Tổng quan về công nghệ chuyển mạch quang tự động ASON
Giới thiệu công nghệ ASON
Mạng quang tự động chuyển mạch (ASON) được phát triển bởi Nhóm Nghiên cứu 15 của ITU-T, cơ quan tiêu chuẩn về viễn thông Khuyến nghị này mô tả các yêu cầu và kiến trúc cho mặt phẳng điều khiển trong mạng truyền tải tự động, dựa trên mô hình xếp chồng.
Trong mạng truyền dẫn truyền thống, thiết bị Wavelength Division Multiplexing (WDM) chỉ thực hiện chức năng như sợi quang Hiện nay, thiết bị WDM không chỉ truyền tải dữ liệu mà còn cung cấp dịch vụ, dẫn đến nhu cầu ngày càng cao về khả năng của thiết bị này Tuy nhiên, mạng truyền thống gặp phải một số vấn đề cần được khắc phục.
Cấu hình dịch vụ phức tạp, mở rộng hay cung ứng dịch vụ tốn kém thời gian
Hiệu quả sử dụng băng thông kém Trong cấu hình vòng ring, một nửa lưu lượng có thể không được sử dụng
Khả năng bảo vệ đơn điệu
ASON được đề xuất nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến quản lý kết nối mạng Công nghệ này cho phép chuyển mạch tín hiệu và điều khiển hiệu quả, nâng cao khả năng hồi phục hệ thống ASON hỗ trợ cấu hình dịch vụ đầu cuối và đáp ứng đa dạng các loại dịch vụ theo thỏa thuận mức dịch vụ (SLA).
Cấu hình dịch vụ trong các mạng SDH truyền thống thường gặp khó khăn do việc thiết lập kết nối và kênh dịch vụ phải thực hiện thủ công tại từng vòng và điểm, dẫn đến tốn thời gian và công sức Khi mạng có nhiều thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau, quá trình này trở nên kém hiệu quả, kéo dài từ vài tuần đến vài tháng Sự phát triển ngày càng lớn và phức tạp của các mạng khiến cho cấu hình dịch vụ không còn đáp ứng được nhu cầu của người dùng.
ASON giải quyết vấn đề cấu hình mạng từ đầu cuối đến đầu cuối một cách hiệu quả Người dùng chỉ cần chọn nút nguồn, nút đích, yêu cầu băng thông và kiểu bảo vệ, sau đó mạng sẽ tự động hoàn tất các bước còn lại.
Hiệu quả sử dụng băng thông trong các mạng truyền dẫn quang truyền thống thường bị hạn chế do có nhiều tài nguyên dự phòng và thiếu các cơ chế bảo vệ, hồi phục cũng như chức năng định tuyến Tuy nhiên, với khả năng định tuyến ASON, mạng có thể cung cấp bảo vệ hiệu quả hơn, giảm thiểu tài nguyên dự phòng cần thiết và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng.
Cơ chế bảo vệ và hồi phục dịch vụ linh hoạt trong mạng SDH truyền thống chủ yếu dựa vào hai mô hình là mạng chuỗi và mạng vòng, với các cơ chế bảo vệ quan trọng như Bảo vệ đoạn ghép (MSP) và Bảo vệ kết nối mạng con (SNCP) Trong ASON, mô hình mạng chính là mạng lưới (mesh), nơi không chỉ sử dụng MSP và SNCP mà còn tích hợp chức năng hồi phục linh hoạt để khôi phục các dịch vụ Đặc biệt, khi xảy ra nhiều sự cố trong mạng, khả năng hồi phục dịch vụ được tối ưu hóa, đảm bảo tính liên tục cho người dùng.
Tùy thuộc vào thời gian hồi phục dịch vụ, nhiều loại dịch vụ đã được phát triển trong mạng ASON để đáp ứng các nhu cầu đa dạng của khách hàng.
1.2 Mô hình ASON- Ba mặt phẳng của ASON
ITU-T định nghĩa mạng quang chuyển mạch tự động ASON là một mạng truyền tải quang với khả năng kết nối động Khả năng này được hỗ trợ bởi một mặt phẳng điều khiển, thực hiện các chức năng điều khiển kết nối và cuộc gọi.
Kiến trúc của ASON chia làm 3 mặt phẳng chính là mặt phẳng truyền tải, mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng quản lý như được chỉ ra trong hình 1-1
Hình 1.2: Ba mặt phẳng của ASON [3]
Mặt phẳng truyền tải, hay còn gọi là mặt phẳng dữ liệu, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải các tín hiệu quang và cấu hình kết nối giữa các địa điểm trong mạng truyền thông Nó đảm bảo sự kết nối chéo và chuyển mạch bảo vệ cho các tín hiệu quang, đồng thời duy trì độ tin cậy cho tất cả các tín hiệu trong hệ thống.
Mặt phẳng điều khiển đảm nhận vai trò quan trọng trong việc quản lý cuộc gọi và kết nối, với các chức năng tự động hóa dựa trên trí tuệ mạng ASON sử dụng mặt phẳng điều khiển để thực hiện các nhiệm vụ như tự động phát hiện, định tuyến và báo hiệu, nhằm tối ưu hóa hiệu suất mạng.
Mặt phẳng quản lý thực hiện các chức năng quản lý cho mặt phẳng truyền tải, mặt phẳng điều khiển và hệ thống, hoạt động như một hệ thống toàn diện và phối hợp các mặt phẳng Các chức năng này liên quan đến các thành phần mạng, mạng và dịch vụ, thường có mức độ tự động hóa thấp hơn so với mặt phẳng điều khiển.
Một số giao diện trong mô hình ASON:
CC Bộ điều khiển kết nối CCI Giao diện điều khiển kết nối E-NNI Giao diện ngoài mạng - mạng I-NNI Giao diện trong mạng - mạng
NE Thành phần mạng NMI-A Giao diện quản lý mạng - mặt phẳng điều khiển ASON NMI-T Giao diện quản lý mạng - mặt phẳng truyền tải
NMS Hệ thống quản lý mạng
PI Giao diện vật lý UNI Giao diện người sử dụng - mạng
X Giao diện giữa các hệ thống quản lý
Giao diện UNI là một giao diện báo hiệu giữa các thực thể mặt phẳng điều khiển yêu cầu dịch vụ và cung cấp dịch vụ Giao diện trong mạng (IN-NI) kết nối các thực thể mặt phẳng điều khiển thuộc các miền có mối quan hệ tin tưởng, trong khi giao diện ngoài mạng (EN-NI) kết nối các thực thể thuộc các vùng quản lý khác nhau Các giao diện khác bao gồm giao diện vật lý (PI) trong mặt phẳng truyền tải, giao diện điều khiển kết nối (CCI) giữa các thành phần của mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng truyền tải, cùng với hai loại giao diện quản lý mạng (NMI) giữa mặt phẳng quản lý và hai mặt phẳng còn lại CCI giúp thiết lập các kết nối giữa các cổng được chọn, ví dụ như một kết nối chéo quang Các giao diện quản lý mạng thường được sử dụng giữa các hệ thống quản lý mạng và các mặt phẳng điều khiển và truyền tải.
Kiến trúc mạng ASON
Mạng ASON bao gồm các thành phần chính như các tử mạng ASON (ASON NE), các liên kết lưu lượng TE link, cùng với các vùng và kết nối cố định/vĩnh cửa mềm SPC (soft permanent connection), được thể hiện rõ trong hình 2-1-3.
Hình 1.3.a: Kiến trúc của mạng ASON [3]
ASON NE là một thành phần quan trọng trong cấu hình mạng ASON, đảm nhiệm các chức năng tương tự như các thành phần trong mạng truyền thống Phần tử mạng ASON cung cấp quản lý liên kết, định thời và các chức năng định tuyến cần thiết cho hoạt động của mạng.
ASON NE là một thành phần quan trọng trong cấu hình mạng ASON, đảm nhiệm các chức năng tương tự như trong mạng truyền thống Phần tử mạng ASON cung cấp quản lý liên kết, định thời và các chức năng định tuyến, góp phần nâng cao hiệu suất và khả năng quản lý của mạng.
