BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

VẤN ĐỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG
THẾ HỆ MỚI VÀ TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG TRÊN
HẠ TẦNG MẠNG CỦA CÔNG TY SPT

NGUYẾN VĂN NGOAN


2.1 Khái niệm 26
2.2 Các kỹ thuật QoS 26
2.2.1 Mô hình dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 28
2.2.2 Dịch vụ tích hợp (Integrated Service) 28
2.2.2.1 Dịch vụ đảm bảo GS (Guaranteed Service) 30
2.2.2.2 Dịch vụ kiểm soát tải CL (Controlled Load) 30
2.2.2.3 Kết luận 30
2.2.3 Mô hình Differentiated Service 31
2.2.3.1 Trường DS của DiffServ 32
2.2.3.2 Per-hop Behavior trong DiffServ 32

2
2.2.3.3 Các cơ chế DiffServ 36
2.2.3.4 Ưu nhược điểm của mô hình DiffServ 37
2.2.3.5 Kết luận về DiffServ 38
2.2.4 So sánh 2 mô hình kiến trúc QoS chính 39
2.3 Các giao thức báo hiệu trong kỹ thuật QoS 39
2.3.1 Giao thức dành sẵn tài nguyên 40
2.3.2 Mô hình RSVP end-to-end 42
CHƯƠNG 3. PHÂN LOẠI, PHÂN MẢNH
VÀ NÉN GÓI DỮ LIỆU TRONG KỸ THUẬT QoS 44
3.1 Phân loại gói dữ liệu 44
3.1.1 Quyền ưu tiên IP 45
3.1.2 Định tuyến chính sách (PBR) 47
3.1.2.1 Đặc điểm của PBR 47
3.1.2.2 Nguyên tắc hoạt động 47
3.2 Phân mảnh gói dữ liệu (MLP) 48
3.2.1 Các đặc tính phân mảnh dữ liệu 48
3.2.2 Nguyên lý hoạt động 49
3.3 Các giải thuật nén tải tin 50

4.2.3.2 Những ưu nhược điểm của hàng đợi PQ 78
4.2.3.3 Cấu hình thực thi hàng đợi ưu tiên 78
4.2.3.4 Kết luận 80
4.2.4 Hàng đợi cân bằng trọng số (WPQ) 81
4.2.4.1 Cơ chế hoạt động 81
4.2.4.2 Hàng đợi cân bằng trọng số phân loại lưu lượng 82
4.2.4.3 Hàng đợi cân bằng trọng số phân lớp lưu lượng 84
4.2.4.4 Hàng đợi cân bằng trọng số tốc độ cao 85
4.2.4.5 Các ưu nhược điểm của hàng đợi WFQ 87

4
4.2.4.6 Cấu hình thực thi WFQ 87
CHƯƠNG 5. KỸ THUẬT QoS TRONG MẠNG IP/MPLS 89
5.1 Cơ sở 89
5.2 Định nghĩa chuyển mạch nhãn (MPLS) 90
5.2.1 Chuyển mạch nhãn là gì? 90
5.2.2 Ưu điểm của kỹ thuật MPLS 90
5.3 Kiến trúc MPLS 91
5.3.1 Cấu trúc khối 91
5.3.2 Một số khái niệm trong chuyển mạch nhãn 92
5.3.2.1 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 92
5.3.2.2 Router chuyển mạch nhãn (LSR) 92
5.3.2.3 Giao thức phân phối nhãn 94
5.3.2.4 Tuyến đường chuyển mạch nhãn 95
5.4 Thực hiện cơ chế QoS trong mạng MPLS 95
5.4.1 Cấu trúc trường MPLS EXP trong gói IP được gán nhãn 96
5.4.2 Gán nhãn tại biên mạng 98
5.4.3 Chuyển tiếp gói MPLS 99
5.5 Kết luận 99
CHƯƠNG 6. PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI MPLS QoS

A

API Application Program Interface
ARQ Admission Request
ATM Asynchronous Transfer Mode
AF Assured forwarding
ASN Autonomous System Number
B

