băng thông vào/ra theo mỗi bộ nhận dạng CoS
- Đặc tính băng thông vào đích UNI mỗi EVC
- Đặc tính băng thông ra từ nguồn UNI mỗi EVC
Các thông số lưu lượng của thuộc tính băng thông:
- CIR_Tốc độ thông tin cam kết (Committed Information Rate): Thông lượng


bảo đảm tối thiểu để mạng có khả năng phân phối dịch vụ dưới các điều kiện thông
thường. Một dịch vụ hỗ trợ 1CIR mỗi VLAN trên giao diện UNI, tuy nhiên tổng tất
cả các CIR không được vượt quá tốc độ cổng vật lý.
- CBS_Tốc độ tối đa cam kết (Committed Burst Size)
- EIR_ (Excess Information Rate)
- EBS_ (Excess Burst Size)
- CIR/EIR đo bằng bps, CBS/EBS đo bằng Bps

Hình 1.15. Thông số về lưu lượng
1.3.3.3. Các thông số hiệu năng mạng MEN
Khả năng sẵn sàng được chỉ ra bởi các thuộc tính dịch vụ sau:
- Thời gian hoạt động của dịch vụ UNI
- Thời gian trung bình của UNI để khôi phục
- Thời gian hoạt động của dịch vụ EVC
- Khả năng sẵn sàng EVC
- Thời gian trung bình của EVC để khôi phục

Độ trễ: Thông số này được dùng trong các thuộc tính dưới đây:
- Đặc tính băng thông vào/ra mỗi bộ nhận dạng CoS (thuộc tính dịch vụ UNI)
- Lớp dịch vụ CoS (thuộc tính dịch vụ EVC)
Jitter: Độ biến thiên của độ trễ, ảnh hưởng đến các ứng dụng thời gian thực
như điện thoại IP,…thông số này dùng trong các thuộc tính dịch vụ.
Khả năng mất khung: Phần trăm số khung Ethernet không sẵn sàng phân


phối giữa các UNI trong 1 khoảng thời gian. Mất khung ảnh hưởng đến các ứng
dụng như là email, HTTP…thông số này dùng trong các thuộc tính dịch vụ.
1.4. Công nghệ mạng MEN
1.4.1. Tổng quan công nghệ mạng MEN
Mạng MEN làm chức năng thu gom lưu lượng của các thiết bị mạng truy nhập
(Msan, IP-Dslam, Access-Switch), lưu lượng các khách hàng kết nối trực tiếp vào
mạng MEN để chuyển tải lưu lượng trong nội vùng, đồng thời kế nối lên mạng trục
IP/MPLS để chuyển lưu lượng đi liên vùng và đi quốc tế.
Các công nghệ cho mạng MEN hiện tại gồm có :
- Công nghệ SDH
- Công nghệ WDM
- Công nghệ thuần Ethernet (Pure Ethernet)
- Công nghệ PBT ( Provider Backbone Transport )
- Công nghệ MPLS ( Multiprotocol Label Switching )
- Công nghệ RPR (Resilent Packet Ring)
1.4.2. Các công nghệ mạng MEN
Việc lựa chọn công nghệ mạng để triển khai phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố.
Trong phần này sẽ trình bày các đặc điểm, ưu nhược điểm, khả năng áp dụng của
từng công nghệ.
1.4.2.1. Công nghệ SDH
Đặc điểm:
Công nghệ SDH được xây dựng trên cơ sở hệ thống phân cấp ghép kênh đồng

bộ TDM với cấu trúc phân cấp ghép kênh STM-N cho phép cung cấp các giao diện
truyền dẫn với tốc độ lên từ vài Mbits/s tới vài Gigabits/s.
Đặc tính ghép kênh TDM và phân cấp ghép kênh đồng bộ của công nghệ SDH
cho phép cung cấp các kênh truyền dẫn có băng thông cố định với độ tin cậy cao
bằng việc áp dụng các cơ chế phục hồi và bảo vệ, cơ chế quản lý hệ thống.
Ưu điểm :
-Cung cấp các kết nối có băng thông cố định cho khách hàng


-Độ tin cậy của kênh truyền dẫn cao, trễ truyền tải thông tin nhỏ.
-Các giao diện truyền dẫn đã được chuẩn hóa và tương thích với nhiều thiết bị
trên mạng.
-Thuận tiện cho kết nối truyền dẫn điểm -điểm
-Quản lý dễ dàng
-Công nghệ đã được chuẩn hóa
-Thiết bị đã được triển khai rộng rãi
Nhược điểm:
-Công nghệ SDH được xây dựng nhằm mục đích tối ưu cho truyền tải lưu
lượng chuyển mạch kênh, không phù hợp với truyền tải lưu lượng chuyển mạch gói.
-Do cấu trúc ghép kênh phân cấp nên cần nhiều cấp thiết bị để ghép tách, phân
chia giao diện đến khách hàng.
-Khả năng nâng cấp không linh hoạt và giá thành nâng cấp là tương đối đắt.
-Không phù hợp với tổ chức mạng theo cấu trúc Mesh.
-Khó triển khai các dịch vụ ứng dụng Multicast
-Dung lượng băng thông dành cho bảo vệ và phục hồi lớn
- Phương thức cung cấp kết nối phức tạp, thời gian cung ứng kết nối dài.
1.4.2.2. Công nghệ WDM
Đặc điểm:
WDM là công nghệ truyền tải trên sợi quang đã xây dựng và phát triển từ
những năm 90 của thế kỷ trước. WDM cho phép truyền tải các luồng thông tin số

tốc độ rất cao (theo lý thuyết dung lượng truyển tải tổng cộng có thể đến hàng chục
ngàn Gigabit/s). Nguyên lý cơ bản của công nghệ này là thực hiện truyền đồng thời
các tín hiệu quang thuộc nhiều bước sóng khác nhau trên một sợi quang. Băng tần
truyền tải thích hợp trên sợi quang được phân chia thành những bước sóng chuẩn
với khoảng cách thích hợp giữa các bước sóng (đã được chuẩn hóa bởi tiêu chuẩn
G.692 của ITU-T), mỗi bước sóng có thể truyền tải một luồng thông tin có tốc độ
lớn (chẳng hạn luồng thông tin số tốc độ 10Gbít/s). Do đó, công nghệ WDM cho
phép xây dựng những hệ thống truyền tải thông tin quang có dung lượng gấp nhiều