Kỹ thuật điều chế pha kết hợp ghép phân cực trong thông tin quang COHERENT và khả năng ứng dụng trên thiết bị tại công ty VTN

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VŨ GIA AN TÍNH DUY TRÌ CỦA MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN GMPLS TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI IP TRÊNQUANG Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH NGUYỄN NGỌC SAN HÀ NỘI – 2013 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay với sự phát triển bùng nổ của internet, di động và các dịch vụ truyền số liệu thì mạng truyền tải quang càng ngày càng được mở rộng nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.Nhằm mục đích cung cấp băng thông cho khách hàng một cách linh hoạt, hiệu quả và đáp ứng cam kết về chất lượng dich vụ. Điềuđó đòi hỏi sự điều khiển nhằm kết hợp linh động mạng IP và mạng truyền dẫn quang. GMPLS ra đời đã tạo ra một mặt phẳng điều khiển chung cho các thiết bị khác nhau. Trên mặt phẳng điều khiển chung các thiết bị sẽ trao đổi thông tin điều khiển như quản lý lỗi, giám sát liên kết (giao thức LMP), thông tin phân phối nhãn và quản lý đường dẫn (giao thức báo hiệu ), thông tin phân phối trạng thái và topo mạng (giao thức định tuyến). Duy trì mặt phẳng điều khiển GMPLS trong mạng truyền tải IP trên quang sẽ góp phần quan trọng vào việc duy trì liên kết lưu lượng theo sự biến thiên tương tác thời gian thực của dich vụ trên mạng lưới. Chính vì vậy tôi đã chọn đề tài “ tính duy trì của mặt phẳng điều khiển GMPLS trong mạng truyền tài IP trên quang” làm đề tài tốt nghiệp của mình.Để hoàn thành đề tài này tôi đã nghiên cứu về mạng truyền tải IP trên quang, giao thức GMPLS, mặt phẳng điều khiển GMPLS, tính duy trì và các tham số ảnh hưởng tới mặt phẳng điều khiển GMPLS.Từ đó đưa ra một số giải pháp nhằm nâng cao tính duy trì của mặt phẳng điều khiển GMPLS. 2 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI IP TRÊN QUANG, MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN VÀ TÍNH DUY TRÌ 1.1 Kiến trúc mạng truyền tải IP trên quang Mạng IP quang là mạng có khả năng truyền trực tiếp gói thông tin IP trên tầng quang bỏ qua tầng ATM và SDH. Mạng quang để thực hiện được cần có các chức năng như: phát hiện và sửa lỗi, khả năng chịu lỗi, quản lý, định tuyến, chuyển mạch…tại tầng quang. IP trên quang chỉ thực hiện được khi tất cả các dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối là hoàn toàn quang. Có 2 mô hình truyền tải IP trên quang cơ bản : Mô hình overlay OXC SDH SDH OXC OXC UNI UNI UNI UNI UNI UNI Hình 1-1: Mô hình overlay 3 Mô hình peer OXC OXC OXC Hình 1-2: Mô hình peer 1.2 Các giao thức trong GMPLS 1.2.1 Giao thức định tuyến 1.2.2 Giao thức báo hiệu 1.2.3 Giao thức quản lý tuyến( LMP ) 1.3 Mặt phẳng điều khiển trong giao thức GMPLS Mặt phẳng điều khiển bao gồm những chức năng cơ bản sau đây: khám phá tài nguyên, điều khiển định tuyến và quản lý kết nối. - Khám phá tài nguyên: cung cấp các cơ chế để lưu dấu