Chuyển mạch nhãn đa giao thức luận văn tốt nghiệp đại học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
-------------------------------------------------

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---------------------------------

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC

Sinh viên thực hiện:
Giảng viên hướng dẫn:

NGUYỄN THẾ SƠN
Lớp 48K ĐTVT
TS. NGUYỄN THỊ QUỲNH HOA

1


NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THẾ SƠN
Số hiệu sinh viên:
0751080465
Khoá: 48

Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: ĐTVT
1. Đầu đề đồ án:
………………………………………………..…………………………………
……………………………………………………………………………………
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
……………………………………..……………………………………………..
……………………………………………………………………………………
………………………………………….…..………………………..
…………………………………………………………………………………….
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
……………………………………………………………………………………
…………………………..….
……………………………………………………………………………………
………………………………………………..….
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………..….
……………………………………………………………………………………
………
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
……………………………………………………………………………………
…………………………………..….
……………………………………………………………………………………
……………………………………..……….
……………………………………………………………………………………
…………………….
5. Họ tên giảng viên hướng dẫn:
………………………………………………………..……………………
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ………………………………………………….
……………
7. Ngày hoàn thành đồ án:

………………………………………………………………………..………
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
--------------------------------------------------BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THẾ SƠN
Số hiệu sinh viên:
0751080465
Ngành: ĐTVT
Khoá: 48
Giảng viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ QUỲNH HOA
Cán bộ phản biện : ThS. LÊ THỊ KIỀU NGA
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
2. Nhận xét của cán bộ phản biện:
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
................................................................................................................................
Ngày
tháng
năm
Cán bộ phản biện
( Ký, ghi rõ họ và tên )

3


MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................................ - 1 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT......................................................................................- 3 -

MỞ ĐẦU..........................................................................................................- 6TÓM TẮT ĐỒ ÁN...........................................................................................- 8 CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG...................................................................- 10 1.1. Tổng quan về NGN.....................................................................................- 11 1.1.2. Cấu trúc vật lý của mạng NGN...........................................................- 12 1.2. Các công nghệ then chốt cho mạng thế hệ mới.........................................- 14 1.2.1. IP...................................................................................................................
- 15 1.2.2. ATM......................................................................................................- 16 1.2.3. IP over ATM.........................................................................................- 17 1.2.4. MPLS...................................................................................................- 19 CHƯƠNG 2. CHUYỂN MẠCH NHÃN..............................................................- 22 2.1. Khái niệm chuyển mạch nhãn...................................................................- 22 2.2.2. Khả năng đáp ứng................................................................................- 24 2.2.3. Tính đơn giản.......................................................................................- 24 2.2.4. Sử dụng tài nguyên..............................................................................- 24 2.2.5. Điều khiển tuyến..................................................................................- 25 2.3. Nhãn - địa chỉ..............................................................................................- 26 2.4. Sự cần thiết cho QoS của mạng.................................................................- 28 2.4.1. Chuyển mạch nhãn và QoS.................................................................- 28 2.4.2. Sự đóng góp của chuyển mạch nhãn...................................................- 29 2.5. Lớp tương đương chức năng (FEC)..........................................................- 30 2.5.1. Độ đáp ứng và bản chất hoạt động.....................................................- 30 2.5.2. Thông tin dùng trong quyết định chuyển tiếp...................................- 31 2.6. Các phương pháp chỉ định nhãn...............................................................- 32 2.6.1. Sự liên kết cục bộ và từ xa...................................................................- 32 2.6.2. Liên kết dòng lên và dòng xuống........................................................- 33 2.6.3. Liên kết điều khiển và liên kết dữ liệu chuyển động.........................- 33 2.7. Không gian nhãn và sự phân nhãn............................................................- 34 2.8. Router biên và miền chuyển mạch nhãn...................................................- 35 2.9. Ống chuyển mạch nhãn..............................................................................- 36 2.10. Sự trao đổi nhãn........................................................................................- 37 -

