GMPLS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ---------------------------------------

BÁO CÁO

TÊN ĐỀ TÀI:

CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

CHUYÊN NGHÀNH: TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN QUANG HỌC NGUYỄN MINH PHƯƠNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. LÊ QUỐC CƯỜNG

Trang ii

Thành phố Hồ Chí Minh - NĂM 2011

GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang ii

Thành phố Hồ Chí Minh - NĂM 2011


Trang i

MỤC LỤC MỤC LỤC.................................... LỤC........................................................... .............................................. .............................................. .............................................i ......................i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................... TẮT............................................................................... .........................................ii .....ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...................................... VẼ............................................................. .............................................. ..................................iv ...........iv MỞ ĐẦU...................................... ĐẦU............................................................. .............................................. .............................................. ............................................1 .....................1 CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUAT................................................2 QUAT................................................2 1. Từ MPLS đến MPλS /GMPLS.....................................................................................2 2. KHÁI KHÁI QUÁT CHUNG CHUNG GMPLS ............................... ............................................ ......................... ........................................4 ............................4 3. Sự tách rời của mặt phẳng dữ liệu với mặt phằng điều khiển.....................................9 4. Giao thức định tuyến.................................................................................................10 4.1 Mở rộng OSPF............ OSPF......................... ......................... ........................ ......................... ......................... ......................................10 ..........................10 4.2. Quảng bá liên kết TE..........................................................................................12 5. Giao thức báo hiệu....................................................................................................16 5.1 Giao thức mở rộng RSVP-TE..............................................................................16 5.2 Yêu cầu nhãn tổng quát.......................................................................................18 5.3 Báo hiệu đường hai hướng.................................................................................21 5.4 Việc cài đặt nhãn.................................................................................................23 5.5 Cấu trúc báo hiệu................................................................................................25 6 Giao thức quản lý đường kết nối – Link Management Management Protocol............................... Protocol................... ...............27 ...27 6.1 Sự cần thiết của LMP..........................................................................................27 6.2 Các loại đường liên kết dữ liệu............................................................................28 6.3 Các chức năng của LMP.....................................................................................28 7 Mô hình ngang hàng và mô hình phủ kính.................................................................35 7.1 Mô hình ngang hàng............................................................................................36 7.2 Mô hình phủ kính.................................................................................................37

KẾT LUẬN..................................... LUẬN............................................................ .............................................. ..............................................................39 .......................................39 Tài liệu tham khảo................................ khảo....................................................... .............................................. .............................................. .................................. ...........40 40


Trang ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt CR-LDP

Tiếng Anh Constraint Base Routing-

Tiếng Việt Giao thức phân bố nhãn hỗ trợ định

DWDM

Label Distribution Protocol Dense Wavelength Division

tuyến ràng buộc Ghép kênh phân chia theo bước sóng

ETDM

Multiplexing Electronic Time-Division

mật độ cao Ghép kênh phân chia thời gian điện

FSC GMPLS

Multiplexed Fiber Switch Capable Generalized MultiProtocol

Khả năng chuyển mạch quang Chuyển mạch nhãn đa giao thức

IS-IS

Label Switching Intermediate System-

tổng quát Hệ thống trung gian tới hệ thống

L2SC LER

Intermediate System Layer 2 Switching Capable Label Edge Router

trung gian Khả năng chuyển mạch lớp 2 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn

LIB LMP LSA LSC LSP LSR MIB MPLS OSPF O XC PSC Q oS RSVP-TE

biên Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn Link Mangement Protocol Giao thức quản lý liên kết Link-state advertisement Thông báo trạng thái liên kết Lambda Switch Capable Khả năng chuyển mạch bước sóng Label Switching Path Đường chuyển mạch nhãn Label-Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn Management Information Base Cơ sở thông tin quản lý MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức Open Shortest Path First Đường ngắn nhất đầu tiên Optical Cross Connector Kết nối chéo quang Packet Switching Capable Khả năng chuyển mạch gói Quality of Service Chất lượng dịch vụ Resource Re Reservation Giao thức dành trước tài nguyên hỗ

SDH

Protocol-Traffic Engineering Synchronous Digital

trợ kỹ thuật lưu lượng Phân cấp số đồng bộ

SONET

Hierachical Synchronous Op Optical Network

Mạng quang đồng bộ bộ


Trang iii

TDM TDMC

Time-Division Multiplexing Time-Division Multiplexing-

Ghép kênh phân chia thời gian Khả năng ghép phân chia thời gian

TE WDM

Capable Traffic Engineering Wavelength Divison

Kỹ thuật lưu lượng Ghép kênh phân chia theo bước sóng

Multiplexing


Trang iv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Cấu trúc các lớp mạng...............................................................................................2 Hình 2: Sự chuyển đổi cấu trúc mạng....................................................................................3 Hình 3: Khái niệm nhãn.........................................................................................................5 Hình 4: Sự Phân cấp của LSP................................................................................................6 Hình 5: Mối quan hệ giữa khả năng chuyển mạch với khu vực.............................................7 Hình 6: Mạng IP/MPLS hiện tại............................................................................................8 Hình 7: Mạng GMPLS với mỗi lớp được điều khiển phân tán..............................................8 Hình 8: Mạng GMPLS được điều khiển phân tán và kết hợp nhiều lớp................................9 Hình 9: Kỹ thuật truyền tải đa lớp..........................................................................................9 Hình 10: Các giao thức chính của GMPLS............................................................................9 Hình 11: Khái niệm kỹ thuật truyền tải................................................................................11 Hình 12: Định dạng Opaque LSA (RFC 2370)....................................................................13 Hình 13: sub-TLV của opaque LSA trong OSPF GMPLS..................................................14 Hình 15: Định dạng của đối tượng yêu cầu nhãn.................................................................18 Hình 16: Các loại G-PID......................................................................................................20 Hình 17: Nhãn ngược hướng................................................................................................22 Hình 19: Mô hình phân cấp LSP..........................................................................................26 Hình 20: Các loại đường kết nối dữ liệu..............................................................................29 Hình 21: Giao thức quản lý đường kết nối...........................................................................30 Hình 22: Mô hình ngang hàng..............................................................................................36 Hình 23: Mô hình phủ kính..................................................................................................37


Trang 1

MỞ ĐẦU GMPLS là một chuẩn IETF đã được đề nghị thiết kế đề đơn giản tạo và quản lý các dịch vụ IP/MPLS trên mạng quang. Chuẩn này có thể tạo một mặt phẳng điều khiển duy nhất để mở rộng từ IP tại lớp 3 trở xuống tầng vân chuyển tại lớp 1. Từ khi các nhà cung cấp dịch vụ đầu tiên bắt đầu vận chuyển lưu lượng IP, rất phức tạp, cơ sở hạ tầng trùng lắp nhiều lớp đã được giải quyết công việc mang lưu lượng IP trên mạng mà được thiết kế đề hỗ trợ công nghệ mạch và tiếng nói. Tuy nhiên, ngày hôm nay với sự tăng trưởng đột ngột của lưu lượng IP đã thúc đẩy việc tăng nhanh đột ngột trên băng thông rộng truy cập, ứng dụng mới, và dịch vụ mới, các mạng trúng lắp phức tạp này không thể hỗ trợ việc cung cấp dịch vụ đột ngột, quản lý băng thông động, và việc tạo dịch vụ linh hoạt để đáp ứng nhu cầu người sử dụng. GMPLS phát triển như một mặt phẳng điều khiển thống nhất mở rộng kết nối IP/MPLS thông minh từ lớp 2 và lớp 3 đi đến các thiết bị quang lớp 1. Không như MPLS, hỗ trợ chính là bộ định truyến và chuyển mạch, GMPLS cũng được hỗ trợ từ các phần cứng quang, như SONET/SDH, OXCs, và DWDM. GMPLS cho phép cơ sở hạ tầng mạng sử dụng mặt phẳng điều khiển chung để truy cập mạng đến mạng lỗi. Thiết lập đường để cho phép các thành phần quang ở mạng vận chuyển trở thành các bộ định tuyến ngang hàng trong mạng IP và có thể điều khiển bước sóng cung cấp tự động bởi mặt phẳng điều khiển có thể làm để tiết kiệm chi phí hoạt động bởi vì các mạng lưới có thể giải quyết lỗi trong thời gian thực. Ngoài ra, dịch vụ cung cấp có thể tăng tốc đáng kể.


Trang 2

CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUAT 1. Từ MPLS đến MPλS /GMPLS Gần đây, công nghệ WDM truyền tải khối lượng thông tin bằng cách sử dụng nhiều bước sóng thông qua một đường truyềnsợi quang đã được cải tiến rất nhiều. Trong ký thuật truyền sợi quang lúc đầu, thông tin được truyền bằng cách chỉ sử dụng một bước sóng trên một đường sợi quang giữa hai nút. Nhưng nếu công nghệ ghép kênh bước sóng được thông qua, khả năng truyền tải sẽ tăng lên tương ứng với số lượng bước sóng cung cấp trong mỗi sợi quang, làm cho nó thích nghi tốt với khối lượng truyền tải thông tin lớn. Mạng IP/MPLS được xây dựng trên mạng đường SDH/SONET, và hầu hết mạng đường SDH/SONET xây dựng trên mạng cáp quang. Công nghệ ghép kênh đa bước sóng được áp dụng trong mỗi sợi quang. Thông thường, nhiều đường SDH/SONET được cấp cho một nhóm các bước sóng. Hình 1 cho thấy lớp cấu trúc của mạng lưới này. Cho đến nay, như trong hình 1 (a), mạng được cấu trúc bởi một lớp fiber, một lớp TDM, và một lớp packet. Khi nhu cầu truyền tải giữa các nút trở nên lớn hơn và số lượng bước sóng được ghép tăng lên thì hiệu suất sử dụng mạng có thể được cải thiện bằng cách sử dụng một bước sóng với một băng thông lớn hơn băng thông của SDH/SONET như một đường bước sóng bằng cách chỉ định các nút thực hiện chuyển mạch trên mỗi bước sóng.

Hình 1: Cấu trúc các lớp mạng Như trong hình 1 (b), nó có thể tiết kiệm tổng chi phí của mạng bằng cách sử dụng một lớp đường bước sóng chèn giữa lớp TDM và lớp fiber để giao diện với đường SDH/SONET. Lớp đường bước sóng này còn được gọi là lớp λ, vì λ thường GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 3

được sử dụng như một biểu tượng thể hiện bước sóng. Nút thực hiện chuyển mạch theo đơn vị bước sóng hay đơn vị fiber và nút thực hiện chuyển mạch các đường TDM được gọi tắt tương ứng là OXC (Optical Cross-Connect) và DXC (Digital Cross-Connect). Khi một đơn vị lưu lượng truy cập lớn được xử lý, OXC lợi thế về chi phí hơn DXC. Các lớp càng cao thì chuyển mạch đơn vị đường càng tốt. Khi lưu lượng truyền tải IP tăng và truyền tải gói tin IP trở nên chủ đạo, chi phí mạng có thể được giảm bằng cách loại bỏ lớp TDM và lấy một cấu trúc lớp đơn trong lớp packet đặt ngay trên lớp λ lớp, như trong hình 1 (c). Hình 2 thể hiện sự chuyển đổi các cấu trúc lớp mạng được minh họa trong hình 8.1 theo năm. Tốc độ thâm nhập của các cấu trúc lớp trong hình 1 (b) và Hình 1 (c) sẽ phụ thuộc vào tốc độ tiến bộ công nghệ việc xây dựng mạng đường bước sóng và sự tăng trưởng trong khối lượng lưu lượng IP.

