LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô giáo trong Học viện Công nghệ bưu
chính viễn thông, các bạn bè đồng nghiệp, người thân và nhất là thầy giáo hướng
dẫn trực tiếp - Tiến sỹ Hoàng Minh đã tạo điều kiện giúp đỡ, hỗ trợ và động viên
tôi viên tôi hoàn thành luận văn này.
Hà nội, ngày 05/09/2008
Hà Đình Dũng
i
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MAN-E VÀ QUẢN LÝ MẠNG 3
1.1 Giới thiệu MAN-E 3
1.1.1 Công nghệ mạng MAN-E: 5
1.1.1.1 Công nghệ thuần Ethernet 5
1.1.1.2 Công nghệ Ethernet trên nền MPLS 7
1.1.1.3 Công nghệ PBB-TE 8
1.1.1.4 Công nghệ T-MPLS: 10
1.1.2 Dịch vụ của mạng MAN-E 12
1.1.2.1 Kiểu dịch vụ Ethernet Line 13
1.1.2.2 Kiểu dịch vụ Ethernet LAN 14
1.1.2.3 Dịch vụ E-LAN với cấu hình point-to-point 15
1.2 Tổng quan về quản lý mạng và dịch vụ 16
1.2.1 Một số khái niệm 16
1.2.1.1 Quản lý mạng 16
1.2.1.2 Quản lý dịch vụ 17
1.2.1.3 Quản lý chất lượng dịch vụ 17
1.2.1.4 Điều hành mạng 17
1.2.1.5 Hệ thống hỗ trợ điều hành 17
1.2.2 Một số yếu tố ảnh hưởng và xu hướng trong quản lý mạng và dịch vụ 18
1.2.2.1 Nhu cầu của khách hàng 18
1.2.2.2 Sự phát triển của mạng và dịch vụ 19
1.2.2.3 Kiến trúc và công nghệ quản lý 19
3.1 Đặt vấn đề 49
3.1.1 Mạng MAN-E của VNPT 49
3.1.2 Một số đặc trưng 51
3.1.3 Đặt vấn đề 52
3.2 Đề xuất mô hình 53
3.3 Khuyến nghị về chuẩn và chức năng 55
3.4 Khuyến nghị về lưu trữ dữ liệu 56
3.5 Khuyến nghị về chính sách 56
3.6 Lựa chọn hướng triển khai 57
3.7 Lựa chọn công cụ 58
3.7.1 Công cụ ZenOSS 59
3.7.2 Cấu trúc ZenOSS 59
3.8 Tóm tắt chương 60
CHƯƠNG 4. THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 61
4.1 Metrolab của Cisco 61
4.1.1 Sơ đồ cấu hình 61
4.1.2 Thiết bị 62
4.2 Thử nghiệm 62
4.2.1 Mục đích và nội dung thử nghiệm 62
4.2.2 Mô hình thử nghiệm 62
4.2.2.1 Chuẩn bị 62
4.2.2.2 Sơ đồ kết nối thử nghiệm 63
4.2.3 Thử nghiệm 64
4.3 Kết quả 65
4.3.1 Chức năng vẽ topo mạng 65
4.3.2 Chức năng quản lý thiết bị 65
4.3.3 Chức năng quản lý trạng thái và alarm 67
4.3.4 Quản lý sự kiện (event) 68
4.3.5 Quản lý hiệu năng 69
4.3.6 Nhận xét và khuyến nghị về ZenOss 69
EoMPLS
Ethernet over Multi protocol label
switching
Ethernet trên nền chuyển mạch
nhãn đa giao thức
EML Element Management Layer Lớp quản lý phần tử mạng
EMS Ethernet Multipoint Service Dịch vụ đa điểm Ethernet
eTOM
enhanced Telecom Operations
Map
Sơ đồ điều hành viễn thông
nâng cao
ERS Ethernet Relay Service Dịch vụ Relay Ethernet
ERMS Ethernet Relay Multipoint Service Dịch vụ đa điểm Relay Ethernet
EVC Ethernet Vitual Connect Kết nối Ethernet ảo
EWS Ethernet Wire Service Dịch vụ Ethernet trực tiếp
FCAPS
fault-management, configuration,
accounting, performance, and
security
Quản lý lỗi, cấu hình, cước,
hiệu năng và bảo mật
GUI Graphic user interface Giao diện đồ hoạ người dùng
IEEE.
Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Hiệp hội các kỹ sư điện và điện
tử
I-SID Service Instant Identifier Xác nhận hằng dịch vụ
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập media
Internet Protocol digital subscriber
line access multiplexer
Bộ ghép truy cập thuê bao số
giao thức Internet
IPTV Internet Protocol Television Tivi giao thức Internet
ISDN
Integrated Service Digital
Network
Mạng số hoá dịch vụ tích hợp
ITU-T
International Telecommunication
Union
Uỷ ban viễn thông quốc tế
HDTV High Definition Television Tivi độ phân giải cao
SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ
SML Service Management Layer Lớp quản lý dịch vụ
SLA Service Layer Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ
SNMP
Simple Network Management
Protocol
Giao thức quản lý mạng đơn
giản
SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ
SS7 Signaling Systems 7 Hệ thống báo hiệu số 7
STP Spanning – Tree Protocol Giao thức cây mở rộng
TMN
Telecommunication Management
Network
Mạng quản lý viễn thông
T-MPLS Transport – MPLS
mạng viễn thông không còn là vấn đề mới, đã có một số đề tài nghiên cứu liên
quan đến mô hình quản lý mạng theo TMN, NGOSS của CDIT và các nơi khác.
Tuy nhiên, thực tế việc xây dựng và triển khai hệ thống quản lý mạng tổng thể là
bài toán lớn và phức tạp. Để có thể dẫn đến thành công cần có một lộ trình cụ
thể từng giai đoạn.
Hiện VNPT cũng đang triển khai giai đoạn 1 hệ thống mạng MAN-E trên 64
tỉnh thành, do vậy nhu cầu về một giải pháp quản lý giai đoạn đầu đã được đặt
ra. Theo lộ trình phát triển hệ thống quản lý mạng của VNPT, trước mắt tập
trung vào giải quyết việc quản lý các thành phần mạng (EMS) sau đó mở rộng
đến các chức năng khác. Bám sát lộ trình này, luận văn được xây dựng nhằm
mục tiêu nghiên cứu quản lý mạng MAN-E và xây dựng công cụ quản lý mạng
cho giai đoạn này. Để sát với thực tế và các nhiệm vụ mà học viên đang thực
hiện cho VNPT nên luận văn tập trung vào một số vấn đề như mô hình có khả
1
năng áp dụng cũng như các khuyến nghị cho việc xây dựng hệ thống quản lý
mạng MAN-E. Nội dung luận văn được chia thành 4 chương: Chương 1 là các
tìm hiểu về đặc trưng mạng MAN-E và các vấn đề quản lý mạng nói chung,
Chương 2 đi vào khảo sát hệ thống quản lý mạng MAN – E của các hãng, phân
tích công nghệ quản lý mạng MAN-E và các vấn đề liên quan, Chương 3 là đề
xuất mô hình áp dụng và các khuyến nghị cho quản lý mạng MAN-E của VNPT,
ở chương này cũng tiến hành lựa chọn một công cụ quản lý mạng dựa trên mã
nguồn mở, Chương 4 là một số thử nghiệm công cụ quản lý trên Metrolab của
Cisco và kết quả. Cuối cùng là kết luận.
2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MAN-E VÀ QUẢN LÝ MẠNG
Ở chương này luận văn sẽ trình bày về đặc điểm mạng MAN-E, các đặc trưng
về công nghệ và dịch vụ của mạng này cũng như vấn đề quản lý mạng nói
chung.
