Tính duy trì của mặt phẳng điều khiển GMPLS trong mạng truyền tải IP trên quang

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG VŨ GIA AN TÍNH DUY TRÌ CỦA MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN GMPLS TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI IP TRÊNQUANG Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thơng Mã số: 60.52.02.08 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH NGUYỄN NGỌC SAN HÀ NỘI – 2013 LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển bùng nổ internet, di động dịch vụ truyền số liệu mạng truyền tải quang ngày mở rộng nhằm đáp ứng nhu cầu người sử dụng.Nhằm mục đích cung cấp băng thông cho khách hàng cách linh hoạt, hiệu đáp ứng cam kết chất lượng dich vụ Điềuđó địi hỏi điều khiển nhằm kết hợp linh động mạng IP mạng truyền dẫn quang GMPLS đời tạo mặt phẳng điều khiển chung cho thiết bị khác Trên mặt phẳng điều khiển chung thiết bị trao đổi thông tin điều khiển quản lý lỗi, giám sát liên kết (giao thức LMP), thông tin phân phối nhãn quản lý đường dẫn (giao thức báo hiệu ), thông tin phân phối trạng thái topo mạng (giao thức định tuyến) Duy trì mặt phẳng điều khiển GMPLS mạng truyền tải IP quang góp phần quan trọng vào việc trì liên kết lưu lượng theo biến thiên tương tác thời gian thực dich vụ mạng lưới Chính tơi chọn đề tài “ tính trì mặt phẳng điều khiển GMPLS mạng truyền tài IP quang” làm đề tài tốt nghiệp mình.Để hồn thành đề tài nghiên cứu mạng truyền tải IP quang, giao thức GMPLS, mặt phẳng điều khiển GMPLS, tính trì tham số ảnh hưởng tới mặt phẳng điều khiển GMPLS.Từ đưa số giải pháp nhằm nâng cao tính trì 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 quang Mạng IP quang mạng có khả truyền trực tiếp gói thơng tin IP tầng quang bỏ qua tầng ATM SDH Mạng quang để thực cần có chức như: phát sửa lỗi, khả chịu lỗi, quản lý, định tuyến, chuyển mạch…tại tầng quang IP quang thực tất dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối hoàn toàn quang Có mơ hình truyền tải IP quang : Mơ hình overlay SDH UNI UNI UNI OXC UNI SDH UNI OXC OXC UNI Hình 1-1: Mơ hình overlay Mơ hình peer OXC OXC OXC Hình 1-2: Mơ hình peer 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 Các giao thức GMPLS Giao thức định tuyến Giao thức báo hiệu Giao thức quản lý tuyến( LMP ) 1.3 Mặt phẳng điều khiển giao thức GMPLS Mặt phẳng điều khiển bao gồm chức sau đây: khám phá tài nguyên, điều khiển định tuyến quản lý kết nối - Khám phá tài nguyên: cung cấp chế để lưu dấu vết tài nguyên hệ thống sẵn có cổng lưu lượng, băng tần lực ghép kênh.Chức sử dụng giao thức báo hiệu GMPLS - Điều khiển định tuyến: cung cấp chức định tuyến, khám phá topo thiết kế lưu lượng.Chức sử dụng giao thức định tuyến GMPLS - Quản lý kết nối: tận dụng chức để cung cấp dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối cho dịch vụ khác nhau.Chức sử dụng giao thức quản lý tuyến 1.4 Tính trì mặt phẳng điều khiển GMPLS Tính trì mặt phẳng điều khiển GMPLS khả tồn ,hồi phục, hạn chế lỗi sửa lỗi mặt phẳng điều khiển có cố mạng truyền tải IP quang.Tính trì cịn thể qua độ tin cậy mặt