Hình 2: Sự chuyển đổi cấu trúc mạng Đối diện với sự tiến bộ của lớp λ trong mạng quan, một MPλS (Multiprotocol Lambda Switching) đã được đề xuất áp dụng vào kỹ thuật điều khiển phân tán của MPLS ở lớp packet để quản lý mạng lớp λ 1. Ở đây, λ là bước sóng. Trong MPLS, có thể thiết lập một LSP (label-switched path) bằng cách trao đổi thông tin liên kết giữa các nút với một giao thức định tuyến và bằng cách sử dụng một giao thức báo hiệu2 3. Trong MPLS, LSP được tạo ra bằng cách gắn vào gói tin IP một nhãn duy nhất được định nghĩa cho mỗi liên kết giữa hai nút, và Các gói tin IP được truyền tải cùng LSP bằng cách trao đổi các nhãn trong LSR (label switching router). Trong MPλS, λ hay bước sóng bên trong fiber được xử lý như một nhãn giống như trong MPLS, và có thể xây dựng đường bước sóng bằng cách kết nối các bước sóng phía đầu vào và đầu ra trong OXC. Trong MPλS, tương tự MPLS, điều khiển phân tán cũng có thể thực hiện bằng cách trao đổi thông tin liên kết giữa các nút với một giao 1 2

OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS Link Bundling in MPLS Traffic Engineering

3

Generalized multiprotocol label switching: an overview of signaling enhancements and recovery techniques GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 4

thức định tuyến và bằng cách thiết lập đường bước sóng sử dụng giao thức báo hiệu. Do đó, chúng ta có thể nói rằng MPλS là giao thức áp dụng các khái niệm về nhãn đã được sử dụng trong MPLS đối với lớp λ. Hơn nữa, thông qua MPLS được tổng quát (GMPLS) mà khái niệm tổng quát hơn của nhãn cũng đã được áp dụng cho lớp TDM và lớp fiber.

2. KHÁI QUÁT CHUNG GMPLS Kiến trúc MPLS đã được định nghĩa để hỗ trợ truyền dữ liệu dựa trên khái niệm về nhãn 4. Trong RFC 3031, LSR được định nghĩa như là một nút mà có một mặt phẳng truyền dữ liệu có thể xác định ranh giới của gói tin IP hay tế bào (gói IP có chứa nhãn) và thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo nội dung của các tiêu đề gói tin IP hay tế bào. Trong GMPLS, LSR không chỉ bao gồm nút thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo các nội dung của tiêu đề gói tin IP hay tế bào, mà còn thiết bị thực hiện truyền dữ liệu theo thông tin của time slot, bước sóng, và cổng vật lý của mạng sợi quang. Giao diện LSR trong GMPLS được phân thành bốn loại tùy thuộc vào khả năng chuyển đổi: PSC (packet-switch capable), TDM (Time division multiplex capable), LSC (lambda-switch Capable), và FSC (Fiber Swich Capable). Hình 3 cho thấy các khái niệm về nhãn cho các cấu trúc mạng bốn lớp xác định ở Hình 1 (b). PSC: Giao diện PSC có thể xác định ranh giới của một gói tin IP hay tế bào và thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo các nội dung tiêu đề của gói tin IP hay của tế bào. Trong lớp packet ở Hình 3 (a), một nhãn duy nhất định nghĩa cho mỗi liên kết được gắn vào các gói tin IP để hình thành các LSP. Liên kết trong hình 3 (a) cho biết liên kết đã được được định nghĩa giữa hai LSRs để truyền tải gói tin IP. Trong trường hợp mà gói tin IP được truyền qua SDH/SONET thì liên kết này được gọi là đường SDH/SONET, và trong trường hợp mà gói tin IP được truyền thông qua Ethernet thì liên kết này được gọi là đường Ethernet. TDM: Giao diện TDM được lặp lại định kỳ và thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo time slot. Trong lớp TDM ở hình 3 (b), nhãn tương ứng với một time slot. Ví dụ, giao diện DXC mà trong đó đường TDM hoặc đường SDH/SONET được hình

4

Link Management Protocol (LMP) GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 5

thành bằng cách nối các time slot gán cho phía đầu vào phía đầu ra. Liên kết có thể tương ứng với đường bước sóng hay chỉ đơn giản là fiber.

Hình 3: Khái niệm nhãn LSC: Giao diện LSC thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo bước sóng trong sợi quang. Trong lớp λ ở hình 3 (c), nhãn tương ứng với bước sóng. Ví dụ về giao diện TDM, giao diện OXC trong đó các đường λ được hình thành bằng cách nối các bước sóng được được gán ở đầu vào và đầu ra. Giao diện OXC với LSC thực hiện chuyển kênh theo đơn vị bước sóng. FSC: Giao diện FSC thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo vị trí các cổng vật lý thực của sợi quang. Trong lớp fiber ở hình 3 (d), nhãn tương ứng với các sợi quang. Ví dụ về giao diện FSC, giao diện OXC trong đó các đường fiber được hình thành bằng cách fiber phía đầu vào và đầu ra với nhau. Giao diện OXC với FSC thực hiện


Trang 6

việc chuyển kênh theo đơn vị fiber. Liên kết trong trường hợp này có là một tổng hợp vật lý của sợi quang học, chẳng hạn như ống dẫn.

Hình 4: Sự Phân cấp của LSP Có thể sử dụng giao diện có khả năng chuyển kênh này bằng cách phân cấp chúng. Trong trường hợp này, hệ thống phân cấp được hình thành bởi FSC, LSC, TDM, và PSC lần lượt từ dưới lên cấp trên. Trong GMPLS, đường tương ứng với khả năng chuyển mạch riêng cũng được gọi là LSP. Hình 4 cho thấy cấu trúc cấp bậc của LSP. Ở trường hợp của cấu trúc lớp như hình 1 (b), PSC-LSP thuộc về TDM-LSP và liên kết của PSC-LSP sẽ trở thành TDM-LSP. TDM-LSP thuộc về LSC-LSP, và các liên kết của TDM-LSP sẽ trở thành LSC-LSP. LSC-LSP thuộc về FSC-LSP, và các liên kết của LSC-LSP sẽ trở thành FSC-LSP. Trong trường hợp của cấu trúc lớp như trong hình 1 (c), lớp TDM bị loại bỏ, và PSC-LSP thuộc về LSC-LSP, với liên kết của PSC-LSP trở thành LSC-LSP. Mối quan hệ giữa LSCLSP và FSC-LSP cũng giống như trường hợp của hình 1 (b). Khi nó di chuyển xuống lớp thấp hơn, băng thông của LSP sẽ trở nên lớn hơn. Hình 5 cho thấy mối quan hệ giữa khả năng chuyển mạch với các lớp. Ở giữa giao diện PSC, PSC-LSP được hình thành. Khu vực giữa giao diện PSC được gọi là lớp PSC, và là khu vực mà tên miền liên quan lớp có thể đến được. Giao tiếp với TDM hình thành một TDM-LSP. Khu vực giữa giao diện TDM được gọi là lớp TDM. Lớp LSC và khu vực FSC cũng được xác định theo cách này. GMPLS có nhiều ưu điểm. Hình 6 thể hiện mạng IP/MPLS hiện tại. Trong lớp packet, mạng được điều khiển tập trung bằng cách sử dụng giao thức định tuyến hoặc giao thức báo hiệu. Trong lớp TDM và lớp λ, mạng được điều khiển tập trung bằng cách thiết lập định tuyến hay đường dẫn. Trong môi trường này, các nhà điều GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 7

hành mạng phải học cách điều hành từng mạng tương ứng với mỗi lớp, vì các phương pháp điều khiển mạng khác nhau được sử dụng trong các lớp khác nhau. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng GMPLS, nó có thể điều khiển mạng một cách phân tán bằng cách mở rộng MPLS với lớp TDM và lớp λ, như hình 6. Trong môi trường này, các chức năng thực hiện bởi đơn vị điều khiển trung tâm bây giờ được phân bổ cho mỗi nút và kiểm soát phân tán. Như vậy nó sẽ trở nên có thể thêm, xóa nút hay liên kết địa chỉ một cách linh hoạt, dẫn đến hiệu suất mạng được nâng lên. Hơn nữa, do mỗi lớp được điều hành dựa trên cùng GMPLS nên nguồn nhân lực có thể được sử dụng hiệu quả hơn bởi vì sau khi học tập và nắm vững các giao thức của GMPLS, các nhà điều hành mạng sẽ có thể điều hành tất cả các lớp.

Hình 5: Mối quan hệ giữa khả năng chuyển mạch với khu vực


Trang 8

Hình 6: Mạng IP/MPLS hiện tại

Hình 7: Mạng GMPLS với mỗi lớp được điều khiển phân tán Hơn nữa, trong mạng GMPLS, có thể để điều khiển mạng một cách phân tán và kết hợp nhiều lớp, như hình 8. Kỹ thuật truyền tải kết hợp nhiều lớp được gọi là "kỹ thuật truyền tải đa lớp", hình. 9 mô tả kỹ thuật này. Trong ví dụ ở hình 9, mạng bao gồm lớp packet, lớp λ, và lớp fiber. Cấu trúc liên kết của lơp λ thay đổi tương ứng với sự thay đổi trong nhu cầu truyền tải trong lớp packet, và định tuyến mà PSCLSP lựa chọn được chuyển đổi theo sự thay đổi cấu trúc liên kết trong lớp λ. Vì nhiều lớp có thể kết hợp vào cấu trúc hay định tuyến của mỗi lớp để thích ứng với thay đổi trong nhu cầu truyền tải, kỹ thuật truyền tải đa lớp làm tăng hiệu quả của việc sử dụng tài nguyên mạng.


Trang 9

Hình 8: Mạng GMPLS được điều khiển phân tán và kết hợp nhiều lớp Việc tiêu chuẩn hóa giao thức mạng GMPLS dưới con mắt của IETF (Internet Engineering Task Force), một tổ chức chuẩn hóa các vấn đề liên quan đến Internet. Hình 10 cho thấy các giao thức chính được sử dụng trong GMPLS. Theo kiến trúc GMPLS được xác định, GMPLS chủ yếu bao gồm các phần mở rộng OSPF(Open Shortest Path First) của giao thức định tuyến, phần mở rộng RSVP-TE của giao thức báo hiệu, giao thức quản lý liên kết (LMP).