vết tài nguyên hệ thống sẵn có như cổng lưu lượng, băng tần và năng lực ghép kênh.Chức năng này sử dụng các giao thức báo hiệu trong GMPLS - Điều khiển định tuyến: cung cấp chức năng định tuyến, khám phá topo và thiết kế lưu lượng.Chức năng này sử dụng các giao thức định tuyến trong GMPLS. - Quản lý kết nối: tận dụng các chức năng trên để cung cấp các dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối cho những dịch vụ khác nhau.Chức năng này sử dụng các giao thức quản lý tuyến. 1.4 Tính duy trì của mặt phẳng điều khiển GMPLS Tính duy trì của mặt phẳng điều khiển GMPLS là khả năng tồn tại ,hồi phục, hạn chế lỗi và sửa lỗi của mặt phẳng điều khiển khi có sự 4 cố trên mạng truyền tải IP trên quang.Tính duy trì còn được thể hiện qua độ tin cậy của mặt phẳng điều khiển GMPLS. Mặt phẳng điều khiển cung cấp cùng tồn tại việc bảo vệ nhiều lần và kỹ thuật khôi phục thông qua sử dụng lớp dịch vụ (CoS) và thuộc tính phục hồi tự động (AMR) - CoS gọi là thuộc tính sử dụng dùng để gọi chế độ bảo vệ và phân biệt các mức dịch vụ - AMR gọi là thuộc tính sử dụng để tự động bật hoặc tắt khôi phục mạng mesh. Lựa chọn AMR có thể sử dụng với CoS và có thể sửa chữa sau khi tạo lại Các lỗi có thể sảy ra với mặt phẳng điều khiển : - Mặt phẳng điều khiển có chức năng ở tất cả các node mạng, sự cố mặt phẳng dữ liệu được xác định một hoặc nhiều node - Các mặt phẳng điều khiển và dữ liệu lỗi tại cùng một thời điểm ở một hoặc nhiều node - Mặt phẳng điều khiển và dữ liệu lỗi ở các node khác nhau. - Sự mâu thuẫn của cơ chế phục hồi trong mạng đa lớp. 5 CHƢƠNG 2: CÁC THAM SỐ TỚI MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN GMPLS TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI IP TRÊN QUANG 2.1 Phân loại các vấn đề của GMPLS Nguyên tắc phân loại là phân theo loại của giao thức điều khiển và những dạng sai lỗi. Chuỗi giao thức GMPLS chứa đựng ba loại giao thức : báo hiệu, định tuyến và giao thức quản lý đường. Hình 2-1: Sự phân loại cho độ tin cậy của giao thức GMPLS 6 2.2 Những vấn đề còn tồn tại 2.2.1 Những tranh chấp trong giao thức báo hiệu Những điều kiện tranh chấp áp dụng cho GMPLS RSVP-TE như sau : - Tranh chấp tài nguyên : Vì hoạt động phân phối của việc dành chỗ trước, hai LSP có thể tranh giành băng thông hoặc bước sóng trên cùng một liên kết. - Tranh chấp nhãn: Tương tự như trường hợp ở trên, hai LDP có thể tranh chấp cho cùng nhãn khi việc phân bổ các nhãn được thực hiện trên qui tắc xác nhận trước phục vụ trước. - Tranh chấp bước sóng vì ràng buộc về tính liên tục của bước sóng:nếu đòi hỏi tính liên tục của bước sóng, tất cả các node mạng chuyển tiếp phải cố gắng đưa ra các nhãn giống nhau theo chiều thuận. - Xung đột nhãn hai chiều : Sự mở rộng GMPLS yêu cầu sử dụng nhãn đề nghị như là “các nhãn chiều thuận” cho việc thiết lập các LSP hai chiều. Mặc dù vậy, xung đột có thể vẫn diễn ra trên liên kết nếu những yêu cầu của hai LSP hai chiều đi trên các hướng ngược nhau 2.2.2 Các vấn