Tìm hiểu chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS

Trong những năm gần đây,cùng với việc bùng nổ Internet trên toàn cầu kéo theo đó là các dịch vụ mới như truyền hình số đa phương tiện, video, xử lý ảnh đòi hỏi băng thông ngày càng cao lên tới cỡ gigabyte với khoảng cách xa, mật độ cao độ rủi ro thấp. Nhưng các giao thức hiện nay không thể đáp ứng được nhu cầu đó. Do đó xu thế tất yếu là cần phải có một giao thức mới ra đời nhằm thoả mãn các yêu cầu trên.Theo nghiên cứu thì các sợi quang với thuận lợi về băng thông (tần số sóng mang cỡ 200 THz), trong lượng và kích thước nhỏ; hoàn toàn cách biệt về điện, không có giao thoa cũng như suy hào về đường truyền thấp. Và những ưu điểm đó đã được phát triển cho các ứng dụng rộng rãi trong mạng truyền dẫn hiện nay. Để tận dụng được những ưu điểm trên thì việc phân luồng và gán bước sóng phù hợp cho tín hiệu đến và đi cho các tuyến trên sợi quang là công việc rất có ý nghĩa nhằm phát huy năng lực tiềm tàng của sợi trong việc tăng dung lượng đường truyền

LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây,cùng với việc bùng nổ Internet toàn cầu kéo theo dịch vụ truyền hình số đa phương tiện, video, xử lý ảnh đòi hỏi băng thông ngày cao lên tới cỡ gigabyte với khoảng cách xa, mật độ cao độ rủi ro thấp Nhưng giao thức đáp ứng nhu cầu Do xu tất yếu cần phải có giao thức đời nhằm thoả mãn yêu cầu trên.Theo nghiên cứu sợi quang với thuận lợi băng thông (tần số sóng mang cỡ 200 THz), lượng kích thước nhỏ; hoàn toàn cách biệt điện, giao thoa suy hào đường truyền thấp Và ưu điểm phát triển cho ứng dụng rộng rãi mạng truyền dẫn Để tận dụng ưu điểm việc phân luồng gán bước sóng phù hợp cho tín hiệu đến cho tuyến sợi quang công việc có ý nghĩa nhằm phát huy lực tiềm tàng sợi việc tăng dung lượng đường truyền Trên giới mạng ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing) thương mại hoá từ năm 1996 Xu phát triển mạng Việt Nam mục tiêu xây dựng mạng truyền tải toàn quang cho mạng hệ sau NGN (Next Generation Network) dựa công nghệ WDM Những lỗ lực phi thường công nghệ truyền dẫn quang tập trung vào nghiên cứu vấn đề công nghệ mạng WDM giới đáp ứng nhu cầu tất yếu mạng Có nhiều vấn đề cần phải giải mạng WDM nhằm ngày hoàn thiện đặc tính mạng Trong vấn đề định tuyến gán bước sóng mạng quang nói chung mạng WDM nói riêng coi kỹ thuật quan trọng có tính sống Một mặt kỹ thuật cho phép xây dựng mạng truyền dẫn quang linh hoạt đảm bảo thông suốt lưu lượng tín hiệu lớn Mặt khác cho phép tận dụng băng tần sợi quang đơn giản hoá nhiều cấu trúc mạng Điều có tác động lớn tới việc xây dựng bảo dưỡng mạng có hiệu sau Trong năm gần ngành công nghiệp viễn thông tìm phương pháp chuyển mạch kết hợp ưu điểm IP (như cấu định tuyến) ATM (như thông lượng chuyển mạch) Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multi Protocol Label Switching) kết phát triển nhiều công nghệ chuyển mạch Ip sử dụng chế hoán đổi nhãn ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi giao thức định tuyến IP Nhưng gần công nghiệp viễn thông lại bị hút chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS (Generalized MPLS) giải pháp mặt phẳng điều khiển cho mạng quang hệ sau.GMPLS hỗ trợ không thiết bị thực chuyển mạch gói mà thực chuyển mạch theo miền