 BÁO CÁO ĐỀ TÀI MẠNG VIỄN THÔNG GVHD: …………………… Trang i  LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành điện tủ - tin học, công nghệ viễn thông trong những năm vừa qua phát triển rất mạnh mẽ cung cấp ngày càng nhiều các loại hình dịch vụ mới đa dạng, an toàn, và chất lượng cao đáp ứng ngày càng tốt hơn yêu cầu của khách hàng. Trong xu hướng phát triển và hội tụ của viễn thông và tin học, cùng với sự phát triển nhanh chóng về nhu cầu của người dùng đối với những dịch vụ đa phương tiện chât lượng cao đã làm cho cơ sở hạ tầng thông tin và viễn thông đã có những thay đổi lớn về cơ bản. Nhưng tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống đã không còn có thể đáp ứng những đòi hỏi của người dùng về những dịch vụ tốc độ cao, chính vì thế đòi hổi cần phải có một giải pháp đáp ứng được yêu cầu đó. Xu hướng viễn thông dưa trên nền tảng chuyển mạch gói tốc độ cao, dung lượng lớn và hội tụ được các loại dịch vụ trên cùng một hạ tầng là điều tất yếu. Mạng thế hệ sau NGN ra đời nó được phát triển từ tất cả các mạng cũ lên. NGN có khả năng làm nền tảng cho việc triển khai nhiều loại hình dịch vụ mới trong tương lai một các nhanh chóng, không phân biệt ranh giới các nhà cung cấp dịch vụ (dịch vụ độc lập với hạ tầng mạng). Tuy nhiên sự phát triển nhanh chóng và mở rộng không ngừng của Internet, sự phức tạp của các loại hình dịch vụ dần đã làm cho mạng viễn thông hiện tại khó đáp ứng được. Sự ra đời của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một lựa chọn cho cấu trúc mạng trong tương lai bởi tính linh hoạt của bộ định tuyến và năng lực điều khiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch trong nó. Trong nội dung bài tập lớn này chúng em đi sâu vào nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS trong NGN. Bài làm không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn để bài làm được hoàn chỉnh hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! GVHD: …………………… Trang ii  MỤC LỤC BÁO CÁO ĐỀ TÀI i MẠNG VIỄN THÔNG i LỜI NÓI ĐẦU ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 1 1.1.Khái quát về mạng viễn thông 1 1.1.1.Các khái niệm cơ bản 1 1.1.2.Các thành phần chính trong mạng viễn thông 1 1.1.3.Mạng viễn thông tương tự và mạng viễn thông số 2 1.2.Mạng viễn thông thế hệ sau 3 1.2.1.Khái niệm 3 1.2.2.Đặc điểm của mạng NGN 3 1.3.Cấu trúc chức năng của mạng NGN 3 1.3.1.Mô hình phân lớp chức năng 3 1.3.2.Chức năng các lớp 4 1.3.2.1.Lớp truyền dẫn và truy nhập 4 1.3.2.2.Lớp truyền thông 5 1.3.2.3.Lớp điều khiển 5 1.3.2.4.Lớp ứng dụng 5 1.3.2.5.Lớp quản lý 5 1.4.Các công nghệ làm nền tảng cho NGN 6 1.4.1.IP 6 1.4.2.ATM 6 1.4.3.IP Over ATM 7 1.4.4.MPLS 7 CHƯƠNG II: KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU 8 2.1.Sự ra đời của công nghệ MPLS 8 2.1.1.Khái niệm về chuyển mạch nhãn đa giao thức 8 2.1.2.Sự cần thiết phải sử dụng MPLS 8 GVHD: …………………… Trang iii  2.2.Đặc tính cơ bản của MPLS 9 2.3.Các thành phần cơ bản của MPLS 10 2.3.1.Thành phần chuyển tiếp của MPLS 10 Thành phần chuyển tiếp dùng nhãn chứa trong một gói tin và thông tin lấy từ bảng thông tin nhãn LIB (Label Information base) của từng thiết bị LSR để chuyển tiếp gói tin 10 2.3.1.1.Nhãn và ngăn xếp nhãn 10 2.3.1.2. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn 11 2.3.1.3.Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn 11 2.3.1.4.Lớp chuyển tiếp tương đương FEC 11 2.3.1.5.Bảng cơ sở dữ liệu nhãn 12 2.3.2. Thành phần điều khiển MPLS 12 2.3.2.1.Các phương pháp điều khiển gán nhãn 12 2.3.2.2.Phân bổ thông tin điều khiển gán nhãn 13 2.3.2.3.Thiết lập đường chuyển mạch nhãn LSP 13 CHƯƠNG III: CHUYỂN MẠCH ĐA GIAO THỨC TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU 15 3.1. Những vấn đề cơ bản của công nghệ MPLS 15 3.2. Nguyên tắc chuyển mạch nhãn đa giao thức 15 3.3. Các giao thức cơ bản của MPLS 17 3.3.1. Giao thức phân bổ nhãn LDP 17 3.3.1.1. Khái quát về giao thức phân bổ nhãn LDP 17 3.3.1.2. Phương thức phân bổ nhãn của LDP 18 3.3.1.3. Phương thức duy trì nhãn 18 3.3.2. Giao thức phân bổ nhãn dựa trên định tuyến ràng buộc CR - LDP 19 3.4. Phân bổ nhãn dựa trên giao thức dành trước tài nguyên RSVP 20 3.5. Ưu điểm nhược điểm của MPLS trong mạng NGN 21 3.5.1. Ưu điểm 21 3.5.2. Nhược điểm 22 3.6. Ứng dụng MPLS trong mạng NGN 22 KẾT LUẬN 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 GVHD: …………………… Trang iv  DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc mạng phân cấp 1 Hình 1.2 Các thành phần của mạng viễn thông 2 Hình 1.3 Cấu trúc mạng thế hệ sau (góc độ mạng) 4 Hình 1.4 Cấu trúc mạng thế hệ sau (góc độ dịch vụ) 4 Hình 2.1. MPLS và mô hình tham chiếu OSI 8 Hình 2.2. Cấu trúc nhãn MPLS 10 Hình 2.3. Cấu trúc ngăn xếp nhãn 11 Hình 2.4. Minh họa lớp chuyển tiếp tương đương 12 Hình 2.5. Cấu trúc thành phần điều khiển 12 Hình 2.6. Điều khiển thông tin gán nhãn 13 Hình 3.1. Hoạt động chuyển gói tin qua mạng MPLS 16 Hình 3.2. Sử dụng RSVP để phân bổ nhãn 21 GVHD: …………………… Trang v  DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng bộ API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ CoS Class of Service Lớp dịch vụ FEC Forward Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương FIB Forward Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức điều khiển bản tin IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế LAN Local Area Network Mạng cục bộ LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên LFIB Label Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LIB Lable Information Base Bảng cơ sở dữ liệu nhãn LSFT Lable Switch Forwarding Table Bảng chuyển tiếp tương đương nhãn LSP Label Switched Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MGW Media Gateway Cổng phương tiện MPLS Multi Protocol Label Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng tiếp theo OSI Open Systems Interconnection Kết nối các hệ thống mở OSPF Open Shortest Path Fiest Đường ngắn nhất mở đầu tiên PNNI Private Network to Network Interface Giao diện mạng – mạng riêng GVHD: …………………… Trang vi  PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RSVP Resource Reservacation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TLV Type/ Length/ Value Các tham số kiểu/ độ dài/ giá trị TMN Telecommunication Management Network Mạng quản lý viễn thông VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo GVHD: …………………… Trang vii  CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 1.1. Khái quát về mạng viễn thông 1.1.1. Các khái niệm cơ bản Mạng viễn thông là phương tiện truyền thông đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu. Mạng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Mạng viễn thông cũng có thể được định nghĩa như sau: mạng viễn thông là một hệ thống gồm các nút chuyển mạch được nối với nhau bằng các đường truyền dẫn. Nút được phân thành nhiều cấp và kết hợp với các đường truyền tạo thành các cấp mạng khác nhau. Hình 1.1 Cấu trúc mạng phân cấp Trong mạng hiện nay gồm 5 nút: − Nút cấp 1: Trung tâm chuyển mạch quá giang quốc tế. − Nút cấp 2: Trung tâm chuyển mạch quá giang đường dài. − Nút cấp 3: Trung tâm chuyển mạch quá giang nội hạt. − Nút cấp 4: Trung tâm chuyển mạch nội hạt. − Nút cấp 5: Trung tâm chuyển mạch từ xa. 1.1.2. Các thành phần chính trong mạng viễn thông Xét trên quan điểm phần cứng, mạng viễn thông bao gồm các thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch và thiết bị truyền dẫn. GVHD: …………………… Trang 1  Hình 1.2 Các thành phần của mạng viễn thông  Thiết bị đầu cuối: Thiết bị đầu cuối là các trang thiết bị của người sử dụng dùng để giao tiếp với mạng cung cấp dịch vụ. Hiện nay có nhiều chủng loại thiết bị đầu cuối của nhiều hãng khác nhau tùy thuộc vào từng dịch vụ (như máy điện thoại, máy fax, máy tính cá nhân…). Thiết bị đầu cuối thực hiện chức năng chuyển đổi thông tin cần trao đổi thành tín hiệu điện và ngược lại.  