4


3.1. Sự phân chia mạng chuyển mạch và chuyển tiếp.....................................- 40 3.1.1. Chuyển mạch lớp 2..............................................................................- 42 3.1.2. Định tuyến lớp 3...................................................................................- 43 3.1.3. Chuyển mạch lớp 3..............................................................................- 44 3.1.4. Chuyển mạch lớp 4..............................................................................- 46 3.2. Ánh xạ từ lớp 3 tới lớp 2.............................................................................- 46 3.2.1. LSR lối vào...........................................................................................- 47 3.2.2. LSR trung gian.....................................................................................- 48 3.2.3. LSR lối ra..............................................................................................- 49 3.3. Chuyển mạch thẻ........................................................................................- 49 3.3.1. Thành phần chuyển tiếp......................................................................- 50 3.3.2. Thành phần điều khiển........................................................................- 51 3.3.1. Bản tin LDP..........................................................................................- 56 3.3.2. Các FEC, không gian nhãn và định danh.........................................- 56 3.3.3. Phiên LDP.............................................................................................- 58 3.3.4. Quản lý và phân bổ nhãn.....................................................................- 59 3.3.5. Bản tin LDP..........................................................................................- 60 3.3.5.1. Mào đầu LDP.................................................................................- 61 3.3.5.2. Mã hoá mã hoá độ dài kiểu (TLV)...............................................- 61 3.3.5.3. Khuôn dạng bản tin LDP..............................................................- 62 3.3.5.4. Khuôn dạng và chức năng TLV...................................................- 63 3.3.5.5. Khuôn dạng và chức năng các bản tin LDP................................- 65 3.4 Giao thức dành trước tài nguyên (RSVP) và phân bổ nhãn.....................- 72 3.5. Giao thức định tuyến cổng miền (BGP) và phân bổ nhãn.......................- 73 CHƯƠNG 4. KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS................................- 75 4.1. Định nghĩa kỹ thuật lưu lượng (TE)..........................................................- 75 4.1.1. Hoạt động định hướng lưu lượng và định hướng tài nguyên...........- 75 4.1.2 Tắc nghẽn nhỏ nhất...............................................................................- 76 4.2. Dịch vụ liên kết dựa trên QoS và phân lớp dịch vụ.................................- 78 4.3. Kỹ thuật lưu lượng và sự sắp đặt lưu lượng.............................................- 79 4.3.1. Hàng đợi lưu lượng..............................................................................- 80 4.3.2. Hoạt động định tuyến hiện nay...........................................................- 81 4.4. Trung kế lưu lượng, luồng lưu lượng và tuyến chuyển mạch nhãn........- 82 4.4.1. Sự thu hút của MPLS đối với kỹ thuật lưu lượng.............................- 82 4.4.2. Dung lượng liên kết..............................................................................- 83 4.4.3. Phân bổ tải trọng..................................................................................- 83 4.4.4. Các thuộc tính trung kế lưu lượng......................................................- 84 5


TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................- 91 -

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
AAL
ARP

ASP
ATM

Chú giải tiếng Anh
ATM Adaptation Layer
Addresss Resolution Protocol
Automatic Protection Switching
Asynchronous Transfer Mode

BGP
BTT
CR

Border Gateway Protocol
Bidirectional Traffic Trunk
Cell Router

CR-LDP

Constraint Routing LDP

Chú giải tiếng Việt
Lớp thích ứng ATM
Giao thức phân giải địa chỉ
Chuyển mạch bảo vệ tự động
Phương thức truyền tải không
đồng bộ
Giao thức định tuyến cổng miền
Trung kế lưu lượng hai chiều
Bộ định tuyến tế bào