Hình 9: Kỹ thuật truyền tải đa lớp

Hình 10: Các giao thức chính của GMPLS

3. Sự tách rời của mặt phẳng dữ liệu với mặt phằng điều khiển Một trong những tính năng của mạng GMPLS là mặt phẳng dữ liệu được tách rời khỏi mặt phẳng điều khiển. Trong một mạng IP/MPLS, giả định rằng tất cả các nút đều hỗ trợ giao thức IP/MPLS có giao diện có thể xác định và xử lý các gói tin. Bằng cách này, các gói tin điều khiển của giao thức định tuyến hoặc giao thức truyền tin có thể được truyền tải thông qua các phương tiện vật lý như các gói dữ liệu. Tuy nhiên, trong mạng GMPLS, tất cả các giao diện không cần phải có thể xác định và xử lý gói tin. Quả thực, có những giao diện mà không thể xác định và xử lý gói tin như TDM, LSC, hay giao diện FSC. Do đó, việc truyền gói tin điều khiển GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 10

được thực hiện một cách hợp lý bằng cách sử dụng một giao diện khác so với giao diện sử dụng cho truyền dữ liệu. Như vậy, trong mạng GMPLS, mặt phẳng dữ liệu và kiểm soát tách rời nhau một cách hợp lý. Giao diện của các nút trong mặt phẳng điều khiển xác định và xử lý các gói tin. Việc điều khiển các gói tin của giao thức định tuyến, giao thức báo hiệu, và LMP được mô tả trong phần tiếp theo. Trong mạng GMPLS, các gói tin được truyền tải thông qua mặt phẳng điều khiển mà tách rời khỏi mặt phẳng dữ liệu một cách hợp lý.

4. Giao thức định tuyến 4.1 Mở rộng OSPF Giao thức định tuyến thường được sử dụng trong một mạng IP/MPLS hiện tại là OSPF (Open Shortest Path First), hoặc IS-IS (Intermediate System to Intermediate System). Trong mạng GMPLS, các OSPF đã được sử dụng trong mạng IP thì được mở rộng5. Trong phần mở rộng OSPF, giống như các khái niệm liên kết kỹ thuật truyền tải (TE), phân cấp của LSP, liên kết không đánh số, gói liên kết và LSA (link-state advertisement) đã được giới thiệu 6. Trong mạng GMPLS, như được minh họa bằng cấp bậc trong Hình 4, một LSP lớp thấp hơn có thể trở thành một liên kết của một LSP lớp trên. Ví dụ, khi một LSP được đặt trên đường TDM nhất định, đường TDM hoạt động như một liên kết cố định đã xác định trong một thời gian dài. Khi LSP lớp thấp được thiết lập, nút gốc của LSP khi nhìn từ các lớp trên thì được thông báo trong mạng như một liên kết lớp trên. LSP này được gọi là liên kết TE. Hình 11 thể hiện khái niệm liên kết TE này. Dòng đứt quãng trong Hình 11 (b) là một đường TDM. Có một đường trực tiếp giữa A-C, nhưng không có giữa B-C. Trong trường hợp này, liên kết TE có một cấu trúc như được chỉ ra trong Hình 11 (a). Trong lớp TDM, các LSP (TDM-LSP) hoạt động như một liên kết TE giữa các gói tin và lớp. Khi PSC-LSP được thiết lập, định tuyến được chọn theo cấu trúc liên kết được xây dựng bởi các liên kết TE. Mặc dù TE là một liên kết trừu tượng, nhưng trong trường hợp nó được sử dụng cho kỹ thuật truyền tải, chẳng hạn lựa chọn định tuyến khi thiết lập LSP, tiếp tục bằng cách 5, 2

OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS

6


Trang 11

chỉ đề cập đến cấu trúc liên kết xây dựng bởi liên kết TE mà không cần xem xét cấu trúc vật lý. Nhìn chung, trong cấu trúc liên kết của mạng GMPLS, liên kết vật lý, chẳng hạn như một sợi quang, còn được gọi là một liên kết TE, không có sự phân biệt giữa vật lý và trừu tượng liên kết.

Hình 11: Khái niệm kỹ thuật truyền tải Tiếp theo, chúng tôi mô tả các liên kết không đánh số. Giao diện của một liên kết trong một mạng MPLS thường được gán cho một địa chỉ IP. Từ địa chỉ IP này, có thể xác định các liên kết bên trong mạng. Tuy nhiên, trong mạng GMPLS, vì nó có thể chứa hơn 100 bước sóng trên mỗi sợi quang đơn nên số các địa chỉ IP được yêu cầu trở nên rất lớn nếu một địa chỉ IP được gán cho mỗi giao diện của những bước sóng này. Hơn nữa, vì các LSP của mỗi lớp được thông báo tới các lớp trên như một liên kết TE, việc cung cấp địa chỉ IP có thể bị cạn kiệt nếu mỗi địa chỉ IP được gán cho một liên kết TE. Vì vậy, trong GMPLS, để xác định liên kết (Sau đây, một liên kết TE được gọi đơn giản là một "liên kết"), một định danh liên kết (link ID) được gán cho giao diện của liên kết đã được giới thiệu. Mặc dù một địa chỉ IP vẫn còn phải được phân bố trên toàn cầu, nhưng liên kết ID này là tốt nếu nó là duy nhất chỉ trong router. Có thể xác định các liên kết bên trong mạng từ một sự kết hợp của ID định tuyến và ID liên kết. Một liên kết thể hiện bởi sự kết hợp của ID định tuyến và ID liên kết được gọi là "liên kết không đánh số", có nghĩa là một địa chỉ IP không được cấp cho mỗi giao diện của liên kết. Vì vậy, trong GMPLS, nếu số lượng các bước sóng hoặc liên kết TE tăng lên, không có vấn đề của sự thiếu hụt các địa chỉ IP. GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 12

Tiếp theo, chúng tôi mô tả về bó liên kết, mục đích của bó liên kết là để trừu tượng hóa nhiều liên kết có bản chất tương tự bằng cách kết hợp chúng vào một liên kết TE 7. Các điều kiện của liên kết cùng bản chất là: (1) các liên kết được thiết lập giữa các nút tương tự; (2) các liên kết có cùng một loại liên kết (point-to point/point-to-multipoints), (3) các liên kết giống nhau trong cùng một diện tích TE; và (4) các liên kết ở cùng một lớp tài nguyên. Mục đích của bó liên kết là cải thiện khả năng mở rộng của định tuyến bằng cách giảm số lượng thông báo của các trạng thái liên kết bởi giao thức định tuyến. Các liên kết được bó bao gồm các nguồn tài nguyên cá nhân. Các phương pháp để quản lý mỗi tài nguyên được mô tả trong Phần 6. Mặc dù số lượng thông báo có thể được giảm bằng cách kết hợp và trừu tượng hóa nhiều liên kết đến một liên kết TE duy nhất với bó liên kết, nhưng nó có thể xảy ra khả năng tài nguyên thông tin cá nhân bị bỏ qua. Ví dụ, tối đa dung lượng trống của một liên kết đi kèm được thiết lập là giá trị tối đa khả năng trống cho một nguồn tài nguyên cá nhân. Có một sự đánh đổi giữa hiệu quả của việc giảm số lượng thông báo với khả năng tổ chức thông tin tài nguyên. 4.2. Quảng bá liên kết TE Trong mạng IP/MPLS, các trạng thái liên kết giữa các bộ định tuyến được quảng bá bằng cách sử dụng một bộ định tuyến LSA của loại LSA type-1 . Quảng bá về trạng thái liên kết của một liên kết TE vào mạng GMPLS, một "Opaque" LSA được sử dụng, như trong hình 12 . "Opaque" là bắt nguồn từ ý nghĩa của nó là "sự không chắc chắn." Trong GMPLS được thảo luận trong IETF, type-10 được sử dụng bởi vì nó đề cập đến giao thức định tuyến trong khu vực. Opaque LSA được quảng bá theo định dạng TLV (loại, chiều dài, giá trị) đang lưu trữ thông tin opaque. Có hai loại định dạng TLV. Một là một định tuyến TLV thể hiện các thông tin định tuyến, và cái khác là một TLV liên kết thể hiện các thông tin liên kết. TLV liên kết sub-TLV trong nó. Trong phần mở rộng OSPF của GMPLS, các sub-TLV của liên kết đã được định nghĩa như trong hình 13. Từ Type-1 đến Type-9, chín loại sub-TLV đã được định nghĩa là phần mở rộng cho kỹ thuật lưu lượng MPLS . Thêm vào đó, có những bổ sung sau đây là phần mở rộng cho GMPLS 8. 7

Link Bundling in MPLS Traffic Engineering

8

OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 13

• Sub-TLV = 11 (local link / remote link): Chiều dài là 8 octet. Định danh cục bộ liên kết và nhận dạng từ xa liên kết được chỉ định 4 octet mỗi cho từng lĩnh vực. "Local" có nghĩa là bên nút riêng của liên kết, và "remote" có nghĩa là các nút bên đối tác của liên kết. Định danh local/remote liên kết được sử dụng trong trường hợp liên kết không đánh số. Nếu liên kết TE từ xa định danh chưa được biết, nó được thiết lập là 0.

Hình 12: Định dạng Opaque LSA (RFC 2370) • Sub-TLV = 14 (loại bảo vệ liên kết): Chiều dài là 4 octet. các loại bảo vệ liên kết thể hiện độ tin cậy của liên kết. Các 1 octet đầu tiên được định nghĩa là kiểu liên kết bảo vệ các loại sau: 0×01 (Kiểu truyền tải mở rộng): Đây là một liên kết để bảo vệ các liên kết khác. Truyền tải của loại nỗ lực tốt nhất chảy vào liên kết này. Khi lỗi xảy ra trên liên kết thì được bảo vệ, dữ liệu LSP trên các liên kết khác mà được bảo vệ là hướng đến dòng chảy liên kết này. Do đó, các dữ liệu đã được LSP chảy vào liên kết này sẽ bị mất.


Trang 14

Hình 13: sub-TLV của opaque LSA trong OSPF GMPLS 0×02 (không bảo vệ): Liên kết này không được bảo vệ bởi các liên kết khác. khi một lỗi xảy ra, dữ liệu LSP vào liên kết này sẽ bị mất. 0×08 loại chia sẻ: Có thêm một hay nhiều liên kết kiểu truyền tải mở bảo vệ liên kết này. Các định tuyến của liên kết kiểu chia sẻ và định tuyến của liên kết kiểu truyền tải mở rộng độc lập với nhau. Các liên kết kiểu truyền tải mở rộng được chia sẻ bởi một hoặc nhiều liên kết kiểu chia sẻ. 0×08 loại 1:1: Có một liên kết kiểu truyền tải mở rộng bảo vệ 1 loai 1:1. Định tuyến của kiểu 1:1 và định tuyến của liên kết kiểu truyền tải mở rộng độc lập với nhau. 0×10 loại 1+1: Có một liên kết định tuyến độc lập chuyên dụng để bảo vệ một kiểu 1+1. Tuy nhiên, liên kết để bảo vệ loại 1+1 có thể không được sử dụng để chọn định tuyến LSP bởi vì nó không được quảng bá là một trạng thái liên kết. 0×20 loại nổi bật: Kiểu này đáng tin cậy hơn so với kiểu 1+1. Ví dụ, có hai hay nhiều định tuyến độc lập và riêng rẽ bảo vệ loại 1+1. • Sub-TLV = 15 (nhận dạng khả năng chuyển đổi giao diện): Chiều dài có thể thay đổi. Có một trường 1-octet cho biết các khả năng chuyển mạch, một trường 1octet cho biết kiểu mã hóa, và một trường 1-octet mà cho thấy băng thông LSP tối đa cho mỗi ưu tiên. Số lượng tối đa số của hỗ trợ ưu tiên là tám. Liên kết được kết nối với nút thông qua giao diện. Như trong hình 11, trong mạng GMPLS, mỗi giao diện có khả năng chuyển đổi khác nhau. Ví dụ, trong khi một giao diện của một liên GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 15