phẳng điều khiển GMPLS Mặt phẳng điều khiển cung cấp tồn việc bảo vệ nhiều lần kỹ thuật khôi phục thông qua sử dụng lớp dịch vụ (CoS) thuộc tính phục hồi tự động (AMR) - CoS gọi thuộc tính sử dụng dùng để gọi chế độ bảo vệ phân biệt mức dịch vụ - AMR gọi thuộc tính sử dụng để tự động bật tắt khơi phục mạng mesh Lựa chọn AMR sử dụng với CoS sửa - chữa sau tạo lại Các lỗi sảy với mặt phẳng điều khiển : Mặt phẳng điều khiển có chức tất node mạng, cố mặt phẳng liệu xác định nhiều node Các mặt phẳng điều khiển liệu lỗi thời điểm nhiều node Mặt phẳng điều khiển liệu lỗi node khác Sự mâu thuẫn chế phục hồi 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 vấn đề GMPLS Nguyên tắc phân loại phân theo loại giao thức điều khiển dạng sai lỗi Chuỗi giao thức GMPLS chứa đựng ba loại giao thức : báo hiệu, định tuyến giao thức quản lý đường Hình 2-1: Sự phân loại cho độ tin cậy giao thức GMPLS 2.2 Những vấn đề tồn 2.2.1 Những tranh chấp giao thức báo hiệu Những điều kiện tranh chấp áp dụng cho GMPLS RSVP-TE sau : - Tranh chấp tài nguyên : Vì hoạt động phân phối việc dành chỗ trước, hai LSP tranh giành băng thơng bước sóng liên kết - Tranh chấp nhãn: Tương tự trường hợp trên, hai LDP tranh chấp cho nhãn việc phân bổ nhãn thực qui tắc xác nhận trước phục vụ trước - Tranh chấp bước sóng ràng buộc tính liên tục bước sóng:nếu địi hỏi tính liên tục bước sóng, tất node mạng chuyển tiếp phải cố gắng đưa nhãn giống theo chiều thuận - Xung đột nhãn hai chiều : Sự mở rộng GMPLS yêu cầu sử dụng nhãn đề nghị “các nhãn chiều thuận” cho việc thiết lập LSP hai chiều Mặc dù vậy, xung đột diễn liên kết yêu cầu hai LSP hai chiều hướng ngược 2.2.2 Các vấn đề quản lý liên kết Một đặc trưng LMP kiểm tra lại phần tử kết nối liên kết liệu node mạng cạnh Bản tin kiểm tra theo chu kỳ để kiểm tra tình trạng link liệu Việc kiểm tra liên kết thành công nhận TestStatusSuccess (trạng thái kiểm tra thành công) phần phản hồi tin kiểm tra Mặt khác,lỗi liên kết liệu tìm khơng nhận tin TestStatusSuccess nhận tin TestStatusFailure Tiêu chuẩn LMP không xác định làm node mạng giải yêu cầu để dự trữ bước sóng 2.3 Các vấn đề GMPLS 2.3.1 Những vấn đề liên quan tới thiết lập kết nối RSVP-TE 2.3.1.1 Không xung đột thiết lập huy bỏ kết nối Yêu cầu thiết lập kết nối tranh chấp với yêu cầu hủy bỏ kết nối Nếu băng thông không đủ cho kết nối mới, xử lý yêu cầu thiết lập trước yêu cầu hủy bỏ dẫn tới từ chối thiết lập 2.3.1.2 Không xung đột mức ưu tiên kết nối Giao thức RSVP-TE hỗ trợ quyền ưu tiên kết nối mức ưu tiên thấp sẵn có có khơng đủ tài ngun để xử lý kết nối có mức ưu tiên cao hơn.Vấn đề có mức độ ưu tiên khác quyền ưu tiên cứng ưu tiên mềm Hơn nữa, có khơng thống cách giải báo hiệu cho hai loại quyền ưu tiên Kịch 1: Quyền ưu tiên cứng mạng ưu tiên mềm Kịch 2: Quyền ưu tiên mềm mạng ưu tiên cứng 2.3.2 Những vấn đề liên quan đến hủy bỏ kết nối RSVP-TE Việc hủy bỏ khởi tạo node mạng vào node mạng Node mạng vào bắt đầu việc hủy bỏ việc gửi tin Path với bit xóa (D) bit phản hồi (R) thiết lập để cảnh báo cho node thuận chiều kết nối chuẩn bị ngừng Node mạng phản hồi cho