Giao thức phân phối nhãn định
tuyến cưỡng bức
CS
Convergence Sublayer
Phân lớp hội tụ
CSR
Cell Switching Router
Thiết bị định tuyến chuyển mạch
tế bào
DLCI
Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối lớp liên kết
dữ liệu
DVMRP Distance Vector Multicast
Giao thức định tuyến multicast
Routing Protocol
theo vec tơ khoảng cách
EGP
Edge Gateway Protocol
Giao thức định tuyến cổng biên
FDDI
Fiber Distributed Data Interface Giao tiếp dữ liệu cáp quang phân
tán
FEC
Forwarding Equivalence Class Nhóm chuyển tiếp tương đương
FR
Frame Relay
Chuyển mạch khung
IGMP
Internet Group Massage

Giao thức bản tin nhóm internet
Protocol
IGP
Interior Gateway Protocol
Giao thức định tuyến trong miền
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
LANE
Local Area Network Emulation Mô phỏng mạng cục bộ
LCA
Least Common Ancestor
Node gốc ít chung nhất
LC-ATM Label Control ATM
Giao diện ATM điều khiển
chuyển mạch nhãn
LDP
Label Distribution Protocol
Giao thức phân phối nhãn
LER
Label Edge Router
Router chuyển mạch nhãn biên
LFIB
Label Forwarding Information Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn

6


LIB
LSFT

LSP
LSR
MAC
MG
MPLS
MSC
MSF
MTBF
NGN
NLPID
OSPF
PID
PML
PP
PSL
QoS
RPR
RSVP
TAT
TCP
TDP
TE
TIB
TDP
TLV
TSR
UDP
UPC
VCI

Base
Label Information Base

Bảng thông tin nhãn trong bộ
định tuyến
Label Switch Forwording Table Bảng chuyển tiếp chuyển mạch
nhãn
Label Switched Path
Tuyến chuyển mạch nhãn
Label Switching Router
Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn
Media Access Controller
Thiết bị điều khiển truy nhập
mức phương tiện truyền thông
Media Gateway
Cổng chuyển đổi phương tiện
MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Multicast Server Model
Mơ hình máy chủ multicast
MultiService Switch Forum
Diễn đàn chuyển mạch đa dịch
vụ
Mean Time Between Failure
Thời gian trung bình giữa hai lỗi
liên tiếp
Next Generation Network
Mạng thế hệ sau
Network Layer Protocol
Nhận dạng giao thức lớp mạng

Identifier
Open Shortest Path First
Giao thức định tuyến đường
ngắn nhất
Protocol Identifier
Giao thức multicast độc lập
Path Merging LSR
LSR hợp nhất
Protected Path
Tuyến được bảo vệ
Path Switching LSR
LSR chuyển mạch đường
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
Resilient Packet Ring
Vòng gói khơi phục nhanh
Resource Reservation Protocol Giao thức giành trước tài nguyên
Theoretical Arrival Time
Thời gian đến lý thuyết
Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn
Tag Distribution Protocol
Giao thức phân phối thẻ
Traffic Engineering
Kỹ thuật lưu lượng
Tag Information Base
Cở sở thông tin thẻ
Tag Distribution Protocol
Giao thức phân bổ thẻ
Type-Length-Value
Giá trị-chiều-dài kiểu

Tag Switching Router
Router chuyển mạch thẻ
User Data Protocol
Giao thức dữ liệu người dùng
Usage Parameter Control
Điều khiển tham số sử dụng
Vitual Chennel Identifier
Nhận dạng kênh ảo
7