đề quản lý liên kết Một đặc trưng chính của LMP là kiểm tra lại các phần tử kết nối của mỗi liên kết dữ liệu giữa các node mạng cạnh nhau. Bản tin kiểm tra được theo chu kỳ để kiểm tra tình trạng của link dữ liệu. Việc kiểm tra liên kết là thành công nếu nhận được TestStatusSuccess (trạng thái kiểm tra thành công) trong phần phản hồi của bản tin kiểm tra. Mặt khác,lỗi trong liên kết dữ liệu được tìm ra nếu không nhận được bản tin TestStatusSuccess hoặc nhận được bản tin TestStatusFailure. Tiêu chuẩn LMP hiện tại không xác định 7 làm thế nào các node mạng giải quyết một yêu cầu để dự trữ một bước sóng. 2.3 Các vấn đề GMPLS mới 2.3.1 Những vấn đề liên quan tới thiết lập kết nối RSVP-TE 2.3.1.1 Không xung đột giữa thiết lập và huy bỏ kết nối Yêu cầu thiết lập một kết nối có thể tranh chấp với yêu cầu hủy bỏ kết nối. Nếu băng thông là không đủ cho một kết nối mới, xử lý yêu cầu thiết lập trước yêu cầu hủy bỏ có thể dẫn tới từ chối một thiết lập. 2.3.1.2 Không xung đột giữa các mức ưu tiên kết nối Giao thức RSVP-TE hỗ trợ quyền ưu tiên của những kết nối mức ưu tiên thấp hơn sẵn có khi có sự không đủ về tài nguyên để xử lý một kết nối có mức ưu tiên cao hơn.Vấn đề là có mức độ ưu tiên khác nhau về quyền ưu tiên cứng và ưu tiên mềm Hơn nữa, có sự không thống nhất trong cách giải quyết báo hiệu cho cả hai loại quyền ưu tiên. Kịch bản 1: Quyền ưu tiên cứng trong mạng ưu tiên mềm Kịch bản 2: Quyền ưu tiên mềm trong mạng ưu tiên cứng 2.3.2 Những vấn đề liên quan đến hủy bỏ kết nối RSVP-TE Việc hủy bỏ có thể được khởi tạo bởi node mạng vào hoặc node mạng ra. Node mạng vào bắt đầu việc hủy bỏ bằng việc gửi một bản tin Path với bit xóa (D) và bit phản hồi (R) được thiết lập để cảnh báo cho node thuận chiều rằng kết nối này chuẩn bị ngừng. Node mạng ra phản hồi cho bản tin Path bằng một bản tin Resv với bit D được thiết lập và bit R không được thiết lập. Bằng việc nhận được bản tin Resv với bit D được thiết lập, node mạng vào sau đó có thể gửi một bản tin PathTear theo chiều thuận để xóa bỏ kết nối. 8 Hình 2-2: Báo hiệu cho hủy bỏ graceful GMPLS Trong trường hợp mà node mạng ra không hỗ trợ cơ chế xóa này node mạng vào sẽ đợi 30 giây trước khi gửi bản tin PathTear đi. Gọi bộ đếm thời gian 30 giây này là “bộ đếm thời gian tương thích hủy bỏ graceful”. Hủy bỏ khởi tạo từ node vào: Kịch bản 1 : Hủy bỏ khởi tạo từ node vào, mất bản tin Path (D=1, R- 1) Kịch bản 2 : Hủy bỏ khởi tạo từ node vào, mất bản tin Resv(D=1, R=0) Kịch bản 3: Hủy bỏ khởi tạo từ node mạng vào, mất bản tin PathTear Kịch bản 4: Hủy bỏ khởi tạo từ node mạng ra, mất bản tin Resv (D=1, R=1) Kịch bản 5: Hủy bỏ khởi tạo từ node mạng ra, mất bản tin PathTear 2.3.3 Các vấn đề mới về GMPLS 2.3.3.1 Các vấn đề liên quan tới thiết lập kết nối RSVP-TE Cơ chế làm mới là trung tâm của giao thức báo hiệu trạng thái mềm như RSVP. Hai cơ chế liên quan đến cơ chế làm mới: Chu kỳ làm mới ( R) và vòng đời trạng thái cục bộ (L), còn được gọi là khoảng thời