tin Path tin Resv với bit D thiết lập bit R không thiết lập Bằng việc nhận tin Resv với bit D thiết lập, node mạng vào sau gửi 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 khơng hỗ trợ chế xóa node mạng vào đợi 30 giây trước gửi tin PathTear Gọi đếm thời gian 30 giây “bộ đếm thời gian tương thích hủy bỏ graceful” Hủy bỏ khởi tạo từ node vào: Kịch : Hủy bỏ khởi tạo từ node vào, tin Path (D=1, R1) Kịch : Hủy bỏ khởi tạo từ node vào, tin Resv(D=1, R=0) Kịch 3: Hủy bỏ khởi tạo từ node mạng vào, tin PathTear Kịch 4: Hủy bỏ khởi tạo từ node mạng ra, tin Resv (D=1, R=1) Kịch 5: Hủy bỏ khởi tạo từ node mạng ra, tin PathTear 2.3.3 Các vấn đề GMPLS 2.3.3.1 Các vấn đề liên quan tới thiết lập kết nối RSVP-TE Cơ chế làm trung tâm giao thức báo hiệu trạng thái mềm RSVP Hai chế liên quan đến chế làm mới: Chu kỳ làm ( R) vòng đời trạng thái cục (L), gọi khoảng thời gian làm mới.Mỗi node chọn giá trị R cho Theo tiêu chuẩn RSVP, L tối thiểu đạt giá trị (K+0.5)*1.5*R , K số nguyên số tin báo làm thành cơng bị mà node chấp nhận Việc cấu hình khơng phù hợp giá trị tham số làm dẫn đến vấn đề đồng hóa ổn định 2.3.3.2 Lỗi mặt phẳng điều khiển đơn/đa 2.3.3.2.1 Trạng thái khôi phục Cơ chế khởi động lại làm việc cần node khởi động lại node lỗi node đầu vào.Mặc dù chế trì mặt phẳng liệu xun suốt q trình giao tiếp điều khiển, phục hồi trạng thái node đầu vào sau bị lỗi.Dẫn đến trạng thái truyền dẫn đồng được, khơng có tin làm khởi tạo, dẫn đến trạng thái hạn tất các node 2.3.3.2.2 Sự mâu thuẫn chế phục hồi mạng đa lớp Thông thường, kiện lỗi, lớp mạng độc lập kích hoạt chế phục hồi riêng Nhiều chế độc lập dẫn đến khơng xác định thứ tự hành động phục hồi Nói cách khác, tranh chấp khơng thể tránh khỏi.Tranh chấp tạo nhầm lẫn dẫn đến định tuyến dự phịng khơng ổn định Trong bối cảnh mạng nhiều lớp, định tuyến khơng ổn định lớp dễ dàng ảnh hưởng đến ổn định kết nối lớp cao 10 Hình 2-3: Sự tranh chấp phục hồi đa lớp 2.3.3.3 Sự tranh chấp LSP dự phòng chia sẻ song hướng Với hỗ trợ GMPLS cho LSPs hai chiều, hai LSPs song hướng cố gắng để kích hoạt phần chia sẻ LSPs dự phòngtừ hướng đối diện điều kiện để xảy tranh chấp Hình 2-4: Tranh chấp LSP dự phịng chia sẻ song hƣớng 2.3.4 Các vấn đề liên quan đến quản lý kênh điều khiển LMP Hai thủ tục LMP quản lý kênh điều khiểnvà đối chiếuđặc tính kết nối Quản lý kênh điều khiển quản lý việc thiết lập 11 trì kênh điều khiển nút lân cận, đối chiếu đặc tính kết nối, mặt khác, phụ trách xác minh cấu hình liên kết mặt phẳng liệu Luận văn xin tập trung vào khía cạnh quản lý kênh điều khiển LMP 2.3.4.1 Cảnh báo lỗi mặt phẳng điều khiển khơng có cố Điểm yếu việc trao đổi tin Hello độc lập không đồng sớm tuyên bố kênh điều khiển hỏng có thể.Các kịch sau minh họa cách thông báo xảy sớm Kịch 1: Truyền tin Hello đồng thời, khơng có suy giảm kênh Giả sử hai bên kênh điều khiển kích hoạt giao thức Hello lúc Hình 2-5: Kịch 1, truyền đồng thời, khơng có suy giảm kênh 12 Kịch 2: Truyền tin Hello đồng thời, suy giảm kênh khơng thường xun Hình 2-6: Kịch 2, truyền đồng thời, suy giảm kênh ngẫu nhiên Kịch 3: Truyền tin