Khoá luận tốt nghiệp 1
Luận văn
Tìm hiểu khả năng ứng dụng công nghệ chuyển mạch đa giao thức
nhãn MPLS trên mạng đường trục Việt Nam
Khoá luận tốt nghiệp 2
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.
Khoá luận tốt nghiệp 3
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,
Khoá luận tốt nghiệp 4
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.
Khoá luận tốt nghiệp 5
MPLS thực hiện một số chức năng sau
Hỗ trợ các giải pháp mạng riêng ảo VPN
Định tuyến hiện (điều khiển lưu lượng)
Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch
ATM
Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ hai khái niệm: Tổng đài chuyển
mạch và bộ định tuyến.
Xét trên góc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ lệ giá cả và
chất lượng tổng đài chuyển mạch sẽ tốt hơn bộ định tuyến. Song bộ định tuyến lại
có khả năng định tuyến mềm dẻo mà tổng đài chuyển mạch không có được. Do đó,
chuyển mạch nhãn ra đời là sự kết hợp và kế thừa các ưu điểm trên cũng như khắc
phục những nhược điểm của cả tổng đài và bộ định tuyến truyền thống.
1.1.3 Quá trình chuẩn hoá MPLS
Đối với công nghệ chuyển mạch mới, việc tiêu chuẩn hoá là một khía cạnh
quan trọng quyết định khả năng chiếm lĩnh thị trường nhanh chóng của công
nghệ đó. Các tiêu chuẩn liên quan đến IP và ATM đã được xây dựng và hoàn
thiện trong một thời gian tương đối dài. Các tiêu chuẩn về MPLS chủ yếu
được IETF phát triển và hoàn thiện
ITEF hoàn thiện tiêu chuẩn MPLS và đưa ra các tài liệu RFC trong năm
1999.
Sau năm 1999 liên tục ban hành các tiêu chuẩn MPLS như về quản lý, bảo
mật, tính tương thích với các công nghệ khác
Như vậy có thể thấy rằng MPLS đã phát triển nhanh chóng và hiệu quả. Điều
này cũng chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công
nghệ mới. Hầu hết các tiêu chuẩn MPLS hiện tại đã được ban hành dưới dạng RFC.
Sau khi toàn bộ các RFC được hoàn thiện, chúng sẽ được tập hợp lại để xây dựng
một hệ thống tiêu chuẩn MPLS
1.1.4 Nhóm làm việc MPLS trong IETF
MPLS là một nhóm làm việc IETF cung cấp các bản phác thảo về định
tuyến, gửi chuyển tiếp và chuyển mạch các luồng lưu lượng qua mạng sử dụng
MPLS. Nhóm có chức năng sau
Xác định cơ chế quản lý luồng lưu lượng của các phần tử khác nhau, như các
luồng lưu lượng giữa các phần cứng, các máy móc khác nhau hoặc thậm chí
là các luồng lưu lượng giữa các ứng dụng khác nhau.
Duy trì độc lập của các giao thức lớp 2 và lớp 3