gian làm mới.Mỗi node chọn một giá trị R cho nó. Theo tiêu 9 chuẩn RSVP, L tối thiểu đạt giá trị (K+0.5)*1.5*R , trong đó K là một số nguyên chỉ ra số bản tin báo làm mới thành công bị mất mà node đó có thể chấp nhận được. Việc cấu hình không phù hợp các giá trị tham số làm mới này dẫn đến vấn đề về sự đồng bộ hóa và mất ổn định. 2.3.3.2 Lỗi mặt phẳng điều khiển đơn/đa 2.3.3.2.1 Trạng thái không thể khôi phục Cơ chế khởi động lại làm việc chỉ cần node khởi động lại hoặc node lỗi không phải là node đầu vào.Mặc dù cơ chế này có thể duy trì mặt phẳng dữ liệu xuyên suốt trong quá trình mất giao tiếp điều khiển, nhưng nó không thể phục hồi trạng thái node đầu vào sau khi bị lỗi.Dẫn đến trạng thái truyền dẫn không thể đồng bộ được, và không có bản tin làm mới nào được khởi tạo, dẫn đến trạng thái quá hạn tại tất các các node dưới. 2.3.3.2.2 Sự mâu thuẫn của cơ chế phục hồi trong mạng đa lớp. Thông thường, trong một sự kiện lỗi, mỗi lớp mạng có thể độc lập kích hoạt cơ chế phục hồi riêng của mình. Nhiều cơ chế độc lập dẫn đến không xác định được thứ tự các hành động phục hồi. Nói cách khác, các tranh chấp là không thể tránh khỏi.Tranh chấp như vậy có thể tạo ra sự nhầm lẫn dẫn đến định tuyến dự phòng không ổn định. Trong bối cảnh các mạng nhiều lớp, một định tuyến không ổn định trong một lớp có thể dễ dàng ảnh hưởng đến sự ổn định của các kết nối trong các lớp cao hơn. [...]... 3.1.2 Hạn chế lỗi trong mặt phẳng điều khiển GMPLS 3.2 Các giải pháp nâng cao tính duy trì của mặt phẳng điều khiển GMPLS trong truyền tải IP trên quang Để nâng cao tính duy trì của mặt phẳng điều khiển thì cần đảm bảo việc bảo vệ nhiều lần và khôi phục thông qua sử dụng lớp dịch vụ (CoS) và thuộc tính phục hồi tự động (AMR) Mặt phẳng điều khiển nên đảm bảo khả năng phục hồi của nó khi sự cố trên mạng... kênh điều khiểnvà đối chiếuđặc tính kết nối Quản lý kênh điều khiển quản lý việc thiết lập 11 và duy trì các kênh điều khiển giữa các nút lân cận, đối chiếu đặc tính kết nối, mặt khác, phụ trách xác minh và cấu hình liên kết mặt phẳng dữ liệu Luận văn xin tập trung vào khía cạnh quản lý kênh điều khiển của LMP 2.3.4.1 Cảnh báo lỗi mặt phẳng điều khiển khi không có sự cố Điểm yếu của việc trao đổi bản tin. .. không sử dụng cuối cùng sẽ được gỡ bỏ khi bộ đếm thời gian làm mớitrạng thái của RSVP hết hạn 18 KẾT LUẬN Truyền dẫn IP trên quang ngày càng được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam và trên thế giới Các hệ thống này ngày càng được mở rộng nên vai trò của một mặt phẳng điều khiển chung càng trở nên quan trọng Mặt phẳng này hoạt động dựa trên công nghệ GMPLS Nó sử dụng các giao thức định tuyến, báo hiệu và quản... phối hợp phục hồi đa lớp chúng ta xem xét là kết hợp chiến lược “leo thang” truyền thống với thông tin lớp tích hợp GMPLS Đây là giải pháp leo thang tích hợp 17 2.Khóa phục hồi phân bố Giải pháp thứ hai phối hợp phục hồi nhiều lớp dựa trên các khái niệm của khóa lồng nhau và loại trừ lẫn nhau