VPI
WAN
TTL
MPLSCP

Vitual Path Identifier
Wide Area Network
Time To Live
MPLS Conrol Protocol

Nhận dạng đường ảo
Mạng diện rộng
Thời gian sống
Giao thức điều khiển MPLS

8


MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, ngành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một
phương thức chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP và ATM để đáp ứng
nhu cầu phát triển của mạng lưới trong giai đoạn tiếp theo. Đã có nhiều nghiên
cứu được đưa ra trong đó có việc nghiên cứu cơng nghệ chuyển mạch nhãn
MPLS.
Cơng nghệ MPLS là kết quả phát triển của công nghệ chuyển mạch IP sử
dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà
khơng cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP. MPLS tách chức năng của
IP thành hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển.
Bên cạnh đó, MPLS cũng hỗ trợ việc quản lý dễ dàng hơn.
Trong những năm gần đây, MPLS đã được lựa chọn để đơn giản hố và
tích hợp mạng trong mạng lõi. Nó cho phép các nhà khai thác giảm chi phí, đơn
giản hố việc quản lý lưu lượng và hỗ trợ các dịch vụ Internet. Quan trọng hơn
cả, nó là một bước tiến mới trong việc đạt mục tiêu mạng đa dịch vụ với các
giao thức gồm di động, thoại, dữ liệu …
Vì vậy, em nhận đề tài nghiên cứu công nghệ chuyển mạch MPLS để hiểu
rõ sâu hơn các bản chất, cơ chế hoạt động của MPLS.
Luận văn tốt nghiệp “Chuyển mạch MPLS ” bao gồm các nội dung chính
như sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về NGN và các công nghệ trong mạng NGN.
Chương 2: Giới thiệu chung về chuyển mạch nhãn.
Chương 3: Giới thiệu về hoạt động của chuyển mạch nhãn.
Chương 4: Giới thiệu về kỹ thuật lưu lượng trong MPLS.
Do thời gian và trình độ có hạn, nên chắc chắn những vấn đề được đề cập
trong đồ án sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự
lượng thứ và ý kiến đóng góp của các thầy, cô cũng như những ai quan tâm.

9

Trong quá trình học tập tại Trường Đại học Vinh và thực hiện đồ án tốt
nghiệp, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã trực tiếp và gián tiếp giúp đỡ
em hồn thành tốt chương trình học tập. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn cô
giáo Tiến sĩ Nguyễn Thị Quỳnh Hoa đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành tốt
đồ án tốt nghiệp này.
Vinh, ngày 15 tháng 12 năm 2011
Sinh viên
Nguyễn Thế Sơn

10


TĨM TẮT ĐỒ ÁN

Đồ án tìm hiểu về cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, vai
trò của MPLS trong mạng thế hệ sau. Đồ án trình bày khái quát về mạng thế hệ
sau, các công nghệ chuyển mạch quan trọng trong NGN, so sánh ưu nhược điểm
của các công nghệ để đi đến công nghệ tối ưu nhất là MPLS. Phần tiếp theo
trình bày tổng quan về cơng nghệ MPLS, các khái niệm cơ bản, sau đó đi vào
trình bày các hoạt động của MPLS.Ở phần cuối cùng đồ án trình bày về một kỹ
thuật quan trọng trong MPLS đó là kỹ thuật lưu lượng.
Project learn about Multi-Protocol Label Switching technology, the role
of MPLS in Next Generation Network. Project presented an overview about
Next Generation Network, the switching technology important in NGN,
comparative advantages and disadvantages of the technology to go to the best
technology is MPLS. The next section presents an overview of MPLS
technology, the basic concepts, then goes onto resent the operation of MPLS. At
the end, project presents about an important technology in MPLS is traffice
engineering.