1.1 Giới thiệu MAN-E
Trước hết, có thể thấy rằng MAN – Metro Area Network là mạng đô thị băng
Còn lớp truy cập người dùng bao gồm các thiết bị hỗ trợ giao tiếp phía khách
hàng chủ yếu là các thiết bị IPDSLAM, MSAN, nhằm cung cấp các dịch vụ
VDSL, ADSL, FE, GE,
Hình 1-3: Cấu trúc lớp của mạng MAN-E
1.1.1 Công nghệ mạng MAN-E:
Công nghệ MAN-E hiện có một số dạng sau: công nghệ thuần Ethernet, công
nghệ Ethernet trên nền MPLS, công nghệ PBB-TE, công nghệ T-MPLS
1.1.1.1 Công nghệ thuần Ethernet
Công nghệ thuần Ethernet sử dụng hạ tầng lớp 2 (Datalink). Với hạ tầng đơn
giản nên chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành sẽ được giảm nhiều và có
thể nói là rẻ nhất trong số các mô hình mạng MAN-E. Trong thời kỳ đầu, với
5
những hạn chế về công nghệ truy cập của Ethernet – sử dụng chung hạ tầng truy
cập nên không thể đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật kiểm soát dữ liệu truyền qua
mạng của các nhà cung cấp dịch vụ. Với công nghệ đóng gói VLAN (VLAN
Stacking, Vlan Tunneling), dữ liệu của của khách hàng đã có thể được phân chia
độc lập với những đối tượng dữ liệu khác. Trong công nghệ Q-IN-Q (802.1ad),
bên cạnh trường VLAN Tagging 12 bit truyền thống, nhà cung cấp dịch vụ
MAN - E sẽ bổ sung thêm một trường VLAN tagging 12 bit thứ 2 để phân biệt
các bản tin trong môi trường của nhà cung cấp và bản tin trong môi trường của
khách hàng.
Hình 1-4: Bản tin Q in Q
Công nghệ Q-IN-Q Hình 1 -4 đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được phần nào
những yêu cầu đặt ra về chất lượng dịch vụ. Sử dụng 3 bit trong trường CoS cho
phép phân chia được 8 loại yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau, có khả năng
kiểm soát lưu lượng khá linh hoạt, đáp ứng được những yêu cầu đặt ra cho một
hệ thống mạng chuyển mạch gói. Các gói tin có thể được đánh dấu tùy theo dịch
vụ hoặc tùy theo khách hàng. Trường CoS cho phép có thể ánh xạ 1-1 với 3 bit
IP Precedence hoặc một phần với 6 bit DSCP Hình 1 -5 .
6
trong nội bộ vùng. Những bản tin Ethernet (Ethernet frame) liên vùng sẽ được
đóng gói vào các “đường hầm” qua vùng mạng lõi lớp 3 với sự hỗ trợ của
MPLS. Quá trình được thực hiện như sau:
- Với lớp mạng lõi sử dụng IP, các bản tin Ethernet đi qua lớp mạng lõi sẽ được
đóng gói sử dụng L2TPv3[1][16].
- Với lớp mạng lõi sử dụng MPLS, các giao thức EoMPLS về báo hiệu và đóng
gói sẽ được sử dụng để đóng gói các bản tin Ethernet. Cả hai loại hình dịch vụ
điểm – điểm hoặc đa điểm – đa điểm đều được hỗ trợ. Mô hình EoMPLS cho
điểm – điểm được mô tả trong [8][9]. Mô hình EoMPLS cho đa điểm – đa điểm
được mô tả trong [9][10]
Trong cả hai mô hình, giá trị VLAN tag có thể thay đổi khi khung được đóng
gói truyền qua đường hầm. Điều này tạo khả năng quản lý độc lập giữa các miền
lớp 2. Bên cạnh đó, giá trị VLAN tag còn có thể sử dụng lại trong các miền lớp
2 khác nhau. Càng nhiều miền lớp 2 thì càng có nhiều EVC được tạo ra. Giả sử
toàn bộ các kết nối EVC đều là điểm – điểm thì nhà cung cấp có n miền lớp 2 có
thể có tới 4096*n/2 kết nối EVC.