Hello đồng thời,sai khác Hellolnterval phía Hình 2-7: Kịch 3, truyền đồng thời, HelloInterval khác 13 Kịch 4: Truyễn dẫn khơng đồng Hello, khơng có suy giảm kênh Hình 2-8: Kịch 4, truyền Hello khơng đồng bộ, khơng có suy giảm kênh 2.4 Báo hiệu hạn chế lỗi 2.4.1 Xác định trạng tháicó thể xóa kết nối 2.4.1.1 Thực xóa có lệnh xóa Thơng thường điều khơng tạo vấn đề chế xóa mền dẻo đảm bảo tất node thơng báo xóa trước việc loại bỏ trạng thái thực tế.Tuy nhiên việc thực cách mù quáng theo lệnh xóa dẫn đến việc xóa đột ngột mà khơng có cảnh báo mặt phẳng kiểm soát bị phá vỡ dọc theo đường dẫn liệu (như mục2.3.2.1) Có thể sử dụng xác nhận chéo để ngăn chặn loại xóa đột ngột cách xác nhận trước xóa node chuẩn bị cho việc ngắt kết nối 2.4.1.2 Loại bỏ trạng thái hết hạn trạng thái mềm Một nguyên nhân khác việc loại bỏ trạng thái bên cạnh lệnh ngắt tường minh hết hạn vòng đời trạng thái Trong trường hợp này, phương pháp chứng thực chí cịn cần thiết từ trạng thái mềm hết hạn loại bỏ trạng thái cách không chủ ý Luận văn đề nghị xác nhận hoạt động mặt phẳng liệu hết hạn trạng thái mềm để giao thức xử lý xác trạng thái cần xử 14 lý 2.4.2 Xác nhận chéo cho việc phát trạng thái đơn lẻ Bình thường trạng thái đơn lẻ khơng ảnh hưởng đến hoạt động mạng lưới tổng thể ,nhưng tích nhiều trạng thái đơn lẻ làm cho node thoát khỏi ảnh hưởng RSVP mới, từ chối yêu cầu kết nối mới.Luận văn sử dụng phương pháp chứng thực kết nối để giám sát trạng thái đơn lẻ nhằm đối phó với vấn đề rị rỉ nhớ.Điều đạt cách định kỳ quét tất trạng thái hoạt động đếm byte đến byte 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 3.1.1 Giám sát liên miền 3.1.2 Hạn chế lỗi mặt phẳng điều khiển GMPLS 3.2 Các giải pháp nâng cao tính trì mặt phẳng điều khiển GMPLS truyền tải IP quang Để nâng cao tính trì mặt phẳng điều khiển cần đảm bảo việc bảo vệ nhiều lần khôi phục thông qua sử dụng lớp dịch vụ (CoS) thuộc tính phục hồi tự động (AMR) Mặt phẳng điều khiển nên đảm bảo khả phục hồi cố mạng truyền dẫn xảy Mặt phẳng điều khiển cần có đầy đủ chức tất node mạng, cố mặt phẳng liệu xác định nhiều node Các liệu chỗ sử dụng cho việc khơi phục mặt phẳng điều khiển Tình trạng mặt phẳng liệu sử dụng cho khơi phục mặt phẳng điều khiển Quản lý mặt phẳng liệu cách phân chia LSP Mặt phẳng điều khiển phải đồng lại thông qua báo hiệu Sau xét vài trường hợp cụ thể : - Trường hợp 1:Các vấn đề liên quan tới thiết lập kết nối RSVP-TE (như trình bày mục 2.3.3.1) Để ngăn chặn tác động nguy hại, cần xem xét biện pháp phòng chống sau: 16 1.Khoảng giá trị cho phép R, L phần mềm quản lý Giao diện người dùng phần mềm đủ linh hoạt phép điều khiển tự động với mục đích kiểm tra 2.Yêu cầu tất các node cấu hình giá trị cho chu kỳ làm vịng đời trạng thái 3.Xác nhận trước xóa trạng thái hết hạn kết nối hiệu lực mặt phẳng liệu, định kỳ kiểm tra kết nối khơng cịn sử dụng xóa dù trạng thái chưa hết hạn Trường hợp 2: Trong trường hợp lỗi mặt phẳng điều khiển dẫn đến hồi phục trạng thái truyền dẫn trình bày mục 2.3.3.2.1có thể giải theo hai hướng sau : - Một tạo dự phòng hầu hết khối trạng thái đường