Hình 1.3.b: Mô tả một ASON NE [3]
Node ID được sử dụng để nhận dạng trong mặt phẳng điều khiển của ASON NE, có dạng tương tự như địa chỉ IP Tuy nhiên, Node ID và địa chỉ IP của NE cần phải nằm trong các vùng mạng khác nhau.
Như một nhận dạng duy nhất cho các NE trong mặt phẳng điều khiển, Node
ID cũng xem như là một ASON NE và một NE truyền thống
Node ID, NE ID, và địa chỉ IP của NE độc lập với nhau
TE link, hay còn gọi là liên kết lưu lượng, là một phần quan trọng trong việc truyền tải thông tin băng thông giữa các NE ASON NE sử dụng TE link để gửi dữ liệu cần thiết cho việc tính toán tuyến Ngoài ra, một sợi liên trạm giữa hai bảng mạch FIU có thể được cấu hình với một TE link, giúp tối ưu hóa quá trình truyền tải thông tin.
Khi ODUk SPRing được cấu hình trong mạng ASON, các liên kết TE bên trong ODUk SPRing có thể phân chia thành tài nguyên làm việc và tài nguyên bảo vệ, trong khi các tài nguyên không bảo vệ ODUk SPRing không thuộc về tài nguyên bảo vệ.
Một miền ASON là một tập hợp con trong mạng, được phân chia dựa trên chức năng nhằm mục đích lựa chọn tuyến và quản lý Miền ASON bao gồm nhiều ASON khác nhau.
NE và TE link Một ASON NE thuộc 1 miền ASON
Kết nối cố định mềm (Soft Permanent Connection - SPC) là một dạng kết nối giữa người sử dụng và mạng truyền dẫn được cấu hình trực tiếp bởi Network Management (NM) Kết nối nội bộ trong mạng được yêu cầu bởi NM và được thiết lập thông qua mặt phẳng điều khiển của Network Element (NE) qua quá trình báo hiệu Dịch vụ ASON thường được hiểu là SPC trong ngữ cảnh này.
Kết nối vĩnh cửu (PC) là một dịch vụ được tính toán trước, được thiết lập thông qua mạng NM bằng cách gửi yêu cầu đến thiết bị NE.
Kết nối chuyển mạch (Switched Connection - SC) là dịch vụ kết nối được yêu cầu bởi người sử dụng cuối, chẳng hạn như router Kết nối này được thiết lập trong mặt phẳng điều khiển ASON thông qua quá trình báo hiệu.
Các liên kết trong mạng ASON
Các liên kết trong ASON bao gồm: đường hầm điều khiển (control tunnels), các liên kết điều khiển (control links), và các liên kết lưu lượng (TE links)
1.4.1 Đường hầm điều khiển- control tunnels
LMP tạo và duy trì các kênh điều khiển giữa các phần tử mạng, cung cấp một kênh vật lý cho các gói LMP Các kênh điều khiển được phân loại theo đầu vào và đầu ra của sợi quang Tại đầu vào sợi quang, các kênh điều khiển tự động tìm kiếm và sử dụng các byte D4-D12 của DCC, trong khi đó, đầu ra sợi quang sử dụng các liên kết Ethernet có thể cấu hình nhân công.
1.4.2 Các liên kết điều khiển
Các liên kết điều khiển là các liên kết truyền thông được tạo ra để truyền thông giữa các thực thể giao thức của các NE
Liên kết điều khiển OSPF được thiết lập và duy trì giữa hai node thông qua giao thức OSPF Thông tin về các liên kết này được phát tán tới các thực thể mạng, cho phép mỗi NE nhận thông tin và thiết lập cấu hình điều khiển Giao thức OSPF của mỗi NE sẽ tính toán tuyến điều khiển ngắn nhất cho từng kết nối.
Theo cấu hình điều khiển, các tuyến được lưu trữ trong bảng chuyển tiếp, và báo hiệu RSVP sử dụng những tuyến này để phát các gói bản tin.
Mặc định, các liên kết điều khiển được tạo trong các sợi Tuy nhiên, các liên kết điều khiển cũng có thể được thiết lập bên ngoài các sợi trong môi trường mà giao thức OSPF cho phép qua các cổng Ethernet.
Mặc dù các liên kết điều khiển và kênh điều khiển được tạo ra trong các mào đầu OTN hoặc các kênh DCC (D4-D12) có sự khác biệt về chức năng và hoạt động độc lập, giao thức OSPF vẫn phát tán thông tin về các liên kết điều khiển tới toàn mạng Mỗi ASON NE lưu trữ thông tin về các liên kết điều khiển mạng diện rộng, nhưng không phát thông tin về các kênh điều khiển tới các thực thể mạng khác Mỗi NE chỉ quản lý và lưu giữ thông tin về các kênh điều khiển của riêng nó.
1.4.3 Các Liên kết lưu lượng TE Links
TE link là một liên kết lưu lượng, cho phép ASON NE gửi thông tin băng thông đến các ASON NE khác Điều này giúp cung cấp dữ liệu cần thiết cho việc tính toán tuyến.
TE link là khái niệm liên quan đến các tài nguyên, được tạo ra từ các bảng khác nhau Các loại TE link có thể được phân chia thành nhiều kiểu khác nhau.
- OTU2 TE link và ODU2 TE link
- OTU1 TE link và ODU1 TE link
- OTU5G TE link và ODU 5G TE link
1.4.4 Khả năng tự động phát hiện của các liên kết điều khiển
Khả năng phát hiện tự động của các cấu hình bao gồm phát hiện tự động các liên kết điều khiển và các TE link
1.4.4.1 Tự động phát hiện các liên kết điều khiển
Mạng ASON tự động phát hiện các liên kết điều khiển thông qua giao thức OSPF-TE
Khi kết nối sợi trong mạng ASON hoàn tất, mỗi NE ASON sử dụng giao thức OSPF để phát hiện và chia sẻ thông tin về các liên kết điều khiển Điều này giúp mỗi NE thu thập thông tin về các liên kết điều khiển toàn mạng và cấu hình điều khiển mạng rộng lớn Sau đó, mỗi NE ASON tính toán tuyến ngắn nhất tới các NE khác và ghi lại thông tin này trong bảng chuyển tiếp định tuyến, phục vụ cho việc báo hiệu RSVP trong việc phát và nhận các gói dữ liệu.
Khi quá trình kết nối sợi trong toàn mạng hoàn tất, các ASON NE sẽ tự động nhận diện cấu hình điều khiển mạng diện rộng và gửi thông tin cấu hình này đến hệ thống quản lý, giúp hiển thị dữ liệu theo thời gian thực.
1.4.4.2 Khả năng tự động phát hiện của các TE link
Sau khi ASON NE thiết lập kênh điều khiển qua giao thức LMP, việc xác định liên kết lưu lượng diễn ra Mỗi ASON NE phát quảng bá liên kết lưu lượng của mình trên toàn mạng thông qua OSPF-TE Kết quả là mỗi phần tử mạng nhận được thông tin về liên kết lưu lượng của toàn mạng, tạo nên cấu hình tài nguyên tổng thể cho hệ thống.
Phần mềm ASON cung cấp khả năng phát hiện thay đổi cấu hình tài nguyên trong thời gian thực, bao gồm việc xóa và thêm các liên kết, cũng như điều chỉnh các tham số của liên kết Sau khi phát hiện, ASON sẽ thông báo ngay lập tức các thay đổi này tới hệ thống quản lý để cập nhật kịp thời.
Như được chỉ ra trong hình 2-1-5, nếu một link bị đứt, NM cập nhật cấu hình tài nguyên hiển thị trên NM trong thời gian thực
Hình 1.4.4.2:Tự động phát hiện TE link [3]
Tạo và xóa một tuyến ASON
Báo hiện RSVP-TE được sử dụng trong suốt quá trình tạo, xóa, thay đổi và tái định tuyến một tuyến ASON
1.5.1 Tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP
Tạo một tuyến ASON là tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP
Người dùng có khả năng tạo node và liên kết, đồng thời lựa chọn bước sóng đã được thiết kế để xác định tuyến dịch vụ Đối với các cổng mà dịch vụ bước sóng từ node nguồn đi qua, bước sóng có thể được thiết kế nhằm hỗ trợ việc tạo ra dịch vụ cơ bản dựa trên các đặc trưng liên quan đến bước sóng điều hưởng.
