LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây các ngành kinh tế quốc dân đều phát triển mạnh mẽ, và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ. Số người sử dụng các dịch vụ mạng tăng đáng kế, theo dự đoán con số này đang tăng theo hàm mũ. Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng được yêu cầu cao hơn. Đứng trước tình hình này, các vấn đề về mạng bắt đầu bộc lộ, các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã có nhiều nỗ lực để nâng cấp cũng như xây dựng hạ tầng mạng mới. Nhiều công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch đã được phát triển, trong số đó chúng ta phải kể đến công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS). MPLS đang được nghiên cứu áp dụng ở nhiều nước, tập đoàn BCVT Việt Nam cũng đã áp dụng công nghệ này cho mạng thế hệ kế tiếp NGN.

Đứng trước sự phát triển nhanh chóng của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, việc tìm hiểu các vấn đề về công nghệ MPLS là vấn đề quan trọng đối với sinh viên. Nhận thức được điều đó, bản khoá luận tốt nghiệp “ Tìm hiểu khả năng ứng dụng công nghệ chuyển mạch đa giao thức nhãn MPLS trên mạng đường trục Việt Nam ” giới thiệu về quá trình phát triển dịch vụ cũng như công nghệ mạng dẫn tới MPLS, tìm hiểu các vấn đề kỹ thuật của công nghệ, và ứng dụng của công nghệ MPLS trong mạng thế hệ kế tiếp NGN của tập đoàn BCVT Việt Nam. Bố cục của bản khoá luận gồm 3 chương.

 Chương 1 : Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS

 Chương 2 : Giới thiệu cấu trúc mạng đường trục Việt Nam

 Chương 3 : Ứng dụng MPLS trên mạng đường trục Việt Nam

Công nghệ MPLS là công nghệ tương đối mới mẻ, việc tìm hiểu về các vấn đề của công nghệ MPLS đòi hỏi phải có kiển thức sâu rộng, và lâu dài. Do vậy bản khoá luận tốt nghiệp không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Cảnh Tuấn người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành bản khoá luận tốt nghiệp này.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ em trong thời gian qua.

Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân - những người đã giúp đỡ động viên tôi trong quá trình học tập.

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH

NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS)

1.1 Quá trình hình thành và phát triển

1.1.1 Các động lực ra đời của chuyển mạch nhãn

Trong những năm gần đây, mạng internet đã phát triển rất nhanh và trở nên rất phổ biến. Internet đã trở thành một phương tiện thông tin rất hiệu quả và tiện lợi phục vụ cho giáo dục, thương mại, giải trí, thông tin giũa các cộng đồng, các tổ chức….. Hiện nay ngày càng phát triển các ứng dụng mới cả trong thương mại và thị trường người tiêu dùng. Các ứng dụng mới này được vận hành đòi hỏi băng thông rộng và các nhu cầu về dải thông được đảm bảo trong mạng đường trục. Cùng với các dịch vụ truyền thống được cung cấp qua internet thì các dịch vụ thoại và đa phương tiện đang được sử dụng và phát triển. Và sự lựa chọn cho việc cung cấp là tích hợp các dịch vụ đang được mong đợi. Tuy nhiên, tốc độ và giải thông của các nhu cầu về các dịch vụ và ứng dụng này vượt quá hạ tầng internet hiện nay.

Với giao thức định tuyến internet TCP/IP có khả năng định tuyến và truyền gói hết sức mềm dẻo linh hoạt và rộng khắp toàn cầu. Nhưng IP không đảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu, trong khi đó công nghệ ATM có tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước. Hơn nữa các dịch vụ thông tin thế hệ sau được chia thành hai xu hướng phát triển đó là: Hoạt động kết nối định hướng và hoạt động không kết nối. Hai xu hướng phát triển này dần tiệm cận và hội tụ với nhau tiến tới ra đời công nghệ IP/ATM. Sự kết hợp IP với ATM có thể là giả pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông trong tương lai.

Sự ra đời của chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là tất yếu và là giải pháp đáp ứng được nhu cầu đó, khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất nhanh của mạng internet yêu cầu phải có giao thức mới đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu đồng thời phải đơn giản và tốc độ xử lý phải rất cao

Chuyển mạch nhãn đa giao thức là một giải pháp linh hoạt cho việc giải quyết các vấn đề mà các mạng ngày nay đang phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) và kỹ thuật lưu lượng. MPLS xuất hiện để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ và quản lý băng thông cho giao thức internet thế hệ sau dựa trên mạng đường trục

Tóm lại, chuyển mạch nhãn đa giao thức sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc định tuyến (dựa trên các thước đo QoS và chất lượng dịch vụ) chuyển mạch, chuyển tiếp các gói tin qua mạng thế hệ sau cũng như giải quyết các vấn đề liên quan tới khả năng mở rộng cấp độ và hoạt động với các mạng Frame Relay và chế độ truyền tải không đồng bộ ATM hiện nay để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dụng mạng

1.1.2 Lịch sử phát triển của MPLS

Việc hình thành và phát triển công nghệ MPLS xuất phát từ nhu cầu thực tế, được các nhà công nghiệp viễn thông thúc đẩy nhanh chóng. Sự thành công và nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường mà công nghệ này có được là nhờ vào việc chuẩn hoá công nghệ. Quá trình hình thành và phát triển công nghệ, những giải pháp ban đầu của hãng như Cisco, IBM, Toshiba…. Những nỗ lực chuẩn hoá của tổ chức tiêu chuẩn IETF trong việc ban hành về tiêu chuẩn MPLS….sẽ cung cấp cho chúng ta những nhận định ban đầu về xu hướng phát triển MPLS.