truyền trạng thái thay đổi - Biện pháp thứ hai cho phục hồi trạng thái Path node đầu vào đạt trạng thái Path qua node kề đầu vào Trường hợp 3: Trong trường hợp lỗi mặt phẳng điều khiển tranh chấp LSP dự phòng chia sẻ song hướng.Một cách đơn giản để giải tranh chấp sử dụng ID node (tương tự phương án giải xung đột nhãn mục 2.2.1) Trường hợp4 : Trong trường hợp lỗi mặt phẳng điều khiển mâu thuẫn chế phục hồi mạng đa lớp trình bày mục 2.3.3.2.2 Để tránh bảo vệ dự phòng nhiều lớp, giải pháp truyền thống để sửa chữa thứ tự nỗ lực phục hồi cách sử dụng đếm thời gian trì hỗn.Kỹ thuật gọi giải pháp“leo thang” 1.Giải pháp leo thang tích hợp Giải pháp để phối hợp phục hồi đa lớp xem xét kết hợp chiến lược “leo thang” truyền thống với thông tin lớp tích hợp GMPLS Đây giải pháp leo thang tích hợp 17 2.Khóa phục hồi phân bố Giải pháp thứ hai phối hợp phục hồi nhiều lớp dựa khái niệm khóa lồng loại trừ lẫn Ý tưởng lớp phát lỗi cách riêng biệt giả cấu hình đường dẫn dự phịng tương ứng Các trạng thái GMPLS đường dẫn dự phịng cấu hình độc lập đồng thời nhiều lớp, chế cho phép lớp thực chuyển mạch lưu lượng truy cập vào đường dẫn dự phòng Trong điều kiện loại trừ lẫn nhau, phần quan trọng hành động chuyển mạch dự phịng Khóa cấp phép để thâm nhập vào phần quan trọng Mặc dù có lớp cho phép thâm nhập vào phần quan trọng, khóa lồng vào phép nhiều kết nối lớp vào phần quan trọng lúc.Đối với lớp không phép làm chuyển mạch dự phịng, trạng thái dự phịng khơng sử dụng cuối gỡ bỏ đếm thời gian làm mớitrạng thái RSVP hết hạn 18 KẾT LUẬN Truyền dẫn IP quang ngày ứng dụng rộng rãi Việt Nam giới Các hệ thống ngày mở rộng nên vai trò mặt phẳng điều khiển chung trở nên quan trọng Mặt phẳng hoạt động dựa cơng nghệ GMPLS Nó sử dụng giao thức định tuyến, báo hiệu quản lý link liên kết làm tảng hoạt động Nhận biết tầm quan trọng mặt phẳng điều khiển mạng truyền tải IP quang hiểu phần khái niệm cấu trúc nó.Vì mặt phẳng điều khiển q quan trọng nên tính trì mạng truyền tải IP quang mang tính sống mạng lưới.Luận văn xin tập trung vào phần mở rộng GMPLS giao thức RSVP-TE LMP Luận văn nêu lên số tồn mặt phẳng điều khiển GMPLS từ đề suất thay đổi làm cho trở nên ổn định mạnh Hướng nghiên cứu luận văn nghiên cứu vấn đề sai số lỗi chuỗi giao thức GMPLS Hơn nữa, việc khai phá thêm vấn đề cho mở rộng GMPLS CR-LDP, OSPF, giao thức IS-IS cần thiết Mặc dù cố gắng luận văn hạn chế định.Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy giáo hội đồng để luận văn hồn thiện  ... lý tuyến 1.4 Tính trì mặt phẳng điều khiển GMPLS Tính trì mặt phẳng điều khiển GMPLS khả tồn ,hồi phục, hạn chế lỗi sửa lỗi mặt phẳng điều khiển có cố mạng truyền tải IP quang .Tính trì thể qua... “ tính trì mặt phẳng điều khiển GMPLS mạng truyền tài IP quang? ?? làm đề tài tốt nghiệp mình.Để hồn thành đề tài tơi nghiên cứu mạng truyền tải IP quang, giao thức GMPLS, mặt phẳng điều khiển GMPLS, ... miền 3.1.2 Hạn chế lỗi mặt phẳng điều khiển GMPLS 3.2 Các giải pháp nâng cao tính trì mặt phẳng điều khiển GMPLS truyền tải IP quang Để nâng cao tính trì mặt phẳng điều khiển cần đảm bảo việc