Trong suốt quá trình, ASON chú trọng đến khoảng cách giữa các sợi, số lượng hop và băng thông khả dụng, dựa trên các trọng số do người dùng thiết lập nhằm lựa chọn tuyến đường tối ưu nhất.
Như được chỉ ra trong hình 2-1-6, tạo một số hướng cơ bản trên các dịch vụ bước sóng từ NE1 tới NE3
Hình 1.5.1:Tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP [3]
Quá trình tạo một đường chuyển mạch nhãnLSP như sau:
Chọn thông tin cơ bản về mức dịch vụ trên mạng, sau đó nhấp vào node nguồn và node đích là NE1 và NE3 Tiến hành chọn các giao diện quang WDM từ các bảng OTU tương ứng và thiết lập điều kiện bắt buộc cho tuyến theo thực tế Sau khi xác nhận thông tin, mạng sẽ gửi yêu cầu tạo dịch vụ tới node nguồn NE1.
NE1 áp dụng thuật toán CSPF để xác định tuyến dịch vụ tối ưu dựa trên cấu hình điều khiển và cấu hình dịch vụ, từ đó đạt được OSPF-TE thông qua quá trình hội tụ Ví dụ, tuyến dịch vụ có thể là NE1-NE2-NE3.
NE1 sử dụng giao thức định tuyến RSVP-TE để gửi bản tin tới NE2 theo tuyến dịch vụ, yêu cầu NE2 dành trước tài nguyên và thiết lập một kết nối chéo.
NE2 áp dụng giao thức định tuyến RSVP-TE để gửi thông điệp đến NE3, yêu cầu NE3 dự trữ tài nguyên và thiết lập một kết nối chéo.
- Sau khi NE3 tạo kết nối chéo, NE3 cung cấp bản tin trở lại NE2
- NE2 cung cấp bản tin phản hồi tới NE1
- NE1 nhận bản tin phản hồi và lưu thông tin có liên quan NE2 sau đó báo cáo tạo thành công LSP tới hệ thống quản lý
Xóa một LSP là xóa một tuyến ASON
Như được chỉ ra trong hình 2-1-7, dịch vụ song hướng từ NE1 tới NE3 bị xóa Quá trình xóa một LSP như sau:
- Hệ thống quản lý phát một yêu cầu tới NE1 Yêu cầu một dịch vụ song hướng từ NE1 tới NE2 bị xóa
- NE1 xóa tài nguyên sử dụng bởi LSP và sử dụng báo hiệu RSVP-TE để phát một bản tin tới NE2
- Sau khi nhận bản tin từ NE1, NE2 xóa tài nguyên sử dụng bởi LSP và sử dụng báo hiệu RSVP-TE để phát bản tin tới NE3
- Sau khi nhận bản tin từ NE2, NE3 xóa tài nguyên sử dụng bởi LSP
1.5.3 Tái định tuyến một LSP
Sau khi phát hiện các điều kiện khơi mào, dịch vụ non-revertive sẽ tạo ra một LSP mới và xóa LSP ban đầu, trong khi đối với dịch vụ revertive, LSP ban đầu sẽ được khôi phục.
Khi một LSP gặp lỗi, nó sẽ gửi yêu cầu tái định tuyến tới mặt phẳng điều khiển để tạo một LSP mới Sau khi nhận yêu cầu, node nguồn sẽ tính toán lại tuyến đường và phân bổ tài nguyên cho LSP mới Khi LSP mới được tạo ra, LSP ban đầu sẽ bị xóa.
Thay đổi một LSP là nâng cấp một tuyến ASON
Quá trình thay đổi một LSP như sau
- Hệ thống quản lý phát một yêu cầu tới node nguồn để thay đổi LSP Sau khi nhận yêu cầu, node nguồn bắt đầu tạo một LSP mới
- Sau khi một LSP mới được tạo, node nguồn và node đích bắt đầu chuyển mạch kết nối chéo từ LSP ban đầu sang LSP mới
- Sau khi chuyển mạch, node nguồn bắt đầu quá trình xóa LSP ban đầu.
Các chức năng của ASON
1.6.1 Cấu hình dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối
ASON cung cấp dịch vụ SDH tĩnh và dịch vụ ASON đầu cuối tới đầu cuối Để cấu hình dịch vụ ASON, người dùng chỉ cần xác định nút nguồn, nút đích, yêu cầu băng thông và các mức bảo vệ Mạng sẽ tự động định tuyến dịch vụ và kết nối chéo các nút trung gian Ngoài ra, có thể thiết lập một số nút hoặc kết nối mà dịch vụ cần hoặc không cần thiết phải đi qua để kiểm soát định tuyến dịch vụ.
So với cấu hình dịch vụ của mạng SDH, mạng ASON thực hiện đầy đủ chức năng định tuyến và báo hiệu, mang lại sự thuận tiện tối đa trong việc cấu hình dịch vụ.
Để cấu hình dịch vụ ASON 155 Mb/s giữa A và I, mạng tự động xác định đường đi A – D – E – I và thiết lập đấu nối chéo tại các nút A, D, E và I Mặc dù có nhiều tuyến đường từ A tới I, mạng sẽ sử dụng thuật toán để tính toán đường đi tối ưu.
Dịch vụ được tạo như sau:
Chọn băng thông (Band width)
Chọn cấp bảo vệ dịch vụ
1.6.2 Bảo vệ và hồi phục mạng lưới
ASON cung cấp giải pháp bảo vệ mạng lưới (mesh) giúp nâng cao độ an toàn dịch vụ, khác với SDH truyền thống, ASON không yêu cầu 50% băng thông dành riêng, từ đó tiết kiệm tài nguyên băng thông và đáp ứng tốt hơn các yêu cầu về băng thông lớn Chế độ bảo vệ này còn mang lại nhiều lựa chọn định tuyến hơn cho mỗi dịch vụ, cho phép tận dụng tài nguyên mạng với độ an toàn cao hơn.
Hình 2-1-9mô tả hồi phục đường truyền
Hình 1.6.2: Hồi phục đường truyền tự động [3]
Trong hình vẽ, khi link C – G lỗi, mạng sẽ tính toán đường đi khác từ D tới H để tạo một LSP mới để truyền dịch vụ
1.6.3 Thoả thuận mức dịch vụ - Service Level Agrement (SLA)
ASON cung cấp dịch vụ với nhiều mức chất lượng khác nhau, được gọi là thỏa thuận dịch vụ (SLA) Các dịch vụ này được sắp xếp theo các tiêu chí cụ thể nhằm đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy.
Dịch vụ kim cương: Cung cấp cơ chế bảo vệ tương tự bảo vệ 1+1, như là SNCP với thời gian chuyển mạch nhỏ hơn 50ms
Dịch vụ vàng: Cung cấp cơ chế bảo vệ tương tự bảo vệ 1:1, như là MSP, với thời gian nhỏ hơn 50 ms
Dịch vụ bạc: Cung cấp bảo vệ tái định tuyến thời gian thực với thời gian chuyển mạch nhỏ hơn 2s
Dịch vụ đồng không bảo vệ, với Thoả thuận mức dịch vụ áp dụng cho các dịch vụ được phân loại theo cấp độ bảo vệ, được trình bày chi tiết trong Bảng 1.1 dưới đây.