kết nào đó không thể xác định các gói tin, có thể để thực hiện chuyển đổi một đơn vị kênh bên trong payload SDH. Các giao diện của cả hai đầu của liên kết không cần có khả năng chuyển mạch giống nhau. Có nhiều loại khả năng chuyển đổi: PSC, TDM, LSC, và FCS. Các loại mã hóa bao gồm packet, Ethernet, digital wrapper, λ, fiber, vv. Các loại mã hóa chỉ ra loại mã hóa nào giao diện có thể hỗ trợ. Mối quan hệ giữa khả năng chuyển đổi và liên kết được hiển thị trong danh sách sau đây. Ở đây, X và Y trong (X, Y) chỉ ra khả năng chuyển đổi ở cả hai đầu của giao diện. (PSC, PSC): Liên kết giữa bộ định tuyến IP (TDM, TDM): Liên kết giữa DXC và DXC (LSC, LSC): Liên kết giữa OXCs (PSC, TDM): Liên kết giữa bộ định tuyến IP và TDM (PSC, LSC): Liên kết giữa bộ định tuyến IP và OXC (TDM, LSC): Liên kết giữa TDM và LSC (PSC, PSC + LSC): Nút có các chức năng của một bộ định tuyến IP và cả hai chức năng của một bộ định tuyến IP và OXC (Ở đây, nút mà có cả hai chức năng của một bộ định tuyến IP và OXC thì có hai khả năng chuyển mạch cho một giao diện. Chức năng này giống như một bộ định tuyến IP, và có thể thiết lập PSC-LSC, nó cũng có chức năng như OXC, và có thể thiết lập LSC-LSP). • Sub - TLV = 16 (nhóm liên kết chia sẻ rủi ro): Chiều dài có thể thay đổi. Nhóm liên kết chia sẻ rủi ro là một tập hợp các liên kết bị tác động bởi một lỗi nào đó. Ví dụ, có một trường hợp nhiều bước sóng thuộc về một fiber đơn, và nhiều LSC-LSPs được thiết lập như là một liên kết sử dụng một bước sóng của cùng một fiber. Liên kết giữa các nút đầu và cuối của những LSC-LSPs này có thể khác nhau. Khi thất lỗi xảy ra trong liên kết fiber, những liên kết này (LSC-LSP) bị ảnh hưởng cùng lúc. Nếu lớp bên trên là lớp TDM và mỗi liên kết này là được xem như một liên kết độc lập nhìn từ lớp TDM, thì độ tin cậy của lớp TDM không bảo đảm. Vì vậy, trong mạng GMPLS, mỗi liên kết có thể chọn một định tuyến độc lập tham gia vào một xem xét rủi ro được chia sẻ bằng cách chỉ ra nó có thuộc nhóm liên kết chia sẻ rủi ro hay không. Một nhóm liên kết chia sẻ rủi ro được gán một giá trị độc lập trong hệ thống và được thể hiện bởi 4 octet. Liên kết có thể thuộc về nhiều nhóm liên kết GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 16

chia sẻ rủi ro, và nó có thể bao gồm tất cả các nhóm chia sẻ rủi ro mà liên kết thuộc về các trường của các nhóm liên kết chia sẻ rủi ro.

5. Giao thức báo hiệu 5.1 Giao thức mở rộng RSVP-TE Giao thức báo hiệu là một giao thức tạo LSP và quản lý tình trạng cài đặt LSP. RSVP-TE là giao thức báo hiệu trong mạng MPLS, và nó được chuẩn hóa để mở rộng đến mạng GMPLS 9. Trong phần này, chúng ta mô tả rõ hơn giao thức mở rộng RSVP-TE như một giao thức báo hiệu GMPLS. Nhãn yêu cầu

Nút nguồn

PATH

A

PATH

B

Nhãn

RESV {101}

PATH

C RESV {201}

Nút đích D

RESV {301}

Nhãn

Hình 14: Bản tin PATH và bản tin RESV Trước tiên, chúng ta mô tả RSVP-TE trong mạng MPLS lại. Một bản tin đặc trưng được sử dụng trong RSVP-TE gồm một bản tin PATH và một bản tin RSVP. Như hình 14, khi LSP được tạo , nút đầu tiên truyền một bản tin PATH. Bản tin này đến nút đích qua các nút trên đường LSP. Trong bản tin PATH, nhãn phải được mang theo trên mỗi kết nối cho các nút trên đường đi. Khi nút đích nhận bản tin PATH, thì nó truyền bản tin RESV trả lại các nút trên đường đi trong hướng chỉ định của bản tin PATH. Trong lúc này, nút đích tạo nhãn cho các kết nối đến nút nguồn. Hơn nữa, băng thông có thể được để giành. Tương tự như nút đích, chính 9

Generalized multiprotocol label switching: an overview of signaling enhancements and recovery techniques GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 17

các nút trung gian tạo các nhãn cho các kết nối đến nút nguồn khi nó nhận được bản tin RESV. Khi các nút trung gian truyền bản tin RESV đến nút đích, nó yêu cầu tạo bảng và chuyển mạch mà các nhãn tương ứng với các nhãn đã được tạo cho cả hai kết nối nút nguồn và nút đích. Khi bản tin RESV đến nút nguồn, việc tạo LSP hoàn tất khi việc tạo bảng và chuyển mạch mà các nhãn tương ứng đến nút nguồn. Trong RSVP-TE, để quản lý tình trạng tạo LSP và duy trì trạng thái LSP, nút trên tuyến đường phải truyền bản tin PATH hoặc bản tin RESV ngay sau khi LSP được tạo. Bản tin PATH và RESV còn được gọi là bản tin cập nhật. Trạng thái LSP của mỗi nút được xác nhận duy trì bởi bản tin cập nhật. Nếu các nút chắc chắn không nhận được bản tin cập nhật vì bất cứ lý do gì, thì chính nó xác nhận là có lỗi đã xảy ra và sẽ xóa trạng thái LSP, cùng lúc này, nó cũng gửi bản tin PATH ERROR và bản tin PATH TEAR tới cả hai phía nguồn và đích. Nút nhận bản tin PATH thì xóa trạng thái LSP. Khi nút nguồn nhận bản tin lỗi, nó gửi bản tin PATH TEAR đến phía nút đích để hủy kết nối LSP. RSVP-TE quản lý trạng thái LSP theo bản tin cập nhật tại mỗi nút và hủy kết nối LSP dựa trên điều kiện mạng. Giống như phương thức quản lý LSP còn gọi là quản lý trạng thái mềm. RSVP-TE trong mạng MPLS được mở rộng sử dụng trong mạng GMPLS. Việc tao LSP là để chuyển các gói tin theo bảng gán nhãn, trong đó tương ứng giữa nhãn kết nối vào và nhãn kết nối ra của nút trên đường đi LSP được tạo, các nhãn được gán vào kết nối mà LSP đã đi qua. Trong MPLS, việc gán nhãn được thực hiện chỉ để tạo đường LSP, nhưng không gán vào băng thông hay là tài nguyên mạng vì số lượng nhãn có hạn. Trong GMPLS, như hình 3 trong phần 2 , nhãn tương ứng với khe thời gian trong trong lớp TDM, với bước sóng trong lớp λ, với sợi quang trong lớp quang. Vì vậy, việc gán nhãn trong mang MPLS là gán băng thông và tài nguyên mạng trong các lớp khác với lớp gói tin. Việc gán nhãn như vậy là một đặc trưng trong giao thức mở rộng RSVP-TE trong mạng GMPLS. Các ví dụ sử dụng đặc tính này của giao thức mở rộng RSVP-TE gồm: Yêu cầu nhãn, Đường báo hiệu hai chiều


Trang 18

Thiết lặp nhãn Cấu trúc báo hiệu 5.2 Yêu cầu nhãn tổng quát Ở phần 2, trong mạng GMPLS, một LSP được định nghĩa cho mỗi lớp. Trong mạng MPLS, đường đi chỉ tham gia trong PSC-LSP, nghĩa là khả năng chuyển mạch của giao diện mà LSP đi qua là PSC. Trong GMPLS RSVP-TE, nó tạo đường đi đến TDM-, LSC-, và FSC-LSP bên cạnh PSC-LSP và quản lý trạng thái của chúng. Khi yêu cầu nhãn với bản tin PATH, thì bản tin PATH là đối tượng yêu cầu nhãn. Yêu cầu nhãn trong GMPLS đòi hỏi một nhãn chung cho GMPLS. Mở rộng yêu cầu nhãn trong MPLS là một LSP encoding type, switching type, và G-PID (generalized payload ID) được thêm vào. Hình 15 mô phỏng định dạng đối tượng yêu cầu nhãn.

Xác định loại interaface Xác định LSP của node của node trung gian nào cần được thiết lập

LSP Enc. Type -------1 Packet 2 Ethernet V2/DIX 3 ANSI PDH 4 ETSI PDH 5 SDH 6 SONET 7 Digital Wrapper 8 Lambda (photonic) 9 Fiber 10 Ethernet 802.3

Value ----1 2 3 4 51 100 150 200

Định danh loại của payload

Type ---Packet-Switch Capable-1 (PSC-1) Packet-Switch Capable-1 (PSC-1) Packet-Switch Capable-1 (PSC-1) Packet-Switch Capable-1 (PSC-1) Layer-2 Switch Capable (L2SC) Time-Division-Multiplex Capable (TDM) Lambda Sw itch Capable (LSC) Fiber-Sw itch Capable ( FSC)

Hình 15: Định dạng của đối tượng yêu cầu nhãn 10 LSP encoding type: đây là trường có 8 bit. Nó chỉ giao diện nào của nút trung gian trên đường LSP phải hỗ trợ kỹ thuật mã hóa. Trong loại này chứa gói tin, 10

Generalized Muti-Protocol Label Switching (GMPLS) Signial Function Description, Trang 6 GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 19

Ethernet, bộ đóng gói số (digital wrapper), SDH, λ, và quang. Ví dụ, trường hợp là SDH thì giao diện nút trung gian trên đường LSP có thể xác định và xử lý khung SDH. Trong trường hợp λ tại nút trung gian thì chuyển đổi quang-điện-quang không được thực hiện, và tỷ lệ truyền không xác định. Switching type: đây là trường 8 bit. Nó chỉ LSP của lớp nào được tạo, và nó chỉ nhãn lớp nào được tạo. Trường này gồm PSC, TDM, LSC, và FSC. Trong trường hợp là TDM thì nó yêu cầu khe thời gian như nhãn, và trường hợp LSC thì nó yêu cầu một bước sóng trong quang như nhãn. Value