thời gian, theo bước sóng theo không gian GMPLS nhằm đại hoá việc định tuyến qua mạng thông tin quang việc tạo mặt phẳng chung lớp quản lý dịch vụ IP lớp thông tin quang, đặc biệt cho phép chúng phản ứng linh hoạt với yêu cầu thay đổi băng thông, cho phép thiết lập dịch vụ thông tin quang động Với ý nghĩa công việc nghiên cứu tìm hiểu đánh giá thuật toán định tuyến gán bước sóng mạng quang dựa GMPLS tiến hành luận văn cần thiết, đặc biệt xu mạng NGN yêu cầu việc cấp phát tài nguyên.Với toàn nội dung trình bày luận văn này, đề tài mong muốn tiếp tục nghiên cứu vấn đề nhằm tham gia trao đổi vấn đề học thuật lĩnh vực mạng thông tin quang rộng lớn hấp dẫn Mục đích đề tài luận văn nghiên cứu kỹ thuật định tuyến gán bước sóng mạng quang dựa GMPLS Với mục tiêu nội dung luận văn bao gồm vấn đề sau: Chưong 1: Giới thiệu tổng quan công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát (GMPLS) Chương 2: Giới thiệu vấn đề định tuyến gán bước sóng mạng quang (RWA) cách thức chung để giải toán Chương 3: Tập trung trình bày phương pháp định tuyến gán bước sóng mạng quang dựa kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS Chương 4: Tập trung vào việc xây dựng mô hình toán định tuyến gán bước sóng mạng quang dựa kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS VÀ GMPLS 1.1 GIỚI THIỆU Trong năm gần với bùng nổ Internet toàn cầu dịch vụ thoại đa phương tiện ngày phát triển với tốc độ chóng mặt Kéo theo vấn đề tốc độ dải thông dịch vụ vượt tài nguyên hạ tầng Internet Như biết giao thức định tuyến TCP/IP có ưu điểm khả định tuyến truyền gói tin cách mềm dẻo linh hoạt Tuy nhiên nhược điểm không đảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu Trong công nghệ ATM mạnh ưu việt tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước lại khả định tuyến mềm dẻo TCP/IP Giải pháp đặt nhà khoa học tìm phương thức chuyển mạch kết hợp đồng thới ưu điểm TCP/IP ATM Sự kết hợp giải pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông tương lai- mạng hệ sau NGN Chuyển mạch nhãn giải pháp đáp ứng nhu cầu Có lẽ yếu tố thúc đẩy quan trọng đằng sau chuyển mạch nhãn nhu cầu phát triển chức định tuyến Internet IP Và điều tất yếu đòi hỏi phát triển nhanh chóng Internet Sự đời chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS góp phần giải vấn đề mà mạng ngày phải đối mặt tốc độ, lưu lượng truyền khả mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) MPLS xuất để đáp ứng yêu cầu dịch vụ quản lý băng thông cho giao thức Internet (IP) hệ sau dựa mạng đường trục Nói tóm lại, đời MPLS đóng vai trò quan trọng việc định tuyến, chuyển mạch chuyển tiếp gói qua mạng hệ sau giải vấn đề liên quan tới khả mở rộng mạng Nó hoạt động với mạng Frame Relay chế độ truyền tải không đồng ATM để đáp ứng nhu cầu dịch vụ người sử dụng 1.2 CÔNG NGHỆ IP Như nhắc MPLS kết hợp hai công nghệ IP ATM Nên giới thiệu khái quát hai công nghệ Sự phát triển đột biến IP, tăng trưởng theo cấp số nhân thuê bao Internet thực tế không phủ nhận Hiện nay, lượng dịch vụ lớn mạng đường trục thực tế từ IP Trong công tác tiêu chuẩn hoá loại kĩ thuật, việc đảm bảo tốt cho IP trở thành trọng điểm công tác nghiên cứu IP giao thức liên mạng phi kết nối Việc chuyển gói tin thực theo chế phi kết nối IP định nghĩa cấu đánh