Bảng 1.1: Các mức dịch vụ
Cơ chế bảo vệ và hồi phục Cách thực hiện Thời gian chuyển mạch và tái định tuyến
Dịch vụ kim cương Bảo vệ và hồi phục
SNCP và tái định tuyến
Thời gian tái định tuyến
Dịch vụ vàng Bảo vệ và hồi phục
MSP và tái định tuyến
Thời gian tái định tuyến
Dịch vụ bạc Hồi phục Tái định tuyến Thời gian tái định tuyến
Không bảo vệ Không hồi phục Dịch vụ sắt Preemp table MSP
1.6.3.1 Các dịch vụ kim cương – Diamond Services
Dịch vụ kim cương cung cấp mức độ bảo vệ tối ưu, với chế độ bảo vệ 1+1 liên tục nhờ vào tài nguyên mạng phong phú Dịch vụ này áp dụng cho các lĩnh vực dữ liệu và âm thanh, cũng như các đường bảo vệ quan trọng như ngân hàng, chứng khoán và hàng không.
Dịch vụ kim cương cung cấp bảo vệ 1+1 từ nguồn đến đích với hai đường LSP song song: một đường làm việc và một đường bảo vệ Cả hai đường đều truyền cùng một dịch vụ đồng thời Khi đường làm việc hoạt động bình thường, nút đích nhận dịch vụ từ nút nguồn qua đường này; nếu không, dịch vụ sẽ được chuyển qua đường bảo vệ.
Hình 1.6.3.1: Dịch vụ kim cương [3]
Dịch vụ kim cương có các đặc điểm sau:
Trước khi khởi tạo một dịch vụ kim cương, phải có sẵn 2 đường định tuyến riêng biệt, trái lại nó sẽ bị lỗi
Khi tạo dịch vụ kim cương các liên kết MSP không được sử dụng
Khi LSP của dịch vụ gặp lỗi, ASON sẽ thực hiện tái định tuyến Tuy nhiên, nếu không có một đường định tuyến riêng biệt cho LSP đang hoạt động, quá trình tái định tuyến sẽ không thành công.
Hiện tại, các kết nối bảo vệ đoạn ghép kênh (MSP) không khả dụng, và một LSP mới chỉ có thể được tạo ra khi LSP hiện tại gặp lỗi để duy trì dịch vụ LSP mới sẽ ưu tiên sử dụng các kết nối không có MSP, nhưng nếu những kết nối này vẫn không đủ, có thể sử dụng các liên kết MSP thay thế Do đó, dịch vụ kim cương sẽ bị suy giảm chất lượng, và khi các kết nối đủ, dịch vụ kim cương suy giảm có thể được tối ưu hóa lại theo cách thủ công.
Sau khi trải qua nhiều lần tái định tuyến, các đường định tuyến của dịch vụ kim cương đã thay đổi so với định tuyến ban đầu Nếu đường định tuyến ban đầu được thiết lập tốt, dịch vụ kim cương có khả năng quay trở lại đường định tuyến ban đầu thông qua cơ chế thủ công.
Các dịch vụ SNCP tĩnh có thể chuyển đổi thành các dịch vụ kim cương
Các dịch vụ kim cương có thể chuyển đổi thành các dịch vụ SNCP tĩnh
Mọi LSP của dịch vụ kim cương có thể được tối ưu, nói cách khác định tuyến của mọi LSP đều có thể được thay đổi
Hỗ trợ chuyển mạch thủ công (manual)
Hỗ trợ tái khóa định tuyến (khoá ngoài, không cho phép định tuyến dịch vụ vào vùng cấm)
Hỗ trợ mức ưu tiên tái định tuyến
1.6.3.2 Dịch vụ vàng – Gold Services
Dịch vụ vàng, hay còn gọi là dịch vụ 1:1, yêu cầu chỉ một nhà cung cấp dịch vụ (LSP) Các liên kết mà LSP sử dụng là liên kết MSP Khi một sợi cáp trong đường truyền dịch vụ bị đứt, ASON sẽ cung cấp cơ chế bảo vệ cho MSP Nếu cơ chế bảo vệ MSP gặp lỗi, dịch vụ vàng sẽ được tái định tuyến để phục hồi.
Trên hình vẽ trên ta có thể thực hiện khai báo một dịch vụ vàng với điều kiện ban đầu là 3 vòng ring MSP đã được tạo trước
Dịch vụ vàng có các đặc trưng sau:
Một dịch vụ vàng chỉ có thể được tạo khi có đủ các kết nối MSP
Khi tạo một dịch vụ vàng, khe vào (in-slot) phải giống như khe ra (out- slot) trong một ring MSP
Khi tạo một dịch vụ vàng, phải chỉ rõ các kết nối hoặc các nút bắt buộc
Khi bảo vệ MSP gặp lỗi, ASON sẽ tiến hành tái định tuyến Nếu không đủ tài nguyên, ASON sẽ phải sử dụng các kết nối không bảo vệ, dẫn đến việc dịch vụ bị suy giảm.
Khi các kết nối đoạn ghép kênh được khôi phục, dịch vụ không tự động trở lại trạng thái trước Tuy nhiên, chúng ta có thể thực hiện tối ưu hóa thủ công để cải thiện hiệu suất.
Các dịch vụ MSP tĩnh có thể chuyển đổi thành các dịch vụ vàng và ngược lại
Khi tạo một dịch vụ vàng, các kết nối đoạn ghép kênh tuyến tính 1:1 có thể được sử dụng
Khi tạo một dịch vụ vàng, các kết nối trong ring MSP hai sợi quang song hướng có thể được sử dụng
Khi tạo một dịch vụ vàng, các kết nối trong ring MSP bốn sợi quang song hướng có thể được sử dụng
Hỗ trợ khóa định tuyến
Hỗ trợ tối ưu dịch vụ
1-5.3.3 Dịch vụ bạc – Silver Services
Dịch vụ bạc hỗ trợ tái định tuyến dịch vụ khi gặp lỗi từ LSP Quá trình tái định tuyến sẽ diễn ra theo chu kỳ cho đến khi thành công Tuy nhiên, nếu tài nguyên không đủ, định tuyến bảo vệ sẽ thất bại, dẫn đến việc dịch vụ bị ngắt.
Các giao thức sử dụng trong mạng ASON
Giao thức quản lý tuyến - Link Management Protocol (LMP)
Giao thức quản lý kết nối bao gồm các quá trình:
Quá trình kiểm tra kênh điều khiển
Quá trình kiểm tra liên kết dữ liệu
Quá trình kiểm tra liên kết TE
TE link check Information floooding Enable ASON charateristics
Hình 2.1: Quá trình kiểm tra LMP[3]
2.1.1 Quá trình kiểm tra kênh điều khiển – Control Channel Check Process
- Quản lý kênh điều khiển
Chức năng: Thiết lập và duy trì các kênh điều khiển giữa các nút
Cách thực hiện: các nút nối với nhau trao đổi bản tin cấu hình và một cơ chế đảm bảo duy trì liên lạc nhanh chóng
Quản lý kênh điều khiển bao gồm các chức năng sau:
Thiết lập các kênh điều khiển
Quá trình duy trì liên lạc
Hủy các kênh điều khiển
Thiết lập các kênh điều khiển: thực hiện điều chỉnh tham số, bao gồm các bước:
- Thay đổi các tham số có liên quan đến bản tin Hello được sử dụng bởi cơ chế tồn tại liên tục của các kênh điều khiển bảo dưỡng
Điều chỉnh tham số được thực hiện thông qua chuyển mạch bản tin Config giữa hai nút cạnh nhau Khi tham số được điều chỉnh thành công, kênh điều khiển sẽ được thiết lập, trở thành quá trình duy trì hiệu lực nhanh chóng.
Nếu các kênh điều khiển đã được thiết lập nhưng không được hỗ trợ sau quá trình duy trì hiệu lực, hãy đặt các tham số cấu hình HelloInterval và HelloDeadInterval về 0.
Tiến trình kiểm tra kênh điều khiển như sau:
Hình 2.1.1.a: Thiết lập một kênh điều khiển giữa Nút A và Nút B [3]
- Nút A gửi bản tin Config tới nút B
- Nếu nút A nhận được các thông tin sau từ nút B:
+ Bản tin ConfgiAck chỉ ra rằng kênh điều khiển đã được thiết lập;
+ Bản tin ConfigNAck từ nút B chỉ ra rằng điều chỉnh tham số bị lỗi, kênh điều khiển không được thiết lập
Nếu nút A không nhận được tín hiệu phản hồi từ nút B, nó sẽ liên tục gửi bản tin Config tới nút B Quá trình này sẽ chiếm giữ tài nguyên kiểm tra kênh điều khiển.