11


DANH SÁCH HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
Hình 1.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN.....................................................12
Hình 1.2 Cấu trúc vật lý của mạng NGN............................................................13
Hình 1.3 Các thành phần chính của mạng NGN.................................................13
Hình 1.4 Các xu hướng phát triển trong cơng nghệ mạng..................................15
Hình 2.1 Định tuyến cơ sở đích...........................................................................25
Hình 2.2 Quảng báo địa chỉ.................................................................................26
Hình 2.3 Quảng báo nhãn/địa chỉ........................................................................27
Hình 2.4 Quảng báo và liên kết tại cùng thời điểm.............................................27
Hình 2.5 Thơng tin được dùng trong quyết định chuyển tiếp.............................31
Hình 2.6 Liên kết nội hatj và từ xa......................................................................32
Hình 2.7 Liên kết dịng xuống và dịng lên.........................................................33
Hình 2.8 Điều khiển với liên kết luồng...............................................................33
Hình 2.9 Khơng gian nhãn và phân nhãn............................................................34
Hình 2.10 Sự phân nhãn......................................................................................35
Hình 2.11 Ống chuyển mạch nhãn......................................................................36
Hình 2.12 Trao đổi nhãn......................................................................................37
Hình 3.1 Sự phân chia các giao thức chuyển mạch và chuyển tiếp....................41
Hình 3.2 Các bridge, router, gateway..................................................................42
Hình 3.3 Chuyển mạch lớp 3...............................................................................45
Hình 3.4 Trao đổi từ L_3 tới L_2 tại LRS lối vào...............................................47
Hình 3.5 Xử lý tại LRS trung gian hoặc LRS lối ra............................................48
Hình 3.6 Trao đổi bản tin LPD............................................................................55
Hình 3.7 Khơng gian đa nhãn..............................................................................57
Hình 3.8 Phân bổ nhãn giữa các LRS lân cận và khơng lân cận.........................58
Hình 3.9 Dịng xuống dựa trên u cầu và khơng u cầu..................................59
Hình 3.10 Ví dụ Modul điều khiển......................................................................60

Hình 3.11 Mào đầu LDP.....................................................................................61
Hình 3.12 Mã hóa TLV.......................................................................................61
Hình 3.13 Khn dạng bản tin LDP....................................................................62
Hình 3.14 Bản tin Notification............................................................................66
12


Hình 3.15 Bản tin Hello.......................................................................................66
Hình 3.16 Tham số TLV chung...........................................................................67
Hình 3.17 Bản tin Initialization...........................................................................67
Hình 3.18 Bản tin KeepAlive..............................................................................68
Hình 3.19 Bản tin Address..................................................................................68
Hình 3.20 Bản tin Address Withdraw.................................................................69
Hình 3.21 Bản tin Label Mapping.......................................................................69
Hình 3.22 Bản tin Label Request........................................................................70
Hình 3.23 Bản tin Label Withdraw.....................................................................71
Hình 3.24 Bản tin Label Release.........................................................................71
Hình 3.25 Bản tin Label Abort Request..............................................................72
Hình 4.1 Các vấn để tắc nghẽn tiềm tàng............................................................77
Hình 4.2 Sắp xếp lưu lượng tại LRS lối vào.......................................................80
Hình 4.3 Phương thức tiếp cận hiện đại..............................................................81
Hình 4.4 Phân bổ tải trọng...................................................................................84
Hình 4.5 Thuật tốn tốc độ tế bào chung.............................................................87

13


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Tổng quan về NGN
Trong nhiều năm gần đây, nền công nghệ viễn thông vẫn đang trăn trở về

vấn đề phát triển công nghệ nào và dùng mạng gì để hỗ trợ các nhà khai thác
trong bối cảnh luật viễn thơng đang thay đổi nhanh chóng, cạnh tranh ngày càng
khốc liệt. Khái niệm mạng thế hệ mới (hay còn gọi là mạng thế hệ sau - NGN)
ra đời cùng với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ
tiên tiến nhằm đưa ra nhiều dịch vụ mới, mang lại nguồn thu mới, góp phần
giảm chi phí khai thác và đầu tư ban đầu cho các nhà kinh doanh.
Một chiến lược để phát triển nhịp nhàng từ mạng hiện tại sang kiến trúc
mạng mới là rất quan trọng nhằm giảm thiểu yêu cầu đầu tư trong giai đoạn
chuyển tiếp, trong khi sớm tận dụng những phẩm chất của mạng NGN. Tuy
nhiên, bất kì bước đi nào trong tiến trình chuyển tiếp này cũng cần tạo điều kiện
dễ dàng hơn cho mạng để rốt cuộc vẫn phát triển sang kiến trúc NGN dựa trên
chuyển mạch gói. Bất cứ giải pháp nào được chọn lựa thì các hệ thống chuyển
mạch truyền thống cũng sẽ phải tồn tại bên cạnh các phần tử mạng công nghệ
mới trong nhiều năm tới.
Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau:
- Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú
đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện.
- Mạng có cấu trúc đơn giản.
- Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí
khai thác bảo dưỡng.ss
- Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới.
- Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh.
1.1.1. Cấu trúc chức năng của mạng NGN
Cho đến nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa có
một khuyến nghị chính thức nào của Liên minh Viễn thông thế giới ITU về cấu