Thiết bị chuyển mạch Thiết bị chuyển mạch là các nút của mạng viễn thông có chức năng thiết lập đường truyền giữa các thuê bao (đầu cuối). Trong mạng điện thoại, thiết bị chuyển mạch là các tổng đài điện thoại.  Thiết bị truyền dẫn Thiết bị truyền dẫn được sử dụng để nối các thiết bị đầu cuối hay giữa các tổng đài với nhau và truyền các tín hiệu một cách nhanh chóng và chính xác. Dựa vào môi trường truyền dẫn thiết bị truyền dẫn có thể phân thành hai loại: vô tuyến (cáp kim loại, cáp quang) và hữu tuyến (sử dụng không gian làm môi trường truyền dẫn). 1.1.3. Mạng viễn thông tương tự và mạng viễn thông số Mạng viễn thông được gọi là tương tự nếu có các đặc điểm sau đây: − Tín hiệu truyền trên trung kế là tương tự. − Tín hiệu truyền trên đường dây thuê bao là tương tự. GVHD: …………………… Trang 2  − Các nút mạng xử lý tín hiệu tương tự. Mạng viễn thông được gọi là số nếu có những đặc điểm sau: − Tín hiệu truyền trên trung kế là số. − Tín hiệu truyền trên đường dây thuê bao là tương tự hoặc có thể là số với mạng hoàn toàn số. − Các nút mạng xử lý tín hiệu số. 1.2. Mạng viễn thông thế hệ sau 1.2.1. Khái niệm Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như: - Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau) - Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ) - Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng) - Mạng nhiều lớp (mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM). Cho tới nay các tổ chức và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới rất quan tâm đến NGN (Next Generation Network) nhưng vẫn chưa có một định nghĩa rõ ràng. Do vậy ta chỉ có thể tạm định nghĩa NGN như sau: “ NGN là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa cố định và di động.” 1.2.2. Đặc điểm của mạng NGN + Nền tảng là hệ thống mở. + NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy nhưng các dịch vụ trên NGN phải độc lập với mạng lưới. + NGN là mạng chuyển mạch gói dựa trên một giao thức thống nhất. + Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng ngày càng tăng và có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu. 1.3. Cấu trúc chức năng của mạng NGN 1.3.1. Mô hình phân lớp chức năng Nhìn chung NGN vẫn là một xu hướng mới mẻ do vậy chưa có một khuyến GVHD: …………………… Trang 3 [...]... lưu thông trên mạng Sự chuyển biến kiến trúc mạng này, không giới hạn ở các nhà cung cấp dịch vụ công cộng mà ngay cả các doanh nghiệp/tổ chức lớn cũng chuyển hóa Ví dụ như Bộ Tài chính Mạng của Bộ Tài chính là hệ thống mạng khá phức tạp, phục vụ cho nhiều phân hệ, ban ngành trong Bộ, cũng giống như mạng của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông VNPT, EVN Telecom, Viettel Chính vì vậy, thiết kế cho mạng. .. truyền thông thường cao hơn các công nghệ khác Tóm lại, MPLS là một công nghệ chuyển mạch có nhiều triển vọng và nó sẽ hứa hẹn là một phương án lý tưởng cho mạng đường trục trong tương lai GVHD: …………………… Trang 25  TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Hoàng Minh – ThS Hoàng Trọng Minh (2009), Cơ sở kỹ thuật chuyển mạch, Nhà xuất bản thông tin và truyền thông Hà Nội [2] TS Nguyền Quý Minh Hiền, Mạng viễn thông. .. vào, lối ra Các