Sử dụng MPLS hỗ trợ cho Ethernet sẽ dẫn tới sự phức tạp trên các hệ thống
switch. Các switch Metro sẽ phải có khả năng điều khiển, nhận biết gói tin
MPLS và sẽ làm tăng chi phí đầu tư cũng như chi phí vận hành.
1.1.1.3 Công nghệ PBB-TE.
PBB-TE là một định hướng mới trong triển khai mạng MAN - E và đang ở
trong mục theo dõi của nhóm 802.1ah. Công nghệ PBB-TE cho phép cung cấp
hạ tầng mạng Ethernet trên diện rộng với chất lượng khắt khe tương đương với
8
những tiêu chuẩn viễn thông đã đặt ra. Về mặt chi phí, PBB-TE tương đương
với các công nghệ mạng thuần Ethernet. Nhưng về mặt kiểm soát chất lượng
dịch vụ cũng như độ hội tụ của mạng thì PBB-TE có những mặt ưu điểm vượt
trội. Đó là do PBB-TE sử dụng công nghệ Ethernet đã có lược bỏ những thành
phần về chống lặp, quản lý mạng Spanning – Tree Protocol (STP ) như Ethernet
thông thường. Người quản lý mạng sẽ trực tiếp cấu hình các hệ thống switch, chỉ
Đặc trưng:
- Là công nghệ mạng chuyển mạch gói định hướng kết nối
- Có cấu trúc mặt phẳng dữ liệu, phạm vi đơn giản hơn, không phức tạp trong
các hoạt động
- Các đặc trưng lớp 3 được loại bỏ
- Các mạng lớp T-MPLS có thể hoạt động độc lập với các client của chúng và
các mạng điều khiển (báo hiệu và quản lý)
- Có thể chạy trên bất kỳ lớp vật lý nào
10
- Hoạt động với nhiều khách hàng và trong suốt: Ban đầu T-MPLS tập trung vào
Ethernet như client nhưng có thể xử lý bất kỳ dịch vụ nào khác (FC, IP/MPLS,
SDH/SONET, dịch vụ OTN, )[18][19]
Hình 1-7: Cấu trúc T-MPLS
Sau đây là bảng so sánh giữa các công nghệ MAN-E [23] :
Thiết bị công
nghệ
PBB-TE IP/MPLS T-MPLS
Mặt phẳng dữ
liệu
- Kết nối điểm tới
điểm
- Bảo vệ đường
hầm dựa trên chuẩn
G.8031 và 802.1ag
- Lớp vật lý
Ethernet
- Cơ chế quản lý
OAM với chuẩn
802.1ag
- Kết nối điểm -
point (H-VPLS)
Các dịch vụ peer to
peer hoặc multi point
(H-VPLS)
Mặt phẳng điều
khiển
- Chưa được xác
định trong IEEE
- GMPLS được đưa
ra bởi IETF
- Động: Định tuyến
IP (OSPF/IS-IS),
báo hiệu
(RSVP/LDP)
- OAM với
BFD/VCCV
- Chưa được xác định
trong ITU-T
- ASON/GMPLS được
đưa ra bởi yêu cầu
ITU-T /khung giao
thức bởi IETF
PWE3
MPLS tunnel
Any L2 (e.g. Ethernet)
Any L2 (e.g. Ethernet)
L3 (IP)
L3 (IP)
T-MPLS tunnel
Optical-Packet Transport
công nghệ T-MPLS dựa trên MPLS nhưng lược bớt một số tính năng không cần
thiết và tập trung vào phần chuyển mạch và định tuyến cũng đang được thử
nghiệm có nhiều hứa hẹn để cạnh tranh với PBT.