Quá trình duy trì liên lạc:
- duy trì các kênh điều khiển
Sau khi thiết lập kênh điều khiển, giao thức Hello được sử dụng để chuyển mạch bản tin Hello, bao gồm hai dãy số TxSeqNum và RcvSeqNum giữa nút địa phương và nút từ xa.
Giao thức Hello là một kỹ thuật hiệu quả để duy trì tính khả dụng của kết nối, cho phép thực hiện bảo trì cho kênh điều khiển và phát hiện các lỗi trong kênh này.
+ chuyển mạch bản tin Hello bao gồm 2 dãy số TxSeqNum và RcvSeqNum được thực hiện để duy trì các kênh điều khiển và tìm các lỗi
Hình 2.1.1.b: Quá trình chuyển mạch bản tin Hello [3]
Loại bỏ các kênh điều khiển:
+ nếu kênh điều khiển bị loại bỏ, không NE nào sử dụng kênh điều khiển để gửi bản tin Hello nữa
NE peer-end không nhận được bản tin qua kênh điều khiển Khi thời gian của bản tin Hello kết thúc, NE peer-end sẽ kiểm tra lại kênh điều khiển Tại thời điểm này, trạng thái của kênh điều khiển là config_snd.
- cơ sở áp dụng việc loại bỏ các kênh điều khiển
Khi số lượng liên kết của các kênh điều khiển vượt quá ngưỡng cho phép, chúng ta có thể loại bỏ một số kênh điều khiển, chẳng hạn như kênh giữa các NE ASON và NE truyền thống, nhằm giải phóng tài nguyên hiệu quả hơn.
2.1.2 Quá trình kiểm tra liên kết dữ liệu – Data Link Check Process
Hình 2.1.2 biểu diễn quá trình kiểm tra kết nối liên kết dữ liệu:
EndVerify EndVerifyAck TestStatusAck C h ec k C o n n ec tiv it y
Hình 2.1.2: Kiểm tra kết nối liên kết dữ liệu [3]
- Chuẩn bị để kiểm tra:
Nút A gửi bản tin BeginVeryfy (Bắt đầu kiểm tra) và nhận bản tin BeginVeryfyAck
Nút A giữ việc gửi bản tin Test (kiểm tra) trên liên kết dữ liệu cho tới khi nhận được hồi đáp Teststatussuccess hoặc Teststatusfailure từ kênh điều khiển
- Kết thúc quá trình kiểm tra:
Nút A gửi bản tin Endverify và chờ nhận phản hồi Quá trình kiểm tra sẽ kết thúc khi nút A nhận được bản tin EndVerifyAck hoặc khi hết thời gian chờ.
2.1.3 Quá trình kiểm tra liên kết đầu cuối – TE Link Check Process
- Kiểm tra sự phù hợp thuộc tính của liên kết TE:
Tích hợp đa liên kết dữ liệu cho mỗi TE link và đồng bộ hóa các thuộc tính của TE link là rất quan trọng Đảm bảo rằng các thuộc tính của TE link tại hai nút được thiết lập một cách chính xác và phù hợp.
+ thực hiện kiểm tra sự phù hợp thuộc tính liên kết trước khi đưa ra liên kết
+ Có ít nhất một kênh điều khiển hoạt động giữa hai nút lân cận
Cần kiểm tra hai nút lân cận chuyển mạch bản tin LinkSummary, bao gồm việc xác định loại nhận dạng (Link_id) tại cả hai đầu cuối của TE link và loại nhận dạng giao diện (Interface_id) tại cả hai đầu cuối của liên kết dữ liệu (data link).
+ Tích hợp các liên kết đa dịch vụ tới mỗi TE link và thay đổi tham link
- Phân tích quá trình kiểm tra tính chắc chắn của TE link
LinkSummary LinkSummary LinkSummary LinkSummary LinkSummaryAck
Hình 2.1.3: Kiểm tra tính chắc chắn của TE link [3]
+ Nút A đưa ra quá trình kiểm tra bằng cách gửi một cách đều đặn bản tin LinkSummary
+ Nếu nút A nhận được bản tin LinkSummaryAck, việc kiểm tra tính chắc chắn thành công Ngược lại, nếu nhận được bản tin LinkSummaryNack, việc kiểm tra không thành công.
Giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol )
Giao thức dành trước tài nguyên bao gồm các chức năng:
- Thiết lập đường chuyển mạch nhãn - LSP
- Xóa đường chuyển mạch nhãn - LSP
- Tái định tuyến đường chuyển mạch nhãn - LSP
- Hiệu chỉnh đường chuyển mạch nhãn - LSP
- Thay đổi thuộc tính đường chuyển mạch nhãn - LSP
Hình 2.2.1.a: Đường chuyển mạch nhãn [3]
Quá trình cài đặt dịch vụ:
TEMIB RSVP SCK RSM LMGR SC
Request ERO Respond to ERO
Query Data link anh signaling output port Respond to Data link anh signaling output port Request creating reverse XC
XC Creating reverse XC response Creating reverse XC response
XC Creating positive XC response
Request enable alarm monitor Enable alarm monitor response
Report an LSP setup success Request enabling alarm monitor
Send Path (enble alarm monitor)
Receive Resv (enble alarm monitor)
Trong quá trình cài đặt dịch vụ, nút đầu tiên (Primary nút) gửi bản tin Path qua các nút trung gian đến nút đích (End nút) Khi nút đích nhận bản tin Path, nó phản hồi bằng bản tin Resv để chấp nhận dịch vụ Sau khi nhận được thông báo chấp nhận từ nút đích, nút nguồn sẽ gửi lại bản tin Path cùng tín hiệu giám sát đến nút đích Cuối cùng, nút đích xác nhận việc thiết lập dịch vụ thành công bằng cách trả về bản tin Resv.
Quá trình xảy ra cụ thể trong từng nút được nêu ra trong các hình sau:
TEMIB RSVP SCK RSM LMGR SC
Request ERO Respond to ERO
Query Data link anh signaling output port Respond to Data link anh signaling output port Request creating reverse XC
XC Creating reverse XC response Creating reverse XC response
XC Creating positive XC response
Request enable alarm monitor Enable alarm monitor response
Report an LSP setup success Request enabling alarm monitor
Send Path (enble alarm monitor)
Receive Resv (enble alarm monitor)
Hình 2.2.1.c: Quá trình thực hiện dịch vụ tại nút đầu [3]
TEMIB RSVP SCK RSM LMGR SC
Path Querry interface of data link and signaling Request to creat backward cross-connection Response interface of data link and signaling
Response to creat backward cross-connection
Resv Request to creat forward cross-connection
Response to creat forward cross-connection Resv
Path Request to enable alarm surveillance
Respone to enable alarm surveillance
Hình 2.2.1.d: Quá trình thực hiện dịch vụ tại nút trung gian [3]
TEMIB RSVP SCK RSM LMGR SC
Request to creat backward cross-connection Response to creat backward cross-connection
Path Request to creat forward cross-connection Request to creat forward cross-connection
Response to creat forward cross-connection
Request to enable alarm surveillance
Respone to enable alarm surveillance Path
Hình 2.2.1.e: Quá trình thực hiện dịch vụ tại nút cuối
- Ví dụ về thiết lập một dịch vụ Kim cương
Hình 2.2.1.f: Thiết lập một dịch vụ kim cương [3]
Path message (close ALARM monitor) Ack
Path Err (with Ack) Path Err
Path message (close ALARM monitor)
Path message (close ALARM monitor)
DIP Timer Expired Stop DIP Timer
Hình 2.2.2.a: Quá trình xoá dịch vụ [3]
- Tương tác giữa các module trong nút đầu tiên (primary node)
Path message (close ALARM monitor) Ack
Path Err (with Ack) Path Err
Path message (close ALARM monitor)
Path message (close ALARM monitor)
DIP Timer Expired Stop DIP Timer
Hình 2.2.2.b: Quá trình xoá dịch vụ xảy ra ở nút đầu [3]
TEMIB RSVP SCK LMGR SC
Request close alarm monitor Response close alarm monitor Path (close alarm monitor)
Path Err (delete LSP) Path Err (delete LSP)
Request release forward cross-connection response Request release forward cross-connection
Hình 2.2.2.c: Quá trình xoá dịch vụ xảy ra ở nút trung gian [3]
TEMIB RSVP SCK LMGR SC
Path (close ALARM monitor) Request close ALARM monitor
Request release forward cross-connection response Request release forward cross-connection
Path event (close ALARM monitor) Request delete LSP
Request release reverse cross-connection response Request release reverse cross-connection
Hình 2.2.2.d: Quá trình xoá dịch vụ xảy ra ở nút cuối [3]
Delete old LSP Delete old
Delete old LSP Delete old
Hình 2.2.3.a: Quá trình tái định tuyến [3]
Xử lý tái định tuyến kết nối:
Khi xảy ra sự cố liên kết, các nút phía trên và phía dưới sẽ gửi toàn bộ thông tin của LSP qua liên kết gặp sự cố đến nút chính (primary) thông qua bản tin Notify Bản tin Notify này có khả năng chứa thông tin từ nhiều LSP khác nhau.