mạng Internet quốc gia, mạng truyền số liệu, mạng DCN (quản lý) đều được kết nối với các LSR biên Việc chuyển tiếp các thông tin này được thực hiện qua mạng MPLS và đến các LSR biên lối ra Cấu hình này hứa hẹn khả năng điều khiển định tuyến, chuyển mạch đơn giản dựa trên các nhãn của MPLS, khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ xuyên suốt bảo đảm Tuy nhiên còn rất nhiều vấn đề kỹ thuật phải... động của mạng Một trong những vấn đề quan trọng cần quan tâm đó là cần xác định nguyên tắc tổ chức của những nút LSR trong mạng, cần phân định rõ ràng giao diện và chức năng của từng thành phần thiết bị trong mạng lõi, mạng biên Trong quá trình xây dựng cấu hình này nên tham khảo mô hình do MSF (Multiservice Switch Forum), một tổ chức chuyên về các thiết bị chuyển mạch trong mạng thế hệ sau đề xuất... xuất  Các dịch vụ có thể cung cấp trong mạng MPLS đề xuất bao gồm: - Tải tin cho các mạng số liệu, Internet và thoại quốc gia Lưu lượng thoại được chuyển dần sang mạng trục MPLS quốc gia Mạng này sẽ thay thế dần mạng trục TDM quốc gia đang hoạt động - Cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao tại một số địa phương trọng điểm trên toàn quốc Bước đầu hình thành mạng trục quốc gia trên cơ sở công nghệ... tra tài nguyên hiện có và so sánh với tài nguyên yêu cầu Nếu tài nguyên hiện có không đủ để đáp ứng yêu cầu thì nút này sẽ gửi bản tin báo lỗi đến cả phía gửi và phía nhận để giải phóng trạng thái đường đi và tài nguyên đã chiếm dữ Nếu tất cả các nút trung gian trên đường đi có đủ tài nguyên hỗ trợ thì đường đi sẽ được thiết lập Vì giao thức RSVP dựa trên giao thức IP không tin cậy để gửi bản tin báo. .. với hệ thống mạng hiện tại Kết nối vật lý chủ yếu dựa trên các luồng leased-line và MPLS VPN, ngoài ra còn có các đường truyền dẫn cáp quang GVHD: …………………… Trang 22  với băng thông FE/GE cho một số mạng LAN và campus tại HCM/HNI Tổ chức mạng sẽ được chia thành 3 trung tâm miền Trung tâm dữ liệu (Data Center) và vận hành mạng NOC sẽ tập trung tại Hà Nội và TP HCM Thiết kế cũng phải đề cập đến giải... cho đường chuyển mạch nhãn tương ứng và phải thông báo nhãn đó cho các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn khác gửi gói thuộc lớp chuyển tiếp tương đương này GVHD: …………………… Trang 15  MPLS thực hiện bốn bước như hình sau để chuyển gói tin qua một mạng MPLS: Hình 3.1 Hoạt động chuyển gói tin qua mạng MPLS  Bước 1: Báo hiệu Với bất kì loại lưu lượng nào vào mạng MPLS, các bộ định tuyến sẽ xác định một... lớp điều khiển thông qua giao diện mở API Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên dịch vụ mạng 1.3.2.5 Lớp quản lý Lớp quản lý là một lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ kết nối cho đến lớp ứng dụng Tại lớp quản lý người ta có thể khai thác hoặc xây dựng mạng giám sát viễn thông TMN (Telecommunication Management Network) như một mạng riêng theo... Trang 5  và điều phối các thành phần mạng viễn thông đang hoạt động 1.4 Các công nghệ làm nền tảng cho NGN 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 công 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 thoả mãn tốt hơn các nhu cầu . trong mạng viễn thông 1 1.1.3 .Mạng viễn thông tương tự và mạng viễn thông số 2 1.2 .Mạng viễn thông thế hệ sau 3 1.2.1.Khái niệm 3 1.2.2.Đặc điểm của mạng NGN 3 1.3.Cấu trúc chức năng của mạng. ii  MỤC LỤC BÁO CÁO ĐỀ TÀI i MẠNG VIỄN THÔNG i LỜI NÓI ĐẦU ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 1 1.1.Khái quát về mạng viễn thông 1 1.1.1.Các.  BÁO CÁO ĐỀ TÀI MẠNG VIỄN THÔNG GVHD: …………………… Trang i  LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành điện tủ - tin học, công nghệ viễn thông trong những năm vừa