Type

Technology

0

Unknown

All

1

Reserved

2

Reserved

3

Reserved

4

Reserved

SDH

5

A synchronous mapping of E4

SDH

6

A synchronous mapping of DS3/T3

SDH

7

A synchronous mapping of E3

SDH

8

Bit synchronous mapping of E3

SDH

9

Byte synchronous mapping of E3

SDH

10

Asynchronous mapping of DS2/T2

SDH

11

Bit Synchronous mapping of DS2/T2

SDH

12

Reserved

13

Asynchronous mapping of E1

SDH

14

Byte synchronous mapping of E1

SDH

15

Byte synchronous mapping of 31 * DS0

SDH

16

Asynchronous mapping of DS1/T1

SDH

17

Bit synchronous mapping of DS1/T1

SDH

18

Byte synchronous mapping of DS1/T1

SDH

19

VC-11 in VC-12

SDH


Trang 20

20

Reserved

21

Reserved

22

DS1 SF Asynchronous

SONET

23

DS1 ESF Asynchronous

SONET

24

DS3 M23 Asynchronous

SONET

25

DS3 C-Bit Parity Asynchronous

SONET

26

VT/LOVC

SDH

27

STS SPE/HOVC

SDH

28

POS – No scrambling, 16 bit CRC

SDH

29

POS – No scrambling, 32 bit CRC

SDH

30

POS – Scrambling, 16 bit CRC

SDH

31

POS – Scrambling, 32 bit CRC

SDH

32

ATM mapping

SDH

33

Ethernet

SDH, Lambda, Fiber

34

SONET/SDH

Lambda, Fiber

35

Reserved (SONET deprecated)

Lambda, Fiber

36

Digital Wrapper

Lambda, Fiber

37

Lambda

Fiber

Hình 16: Các loại G-PID G-PID: trường này gồm 16 bit. Nó là một định danh của tải trọng (payload) để LSP truyền. Nó dùng kỹ thuật để nút nguồn hay đích có thể xử lý tải trọng. G-PID được định nghĩa chi tiết như hình 16. Ví dụ, khi G-PID = 28 thì nó sử dụng công nghệ POS (packet over SONET), không mã hóa hay xáo trộn, với 16 bit CRC (cyclic redundancy check). Khi G-PID = 31, thì nó sử dụng công nghệ POS với mã hóa hay xáo trộn, và 32 bit CRC. Nếu các giao diện tại cả hai đầu nguồn và đích LSP không hỗ trợ cùng G-PID thì nội dung payload không được giải mã, việc giao tiếp xuyên qua LSP không thực hiện được.


Trang 21

Bởi vì switching type và encoding type của định danh khả năng chuyển mạch giao diện (được mô tả phần 4.2) đã quảng bá trong giao thức định tuyến GMPLS, nút nguồn biết các nút trong mạng GMPLS đang hỗ trợ LSP encoding type và switching type. Chúng ta mô tả cách thức tạo LSP trong hình 14 như một ví dụ. Phương thức này tạo LSP dành cho LSP của các lớp. Trong trường hợp này LSP được tạo từ nút nguồn A, gửi cho B, C và đến nút đích D. Nút A gửi bản tin PATH gồm yêu cầu nhãn đến nút B. Sau đó, nút B kiểm tra xem giao diện nó có hỗ trợ LSP encoding type hay switching type hay không, và nếu có, nó truyền bản tin PATH đến nút C. Nút B tạo trạng thái LSP phát hiện và lưu trữ vào trước khi gửi bản tin tới nút C. Nút C hoạt động như nút B, và tiếp tục gửi bản tin PATH tới nút D nếu không xảy ra vấn đề gì. Nút đích D kiểm tra giao diện nó có hỗ trợ LSP encoding type và switching type cũng như G-PID, và tạo trạng thái LSP và lưu trữ nó nếu không có vần đề. Sau đó, nút D tạo nhãn với giá trị 301 tới đường kết nối giữa nút D và nút C. Nút D gán giá trị nhãn 301 tới đường kết nối hướng vào của bảng chuyển đổi nhãn và gửi bản tin RESV gồm giá trị nhãn 301 đến nút C. Khi nút C nhận bản tin RESV, nó gán giá trị nhãn 301 tới đường kết nối hướng ra của bảng chuyển đổi nhãn. Trong lúc này, nút C tạo giá trị nhãn 201 tới đường kết nối hướng vào của bảng chuyển đổi nhãn và sau đó chính nó tạo hoạt động chuyển mạch theo như bảng chuyển đổi nhãn, nó gửi bản tin RESV gồm nhãn giá trị 201 tới nút B. Tương tự, bản tin RESC được gửi tới nút B và nút A. Khi bản tin RESV tới nút nguồn A, thì việc tạo LSP hoàn tất bằng việc tạo bảng và chuyển mạch tương ứng với nhãn đến một trong các nút nguồn. Trong yêu cầu nhãn GMPLS, điều quan trọng là phải kiểm tra xem giao diện các nút trên đường đi LSP có hỗ trợ LSP encoding type, switching type, và G-PID được chỉ định trong bản tin PATH. 5.3 Báo hiệu đường hai hướng Một LSP trong mạng MPLS là đường đi một chiều.Tuy nhiên, khi việc giao tiếp được mở rộng đến lớp TDM, lớp λ, và lớp quang trong mạng GMPLS, bởi vì đường SDH/SONET, đường bước sóng, và đường quang, nguyên tắc được xem như là đường hai chiều, báo hiệu phải được mở rộng để chứa một đường hai chiều. Việc GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 22

mở rộng báo hiệu một chiều đến báo hiệu hai chiều, giải pháp tốt nhất là phải chấp nhận báo hiệu một chiều khác trong mỗi hướng. Tuy nhiên, phương pháp này không phù hợp cho các lý do thực tế, gồm thời gian dài cài đặt, tăng gấp đôi số lượng bản tin báo hiệu, v.v. Trong mạng GMPLS, đường đi hai chiều được thiết lập bằng cách cho báo hiệu đi và trở về giữa nút đích vá nút nguồn sử dụng bản tin PATH và bản tin RESV (giống như báo hiệu một chiều) bằng cách sử dụng một nhãn ngược hướng. Nhãn ngược hướng {505} Nút khởi tạo (Nút nguồn)

PATH

Thiết lập chuyển mạch

A

PATH

Thiết lập chuyển mạch

B RESV {101} Nhãn xuôi hướng

Nhãn ngược hướng {658}

Nhãn ngược hướng {613}

PATH

C RESV {201} Nhãn xuôi hướng

Nút kết thúc (Nút đích) D

RESV {301} Nhãn xuôi hướng

Hình 17: Nhãn ngược hướng Ở đây, chúng tôi mô tả cách tạo báo hiệu đường hai chiều trong ví dụ hình 17. Trong báo hiệu đường hai chiều, nút gửi bản tin PATH được gọi là nút khởi tạo, và nút gửi bản tin RESV được gọi là nút kết thúc. LSP truyền dữ liệu từ nút đích đến nút nguồn gọi là đường xuôi hướng, và ngược lại, LSP truyền dữ liệu từ nút đích đến nút nguồn gọi là đường ngược hướng. Thiết lập đường một hướng, trạng thái LSP được tạo với bản tin PATH và tạo nhãn được thực hiện khi bản tin RESV được truyền. Tạo nhãn cho đường xuôi hướng trong đường hai chiều được thực hiện khi bản tin RESV được truyền cùng cách như trong đường một hướng. Tạo đường cho đường ngược hướng được thực thi khi bản tin PATH được gửi. Trong đường đi hai hướng, đây là đặc tính trong tạo nhãn. Trước khi nút khởi tạo A gửi bản tin PATH đến nút B, 505 được gán cho giá trị nhãn của đường ngược hướng từ nút B tới nút A và thiết lập chuyển mạch được thực hiện cho đường ngược hướng. Nút A đặt nhãn ngược hướng giá trị 505 trên bản tin PATH và truyền tới nút B. Nút B tạo nhãn giá trị 505 của đường kết nối ra và đồng thời tạo giá trị nhãn 613 của đường kết nối vào giữa nút B và C đến bảng chuyển đổi nhãn, và thực thi cài đặt chuyển mạch cho đường ngược hướng theo GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 23

bảng chuyển đổi nhãn. Tương tự, bản tin PATH được gửi tới nút C và nút D. Khi tạo bảng chuyển đổi nhãn cho đường ngược hướng và cài đặt chuyển mạch hoàn tất tại nút D thì nút D có thể truyền đường ngược hướng tới nút A. Mặt khác, phương pháp thiết lập đường xuôi hướng giống như phương thức thiết lập đường một hướng, và nhãn đường xuôi hướng kèm theo bản tin RESV. Việc sử dụng thủ tục báo hiệu này, nó trở nên có thể thiết lập một đường hai hướng chỉ một vòng gửi bản tin PATH và bản tin RESV. 5.4 Việc cài đặt nhãn Cài đặt nhãn được giới thiệu để chấp nhận báo hiệu trong lớp λ. Trong trường hợp này, nhãn tương ứng với bước sóng. Trong phần 5.2, giá trị nhãn của đường kết nối hướng vào được quyến định bởi nút phía xuôi hướng khi bản tin RESV được gửi và thông báo đến nút phía ngược hướng. Tuy nhiên, thực tế nhãn tương ứng với bước sóng ở lớp λ có một vài vấn đề có thể xảy ra: Trong trường hợp một thiết bị truyền dẫn của nút phía ngược hướng không hỗ trợ bước sóng tương ứng với giá trị nhãn mà nút phía xuôi hướng đã quyết định. Laser bước sóng thì đắt tiền, và bước sóng ra giới hạn. Trong trường hợp có sự hạn chế trong chức năng chuyển đổi bước sóng tại nút trung gian. Trong trường hợp, nó không thể thiếp lập chuyển mạch để mà có thể tương ứng nhãn của đường kết nối hướng vào với nhãn của đường kết nối hướng ra. Đó là một chuyển mạch chuyển đổi bước sóng có liên quan tới sự hạn chế đòi hỏi. Trong trường hợp này, không có chức năng chuyển đổi bước sóng. Mặc dù cài đặt nhãn của lớp gói tin có nghĩa là cài đặt đường đi của LSP, trong lớp λ, nó cũng gồm phương pháp cài đặt tài nguyên mạng bên cạnh đường đi LSP, và một hạn chế trong truyền dẫn bước sóng của thiết bị truyền, và trong chức năng chuyển đổi bước sóng được tạo. Trong trường hợp, nút phía ngược hướng được yêu cầu để áp dụng sự hạn chế của giá trị nhãn đến nút xuôi hướng khi nút ngược hướng gửi bản tin PATH. Bộ nhãn được định nghĩa như một nhóm các nhãn được hạn chế mà nút ngược hướng cho phép.