+ Sau khi nút đầu tiên nhận bản tin Notify, tất cả các LSP được sắp xếp theo quyền ưu tiên tái định tái định tuyến
Để tối ưu hóa quy trình, cần thực hiện tái định tuyến các LSP theo thứ tự ưu tiên từ cao đến thấp Sau khi quá trình tái định tuyến hoàn tất thành công, tiến hành xóa các LSP cũ để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.
Khi thiết lập hoặc thay đổi một LSP, có thể đặt ưu tiên tái định tuyến Quyền ưu tiên này được chia thành hai loại: cao và thấp.
Send Path Tear message to delete the old LSP
Resv (with Ack) Ack Resv
Open alarm serveilence for the new LSP Path
Send PathErr message to delete the old LSP
Resv (with Ack) Resv Ack
Hình 2.2.3.b: Quá trình tái định tuyến [3]
Tái định tuyến là một tính năng quan trọng trong ASON, giúp duy trì dịch vụ khi có sự cố xảy ra ở lớp truyền dẫn thấp hơn Khi sự cố này diễn ra, một yêu cầu tái định tuyến sẽ được gửi đến mặt phẳng điều khiển Sau khi nhận yêu cầu, hệ thống sẽ truy vấn một tuyến mới và xác định các tài nguyên cần thiết để thiết lập tuyến này Cuối cùng, khi tuyến mới được thiết lập, nút đầu tiên và nút cuối sẽ thực hiện việc xóa kết nối LSP cũ.
- Thực hiện tái định tuyến tại nút đầu tiên:
TEMIB RSVP SCK RSM LMGR SC
Response ERO Request setup LSP
Query Data link and Signaling out-interface
Request ERO for rerouting new LSP
Response Data link and Signaling out-interface
Request Setting up positive and reverse cross-connections Setting up positive and reverse cross-connections response Path message (rerouting)
Request Setting up positive and reverse cross-connections
Setting up positive and reverse cross-connections response
Request Setting up positive cross-connections
Setting up positive cross-connections response
Check cross- connections, save database
Hình 2.2.3.c: Quá trình tái định tuyến tại nút đầu [3]
Yêu cầu thiết lập kết nối positive tới SC nhằm kiểm tra sự thành công của các kết nối positive và reserve Sau khi kiểm tra, các kết nối này sẽ được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.
Thiết lập các kết nối positive và reserve được thực hiện tại lớp báo hiệu Tại phía
NE, khi bản tin Path được gửi, cả 2 kết nối positive và reserve được thiết lập
TEMIB RSVP SCK RSM LMGR SC
Path Tear (delete old LSP)
Receive Resv (open ALARM monitor) Open ALARM monitor response
Request deleting old LSP Delete old LSP response Delete old LSP response
Request opening ALARM monitor Opening ALARM monitor response
Open ALARM monitor response Send Path (open
Hình 2.2.3.d: Quá trình tái định tuyến tại nút trung gian [3]
- Thực hiện tái định tuyến tại Nút trung gian:
TEMIB RSVP SCK RSM LMGR SC
Query Data link & Signaling out-interface Path message (rerouting)
Request Setting up positive and reverse cross-connections
Request opening ALARM monitor Opening ALARM monitor response Path (open ALARM monitor)
Response Data link & Signaling out-interface
Setting up positive and reverse cross-connections responese
Request Setting up positive cross-connections Setting up positive cross-connections response Send Resv message
Resv (open ALARM monitor) Resv (open ALARM monitor)
Check cross- connetions, save database
Hình 2.2.3.e: Quá trình tái định tuyến tại nút trung gian [3]
- Thực hiện tái định tuyến tại Nút cuối:
TEMIB RSVP SCK RSM LMGR SC
Path message (rerouting) Request Setting up positive and reverse cross-connections
Request opening ALARM monitor Opening ALARM monitor response Path (open ALARM monitor)
Setting up positive and reverse cross-connections responese
Request Setting up positive cross-connections Setting up positive cross-connections response Resv
Path Err (delete old LSP) Resv (open ALARM monitor)
Check cross- connetions, save database
Path_event (rerouting) Setting up positive cross-connection
Path_event (open ALARM monitor)
Hình 2.2.3.f: Quá trình tái định tuyến tại nút cuối [3]
Hiệu chỉnh là một quá trình tái định tuyến và nó cũng được gọi là thiết lập lại mềm (soft resetting)
- Quá trình hiệu chỉnh giống như quá trình tái định tuyến
- Chỉ hiệu chỉnh bằng nhân công
- Hiệu chỉnh không thay đổi mức bảo vệ của LSP được hiệu chỉnh
- Hiệu chỉnh chỉ có thể bắt đầu ở nút primary
- Trong khi thực hiện hiệu chỉnh không thể thực hiện tái định tuyến, nâng cấp, hạ cấp hoặc xóa kết nối
- Hiệu chỉnh các kết nối không phải là kim cương
Setup of reverse cross-connection SNCP setup of positive setup of positive cross cross- -connection connection SNCP
Hình 2.2.4.a: Hiệu chỉnh kết nối [3]
- Hiệu chỉnh kết nối là kim cương
Delete previous SNCP and set up new reverse SNCP.
Delete previous SNCP and set up new reverse SNCP
Hình 2.2.4.b: Hiệu chỉnh kết nối kim cương [3]
2.2.5 Thay đổi thuộc tính LSP
Hình 2.2.5: Thay đổi thuộc tính LSP [3]
Trong quá trình thiết lập, xóa, tái định tuyến, hiệu chỉnh hoặc thay đổi thuộc tính, nút bắt đầu đóng vai trò là nút chính của dịch vụ Các nút trung gian và nút cuối hoạt động một cách thụ động, thực hiện các hành động liên quan khi nhận được bản tin từ nút phía trên.
Hiệu chỉnh LSP là quá trình tái định tuyến mềm, trong đó tái định tuyến được kích hoạt bởi sự cố, còn hiệu chỉnh lại do người sử dụng khởi xướng Mặc dù nguyên nhân kích hoạt khác nhau, nhưng quy trình xử lý giữa hai khái niệm này là tương tự.
Trong quá trình tái định tuyến, kết nối dự trữ được thiết lập trước, sau đó là kết nối thực trên mặt phẳng điều khiển (ASON) Đồng thời, các kết nối thực và dự trữ được thiết lập trên mặt phẳng truyền tải nhằm phục hồi dịch vụ nhanh chóng nhất có thể.
Trong quá trình thiết lập, xóa, tái định tuyến, hiệu chỉnh hoặc thay đổi thuộc tính, việc trao đổi thông tin báo hiệu là rất quan trọng Nếu mạng đang bận, lệnh có thể không được thực hiện.