1.1.2 Dịch vụ của mạng MAN-E
Một trong những thuộc tính cơ bản của dịch vụ MAN-E là kết nối Ethernet
ảo (EVC-Ethernet Virtual Connection). EVC được định nghĩa bởi MEF là “một
sự kết hợp của hai hay nhiều UNIs” [17], trong đó UNI là một giao diện
Ethernet, là điểm ranh giới giữa thiết bị khách hàng và mạng của nhà cung cấp
dịch vụ.
EVC thực hiện 2 chức năng:
- Kết nối hai hay nhiều vị trí thuê bao (chính xác là UNIs), cho phép truyền các
frame Ethernet giữa chúng.
- Ngăn chặn dữ liệu truyền giữa những vị trí thuê bao (UNI) không cùng EVC
tương tự. Khả năng này cho phép EVC cung cấp tính riêng tư và sự bảo mật
tương tự Permanent Virtual Circuit (PVC) của Frame Relay hay ATM[15][19].
12
Hai quy tắc cơ bản sau chi phối, điều khiển việc truyền các khung Ethernet
frame trên EVC. Thứ nhất, các khung Ethernet đi vào MAN-E không bao giờ
được quay trở lại UNI mà nó xuất phát. Thứ hai, các địa chỉ MAC của trong
khung Ethernet giữ nguyên không thay đổi từ nguồn đến đích. Ngược lại với
mạng định tuyến (routed network), các tiêu đề (header) khung Ethernet bị thay
đổi khi qua router. Dựa trên những đặc điểm này, EVC có thể được sử dụng để
xây dựng mạng riêng ảo lớp 2 (Layer 2 Virtual Private Network-VPN).
Hiện tại MEF đã xác định hai kiểu dịch vụ Ethernet:
- Kiểu Ethernet Line (E-Line) Service – dịch vụ điểm-điểm (point-to-point)
- Kiểu Ethernet LAN (E-LAN) Service – dịch vụ đa điểm - đa điểm (multipoint-
to-multipoint)[17][21]
1.1.2.1 Kiểu dịch vụ Ethernet Line
Kiểu dịch vụ E-Line cung cấp kết nối ảo điểm-điểm (point-to-point) giữa 2
UNIs được minh họa ở Hình 1 -8. Dịch vụ E-Line được dùng cho việc kết nối
Dịch vụ E-LAN có thể cung cấp một tốc độ cam kết - CIR (Committed
Information Rate), kết hợp lưu lượng bùng nổ cam kết CBS (Committed Burst
Size), tốc độ vượt quá -EIR (Excess Information Rate) với lưu lượng vượt quá -
EBS (Excess Burst Size) và độ trễ, jitter và tổn thất khung [17][21].
Hình 1-11: E-LAN Service type dùng Multipoint EVC
1.1.2.3 Dịch vụ E-LAN với cấu hình point-to-point
Dịch vụ E-LAN có thể được sử dụng để liên kết chỉ với 2 UNIs. Trong khi
điều này có thể xảy ra tương tự một dịch vụ E-Line, có nhiều sự khác biệt khá
quan trọng.
Với dịch vụ E-LINE, khi một UNI mới được thêm vào, một EVC mới phải
được thiết lập để liên kết UNI mới với một trong những UNI hiện thời.
Với dịch vụ E-LAN, khi UNI mới cần được thêm vào không cần thêm EVC
mới mà đơn giản chỉ thêm UNI mới vào EVC đa điểm cũ. Vì thế, dịch vụ E-
LAN đòi hỏi chỉ một EVC để hoàn tất việc kết nối nhiều phía.
Nói chung, dịch vụ E-LAN có thể kết nối nhiều địa điểm (Multi-site) với
nhau, ít phức tạp hơn việc sử dụng những công nghệ như Frame Relay hoặc
ATM.
MEF định nghĩa hai kiểu dịch vụ chính E-Line và E-LAN, tuy nhiên các hãng,
tổ chức tham gia MEF có cách sử dụng tên cho hai lọai dịch vụ này khác nhau.
Ví dụ: Cisco đưa ra các dịch vụ Ethernet Relay Service (ERS) và Ethernet Wire
15
Service (EWS) cho loại E-Line; Ethernet Relay Multipoint Service (ERMS) và
Ethernet Multipoint Service (EMS) cho loại E-LAN[4].
Nhận xét: Đặc trưng quan trọng nhất của dịch vụ mạng MAN-E là cung cấp các
dịch kết nối ảo. Các kết nối này có thể là điểm – điểm, đa điểm – đa điểm, việc
sử dụng tuỳ thuộc vào yêu cầu của khách hàng. Đây là những đặc trưng riêng
của mạng MAN-E khiến hệ thống quản lý khác biệt hơn so với hệ thống quản lý
mạng Ethernet thuần tuý.
1.2 Tổng quan về quản lý mạng và dịch vụ
1.2.1 Một số khái niệm
(SLA) cho khách hàng.
1.2.1.4 Điều hành mạng
Điều hành mạng bao gồm tất cả các hoạt động để lập kế hoạch, phát triển và
điều khiển một mạng truyền thông. Các vùng điều hành cụ thể bao gồm dự báo
tài nguyên, quy hoạch mạng, cung cấp tài nguyên, cung cấp dịch vụ, bảo dưỡng
và tính cước.
1.2.1.5 Hệ thống hỗ trợ điều hành
Hệ thống hỗ trợ điều hành (OSS) là hệ thống thông tin được sử dụng để hỗ
trợ các hoạt động điều hành mạng. Nói cách khác, hệ thống hỗ trợ điều hành là
hạ tầng công nghệ thông tin cung cấp cho nhà điều hành khả năng để tạo, triển
khai, quản lý và bảo dưỡng các hệ thống dựa trên cơ sở mạng như tính cước,
quản lý mạng, quản lý khách hàng, quản lý dịch vụ và đặt hàng.
Như vậy, nhà điều hành mạng thông qua OSS để thực hiện các chức năng quản
lý mạng và dịch vụ. OSS không chỉ có vai trò hỗ trợ nhà điều hành đảm bảo cho
mạng hoạt động hiệu quả, cung cấp dịch vụ thỏa mãn nhu cầu khách hàng mà
17
còn là một công cụ nhằm thực hiện các mục tiêu kinh doanh, quyết định đến sự
tồn tại của doanh nghiệp viễn thông trong thị trường mang tính cạnh tranh cao.
1.2.2 Một số yếu tố ảnh hưởng và xu hướng trong quản lý mạng và dịch vụ
Có bốn yếu tố chính tác động trực tiếp đến sự hình thành và phát triển của
một hệ thống quản lý mạng/dịch vụ, đó là nhu cầu khách hàng, sự phát triển của
mạng và dịch vụ, kiến trúc và công nghệ quản lý và các chuẩn quản lý. Điều này
được thể hiện ở Hình 1 -12[13].
Hình 1-12:Những yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống quản lý mạng và dịch vụ
1.2.2.1 Nhu cầu của khách hàng
Những xu hướng chính trong nhu cầu của khách hàng (nhà điều hành mạng,
nhà cung cấp dịch vụ…) đối với các hệ thống quản lý mạng và dịch vụ như sau:
- Một giải pháp quản lý tổng thể hơn là quản lý đơn lẻ từng phần tử.
- Giải pháp quản lý được tích hợp với môi trường khách hàng hiện tại.
- Giảm độ phức tạp và chi phí: điều này được thực hiện thông qua việc tự động
19
Copyright: Tài liệu đại học ©