Trang 24 Bảng tương ứng giữa nhãn với bước sóng tại nút B

Bảng tương ứng giữa nhãn với bước sóng tại nút C

Ngõ ra Ngõ vào Bước sóng 101 115 120 150

201 215 220 250

Đỏ Vàng Xanh lá Xanh dương

Bộ nhãn {101, 115, 120, 150} Nút khởi tạo (Nút nguồn)

Ngõ ra Ngõ vào Bước sóng

PATH B

RESV {101} Nhãn được gán

301 Đỏ 315 Vàng 320 Xanh lá 350 Xanh dương Bộ nhãn {301, 350}

Bộ nhãn {201, 220, 250}

PATH

A

201 215 220 250

PATH C

Nút kết thúc (Nút đích) D

RESV {201}

RESV {301}

Nhãn được gán

Nhãn được gán

Hình 18: Bộ nhãn Ở đây, chúng tôi mô tả sự tận dụng bộ nhãn bằng cách sử dụng hình 18 như một ví dụ. Nó cho rằng mỗi nút không có chức năng chuyển đổi bước sóng. Với nút A (nút nguồn), thiết bị truyền dẫn có thể hỗ trợ màu đỏ, vàng, xanh lá và màu xanh dương cho những bước sóng và giá trị nhãn tương ứng cho mỗi bước sóng lá 101, 115, 120, and 150 một cách riêng biệt. Mỗi nút, việc tương ứng giữa đường liên kết các nút liên quan, và giá trị nhãn, và giá trị nhãn được tạo một cách duy nhất cho mỗi đường liên kết. Những tương ứng này cũng như nhau trong nút đối lập cho đường liên kết có liên quan. Ví dụ, trong nút B, giá trị nhãn tương ứng đến bước sóng đỏ, vàng, xanh lá, xanh dương là 101, 115, 120, và 150, một cách riêng biệt. Nút A gửi bản tin PATH, gồm bộ nhãn (101, 115, 120, 150) như một hạn chế của các bước sóng mà thiết bị truyền dẫn hỗ trợ tới nút B. Trong nút B, bởi vì nó không có chức năng chuyển đổi bước sóng, nó phải sử dụng nhãn tương ứng với bộ nhãn cho đường liên kết giữa nút B và nút C. Sự tương ứng giữa bước sóng và nhãn được mô tả hình 18. Bởi vì nhãn được gán với mỗi đường kết nối duy nhất, những nhãn cho đường kết nối nút A và nút B và một giữa nút B và nút C có thể chỉ định cùng giá trị hoặc khác giá trị. Trong đường liên kết giữa nút B và nút C, nhãn 215 tương ứng với bước sóng màu vàng thì không sẵn sàng trong ví dụ. Bởi vì nút B không có chức năng chuyển đổi bước sóng và có thể sử dụng chỉ màu đỏ, xanh lá hoặc xanh GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 25

dương, nút B gửi bộ nhãn (201, 220, 250) tới nút C. Trong đường liên kết giữa nút C và nút D, bước sóng xanh lá không sẵn sàng. Vì thế, trong nút C bộ nhãn bị hạn chế, và nút C gửi bộ nhãn (301, 350) tới nút D. Khi nút D nhận bộ nhãn (301, 350), nó có thể chọn một nhãn từ bộ nhãn đã nhận. Trong ví dụ hình 18, nút D chọn nhãn 301 và gửi bản tin RESV bao gồm giá trị nhãn này tới nút C. Sau đó, nút C chọn 201 từ (201, 220, 250) để tạo LSP cho bước sóng đỏ dựa trên bảng tương ứng. Tương tự, nút B chọn nhãn 101 và thông báo đến nút A với bản tin RESV. Như kết quả, một LSP sử dụng bước sóng đỏ được tạo giữa nút A và nút D. Nếu không có sự hạn chế của bộ nhãn, thì nút D chọn nhãn 315 sẵn sàng cho đường kết nối giữa nút C và nút D, nhưng vì nút C không có chức năng chuyển đổi bước sóng, nó không thể tạo LSP. Trong trường hợp, bước sóng bị hạn chế trong nút trên đường đi LSP, thì LSP có thể tao một cách hiệu quả bằng cách sử dụng bộ nhãn. 5.5 Cấu trúc báo hiệu Trong mạng GMPLS, khi khái niệm LSP phân cấp được giới thiệu và báo hiệu hoạt động một cách phân tán được sử dụng, thì nó có thể tạo LSP tại một lớp thấp hơn bằng cách kích hoạt yêu cầu tạo LSP tại lớp cao hơn. Đây gọi là báo hiệu phân cấp.


Trang 26 Nút 3

Nút 2

PATH (PSC)

Nút 4

Nút 5

PATH (LSC) PATH (LSC) RESV (LSC) PATH (PSC)

PATH (PSC) RESV (PSC)

RESV (PSC) RESV (PSC)

PSC - LSP LSC - LSP

Hình 19: Mô hình phân cấp LSP 11 Hình 19 hiển thị ví dụ báo hiệu phân cấp. Trong ví dụ này, mạng bao gồm nút 1, nút 2, nút 4, và nút 5 mà có một giao diện PSC và nút 3 có giao diện LSC, và có một lớp gói tin trên lớp λ. Ở đây, chúng ta thử tạo PSC-LSP từ nút 1 tới nút 5, giả sử rằng LSC-LSP chưa được tạo giữa nút 2 và nút 4. Đầu tiên, nút 1 gửi bản tin PATH (PSC) tới nút C. PSC trong dấu ngoặc đơn trong hình 19 chỉ loại chuyển mạch của đối tượng yêu cầu nhãn được mô tả ở phần 5.2. Bởi vì LSC-LSP chưa được tạo giữa nút 2 và nút 4, khi nút 2 nhận bản tin PATH (PSC), nó gửi bản tin PATH (LSC) tới nút 3 để tạo LSC-LSP. Bản tin PATH (LSC) được chuyển lên nút 4, và bản tin RESV (LSC) tới nút 2 xuyên qua nút 3, và LSC-LSP được tạo. LSC-LSP giữa nút 2 và nút 4 trở thành một đường kết nối khi nó thấy từ lớp gói tin, và nút 2 gửi PATH (LSC) tới nút 4. Sau này, theo thủ tục tạo PSC-LSP gốc, bản tin PATH (PSC) tới nút 5, và khi bản tin RESV (PSC) được gửi ngược hướng đường đi bản tin PATH và đến nút 1, tạo PSC-LSP được hoàn tất. 11

Naoaki Yamanaka, Kohei Shiomoto, Eiji Oki, GMPLS Technologies Broadband Backbone Networks and Systems, Chapter 8.6.1 GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 27

Nhìn vào ví dụ, bằng cách sử dụng báo hiệu phân cấp, nó có thể tạo một cách tự động một LSP ở lớp thấp hơn bằng việc sử dụng một kích hoạt từ lớp cao hơn để tạo LSP.

6 Giao thức quản lý đường kết nối – Link Management Protocol 6.1 Sự cần thiết của LMP Để quản lý đường kết nối giữa các nút kế nhau, giao thức quản lý đường kết nối (LMP) được giới thiệu như giao thức GMPLS 12. Như mô tả phần 3, mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển riêng biệt trong mạng GMPLS. Điều này bởi vì các giao diện không thể xác định và xử lý chẳng hạn như các gói tin như TDM, LSC, và FSC. Hai nút kế nhau không cần có kênh điều khiển và đường liên kết dữ liệu sử dụng cùng phương tiện truyền thông vật lý. Kênh điều khiển này được dùng để điều khiển hoạt động giao thức định tuyến và giao thức báo hiệu. Kết quả cho thấy, nó không cần thiết trong trường hợp truyền dữ liệu phải phù hợp trên kênh dữ diệu, thậm chí báo hiệu điều khiển được truyền đúng trên kênh điều khiển, và ngược lại. Khái niệm đường kết nối TE được sử dụng trong mạng GMPLS. Đường kết nối TE là một đường kết nối trừu tượng được tạo bởi một bó nhiều đường liên kết và được sử dụng cho mục đích thuận tiện trong việc tính toán đường đi của LSP hoặc để tăng khả năng mở rộng của giao thức định tuyến. Như điều kiện mô tả bên trên, nó không thể tương ứng đường kết nối TE với đường kết nối dữ liệu mà phụ thuộc vào đường kết nối liên quan bằng cách sử dụng giao thức thông thường. Trong đường liên kết dữ liệu kết nối tại nút đó, nó không thể tương ứng cổng vật lý của tại nút này tới nút ở xa. Hơn nữa, trong GMPLS, kênh điều khiển và kênh dữ liệu được tách riêng với nhau, bao gồm giao diện nhận và truyền tín hiệu quang trực tiếp mà không sử dụng chuyển đổi điện-quang. Khi lỗi xảy ra trong kênh dữ liệu, điều quan trọng là vị trí lỗi phải xác định nhanh chống có thể, để thực hiện khôi phục ngay. Tuy nhiên, trong các giao thức thường mà kênh điều khiển và kênh dữ liệu không riêng biệt nhau, thì nó không thể xác định vị trí xảy ra lỗi trên đường kết nối dữ liệu. 12

Link Management Protocol (LMP) GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 28

Do vậy, vai trò chính của LMP là tương ứng đường kết nối TE đến đường dữ liệu phụ thuộc đến đường kết nối TE giữa các nút kế cận, tự động tương ứng cổng vật lý tại nút này đến nút ở xa cho đường kết nối dữ liệu kết nối tới tại nút này, và để xác định vị trí lỗi trên đường kết nối dữ liệu. 6.2 Các loại đường liên kết dữ liệu Trước khi mô tả chức năng LMP, chúng ta mô tả các loại đường liên kết trong phần này. Có hai loại đường liên kết dữ liệu: một là đường kết nối thành phần, một là đường kết nối cổng. Điều khác nhau giữa đường kết nối cổng và đường kết nối thành phần như sau. Cổng là đường kết nối vật lý tối thiểu không thể chia được nữa, và đường kết nối thành phần là một đường kết nối vật lý tối thiểu có thể chia bằng cách sử dụng khe thời gian hoặc nhãn điều chỉnh. Ở đây, chúng ta giả sử rằng đường kết nối TE là đường kết nối dữ liệu, như hình 820. Trong hình 20 (a), đường kết nối TE bao gồm nhiều đường OC-192c được pó lại. Trong trường hợp này, tối thiểu đường kết nối vật lý là OC-192c không thể được chia nhỏ hơn đường này. Vì thế, đường kết nối luận lý tối thiểu của đường kết nối này cũng OC-192c. Có hai tham số để xác định đường kết nối luận lý tối thiểu: một là tham số xác định đường kết nối chỉ ra đường kết nối TE, một là tham số xác định giao diện chỉ ra giao diện cổng vật lý. Trong trường hợp một cổng, tham số xác định giao diện tương ứng cổng với nhãn. Ngược lại, trong hình 20 (b), tối thiểu đường kết nối vật lý là OC-192 (một đường kết nối thành phần) và có thể chia thành bốn đường OC-48c. Vì thế, trong trường hợp này, đường kết nối vật lý tối thiểu là OC-48c. Có 3 tham cần xác định đường kết nối luận lý tối thiểu: một là tham số xác định đường kết nối để xác định đường kết nối TE, một là tham số xác định giao diện chỉ ra giao diện cổng vật lý, và một là nhãn xác định khe thời gian của OC-48c. 6.3 Các chức năng của LMP LMP có bốn chức năng: •

Quản lý kênh điều khiển

•

Tương quan thuộc tính đường kết nối

•

Chứng nhận kết nối

•

Quản lý lỗi GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 29

Quản lý kênh điều khiển và tương quan thuộc tính đường kết nối là chức năng không thể thiếu của LMP, và việc xác nhận kết nối và quản lý lỗi là những chức năng kèm thêm. OC-192c Đường kết nối TE (Nhóm)

Cổng

OC-192c OC-192c (a) Cổng OC-48c

OC-192c Đường kết nối TE (Nhóm)

Đường kết nối thành phần

OC-192c OC-192c

Nhãn

(b) Đường kết nối thành phần

Hình 20: Các loại đường kết nối dữ liệu 13 6.3.1 Quản lý kênh điều khiển Để chức năng LMP hoạt động, phải có ít nhất một kênh điều khiển hai hướng giữa các hai nút kết nối bằng đường kết nối TE. Khi ít nhất một kênh điều khiển hai hướng được thiết lập, thì các nút kết nối được gọi là LMP kế cận. Chức năng quản lý kênh điều khiển là để thiết lập và quản lý kênh điều khiển.