BGP Border Gateway Protocol
BA Behavior Aggregate
C

CAR Commited Access Rate
CPE Customer Premise Equipment
CIR Committed Information Rate
CATV Community Antenna Television
cRTP compressed Real-time Transport Protocol
CQ Custom Queuing
CBWFQ Class-Based Weighted Fair Queuing
CL Controlled Load
CS Class – Selector
CPU Central Processing Unit
CDT Congestive Discard Threshold
D

DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing
DWFQ Distributed Weighted Fair Queuing
DiffServe Differentiated Service


IS-IS Intermediate System - Intermediate System
ISP Internet Service Provider
IXP Internet Exchange Point

8
ISDN Integrated Services Digital Network
IP MTU IP Maximum Transfer Unit
ITU-T
International Telecommunication Union -
Telecommunication standardization sector
IntServ Integrated Service
L

LDP Label Distribution Protocol
LFIB Label Forwarding Information Base
LIB Label Information Base
LSP Label Switching Path
LSR Label Switching Router
LFI Link Fragmentation and Interleaving
LZ (LZV) Lempel – Ziv
LAPB Link Access Procedure Balanced
M

MPLS Multi Protocol Label Switching
MP-BGP Multiprotocol BGP
MP_REACH_NLRI Multiprotocol Reachable NLRI
MP_UNREACH_NLRI Multiprotocol Unreachable NLRI
MTU Maximum Transfer Unit
MCML PPP Multi- Class Multilink Point-to-Point Protocol
MLP Multiling PPP

RIP
S

SDH Synchronous Digital Hierarchy
SMTP Simple Mail Transfer Protocol
SS7 Signalling System No 7
SVC Switched virtual circuit
SONET Synchronous Optical Network
SLA Service Level Agreement

10
STAC Stacker
SQL Structured Query Language
T

TCP Transmission Control Protocol
TDM Time Division Multiplex
TTL Time-to-Live
TAC Technical Assistance Center
U

UDP User Datagram Protocol
V

VC Virtual Circuit
VPN Virtual Private Network
VRF VPN Routing and Forwarding
VoIP Voice over IP
VIP Versatile Interface Processor
Vd Ví dụ


12
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Nhu cầu tiến hóa mạng 19
Hình 1.2 Chiến lược phát triển 20
Hình 1.3 Sự hội tụ giữa các mạng 21
Hình 1.4 Băng thông trong mạng đa truy nhập 23
Hình 1.5 Một ví dụ về trễ mạng 24
Hình 2.1 Các kỹ thuật QoS trong mạng IP 27
Hình 2.2 Mô hình dịch vụ IntServ 29
Hình 2.3 Sơ đồ khối kiến trúc DiffServ 32
Hình 2.4 Mô tả cấu trúc bit trong tr
ường DSCP 34
Hình 2.5 Sơ đồ cơ chế phân loại và điều hoà lưu lượng 36
Hình 2.6 Mô hình mạng đầu cuối đến đầu cuối với RSVP 42
Hình 2.7 Mô hình mạng đầu cuối đến đầu cuối non-RSVP 43
Hình 3.1 Mô tả trường ToS trong gói IP 45

Hình 6.3 Mạng IP tích hợp nhiều kỹ thuật chuyển mạch khác nhau 104 14
LỜI NÓI ĐẦU

Môi trường kinh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp hơn
bao giờ hết. Trong đó chất lượng dịch vụ là chìa khoá để có thể dẫn tới thành
công. Song song với xu thế này, công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin
phát triển cũng có nhiều ảnh hưởng đến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn
thông phải hội tụ được nhiều loại hình dịch vụ khác nhau. Để đáp ứng các yêu
cầu này, một số nhà s
ản xuất thiết bị viễn thông và một số tổ chức nghiên cứu
về viễn thông đã đưa ra các ý tưởng và mô hình về cấu trúc mạng thế hệ mới
(Next Generation Network – NGN).
NGN không phải là mạng hoàn toàn mới, mạng này dựa trên cơ sở chuyển
mạch và truyền dẫn gói IP và hướng tới là MPLS. Tuy nhiên bên cạnh những
ưu thế nổi bật, một yêu cầu đặt ra đối với mạng NGN là đảm bảo chấ
t lượng
truyền tải âm thanh và dữ liệu. Đây thực sự là một thách thức khó khăn về
mặt công nghệ, vì các dịch vụ khác nhau có các yêu cầu về chất lượng dịch vụ