Ý tưởng chính là để cho mỗi lớp phát hiện lỗi một cách riêng biệt và giả cấu hình đường dẫn dự phòng tương ứng. .. một giá trị cho chu kỳ làm mới và vòng đời trạng thái 3.Xác nhận trước khi xóa trạng thái hết hạn khi kết nối vẫn còn hiệu lực trong mặt phẳng dữ liệu, và định kỳ kiểm tra những kết nối không còn được sử dụng và có thể xóa dù trạng thái nó chưa hết hạn Trường hợp 2: Trong trường hợp lỗi mặt phẳng điều khiển dẫn đến không thể hồi phục trạng thái truyền dẫn như đã trình bày tại mục 2.3.3.2.1có thể giải... 2.2.1) Trường hợp4 : Trong trường hợp lỗi của mặt phẳng điều khiển do sự mâu thuẫn của cơ chế phục hồi trong mạng đa lớp như đã trình bày tại mục 2.3.3.2.2 Để tránh bảo vệ dự phòng trong nhiều lớp, một giải pháp truyền thống là để sửa chữa thứ tự của các nỗ lực phục hồi bằng cách sử dụng một bộ đếm thời gian trì hoãn .Kỹ thuật này được gọi là giải pháp“leo thang” 1.Giải pháp leo thang tích hợp Giải pháp... mới, do đó từ chối các yêu cầu kết nối mới.Luận văn sử dụng phương pháp chứng thực kết nối để giám sát các trạng thái đơn lẻ nhằm đối phó với vấn đề rò rỉ bộ nhớ .Điều này đạt được bằng cách định kỳ quét tất cả các trạng thái hoạt động và đếm byte đến và byte đi tương 15 CHƢƠNG 3: GIẢI PHÁP NÂNG CAO TÍNH DUY TRÌ CỦA MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN GMPLS TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI IP TRÊN QUANG 3.1 Phƣơng hƣớng phát triển... độc lập và đồng thời trong nhiều lớp, nhưng cơ chế chỉ cho phép một lớp thực sự chuyển mạch lưu lượng truy cập vào đường dẫn dự phòng Trong điều kiện loại trừ lẫn nhau, phần quan trọng là hành động chuyển mạch dự phòng Khóa cấp phép để thâm nhập vào phần quan trọng Mặc dù chỉ có một lớp được cho phép thâm nhập vào phần quan trọng, khóa được lồng vào nhau để cho phép nhiều kết nối cùng một lớp vào phần... xảy ra Mặt phẳng điều khiển cần có đầy đủ chức năng ở tất cả các node mạng, sự cố mặt phẳng dữ liệu được xác định tại một hoặc nhiều node Các dữ liệu tại chỗ có thể sử dụng cho việc khôi phục mặt phẳng điều khiển Tình trạng mặt phẳng dữ liệu có thể sử dụng cho khôi phục mặt phẳng điều khiển Quản lý mặt phẳng dữ liệu bằng cách phân chia các LSP Mặt phẳng điều khiển phải đồng bộ lại thông qua báo hiệu... link liên kết làm nền tảng hoạt động Nhận biết được tầm quan trọng của mặt phẳng điều khiển trong mạng truyền tải IP trên quang tôi đã hiểu được phần nào khái niệm cấu trúc của nó.Vì mặt phẳng điều khiển quá quan trọng nên tính duy trì của nó trong mạng truyền tải IP trên quang mang tính sống còn đối với mạng lưới.Luận văn xin tập trung vào phần mở rộng của GMPLS là các giao thức RSVP-TE và LMP Luận . truyền tải IP trên quang Mạng IP quang là mạng có khả năng truyền trực tiếp gói thông tin IP trên tầng quang bỏ qua tầng ATM và SDH. Mạng quang để thực. khiển chung các thiết bị sẽ trao đổi thông tin điều khiển như quản lý lỗi, giám sát liên kết (giao thức LMP), thông tin phân phối nhãn và quản lý đường dẫn