13


Trang 30 Quản lý đường kết nối - LMP Mạng IP Nút A (cục bộ)

13 Tham số xác định kết nối 14

Nút B (ở xa) Nhãn 1 2 3

101 102 103

10 11 12

25

Đường kết nối TE 1 2 3

101 102 103

10 11 12

26

Tham số giao diện

Hình 21: Giao thức quản lý đường kết nối 14 Hình 21 hiển thị một ví dụ kênh điều khiển giữa các nút. Trong ví dụ, mặc dù kênh điều khiển đang sử dụng một phương tiện vật lý khác nhau so với cái được sử dụng trong đường kết nối dữ liệu, nó cũng có thể sử dụng cùng phương tiện vật lý. Giao tiếp dữ liệu điều khiển giữa các nút kế cận được thực thi bằng giao thức IP. Tất cả gói tin LMP hoạt động như các gói tin UDP (User Datagram Protocol) có một số cổng LMP. Trong giao tiếp bằng giao thức IP, bộ định tuyến IP có thể chèn vào giữa các nút kế cận, và nếu giao tiếp bằng giao thức IP thì có thể không có sự hạn chế trong kênh điều khiển. Kênh điều khiển này cũng có thể sử dụng giao tiếp giao thức mở rộng OSPF hoặc mở rộng RSVP. Kênh điều khiển của mỗi hướng được xác định bằng một tham số xác định kênh điều khiển. Các kênh điều khiển cho cả hai hướng có thể tương ứng bằng cách sử dụng bản tin Config. Bản tin Config được gửi từ nút này tới nút ở xa để thiết lập kênh điều khiển. Lúc này, giao diện của kênh điều khiển trong nút ở xa cần địa chỉ IP là cấp phát động hay là tĩnh. Bản tin Config gồm một tham số xác định kênh điều khiển cục bộ, một tham số xác định nút phía gửi, một tham số xác định bản tin, các tham số Config, v.v. Một bản tin LMP được gửi một cách bảo mật với tham số xác 14

Naoaki Yamanaka, Kohei Shiomoto, Eiji Oki, GMPLS Technologies Broadband Backbone Networks and Systems, Chapter 8.6.3.1 GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 31

định bản tin 32-bit và một chức năng gửi lại. Số lượng tham số xác định bản tin tăng và trả về 0 khi nó đạt giá trị tối đa. Nút từ xa nhận bản tin Config và gửi bản tin bản tin ConfigACK, nếu không có vấn đề gì trong nội dung bản tin Config, nó gửi bản tin ConfigNack khi nội dng truyền có vấn đề. Trong trường hợp, kênh điều khiển đường kết nối không thiết lập, thì nút ở xa phải chỉnh sửa nội dụng bản tin Config và cố thiết lập kênh điều khiển. Khi kênh điều khiển được thiết lập, giao thức LMP Hello được kích hoạt. Giao thức LMP Hello trao đổi bản tin Hello giữa các nút kế cận và xác nhận kênh điều khiển bình thường. Khi bản tin Hello không thể trao đổi, đường kết nối TE đưa vào trạng thái suy giảm nhưng vẫn họa động bình thường, còn kênh điều khiển không hoạt động bình thường. Khi đường kết nối TE quay lại trạng thái bình thường từ trạng thái suy giảm, thì kênh điều khiển quay lại trạng thái thiết lập. Tuy nhiên, nếu đường kết nối TE không thể phục hồi lại từ trạng thái suy giảm, thì đường kết nối TE bị mất kết nối. 6.3.2 Sự tương quan thuộc tính đường kết nối Sự tương quan này được thực thi để đồng bộ các thuộc tính của một đường kết nối TE giữa các nút kế cận bằng nhóm các đường kết nối dữ liệu (đường kết nối thành phần hoặc cổng) tới đường kết nối TE. Điều này được thực thi sau khi đường kết nối TE được thiết lập hoặc sau khi đường kết nối TE thiết lập một cách tự động bằng chức năng xác nhận kết nối mà là chức năng kèm thêm của LMP, bằng cách sử dụng bản tin LinkSummary, bản tin LinkSummaryAck, và bản tin LinkSummaryNack. Như hình 21, khi có một hoặc nhiều đường kết nối TE giữa các nút kế cận, mỗi đường kết nối TE có một xác định đường kết nối tại mỗi nút ở hai đầu và mỗi đường kết nối dữ liệu (đường kết nối thành phần hoặc cổng) có một tham số xác định giao diện tại mỗi nút ở cả hai đầu. Xác định đường kết nối và xác định giao diện được thể hiện bằng IPv.4, IPv.6, hoặc không số địa chỉ. Nó có thể đồng bộ các thuộc tính của đường kết nối TE giữa các nút kế cận bằng cách nhóm các đường kết nối dữ liệu (đường kết nối thành phần và cổng) đến đường kết nối TE với bản tin LinkSummary. Bản tin LinkSummary bao gồm đối tượng đường kết nối TE và đối tượng đường kết nối dữ liệu. Đối tượng đường kết GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 32

nối TE phân biệt tham số xác định đường kết nối cục bộ và đường kết nối từ xa của đường kết nối TE, và chỉ thị sự xác nhận kết nối và chức năng quản lý lỗi mà chức năng kèm thêm của LMP được hỗ trợ hoặc không. Đối tượng đường kết nối bao gồm thông tin đường kết nối dữ liệu (loại chuyển mạch giao diện, xác định giao diện, v.v) mà tạo đường kết nối TE. Nút cục bộ nhận bản tin LinkSummary từ nút ở xa kiểm tra nội dung của bản tin LinkSummary đối chiếu lại thông tin của đường kết nối TE mà nút cục bộ sở hữu. Thông tin đường kết nối TE mà đường kết nối nút cục bộ sở hữu gồm thông tin được sử dụng khi đường kết nối TE tự động thiết lập bằng chức năng tự động xác nhận kết nối như chức năng kèm thêm của LMP hoặc thông tin cầu hình được sử dụng khi đường kết nối TE được thiết lập bằng tay. Bản tin LinkSummaryAck gửi đến nút khởi tạo của bản tin LinkSummary khi tham số xác định giao diện đường kết nối dữ liệu phụ thuộc vào đường kết nối TE đồng ý với định nghĩa của thuộc tính đường kết nối. Khi nút này nhận bản tin LinkSummnaryAck, thì các thuộc tính của đường kết nối TE giữa các nút kế cận được xác nhận. Nếu tham số xác định giao diện không đồng ý với nội dung, nó gửi bản tin LinkSummnaryNack bao gồm nội dụng có vấn đề. Nút mà nhận bản tin LinkSummaryNack sẽ gửi một bản tin LinkSummary mới phản hồi nội dung của bản tin LinkSummaryNack tới nút kế cận. Bản tin LinkSummary có thể trở nên lớn khi số lượng đối tượng đường kết nối dữ liệu tăng. Vì vậy, trong lúc gửi và nhận bản tin LMP, nút gửi gói tin LMP có chức năng phân chia mảnh gói tin IP, và gói nhận gói tin LMP phải có chức năng lắp ghép các gói tin IP được phân chia mảnh. 6.3.3 Xác nhận kết nối Có hai cách thiết lập đường kết nối TE: cách tự động và bằng tay. Khi thiết lập bằng tay, thì kết nối của đường kết nối dữ liệu phụ thuộc vào đường kết nối TE được xác nhận bằng tay, và sau đó các thuộc tính của đường kết nối TE được thiết lập trên cả hai nút ở hai đầu như thông tin cấu hình. Chức năng xác nhận kết nối của LMP là chức năng thiết lập đường kết nối TE tự động. Thật khó khăn để xác nhận kết nối của đường kết nối dữ liệu giữa các giao diện trong suốt gửi và nhận báo hiệu quang với chuyển đổi chúng tới hoặc từ báo hiệu GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang 33

điện. Vì thế, việc kết nối của đường kết nối dữ liệu phải được xác nhận trước khi lưu lượng người dùng được gửi tới. Để làm như vậy, đường kết nối dữ liệu được chuyển tới thiết bị có thể gửi hoặc nhận báo hiệu điện tại nút ở hai đầu, và sau đó bản tin Test gửi đến đường kết nối dữ liệu để xác nhận kết nối. Khi kết nối của nhiều đường kết nối dữ liệu cần được xác nhận, nó không cần gửi đồng thời bản tin Test tới các đường kết nối dữ liệu, nhưng đó là ý tốt để xác nhận kết nối của mỗi đường kết nối dữ liệu một tới một. Nút hỗ trợ chức năng xác nhận kết nối phải có thể kết nối ít nhất một trong những giao diện để xác nhận thiết bị gửi và nhận bản tin Test. Ở đây nó nên ghi chú rằng, trong LMP, chỉ bản tin Test được gửi trên đường kết nối dữ liệu và tất cả các bản tin LMP khác được gửi trên kênh điều khiển. Chức năng xác nhận kết nối được thực thi bằng các bản tin như: bản tin BeginVerify, bản tin BeginVerifyAck, bản tin BeginVerifyNack, bản tin EndVerify, bản tin EndVerifyAck, bản tin EndVerifyNack, bản tin Test, bản tin TestStatusSuccess, bản tin TestFailure, bản tin TestStatusAck. Ở đây, chúng ta mô tả hoạt động của việc xác nhận kết nối được thể hiện hình 21. Để chúng ta xem xét xác nhận kết nối của đường kết nối TE giữa tham số xác nhận đường kết nối số 13 tại nút A và số 25 tại nút B. 1- Nút A gửi bản tin BeginVerify xuyên qua kênh điều khiển. Bản tin BeginVerify bao gồm tham số xác nhận cục bộ số 13 của đường kết nối TE và nút A bắt đầu xác nhận kết nối của đường kết nối dữ liệu phụ thuộc vào đường kết nối TE đối chiếu nút B. 2- Khi nút B nhận bản tin BeginVerify, nó tạo tham số xác nhận và gán tham số này đến đường kết nối TE từ nút A. Tham số này được sử dụng khi nút B nhận bản tin Test từ nút A. Nút B nhận ra tham số xác nhận đường kết nối số 13 của nút A và gửi tham số xác nhận đường kết nối cục bộ số 25 của nó, tham số xác nhận đường kết nối số 13, và tham số xác nhận được chèn vào bản tin BeginVerifyAck tới nút A. 3- Khi nút A nhận bản tin BeginVerifyAck, bản tin Test được gửi trên đường kết nối dữ liệu với xác nhận giao diện số 1. Bản tin Test gửi tham số xác nhận tới nút B và tham số xác nhận giao diện cục bộ 1 tới nút A. Khi bản tin Test gửi