Chương 6 – Đề xuất phương án triển khai MPLS QoS.
Phân tích các giải pháp xây dựng mạng MPLS QoS trên cơ sở hạ tầng
mạng của công ty SPT để giải quyết một yêu cầu cụ thể.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô bạn bè và đồng nghiệp đã tận tình
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin đặc biệt chân
thành cảm ơn thầy giáo GSTS. Nguyễn Thúc H
ải đã nhiệt tình hướng dẫn và
chỉ bảo để tôi hoàn thành bản luận văn này.
Do thời gian nghiên cứu có hạn, nên bản luận văn chắc chắn không tránh
khỏi sơ suất cả về nội dung và hình thức. Kính mong nhận được sự góp ý của
thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp.
Hà Nội, tháng 11 năm 2006
NGƯỜI THỰC HIỆN

KS. Nguyễn Văn Ngoan

16
CHƯƠNG 1 MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN)

Trong những năm gần đây, công nghệ mạng và các dịch vụ viễn thông
phát triển hết sức nhanh chóng, trong đó lưu lượng các dịch vụ dữ liệu đã
vượt qua lưu lượng thoại. Sự phát triển nhanh của các dịch vụ dữ liệu đòi hỏi
có một sự chuyển biến trong việc xây dựng, quản lý và khai thác mạng. Có
thể nói sự ra đời của mạng thế hệ
mới NGN (Next Generation Network) sẽ
thoả mãn được yêu cầu tăng trưởng nhanh của lưu lượng dữ liệu và cả lưu
lượng thoại trong thời gian tới. Trong chương này tác giả sẽ phân tích tổng
quan về các đặc điểm và kiến trúc mạng NGN cũng như các tham số đánh giá
chất lượng dịch vụ mạng.
1.1 Khái niệm

cao và truyền tải thông tin với bất kỳ phương tiện nào, bất kỳ thời gian
nào, bất kỳ đâu, và trong bất kỳ kích cỡ nào.
 Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (SoftSwitch) thay thế
các thiết
bị tổng đài chuyển mạch phần cứng cồng kềnh. Các mạng của từng
dịch vụ riêng rẽ được kết nối với nhau thông qua sự điều khiển của một
thiết bị tổng đài duy nhất, thiết bị tổng đài này dựa trên công nghệ
chuyển mạch mềm.
 Nhiều mạng thông minh (network intelligence) được phân bố trên toàn
mạng. Nó bao gồm các
ứng dụng cho phép truy nhập và điều khiển các
dịch vụ mạng độc lập với lớp truyền tải và lớp truy nhập của mạng
thông qua cổng giao diện lập trình ứng dụng (API - Application
Program Interface). Nó cũng có thể thực hiện các chức năng cụ thể thay
mặt cho nhà cung cấp dịch vụ hoặc mạng. Ta có thể hiểu nó như một
tác tử quản lý (management agents) mà nó có thể giám sát tài nguyên

18
mạng, tập hợp các số liệu hay sử dụng, cung cấp việc gỡ rối, hoặc môi
giới các dịch vụ mới từ các nhà cung cấp khác,.…
 Dễ dàng sử dụng. Đó là việc làm trong suốt đối với người sử dụng về
tính phức tạp của thu thập, xử lý, chế tạo và truyền thông tin. Nó cho
phép dễ dàng sử dụng và truy nhập các dịch vụ mạng, bao gồm giao
diệ
n người sử dụng cho phép tương tác giữa người và mạng một cách
tự nhiên, cung cấp các thông tin, trợ giúp, lựa chọn động theo ngữ cảnh
(nhạy ngữ cảnh), quản lý một cách trong suốt các tương tác đa dịch vụ,
cung cấp các menu khác nhau cho những người chưa có kinh nghiệm
ngược lại với những người đã có kinh nghiệm, và cung cấp môi trường
thống nhất cho tất cả các dạng truyền thông.

xét mạng Internet, đó là một mạng đơn lớn, có tính chất toàn cầu, thường
đượ
c đề cập theo một loạt các giao thức truyền dẫn hơn là theo một kiến trúc
đặc trưng. Internet hiện tại không hỗ trợ QoS cũng như các dịch vụ có tính
thời gian thực (như thoại truyền thống).
Do đó, việc xây dựng mạng thế hệ mới NGN cần tuân theo các chỉ tiêu:
 NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của mạng Internet và
của mạng hi
ện hành.

20
 Một kiến trúc NGN khả thi phải hỗ trợ dịch qua nhiều nhà cung cấp
khác nhau. Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một thực thể riêng lẻ
với mục tiêu kinh doanh và cung cấp dịch vụ khác nhau, và có thể sử
dụng những kỹ thuật và giao thức khác nhau, nhưng tất cả đều phải
được truyền qua mạng một cách thông suốt từ đầu cuối đến đầu cuối.
 M
ột mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối, thiết lập đường
truyền trong suốt cả cho hữu tuyến cũng như vô tuyến. Vì vậy, mạng
NGN sẽ tiến hóa lên từ mạng truyền dẫn hiện tại (phát triển thêm
chuyển mạch gói) và từ mạng Internet công cộng (hỗ trợ thêm chất
lượng dịch vụ QoS). Chiến lược phát triển mạng xem hình 1.2

Hình 1.2 Chiến lược phát triển
Để thực hiện việc chuyển dịch một cách thuận lợi từ mạng viễn thông hiện
có sang mạng thế hệ mới, việc chuyển dịch phải phân ra làm ba mức (kể cả
kết nối và chuyển mạch).
Thứ nhất là chuyển dịch ở lớp truy nhập và truyền dẫn. Hai lớp này bao
gồm lớp vật lý, lớp 2 và lớp 3 nếu ch
ọn công nghệ IP làm nền cho mạng thế

Media
Gateway
Các mạng truy nhập, truyền dẫn,
chuyển mạch riêng lẻ
Liên mạng trên cơ sở IP
Cellular
PLMN
PSTN/
ISDN
Data/IP
Network
Điều khiển và quản lý các
dịch vụ truy nhập
Dịch vụ

Hình 1.3 Sự hội tụ giữa các mạng

22
Bảng 1-1 dưới đây so sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai
Thành phần mạng Công nghệ hiện tại Công nghệ tương lai
Cáp xoắn băng hẹp Cáp xoắn băng hẹp
Truyền hình cáp số
và tương tự chuyên
dụng
Truyền hình cáp số
và tương tự chuyên
dụng

của các dịch vụ được đảm bảo sẽ có các yêu cầu đối với mạng để cấp phát
một lượng băng thông tối thiểu.
Ví d
ụ một mạng có kiến trúc đa truy nhập ví dụ như Frame Relay, ATM.
Băng thông thực tế đạt được dựa trên thỏa thuận kết nối dịch vụ giữa nhà
cung cấp với khách hàng hay giữa các nhà cung cấp khác nhau.

Hình 1.4 Băng thông trong mạng đa truy nhập
Có vẻ như cách tốt nhất để giải quyết vấn đề băng thông là dành càng
nhiều băng thông cho các kết nối càng tốt. Tuy nhiên thực tế để tăng băng
thông, ngoài chi phí phát triển mạng lưới còn phát sinh các vấn đề trễ như
trong các mạng hội tụ nhiều dịch vụ.
1.4.2 Trễ
Tất cả các gói tin trong mạng đều trải qua một vài khoảng trễ
nhất định
trước khi tới được đích, hay nói cách khác trễ có rất nhiều loại, ở đây chỉ nêu
ra một số loại cơ bản sau:
 Trễ lan truyền (Propagation Delay): Được định nghĩa là khoảng thời
gian cần thiết để truyền 1 bit thông tin từ nơi gửi đến đích trên một liên
kết môi trường vật lý.
 Trễ mạng (Network Delay): Đây là thời gian để một thiết b
ị nhận và
chuyển một gói đi. Khoảng thời gian này thường nhỏ hơn
s
µ
10
. Tất cả

24
các gói trong một luồng không có cùng độ trễ trong mạng. Độ trễ của