Giao thức định tuyến OSPF-TE
OSPF (Open Shortest Path First) là giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết, được phát triển dựa trên các tiêu chuẩn mở của IETF So với RIPv1 và RIPv2, OSPF là giao thức nội bộ (IGP) vượt trội hơn nhờ khả năng mở rộng tốt hơn, không bị giới hạn 15 chặng như RIP, và có tốc độ hội tụ nhanh hơn OSPF khắc phục những nhược điểm của RIP bằng cách lựa chọn đường đi dựa trên nhiều yếu tố quan trọng, bao gồm cả băng thông, giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng Ngoài ra, OSPF còn cho phép cấu hình đơn vùng, phù hợp cho các mạng nhỏ.
2.3.2 So Sánh OSPF với giao thức định tuyến theo Vector khoảng cách
Router định tuyến theo trạng thái đường liên kết có cấu trúc mạng hoàn chỉnh, chỉ trao đổi thông tin về trạng thái đường liên kết khi khởi động hoặc khi có thay đổi trong hệ thống mạng Khác với router định tuyến theo vector khoảng cách, chúng không phát quảng bá bảng định tuyến định kỳ, dẫn đến việc sử dụng ít băng thông hơn cho hoạt động duy trì bảng định tuyến.
RIP là giao thức phù hợp cho các mạng nhỏ, ưu tiên đường có số chặng ít nhất, trong khi OSPF thích hợp cho mạng lớn và có khả năng mở rộng, xác định đường đi tốt nhất dựa trên tốc độ đường truyền RIP và các giao thức định tuyến theo vector khoảng cách khác sử dụng thuật toán chọn đường đơn giản, ngược lại, OSPF sử dụng thuật toán SPF phức tạp hơn Do đó, router sử dụng giao thức RIP sẽ tốn ít bộ nhớ và yêu cầu năng lực xử lý thấp hơn so với khi sử dụng OSPF.
OSPF xác định đường đi dựa trên chi phí, mà chi phí này được tính toán dựa trên tốc độ của đường truyền Đường truyền với tốc độ cao sẽ có chi phí OSPF thấp hơn.
OSPF chọn đường tốt nhất từ cây SPF
OSPF bảo đảm không bị định tuyến lặp vòng Còn giao thức định tuyến theo vector khoảng cách vẫn có thể bị loop vòng
Khi kết nối không ổn định và chập chờn, việc liên tục phát thông tin về trạng thái đường liên kết sẽ gây ra tình trạng không đồng bộ trong thông tin quảng cáo, dẫn đến việc kết quả chọn đường của các router bị xáo trộn.
*OSPF giải quyết được các vấn đề sau:
- Hỗ trợ VLSM (Variable Length Subnet Mask)
Trong một hệ thống mạng lớn, giao thức RIP cần ít nhất vài phút để hội tụ, vì mỗi router chỉ chia sẻ bảng định tuyến với các router láng giềng trực tiếp Ngược lại, OSPF cho phép hội tụ nhanh chóng sau khi khởi động; khi có thay đổi, chỉ thông tin về sự thay đổi được phát tán tới tất cả các router trong vùng, giúp tăng cường hiệu quả và tốc độ hội tụ.
OSPF hỗ trợ VLSM, cho phép nó hoạt động như một giao thức định tuyến không theo lớp địa chỉ, trong khi RIPv1 không có tính năng này, nhưng RIPv2 thì có RIP giới hạn số lượng chặng tối đa là 15, khiến cho các mạng đích cách xa hơn 15 router trở nên không thể tiếp cận, do đó kích thước mạng của RIP bị giới hạn Ngược lại, OSPF không có giới hạn về kích thước mạng, phù hợp cho cả mạng vừa và lớn.
Khi nhận báo cáo từ router láng giềng về số lượng chặng đến mạng đích, RIP sẽ cộng thêm 1 vào số chặng này để lựa chọn đường đi Đường có số chặng ít nhất sẽ được coi là đường tốt nhất Thuật toán chọn đường của RIP rất đơn giản, không yêu cầu nhiều bộ nhớ và khả năng xử lý của router Tuy nhiên, RIP không xem xét băng thông khi quyết định chọn đường.
OSPF lựa chọn đường đi dựa trên chi phí tính từ băng thông của đường truyền, với thông tin đầy đủ về cấu trúc mạng Thuật toán này phức tạp và yêu cầu bộ nhớ cùng khả năng xử lý cao hơn so với RIP.
RIP sử dụng cấu trúc mạng dạng ngang hàng, trong khi OSPF áp dụng khái niệm phân vùng để chia các router thành nhiều nhóm Điều này giúp OSPF giới hạn lưu thông trong từng vùng, đảm bảo rằng thay đổi trong một vùng không ảnh hưởng đến hoạt động của các vùng khác Cấu trúc phân lớp của OSPF cho phép hệ thống mạng mở rộng hiệu quả hơn.
2.3.3 Thuật toán chọn đường đi ngắn nhất
Theo thuật toán Dijkstra, đường tốt nhất được xác định là đường có chi phí thấp nhất trong hệ thống mạng, nơi các nút được kết nối thông qua các kết nối điểm tới điểm Mỗi kết nối này đều có một chi phí nhất định, và mỗi nút được gán một tên riêng Tất cả các nút đều sở hữu cơ sở dữ liệu đầy đủ về trạng thái của các đường liên kết, cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc vật lý của hệ thống mạng Đáng chú ý, các cơ sở dữ liệu này là giống nhau cho tất cả các router trong cùng một vùng.
2.3.4 Các khái niệm và hoạt động của OSPF
Giao thức OSPF (Open Shortest Path First) là một giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết, thường được áp dụng trong các hệ thống mạng phức tạp OSPF tự xây dựng cơ chế riêng để duy trì quan hệ với các router khác, cho phép phát hiện nhanh chóng sự thay đổi cấu hình mạng và tính toán lại đường đi sau chu kỳ hội tụ ngắn gọn Mỗi router trong một vùng tự trị (AS) duy trì dữ liệu trạng thái kết nối đồng nhất, giúp phân phối đường đi qua phương thức "flood" Tất cả các router chạy thuật toán giống nhau để xác định con đường ngắn nhất đến các điểm còn lại, trong đó lưu lượng sẽ được phân phối đều khi có nhiều đường đi có chi phí tương đương OSPF cũng cho phép cấu hình linh hoạt cho các mạng con và hỗ trợ các tính năng như phân vùng mạng (area) và mặt nạ mạng có chiều dài thay đổi (VLSM), giúp giảm thiểu lưu lượng định tuyến và tối ưu hóa hiệu suất mạng.
Hình 2.3.4: Mỗi OSPF AS bao gồm nhiều vùng liên kết bằng các router [2]
Những khái niệm thường dùng trong OSPF:
+ AS (autonomous system): là một nhóm các router trao đổi thông tin qua lại lẫn nhau thông qua giao thức chung
+ Router ID: một số 32 bit để chỉ ra mỗi router chạy OSPF Số này là số duy nhất nhận diện router trong AS
+ Neighboring router: 2 router có giao diện chung và có chung mạng Quan hệ láng giềng được thiết lập bằng cách sử dụng OSPF Hello protocol
Adjacency là mối quan hệ giữa các router láng giềng nhằm mục đích trao đổi thông tin định tuyến Không phải tất cả các cặp router láng giềng đều thiết lập được mối quan hệ adjacency.
+ Hello protocol: một thành phần của giao thức OSPF là sử dụng để thiết lập và duy trì quan hệ láng giềng
Router được chỉ định (Designated Router - DR) là một thành phần quan trọng trong các vùng quảng bá và vùng đa truy nhập không quảng bá (NBMA), nơi có ít nhất hai router tham gia DR phát thông báo trạng thái liên kết (Link-State Advertisements - LSA) cho hệ thống mạng và nhận phản hồi trong quá trình giao thức hoạt động Việc bầu chọn DR được thực hiện qua giao thức Hello, giúp giảm thiểu số lần thiết lập quan hệ cần thiết trong các vùng này Một lợi ích khác của DR là giảm kích thước dữ liệu, tối ưu hóa hiệu suất mạng.