Trang 34

trên đường kết nối dữ liệu, thì nút B kết nối giao diện đường kết nối dữ liệu tới thiết bị có thể nhận và gửi báo hiệu điện để kiểm tra. 4- Khi nút B nhận bản tin Test, tham số xác nhận giao diện của nút A và nút B được gán với nhau, bản tin TestStatusSeccess được tới nút A xuyên qua kênh điều khiển. Bản tin TestStatusSuccess bao gồm tham số xác nhận giao diện và tham số xác nhận của cả hai nút. Tham số xác nhận này nhận ra đường kết nối TE hoặc xác nhận đường kết nối. 5- Nút A gửi bản tin TestStatusSuccess tới nút B để thông báo nó đã nhận bản tin TestStatusSuccess. 6- Các thủ tục này được lặp lại để duy trì các đường kết nối dữ liệu xác nhận mỗi đường kết nối. 7- Khi tất cả các đường kết nối dữ liệu được kiểm tra, nút A gửi bản tin EndVerify xuyên qua kênh điều khiển tới nút B. 8- Cuối cùng, nút B gửi bản tin EndVerifyAck tới nút A để chỉ ra nó đã nhận bản tin EndVerify xuyên qua kênh điều khiển. Việc sử dụng các thủ tục này, nó có thể xác nhận việc kết nối của các đường kết nối dữ liệu một cách tự động. 6.3.4 Quản lý lỗi. Quản lý lỗi là một chức năng kèm theo của LMP có vai trò xác định vị trí lỗi của đường kết nối TE. Khả năng kiểm tra lỗi của đường kết nối TE và xác định vị trí lỗi, điều đó có thể bảo vệ mạng ngay và khôi phục từ trạng thái lỗi. Chức năng quản lý lỗi được thực hiện bằng cách sử dụng các bản tin như: bản tin ChannelStatus, bản tin ChannelStatusAck, bản tin ChannelStatusRequest, bản tin ChannelStatusRes ponse. Trong trường hợp giao diện trong suốt nhận và gửi các báo hiệu quang mà không chuyển đổi đến hoặc từ báo hiệu điện, phát hiện đường kết nối dữ liệu lỗi được thực hiện bằng cách đo suy giảm tín hiệu ở lớp vật lý, chẳng hạn như sự tắt tín hiệu quang. Tuy nhiên, chức năng quyến định suy giảm của lớp vật lý thì độc lập với chức năng LMP.


Trang 35

Khi lỗi xảy ra trên đường kết nối dữ liệu giữa các nút, nó có thể xảy ra tất cả các nút phía xuôi hướng của LSP phát hiện lỗi và tạo ra nhiều cảnh báo mà không phát hiện ra vị trí lỗi. Xuôi/ngược hướng được xác định bởi hướng truyền dữ liệu đi. Để tránh tạo nhiều cảnh báo cho cùng một lỗi, thì chức năng thông báo lỗi được sẵn sàng bằng việc sử dụng bản tin ChannelStatus trong LMP. Để xác định đường kết nối bị lỗi giữa các nút kế cận, thì các nút xuôi hướng phát hiện một lỗi của LSP thông báo rằng chúng phát hiện một lỗi đến các nút ngược hướng bằng cách sử dụng bản tin ChannelStatus. Các nút ngược hướng kiểm tra xem một lỗi đường kết nối ngược hướng đã được phát hiện hoặc không trái với lỗi đường kết nối xuôi hướng. Nếu đường kết nối ngược hướng nhìn thấy từ chính nút nó bình thường, thì nó thông báo có một lỗi trong kết nối giữa các nút kế cận đến các nút xuôi hướng bằng cách sử dụng bản tin ChannelStatus. Nếu lỗi cũng được phát hiện trong chính nút ngược hướng thì nó thông báo đường kết nối các nút kế cận bình thường bằng cách sử dụng bản tin ChannelStatus. Nếu bản tin ChannelStatus không được gửi từ nút ngược hướng, thì nó gửi bản tin ChannelStatusRequest tới nút ngược hướng. Khi vị trí lỗi trên đường kết nối dữ liệu được xác định, thì quá trình khôi phục từ lỗi được thực hiện bằng giao thức báo hiệu.

7 Mô hình ngang hàng và mô hình phủ kính Từ quan điểm của hoạt động mạng, GMPLS hỗ trợ hai mô hình, mô hình ngang hàng (Peer Model) và mô hình phủ kính (Overlay Model). Hình 22 và hình 23 thể hiện mô hình ngang hàng và mô hình phủ kính. Phần này, chúng ta mô tả mạng gồm có bộ định tuyến IP và OXC.


Trang 36 Mặt phẳng điều khiển duy nhất LSC Path IP Router

NNI quang

NNI quang

OXC

Hình 22: Mô hình ngang hàng 15 7.1 Mô hình ngang hàng Như hình 22, trong mô hình ngang hàng, tất cả bộ định tuyến IP và OXC với mạng tồn tại là nút ngang hàng, một điều tương đương, và chúng được điều khiển bằng một mặt phẳng điều khiển duy nhất. Các bộ định tuyến IP và OXC có thể lấy thông tin mạng topo của tất cả lớp gói tin và lớp λ. Địa chỉ IP đặt cho các bộ định tuyến IP và OXC phải cùng hệ thống địa chỉ. Bởi vì mô hình ngang hàng hoạt động bằng một mặt phẳng điều khiển duy nhất, nó có thể vẽ ra đầy đủ giá trị phân cấp của LSP và nhiều lớp kỹ thuật lưu lượng mà đó là tính năng đặc trưng của GMPLS cho mạng với cấu trúc lớp phức tạp. Hơn nữa, mô hình ngang hàng có giá trị, nó có thể thực thi việc bảo vệ hai đầu cuối hoặc khôi phục thậm chí có nhiều lớp xen kẽ với nhau. Tuy nhiên, trong mô hình ngang hàng, bởi vì các trạng thái đường kết nối của các lớp được quảng bá tới mỗi nút, lượng lớn thông tin được chuyển đổi xuyên qua mặt phẳng điều khiển. Hơn nữa, nếu kỹ thuật lưu lượng nhiều lớp được thực thi xem xét các trạng thái kết nối của tất cả các lớp, số lượng tính toán cần thiết trở nên rộng lớn. Với khả năng mở rộng vấn đề này, thật khó khăn để nhận ra một mô hình ngang hàng hoàn hảo. Ngược lại, mô hình phủ kính có thể giải quyết vấn đề mở 15


Trang 37

rộng này. Trong tương lai gần, sự mong đợi một mô hình ngang hàng hoàn hảo hơn sẽ được thực hiện trong các giai đoạn bằng cách giới thiệu mô hình ngang hàng sang mô hình phủ kính. 7.2 Mô hình phủ kính Như hình 23, mô hình phủ kính được tách riêng sang mặt phẳng điều khiển IP và mặt phẳng điều khiển quang, cả hai kết nối bằng UNI (User Network Interface). Lớp IP không thể biết mô hình topo của lớp λ, và OXC không thể biết mô hình topo của lớp gói tin. Bởi vì, các mặt phẳng điều khiển đã tách riêng, địa chỉ IP của bộ định tuyến IP và địa chỉ IP của OXC có thể có từ các hệ thống địa chỉ khác nhau.

Mặt phẳng điều khiển IP (client)

IP Router

IP Router

UNI quang

UNI quang

Mặt phẳng điều khiển quang (server)

LSC Path NNI quang NNI quang

NNI quang OXC

Hình 23: Mô hình phủ kính 16 Mô hình phủ kính có thể xem như mô hình client-server (lớp trên được thấy như client, lớp dưới được thấy như server). Khi một yêu cầu tạo LSP (PSC-LSP) giữa các bộ định tuyến IP đưa ra, thì lớp gói tin yêu cầu lớp λ xuyên qua UNI quang để có thể đặt một tài nguyên mạng mong muốn hoặc không. Nếu có thể, nó tạo LSP

16


Trang 38

giữa các bộ định tuyến IP bằng cách sử dụng các tài nguyên của lớp λ (ví dụ: LSCLSP). Tính năng đặc trưng của mô hình phủ kính như thế, bởi vì các mặt phẳng điều khiển của các lớp cao và lớp thấp được tách riêng với nhau, không có vấn đề mở rộng như đã thấy ở mô hình ngang hàng. Hơn nữa, với cùng lớp cao, thì nó có thể cập nhật mặt phẳng điều khiển hoặc các thành phần mạng, như một nút, một cách độc lập với nhau. Cái này cũng chấp nhận đến quan hệ giữa lớp cao với lớp thấp. Mô hình ngang hàng có thể khai thác đầy đủ các thuận lợi GMPLS, như kỹ thuật lưu lượng đa lớp, nhưng lợi ích khả năng mở rộng, mô hình phủ kính hạn chế việc sử dụng đầy đủ các chức năng GMPLS bằng cách chia mặt phẳng điều khiển thành hai lớp. Một số xem xét mô hình phủ kính như là bước giới thiệu trong ứng dụng mang GMPLS. Các thuận lợi của kỹ thuật lưu lượng đa lớp trong mô hình ngang hàng và thuận lợi khả năng mở rộng với các mặt phẳng điều khiển trong mô hình phủ kính là được thỏa hiệp. Lựa chọn mô hình tốt nhất cho mạng GMPLS (mô hình ngang hàng hoặc mô hình phủ kính) thì vẫn đang tranh luận với các tổ chức chuẩn hóa, gồm IETF và OIF (Optical Internetworking Forum).


Trang 39

KẾT LUẬN Thành tựu trong lĩnh vực các thành phần quang sẽ tận dụng cho việc giới thiệu tất cả mạng quang trong tất cả khu vực vận chuyển thông tin và sẽ đề nghị người thiết kế hệ thống tạo ra giải pháp mới cho phép phát triển thuận tiện, nhanh chóng trong mạng viễn thông. Gần đây, các thiết bị chuyển mạch quang IP đang phát triển, chúng hoạt động theo mặt phẳng điều khiển nền GMPLS chung để hỗ trợ kỹ thuật lưu lượng đầy đủ tính năng trong cơ sở hạ tầng trong suốt quang hiện đại. Ưu điểm chính của phương pháp này nó dựa trên các giao thức đã triển khai rộng rãi và đã tồn tại rồi trong khi nhiệm vụ quản lý và kỹ thuật mạng có thể được thực hiện thống nhất trong cả dữ liệu và miền quang. Hơn nữa, nó cung cấp một nền tảng chức năng có thể đáp ứng sự kỳ vọng trong tương lai liên quan đến cách mạng làm việc và các dịch vụ sẽ được cung cấp cho khách hàng. Chúng ta có thể hình dung trong mạng có sử dụng mặt phẳng điều khiển trên nền GMPLS chung thì tất cả thành phần mạng làm việc nhau để tự động thiết lập con đường quang xuyên qua mạng. Đây là mạng quang nó sẽ cung cấp băng thông cao một phần mười giây, và cho phép tạo doanh thu dịch vụ và tiết kiệm chi phí đáng kể cho nhà cung cấp dịch vụ. Tất cả kế hoạch thành công đều phải dựa vào cơ sở hạ tầng quang trên GMPLS, một môi trường làm việc với tốc độ ánh sáng.


GMPLS

Recommend Documents