Ứng dụng MPLS-TE trên mạng MAN-E viễn thông Hậu Giang

Nội dung text: Ứng dụng MPLS-TE trên mạng MAN-E viễn thông Hậu Giang

1. ỨNG DỤNG MPLS-TE TRÊN MẠNG MAN-E VIỄN THÔNG HẬU GIANG MPLS-TE APPLICATION ON MAN-E HAU GIANG TELECOMMUNICATION Diêu Thanh Lộc, Phạm Hồng Liên Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Email: locdt.hgi@vnpt.vn & dieuthanhloc@gmail.com; lienph@hcmute.edu.vn TÓM TẮT Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS): Trình bày tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, kiến trúc mạng MPLS, các thành phần chính, các giao thức và hoạt động của MPLS. Nghiên cứu áp dụng MPLS-TE trong thiết kế mạng MAN-E Viễn thông Hậu Giang. Giới thiệu về mô hình mạng MAN-E cũng như một số dịch vụ được triển khai trên mạng và một số vấn đề gặp phải và phương án khắc phục. Mô phỏng kiểm tra đánh giá các mô hình IP/MPLS khi chưa khai báo QoS và khi khai báo QoS DiffServ kết hợp với mô hình MPLS-TE đang triển khai trên mạng bằng cách kiểm tra đánh giá khi truyền các gói tin trong mạng từ nguồn phát đến các nguồn thu thì các gói tin bị mất mát, kiểm tra sự hội tụ của mạng khi có lỗi xảy ra trong mạng. Thông qua đó để việc triển khai thưc tế trên mạng hiệu quả hơn, dùng phần mềm opnet để mô phỏng và kiểm chứng. Từ khóa: Kỹ thuật điện tử, Chuyển mạch nhãn đa giao thức, Mạng viễn thông, Mạng MAN-E. ABSTRACT Introducing an overview of Multiprotocol Label Switching technology (MPLS): Presenting an overview of the technology multi-protocol label switching MPLS, MPLS network architecture, key components, protocols and operation of MPLS . Research MPLS-TE application in MAN-E network design Hau Giang Telecommunications. Introduce MAN-E network model as well as a number of services to be supply on the network and some of the problems encountered and corrective plans. Simulation assessment models IP / MPLS QoS and without declaring the DiffServ QoS declaration combined with MPLS-TE model is deployed on the network by examining evaluation when transmitting packets in the network from sent sources to received sources by checking the lost packets, check the convergence of the network when an error occurs in the network. Through practical deployment on the network and using OPNET software to simulate and verify. Keywords: Electronic technique, Multiprotocol Protocol Label Switching, Telecommunication network, Metro Area Network Ethernet 1. GIỚI THIỆU khác nhau, điều này mang lại nhiều lợi ích Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao cho các nhà cung cấp dịch vụ và người sử thức (MPLS - Multiple Protocol Lable dụng. Yêu cầu đặt ra trong đề tài này là ứng Switching) phát triển trên nền tảng của ATM dụng trong thành công đường hầm lưu lượng và TCP/IP là một công nghệ băng rộng hiện MPLS-TE kết hợp khai báo chất lượng dịch đại, đã giải quyết được những vấn đề về vụ khác nhau cho từng loại dịch vụ khác mạng đang được quan tâm hiện nay. MPLS nhau như thực tế trên mạng có từ hai nguồn thích ứng được với nhiều giao thức mạng phát trở lên đảm bảo độ an toàn tin cậy đồng 1
2. thời cung cấp cho khách hàng nhiều loại hình dịch vụ khác nhau từ đó giúp doanh nghiệp không ngừng tăng trưởng và phát triển. 2. GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 2.1 Tìm hiểu về công nghệ MPLS Lợi ích của MPLS, kiến trúc của MPLS, các dịch vụ đang khai thác và cung cấp cho khách hàng cũng như các giao thức được triển khai trên mạng, cơ chế chuyển mạch và bảo vệ, xây dựng mô hình mạng thực tế và hướng phát triển mở rộng về sau. 2.2 Các kỹ thuật điều khiển lưu lượng tránh tắc nghẽn Hình1: HGiang MAN-E Network topology - Loại bỏ gói tin ngẫu nhiên sớm RED (Random Early Detection) Các dịch vụ cung cấp cho khách - Loại bỏ gói tin ngẫu nhiên sớm theo hàng :internet cáp đồng hay còn gọi ADSL, trọng số WRED (Weighed Random Early FTTH, MYTV, VoD, VPN nội tỉnh, liên Detection) - Hàng đợi cân bằng theo trọng số WFQ tỉnh (Weighed Fair Queuing) 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ MÔ - Hàng đợi cân bằng theo trọng số dựa HÌNH TRIỂN KHAI THỰC TẾ trên cơ sở lớp CBWFQ (Class–Based MẠNG MAN-E TẠI VNPT HẬU Weighed Fair Queuing) GIANG - Hàng đợi FIFO (First-in, First-out) Source_ voip1 Dest_ voip1 Dest_ftth1 - Hàng đợi công bằng (Stochastic Fair Source_ftth1 Queing) Dest_Video1 - Hàng đợi ưu tiên (Priority Queuing) Source_ video1 2.3 Thiết kế xây dựng mạng MAN-E tại UPE HIEPHUNG Dest http1 PE2_VTN _ Source http1 VNPT Hậu Giang Source- duphong Dest_ Duphong Hiện tại VNPT đã ký hợp đồng với nhà CORE_ TANPHUTHANH Source video cung cấp thiết bị CISCO với vai trò thiết kế CORE_ NGABAY Dest_ video và triển khai MAN-E cho VNPT Hậu Giang PE1_ VTN UPE_ DPHUOC Source làm chức năng thu gom lưu lượng của các _IPTV Dest_ IPTV CORE_ LONGMY thiết bị mạng truy nhập (MSAN/IP-DSLAM), CORE_ VITHANH SO ÐÔ MÔ PHỎNG MẠNG MAN- -E VIỄN THÔNG HẬU GIANG switch layer2 Source_ http Dest http Hình 2: Sơ đồ mô phỏng mạng MAN-E 2
3. Data Memor Băng Switching ứng dụng http, ftth, video, iptv, voip. y size Hướng kết nối thông Rate (Mbyte (Mbps) ( Packet/seco  Kịch bản 1: Chưa khai báo Qos ) nd) Kết quả mô phỏng Source http1 _PE2_VTN 10 16 500,000 10 16 500,000 Source video1_PE2_VTN 10 16 500,000 15 Source ftth1 và http1 without QoS Source ftth1_ PE2_VTN Source_ftth_1_ without QoS 10 (packets/sec) Source voice1_PE2_VTN 10 16 500,000 5 10 16 500,000 Source http_PE1_VTN Source_http_1_ 0 without QoS(packets/se Source video_ PE1_VTN 10 16 500,000 0 200 400 600 800 c) -5 Source iptv_PE1_VTN 10 16 500,000 15 Destination ftth1 và http1 without QoS 10 16 5,000,000 Destination_ftt CORE_VỊTHANH 10 h_1_without QoS(packets/s ec) CORE_TPHUTHANH 10 16 5,000,000 5 Destination_htt p_1_without QoS(packets/s 0 ec) CORE_NGABAY 10 16 5,000,000 0 200 400 600 800 -5 10 16 5,000,000 CORE_LONGMY 15 Destination ftth1 và http1 without QoS UPE_DPHC_Dest_ http 8 16 500,000 Destination_ftt 10 h_1_without QoS(packets/s ec) 8 16 500,000 UPE_DPHC_Dest _video 5 Destination_htt p_1_without QoS(packets/s 8 16 500,000 0 ec) UPE_DPHC_Dest_ iptv 0 200 400 600 800 -5 UPE_HHG_Dest _http1 9 16 500,000 600 Destination video1 và voip1 without QoS UPE_HHG_Dest_ video1 9 16 500,000 Destination_vid 400 eo_1(packets/se c) UPE_ HHG _Dest _ftth1 9 16 500,000 200 Destination_voi ce_1(packets/se c) UPE_ HHG _Dest_ voip 9 16 500,000 0 0 500 1000 -200 Bảng 1: Thiết lặp thông số kết nối ban đầu Hình 3 : Dữ liệu ftth1, http1, video1 và voip1 tại 3.1 Bài toán 1 ngõ vào PE2_VTN và ngõ ra UPE_HIEPHUNG Thời gian tiến hành mô phỏng là 10 phút và được thực hiện trên 5 lần, trong 500s đầu tiên khi tiến hành mô phỏng, mạng thực thi các giao thức định tuyến OPSF và MPLS để quảng bá thông tin định tuyến và label, sau khi mạng hội tụ, tiến hành khởi tạo chạy các 3
4. Destination ftth1 và http1 with QoS Source_http without QoS (packets/sec) 200 2 Destination_f tth_1_with QoS(packets/ 1 Source_http 100 sec) (packets/sec ) Destination_ http_1-with 0 0 QoS(packets/ 0 50 100 150 0 50 100 150 sec) -1 -100 Destination_http without QoS (packets/sec) 1000 Source video1 và voice1 with QoS Source_vi 2 deo_1(pac Destination 500 kets/sec) 1 _http(packet s/sec) Source_vo 0 0 ice_1(pack 0 50 100 150 0 50 100 150 ets/sec) -1 -500 Source iptv và video without QoS 1000 1000 Destination video1 và voice1 with QoS 500 Source_video(pa Destinati ckets/sec) on_vide o_1(pac 0 500 kets/sec) -500 0 50 100 150 Source_iptv(pack Destinati ets/sec) 0 on_voic 0 50 100 150 e_1(pac kets/sec) -500 Destination iptv và video without QoS 600 Hình 5: Data tại ngõ vào PE2 và ngõ ra with QoS 400 Destination_iptv( packets/sec) 1000 Source iptv và video with QoS 200 500 0 Destination_vide Source_iptv.( o(packets/sec) 0 packets/sec) -200 0 50 100 150 -500 0 50 100 150 Source_video (packets/sec) Hình 4 : Dữ liệu http, video và iptv tại ngõ vào PE1_VTN without QoS 1000 Destination iptv và video with QoS  Kịch bản 2: Destination_i Tiến hành khai báo QoS theo mô hình 500 ptv(packets/s ec) dịch vụ phân biệt DiffServ, ta sẽ phân lớp và Destination_v đánh dấu mã điểm dịch vụ DSCP cho từng 0 ideo loại dịch vụ và phân lớp lưu lượng tương ứng 0 500 1000 (packets/sec) -500 Source ftth1 và http1 with QoS Hình 6: Data iptv và video tại ngõ vào PE1 và ngõ ra 200 with QoS 150 Source_ftth _1_with  Kịch bản 3: 100 QoS(packet s/sec) Tiến hành khai báo MPLS-TE trên cơ sở 50 Source_http _1-with QoS DiffServ ta sẽ thiết lặp 4 tunnel ftth1, 0 QoS(packet s/sec) video1, video, iptv ở 2 ngõ và PE1_VTN và 0 50 100 150 -50 PE2_VTN. 4
5. (packet/sec) Source video1 and ftth1_PE2_VTN with QoS MPLS-TE Biến động 0,052-1,127s 0,008-0,538s 0,007-0,008s 1000 trễ Mane_mpls_TE_ Tunnel_ftth_1_T raffic In 500 (packets/sec) Tỷ lệ mất 0.576% 0,004% 0,001% gói Mane_mpls_TE_ 0 Tunnel_video1_ -500 0 500 1000Traffic In IPTV Thông (packets/sec) 269,162 -500 PE1_VTN lượng ở 766,585(p/s) 771,558(p/s) (p/s) ngõ ra Ngõ vào Destination video1 and ftth1_UPE_HHUNG with QoS MPLS-TE 1000 772,126 Độ trễ 0,665-3,073s 0,045-1,577s 0,035-1,449s Mane_mpls_TE_ Tunnel_ftth_1_T (packet/sec) 500 raffic out Biến động (packets/sec) 0,324-2,018s 0,028-0,802s 0,024-0,067s trễ Mane_mpls_TE_ 0 Tunnel_video1_ Traffic out -500 0 500 1000 Tỷ lệ mất (packets/sec) 0,651% 0,007% 0,001% -500 gói Source video and iptv_PE1_VTN with QoS MPLS-TE 1000 Bảng 2: So sánh thông số đánh giá nguồn Mane_mpls_TE_ Tunnel_iptv_Traf video, iptv_PE1_VTN của 3 kịch bản fic In 500 (packets/sec) Loại dữ Thông Without Mane_mpls_TE_ liệu ngõ số đánh With QoS MPLS-TE 0 QoS Tunnel_video_Tr vào giá affic In -200 0 200 400 600 800 (packets/sec) -500 Thông 423,522 lượng 772,156(p/s) 772,230(p/s) Destination video and iptv_UPE_DPHUOC with QoS MPLS-TE (p/s) 1000 ngõ ra Mane_mpls_TE VIDEO_1 _Tunnel_iptv_T raffic out PE2_VTN Độ trễ 0,026-1,136s 0,024-0,130s 0,023-0,041s 500 (packets/sec) Mane_mpls_TE Ngõ vào _Tunnel_video_ 772,233 Biến 0,008-0,865s 0,008-0,034s 0,007-0,018s 0 Traffic out động trễ -200 0 200 400 600 800 (packets/sec) (packet/sec) -500 Tỷ lệ 0,451% 0,009% 0,001% Hình 7: Dữ liệu ftth1, video1, iptv, video khi khai báo 4 mất gói Tunnel with MPLS-TE FTTH_1 Thông 3,910 PE2_VTN lượng 3,063 (p/s) 3,911(p/s) Qua 3 kịch bảng mô phỏng ta nhận thấy ngõ ra (p/s) rằng khi khai báo mpls-te thì kết quả dữ liệu Ngõ vào ta nhận được kết quả như mong muốn ta có 3,912 Độ trễ 0,004-1,099s 0,002-0,021s 0,0003-0,0004s bảng 5 và 6 so sánh các thông số đánh giá (packet/sec) Biến 0,324-2,018s 0,028-0,802s 0,024-0,067s động trễ Loại dữ Thông số Without Tỷ lệ 0,217% 0,002% 0,001% liệu ngõ With QoS MPLS-TE đánh giá QoS mất gói vào Thông Bảng 3: So sánh thông số đánh giá nguồn VIDEO 327,028 lượng ở 769,504(p/s) 772,012(p/s) PE1_VTN (p/s) video1, ftth1_PE2_VTN của 3 kịch bản ngõ ra Ngõ vào 3.2 Bài toán 2 772,286 Độ trễ 1,339-3,055s 0,032-1,109s 0,024-0,025s Core TPT down khai báo thêm backup tunnel, ở đây là video1 sẽ chuyển sang 5
6. tunel_ftth1 vì cùng ngõ vào PE2_VTN , còn hay thậm chí node down mất liên lạc hẳn video chuyển vào tunnel_iptv vì cùng ngõ nhưng dữ liệu gửi từ nguồn phát (nhà cung vào PE1_VTN. cấp dịch vụ VNPT) vẫn đến được đầu thu (phía khách hàng) đảm bảo dịch vụ thông suốt. - Kết quả nghiên cứu đã đi sâu vào phân tích mô hình QoS DiffServ trên nền MPLS kết hợp với kỹ thuật lưu lượng MPLS-TE để ứng dụng thực tại đơn vị VNPT Hậu Giang. - Đánh giá chất lượng dịch vụ mạng băng rộng ftth, http, dịch vụ truyền hình Iptv, Video thông qua hai bài toán và bốn kịch bản so sánh kết quả được thực nghiệm trên phần mềm mô phỏng OPNET. Hình 8: Sơ đồ mô phỏng và đặt tên cho LSPs - Do thời lượng nghiên cứu có hạn nên việc mô phỏng còn hạn chế. Video1 đưa vào Tunnel ftth1 - Chỉ mô phỏng trên mạng IP version 4 và hướng nghiên cứu mô phỏng trên nền IP ftth1 in version 6. Video1 đưa ra Tunnel ftth1 LỜI CẢM ƠN ftth1 out Người viết cảm ơn quý thầy cô và bạn bè những người đã cộng tác nghiên cứu với Hình 9: Dữ liệu video1 đưa vào Tunnel ftth1 mình và liệt kê tất cả các tài liệu đã trích dẫn trong bài viết. Video đưa vào Tunnel iptv iptv in Video đưa ra Tunnel iptv iptv out Hình 10: Dữ liệu video đưa vào Tunnel iptv 4. KẾT LUẬN Qua kết quả mô phỏng với hai bài toán đặt ra và bốn kịch bản cho ta có một cái nhìn rõ hơn về mạng băng rộng của Việt Nam nói chung và mạng MAN-E của VNPT nói riêng cũng như giữa các nhà mạng khác nhau mục đích chung của chúng ta là làm sao khi đường truyền giữa các node có chập chờn 6
7. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS. Trần Công Hùng, giáo trình chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, NXB Thông tin truyền thông, 2008 [2] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, giáo trình thông tin di động, NXB Thông tin truyền thông, 2002 [3] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, giáo trình thông tin di [4] Tài liệu tập huấn Viễn thông VNPT, 7 – 2007. B. [5] Tài liệu nghiệm thu dịch vụ “xây dựng MAN-E cho 10 viễn thông tỉnh thành nhóm 1 thuộc tập đoàn VNPT”, TT. Đo kiểm - Viện kỹ thuật Bưu điện, 9/2009 [6] Hồ Đức Lĩnh, điều khiển và tránh tắc nghẽn trong mạng IP (IP v4), Đại học Đông Á, 04/2011. [7]. Cisco system, Implementing Cisco MPLS v2.2 Vol 1, 2006 [8]. Cisco system, Implementing Cisco MPLS v2.2 Vol 2, 2006 [9]. Cisco system, MPLS Traffic Engineering, 2006 [10]. Cisco system, Overview of DiffServ for Quality of Service, April 2007. 7
8. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2017-2018 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.