MPLS được đề xuất đầu tiên do hãng Ipsilon một hãng rất nhỏ về công nghệ thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas. Sau đó Cisco và hàng loạt hãng khác như IBM, Toshiba…công bố các sản phẩm công nghệ chuyển mạch của họ dưới những tên khác nhau nhưng đều cùng chung bản chất công nghệ chuyển mạch nhãn.

Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế bào của Toshiba năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM. Tổng đài của Ipsilon cũng là ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử dụng công nghệ IP. Công nghệ chuyển mạch thẻ của Cisco cũng tương tự nhưng có bổ xung thêm một vài kỹ thuật như lớp chuyể tiếp tương đương FEC, giao thức phân phối nhãn. Đến năm 1998 nhóm nghiên cứu IETF đã tiến hành các công việc để đưa ra tiêu chuẩn và khái niệm về chuyể mạch nhãn đa giao thức.

Sự ra đời của MPLS được dự báo là tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất nhanh của mạng Internet đòi hỏi phải có một giao thức mới đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu. Có rất nhiều công nghệ xây dựng trên mạng IP

• IP trên nền ATM (IPoA)

• IP trên nền SDH/SONET (IPOS)

• IP qua WDM

• IP qua cáp quang

Mỗi loại có những ưu và nhược điểm riêng. Trong đó công nghệ ATM được sử dụng rộng rãi trong các mạng IP đường trục có tốc độ cao và đảm bảo được dịch vụ, điều khiển luồng và một số đặc tính khác mà các mạng định tuyến truyền thống không có được, trong trường hợp đòi hỏi thời gian thực cao thì IpoA là giải pháp tối ưu. MPLS được hình thành dựa trên kỹ thuật đó.

MỤC LỤC

Lời mở đầu ........................ 1

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS................................. 2

1.1. Quá trình hình thành và phát triển 2

1.1.1. Các động lực ra đời của chuyển mạch nhãn 2

1.1.2. Lịch sử phát triển của MPLS 3

1.1.3. Quá trình chuẩn hoá MPLS 4

1.1.4. Nhóm làm việc MPLS trong IETF 4

1.2. Các thành phần của MPLS 6

1.2.1. Khái quát MPLS 6

1.2.2. Các khái niệm cơ bản của MPLS 8

1.2.3. Các thành phần cơ bản của mạng MPLS 13

1.3. Các giao thức của MPLS 15

1.3.1. Giao thức phân phối nhãn 15

1.3.2. Giao thức phân phối nhãn dựa trên ràng buộc 22

1.3.3. Giao thức giành trước tài nguyên 24

1.3.4. Giao thức MPLS – BGP 27

1.4. Hoạt động của MPLS 27

1.4.1. Chế độ hoạt động khung 29

1.4.2. Chế độ hoạt động tế bào 31

1.4.3. Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM – LSR 34

1.5. Các ưu điểm của MPLS 35

1.6. Ứng dụng của MPLS 36

Chương 2: Giới thiệu cấu trúc mạng đường trục của Việt Nam 38

2.1. Cấu trúc vật lý mạng viễn thông 38

2.1.1. Khái niệm về mạng viễn thông 38

2.1.2. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay 39

2.1.3. Mạng viễn thông công cộng (PSTN) 40

2.2. Cấu trúc mạng viễn thông NGN 44

2.2.1. Định nghĩa mạng NGN 44

2.2.2. Các yếu tố thúc đẩy tiến tới mạng NGN 45

2.2.3. Yêu cầu để phát triển NGN 46

2.2.4. Cấu trúc chức năng 47

2.2.5. Các thành phần của NGN 50

2.2.6. Kết nối mạng NGN với mạng truyền thống 54

2.2.7. Lộ trình chuyển đổi 56

2.2.8. Hệ thống quản lý mạng và dịch vụ 58

2.2.9. Kết luận 61

Chương 3: Ứng dụng MPNS trên mạng đường trục NGN 62

3.1. Các công nghệ và triển vọng triển khai 62

3.1.1. Công nghệ IP 63

3.1.2. Công nghệ ATM 64

3.1.3. Công nghệ MPLS 65

3.2. Các giải pháp ứng dụng MPLS 67

3.2.1. Mô hình 1 MPLS trong mạng lõi 68

3.2.2. Mô hình 2 ATM lõi 70

3.2.3. Mô hình 3 mạng MPLS hoàn toàn 71

3.3. Một số nhận xét 73

Kết luận toàn bài 74

Tài liệu tham khảo 75

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

ATM

Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng bộ

ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ

ATMARP ATM Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên