Vấn đề chất lượng dịch vụ trong mạng thế hệ mới và triển khai ứng dụng trên hạ tầng mạng của công ty spt

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

HÀ NỘI 2006

1

MỤC LỤC

MỤC LỤC...........................................................................................1

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ..........................................6

DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................11

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................12

LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................14

CHƯƠNG 1. MẠNG THẾ HỆ MỚI .....................................................16

1.1 Khái niệm.................................................................................16

1.2 Các đặc điểm của mạng NGN .....................................................17

1.3 Kiến trúc dịch vụ của mạng thế hệ mới ........................................18

1.4 Các tham số đánh giá chất lượng mạng ........................................22

1.4.1 Băng thông .......................................................................23

1.4.2 Trễ ..................................................................................23

1.4.3 Trượt ...............................................................................24

1.4.4 Mất gói .............................................................................25

CHƯƠNG 2. CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) .....................................25

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

3.3.1 Nguyên tắc hoạt động .........................................................50

3.3.2 Nén tiêu đề ........................................................................52

3.3.2.1 Nén tiêu đề TCP..........................................................53

3.3.2.2 Nén tiêu đề giao thức thời gian thực (RTP) .....................53

CHƯƠNG 4. KỸ THUẬT QoS TRONG ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN .....56

4.1 Tránh tắc nghẽn.........................................................................56

4.1.1 Phương pháp bỏ đuôi ..........................................................57

4.1.2 Phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên...........................................58

4.1.3 Phương pháp loại bỏ cân bằng ngẫu nhiên .............................59

3

4.1.4 Tốc độ truy nhập cam kết ....................................................61

4.1.4.1 Cơ chế hoạt động ........................................................61

4.1.4.2 Các chức năng của CAR...............................................62

4.1.4.3 Mô hình chiếc thùng và thẻ bài......................................64

4.1.5 Sửa dạng lưu lượng (GTS)...................................................65

4.1.5.1 Đặc điểm của GTS ......................................................65

4.1.5.2 Cơ chế hoạt động của GTS ...........................................66

4.1.5.3 Kết luận .....................................................................67

4.2 Điều khiển tắc nghẽn............................................................................ 68

4.2.1 Hàng đợi vào trước ra trước (FIFO) ......................................69

4.2.1.1 Các ưu nhược điểm của hàng đợi FIFO ..........................69

4.2.1.2 Cấu hình FIFO............................................................70

4.2.2 Hàng đợi tuần tự (CQ) ........................................................71

4.2.2.1 Cơ chế hoạt động ........................................................71

4.2.2.2 Những ưu nhược điểm của hàng đợi CQ.........................75

4.2.2.3 Cấu hình thực thi hàng đợi CQ......................................75

4.2.3 Hàng đợi ưu tiên (PQ).........................................................77

4.2.3.1 Cơ chế hoạt động ........................................................77

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 ............................

TRÊN HẠ TẦNG MẠNG CỦA CÔNG TY SPT .................................. 100

6.1 Hạ tầng mạng IP của công ty SPT.............................................. 100

6.2 Phương án triển khai................................................................ 101

6.2.1 Chia sẻ băng thông kênh liên tỉnh ....................................... 101

6.2.1.1 Chính sách định tuyến................................................ 104

6.2.1.2 Địa chỉ IP cho các router ............................................ 105

6.2.1.3 QoS và phân lớp dịch vụ (CoS) .................................. 106

6.2.2 Tích hợp dịch vụ .............................................................. 106

5

6.3 Cấu hình triển khai MPLS QoS trên mạng SPT............................ 107

6.4 Kết luận ................................................................................. 109

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................. 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 112

6

DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

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

7

DSCP Differentiated Service Code Point

DoS Denial of Service

E

Edge-LSR Edge Label Switching Router

EXP Experimental Field

EF Expedited Forwaring

F

FIFO First In First Out

FEC Forwarding Equivalence Class

FTP File Transfer Protocol

FBWFQ Flow- Based WFQ

G

GRE Generic Route Encapsulation

GSM Global System for Mobile Communications

GTS Generic Traffic Shaping

GS Guaranteed Service

H

HTML Hyper Text Mark Language

HDLC Hyper level Data Link Control

HQO Hold-queue

I

IPH IP Header

IETF Interrnet Engineering Task Force

IGP Interior Gateway Protocol

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

MPPC Microsoft Point – to – point Compression

MAC Medium Access Control

N

NH Next Hop

NLRI Network Layer Reachability Information

9

O

OSPF Open Shortest Path First

P

PSTN Public Switched Telephone Network

PE Provider Edge

POP Point Of Presence

PVC Permanent Virtual Circuit

PLMN Public Land Mobile Network

PDH Plesiochronous Digital Hierarchy

PQ Priority Queuing

POS Packet over SONET

PHB Per-hop behavior

PPP Point – to – Point Protocol

R

RPT Resilient Packet Transport

RFC Request for Comment

RSVP Resource Reservation Protocol

RESV Reservation request

RTP Real-time Transport Protocol

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

W

WDM Wavelength Division Multiplexing

WFQ Weighted Fair Queing

WAN Wide Area Network

WRED Weighted random early Drop/Detect

WRR Weighted Round Robin