Các loại vùng trong OSPF: Normal area, stub area, totally stubby Area, Not- so-stubby Area
+ Stub Area: đây là vùng sẽ không nhận những cập nhật định tuyến từ bên ngoài (Type 5) nhưng vẫn nhận cập nhật từ những vùng láng giềng (Type 3)
Khu vực Stotaly stub là vùng cực đoan nhất, không nhận bất kỳ cập nhật đường đi nào, chỉ có một lối ra duy nhất là tuyến mặc định Khu vực này phù hợp cho các vị trí xa xôi, nơi có ít mạng và cần hạn chế kết nối ra bên ngoài.
Ứng dụng công nghệ ASON vào mạng truyền dẫn của VTN
Ứng dụng công nghệ ASON vào mạng truyền dẫn của VTN
VTN đã triển khai và đưa vào sử dụng mạng ASON DWDM với dung lượng 10Gbit/s trên một bước sóng do hãng Huawei cung cấp
Mô hình mạng Mesh tại khu vực phía Bắc được cấu hình với 7 Ring chính, nổi bật với việc có nhiều đường cáp kết nối hơn so với các mô hình khác Mỗi nút trong mạng không chỉ được kết nối với 2 đường cáp mà thường có trên 2 đường, tạo ra một mạng lưới liên kết chặt chẽ và linh hoạt hơn.
Việc sử dụng hai đường truyền giúp lưu lượng dữ liệu đến từ nhiều hướng, ngăn chặn tình trạng cô lập hoàn toàn Các bước sóng có thể được tái sử dụng trên các đường cáp khác nhau, từ đó tăng cường dung lượng mạng Chúng không chỉ truyền thẳng giữa hai nút mà còn kết nối qua nhiều nút khác, tạo sự linh hoạt trong việc kết nối lưu lượng trên toàn mạng và nâng cao khả năng bảo vệ.
Optical Line Protection Unit ILA
Optical Line Protection Unit ILA
Hình 3-3.a: Mô hình ASON của VTN1
Việc quy hoạch bước sóng của mạng được mô tả như trong hình 3.3.b:
Hình 3.3.b: Quy hoạch bước sóng mạng ASON của VTN1
3.3.1: Đánh giá ƣu - nhƣợc điểm công nghệ ASON:
Sau một thời gian vận hành công nghệ ASON trong mạng truyền dẫn của VTN, tác giả nhận thấy những kết quả tích cực nhưng cũng chỉ ra một số vấn đề cần khắc phục Việc áp dụng công nghệ này đã mang lại hiệu quả thực tế, tuy nhiên, vẫn tồn tại một số thách thức cần giải quyết để tối ưu hóa hoạt động mạng.
3.3.1.1: Đánh giá về hiệu quả
Mạng ASON cung cấp hiệu quả cao trong việc bảo vệ các tuyến liên lạc, với nhiều lựa chọn phù hợp theo mức dịch vụ Tùy thuộc vào yêu cầu của từng khách hàng và khả năng của mạng lưới, người dùng có thể thiết lập mức bảo vệ khác nhau như kim cương, vàng, bạc hoặc đồng.
Để tối ưu hóa băng thông, các nút có nhiều đường cáp có thể phân bổ dịch vụ ưu tiên ở mức silver, trong khi những nút chỉ có ít nhất 2 đường cáp có thể nâng cấp dịch vụ lên mức cao hơn Điều này giúp linh hoạt trong thiết kế và dự trù băng thông cho các dịch vụ.
Thời gian chuyển mạch của mạng hiện tại đạt tiêu chuẩn thiết kế Trong giai đoạn lắp đặt và thử nghiệm, yêu cầu về suy hao cáp và băng thông được tối ưu hóa, giúp đáp ứng hiệu quả các yêu cầu về định tuyến lại và thời gian chuyển mạch.
Hình 3.3.1.1.a: Đáp ứng thời gian chuyển mạch [5]
VTN1 cung cấp nhiều giao diện đầu cuối khách hàng trên các thiết bị hiện tại, bao gồm các giao tiếp PDH (2M, 34M), SDH (STM1e, STM1o, STM4, STM16, STM64), Ethernet và Giga Ethernet do hãng Huawei cung cấp Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc đáp ứng các dịch vụ mới.
Hình 3.3.1.1.b: Đo thời gian chuyển mạch của mạng
Mạng ASON cung cấp sự linh hoạt trong việc sử dụng các hình thức bảo vệ khác nhau, trong đó sự kết hợp giữa bảo vệ SNCP và Diamond là tối ưu nhất Hình thức bảo vệ này đảm bảo gần như không có gián đoạn lưu lượng trong mọi tình huống Tuy nhiên, chi phí băng thông cho cấu hình bảo vệ này là cao nhất.
Có nhiều hình thức lựa chọn cho việc định tuyến lại của LSP, bao gồm revertive (trở lại LSP ban đầu sau khi định tuyến lại, với thời gian khuyến nghị từ 600 giây trở lên sau khi mạng hồi phục), non-revertive (không trở lại LSP ban đầu), reroute after one trail fail (định tuyến lại nếu một LSP lỗi), reroute after both trail fail (định tuyến lại nếu cả hai LSP lỗi) và never reroute (không định tuyến lại) trong lựa chọn mức kim cương.
Mạng ASON hiện cung cấp giao diện thân thiện với người dùng, cho phép kiểm tra liên kết điều khiển (Control link) giữa các NE trong mạng Chỉ khi liên kết điều khiển hoạt động, TE link tương ứng mới có thể hoạt động và cho phép lưu lượng truyền tải Sau khi xác nhận hoạt động của Control link, cần kiểm tra tiếp TE link, vì mỗi TE link đều mang theo lưu lượng tương ứng.
Hình 3.3.1.1.c: Kiểm tra SDH Control link
Hình 3.3.1.1.d: Kiểm tra SDH TE-link
Phần WDM cho phép kiểm tra liên kết điều khiển ASON và liên kết TE ASON, đồng thời theo dõi tất cả các thông số liên quan đến suy hao và mức thu phát của từng khối, từng thẻ, mang lại sự thân thiện cho người sử dụng.
Hình 3.3.1.1.e: Kiểm tra ASON Control Link
Hình 3.3.1.1.f: Kiểm tra ASON-TE link
3.3.1.2: Đánh giá về những tồn tại và khó khan
Mặc dù mạng ASON sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật, nhưng không có giải pháp nào hoàn hảo và vẫn tồn tại một số hạn chế cần được khắc phục trong tương lai.
Mạng ASON – trước hết phải là một mạng Mesh, do đó số lượng đường cáp lớn hơn nhiều so với mạng vòng Ring thông thường Do đó:
Việc duy tu và bảo dưỡng tuyến cáp quang gặp nhiều khó khăn do nhiều nguyên nhân, như tình trạng đứt cáp khi thi công đường và việc cáp bị chặt trộm.
Nhiều tuyến cáp dài gây suy hao lớn làm ảnh hưởng đến dịch vụ khách hàng khi chạy trên những tuyến này
Mạng yêu cầu các thông số kỹ thuật cao, do đó việc vận hành khai thác cần tuân thủ quy trình nghiêm ngặt và đạt độ chính xác tối ưu Điều này đòi hỏi đội ngũ kỹ sư có tay nghề cao và chuyên môn vững vàng.
Yêu cầu thiết kế mạng và lập kế hoạch cân bằng tải không vượt quá 60% băng thông của một sợi, đòi hỏi việc kiểm tra định tuyến và tái định tuyến thường xuyên Khi dung lượng trên một sợi bị quá tải, cần thực hiện tối ưu hóa dịch vụ một cách thủ công để đạt hiệu quả tối ưu Tuy nhiên, việc này gây khó khăn cho người vận hành, như phải định tuyến lại từng luồng và lựa chọn đường đi hợp lý.