14


trúc của nó. Nhiều hãng viễn thơng lớn đã đưa ra mơ hình cấu trúc mạng thế hệ

mới như Alcatel, Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC,….. Bên cạnh việc
đưa ra nhiều mơ hình cấu trúc mạng NGN khác nhau và kèm theo là các giải
pháp mạng cũng như những sản phẩm thiết bị mới khác nhau. Các hãng đưa ra
các mô hình cấu trúc tương đối rõ ràng và các giải pháp mạng khá cụ thể là
Alcatel, Siemens, Eicssion.
Nhìn chung từ các mơ hình này, cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là
bao gồm các lớp chức năng sau :
-

Lớp ứng dụng.

-

Lớp điều khiển.

-

Lớp truyền thông.

-

Lớp truy nhập và truyền dẫn.

Hình 1.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN
1.1.2. Cấu trúc vật lý của mạng NGN
NGN cần được hiểu là mạng thế hệ sau hay mạng thế hệ kế tiếp mà không
phải là mạng thế hệ mới, nên khi xây dựng và phát triển mạng theo xu hướng
NGN, người ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng thế hệ sau với mạng hiện hành và

15

tận dụng các thiết bị viễn thơng hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai
thác tối đa. Trong mạng viễn thơng thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần
quan tâm, nhưng ở đây ta chỉ cần nghiên cứu những thành phần chính thể hiện
rõ nét sự tiên tiến của NGN so với mạng viễn thơng truyền thống.

Hình 1.2. Cấu trúc vật lý của mạng NGN

Hình 1.3. Các thành phần chính của mạng NGN

16


Các thành phần đó gồm :
1.

Media Gateway (MG)

2.

Media Gateway Controller (MGC – Call Agent - Softswitch)

3.

Signaling Gateway (SG)

4.

Media Server (MS)

5.

Application Server (Feature Server)

1.2.

Các công nghệ then chốt cho mạng thế hệ mới
Ngày nay, do yêu cầu ngày càng tăng về số lượng và chất lượng dịch vụ

đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của thị trường cơng nghệ điện tử - tin học
- viễn thông. Những xu hướng phát triển công nghệ đã và đang tiếp cận nhau,
đan xen lẫn nhau nhằm cho phép mạng lưới thỏa mãn tốt hơn các nhu cầu của
khách hàng trong tương lai.
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, các cuộc được thực hiện với
trình tự: gọi số - xác lập kết nối - gửi và nhận thông tin - kết thúc. Trong kiểu
kết nối này, 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,
vì vậy chất lượng dịch vụ có thể khơng hồn tồn đảm bảo như trường hợp trên.
Tuy nhiên, do tính đơn giản, tiện lợi với chi phí thấp, các dịch vụ thơng tin theo
phương thức CL phát triển rất mạnh mẽ theo xu hướng nâng cao chất lượng dịch
vụ và tiến tới cạnh tranh với các dịch vụ thông tin theo phương thức CO.
Tuy vậy, hai phương thức phát triển này dần tiệm cận và hội tụ dẫn đến
sự ra đời công nghệ ATM/IP. Sự phát triển mạnh mẽ của các dich vụ và các
công nghệ mới tác động trực tiếp đến sự phát triển cấu trúc mạng.

17


1.2.1. IP
Sự phát triển đột biến của IP, sự tăng trưởng theo cấp số nhân của thuê
bao Internet đã là một thực thể khơng ai có thể phủ nhận. Hiện nay, lượng dịch
vụ lớn nhất trên các mạng đường trục trên thực tế đều là từ IP. Trong công tác
tiêu chuẩn hoá các loại kỹ thuật, việc bảo đảm tốt hơn cho IP đã trở thành trọng
điểm của công tác nghiên cứu.
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). Gói tin IP gồm địa chỉ
của bên nhận, địa chỉ là số duy nhất trong tồn mạng và mang đầy đủ thơng tin
cần cho việc chuyển gói tới đích.

Hình 1.4. Các xu hướng phát triển trong cơng nghệ mạng
Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính tốn đường đi tới các nút trong mạng.
Do vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông
tin về nguyên tắc chuyển tin và nó phải có khả năng hoạt động trong mơi trường
mạng gồm nhiều nút. Kết quả tính tốn của cơ cấu định tuyến được lưu trong
các bảng chuyển tin (Forwarding table) chứa thơng tin về chặng tiếp theo để có
thể gửi gói tin tới hướng đích.
Dựa trên các bản chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói IP
tới hướng đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Ở
18


cách này, mỗi nút mạng tính tốn mạng chuyển tin một cách độc lập. Phương
thức này, do vậy yêu cầu kết quả tính tốn của phần định tuyến tại tất cả các nút
phải nhất quán với nhau. Sự không thống nhất của kết quả sẽ dẫn đến việc

chuyển gói tin sai hướng, điều này đồng nghĩa với việc mất gói tin.
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với
phương thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ đi qua cùng một
nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng một điểm tới đích. Điều này khiến cho
mạng khơng thể thực hiện một số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo
dịch vụ.
Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng
cao độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. Giao thức định tuyến
động cho phép mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router
biết được sự thay đổi về topo mạng qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết
nối. Với các phương thức như CDIR (Classless Inter Domain Routing), kích
thước của bản tin được duy trì ở mức chấp nhận được, và do việc tính tốn định
tuyến đều được các nút tự thực hiện nên mạng có thể mở rộng mà khơng cần bất
cứ thay đổi nào.
Tóm lại, 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.
1.2.2. ATM
Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói,
thơng tin được nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định, trong đó vị trí của gói
khơng phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ và dựa trên nhu cầu bất kì của kênh
trước. Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ
khác nhau.
ATM có hai đặc điểm quan trọng :

19


-

Thứ nhất ATM 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 lan
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 được dễ dàng hơn.
-

Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một

đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.
ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. Nó là cơng nghệ chuyển
mạch hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập
trước khi thông tin được gửi đi. ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng
nhân công hoặc thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu. Mặt khác, ATM
không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên suốt
được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ cố định trong suốt thời gian
kết nối. Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian cung cấp
cho kết nối một nhãn. Việc này thực hiện hai điều: dành cho kết nối một số tài
nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài. Bảng chuyển tế bào
này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động đi qua
tổng đài. Điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong bảng chuyển tin
của router dùng IP.
Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc
chuyển gói tin qua router. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì
nhãn gắn trên cell có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng
chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của IP router, và việc này được thực hiện trên
các thiết bị phần cứng chuyên dụng. Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM
thường lớn hơn thông lượng của IP router truyền thống.
1.2.3. IP over ATM

Hiện nay, trong xây dựng mạng IP, có đến mấy loại kỹ thuật, như IP over
SDH/SONET, IP over Fiber, IP over WDM. Còn kỹ thuật ATM, do có các tính
năng như tốc độ cao, chất lượng dịch vụ tốt, điều khiển lưu lượng,… mà các

20