số, cấu chuyển tin, cấu định tuyến chức điều khiển mức thấp (ICMP) Gói tin IP gồm địa bên nhận địa số toàn mạng mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích Từ giao thức đời, nhanh chóng trở thành giao thức liên mạng thông dụng Ngày gần liên mạng công cộng sử dụng giao thức IP Mạng IP có mặt khắp nơi, mạng Internet toàn cầu sử dụng giao thức IP Bên cạnh ưu điểm tuyệt vời giao thức IP (như khả định tuyến), có nhược điểm (như khả quản lý chất lượng dịch vụ), nhà cung cấp mạng trình phát triển liên tục bổ sung giao thức, thuật toán (chẳng hạn giao thức QoS như: RSVP, IntServ, DiffServ; giao thức IPSec, RTP/RTCP hay thuật toán tăng tốc độ tìm kiếm địa bảng định tuyến) để khắc phục nhược điểm mạng IP Nhưng có giới hạn nó, nhu cầu sử dụng dịch vụ người sử dụng tăng lên loại hình lẫn chất lượng dịch vụ bổ sung không đủ cần có công nghệ mạng có chất khác (không giải pháp phi kết nối) đáp ứng yêu cầu QoS tốt Và nhiều công nghệ mạng đời, điển hình FR ATM Tóm lại, IP giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy khả mở rộng cao Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng khó thực phương thức định tuyến theo chặng Mặt khác, IP không hỗ trợ chất lượng dịch vụ 1.3 CÔNG NGHỆ ATM Cùng với phát triển Internet tăng tốc độ xử lý định tuyến phát triển mạnh lĩnh vực chuyển mạch Mạng số dịch vụ tích hợp băng rộng (B-ISDN) kỹ thuật cho phép truyền thông thời gian thực thiết bị truyền thông đầu cuối, sử dụng kỹ thuật ATM ATM mang luồng thông tin thoại, liệu, video, phân mảnh thành gói có kích thước cố định (gọi cell), sau truyền tải cell đường dẫn thiết lập trước, gọi kết nối ảo Công nghệ ATM dựa sở phương pháp chuyển mạch gói, thông tin nhóm vào gói tin có chiều dài cố định, vị trí gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ, dựa nhu cầu kênh trước Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ dịch vụ khác ATM có hai đặc điểm quan trọng: - Thứ ATM sử dụng gói có kích thước nhỏ cố định gọi tế bào ATM, tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn làm cho trễ truyền lan biến động trễ giảm đủ nhỏ dịch vụ thời gian thực, tạo điều kiện cho việc kết hợp kênh tốc độ cao dễ dàng - Thứ hai ATM có khả nhóm vài kênh ảo thành đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến dễ dàng ATM khác với định tuyến IP số điểm Nó công nghệ chuyển mạch hướng kết nối Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải thiết lập trước thông tin gửi ATM yêu cầu kết nối phải thiết lập nhân công thiết lập cách tự động thông qua báo hiệu Mặt khác, ATM không thực định tuyến nút trung gian Tuyến kết nối xuyên suốt xác định trước trao đổi liệu giữ cố định suốt thời gian kết nối Trong trình thiết lập kết nối, tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối nhãn Việc nhằm thực hai điều: dành cho kết nối số tài nguyên xây dựng bảng chuyển tế bào tổng đài Bảng chuyển tế bào có tính cục chứa thông tin kết nối hoạt động qua tổng đài Điều khác với thông tin toàn mạng chứa bảng chuyển tin router dùng IP Quá trình chuyển tiếp tế bào qua tổng đài ATM tương tự việc chuyển gói tin qua router Tuy nhiên, ATM chuyển mạch nhanh nhãn gắn cell có kích thước cố định (nhỏ IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ nhiều so với IP router, việc thực thiết bị phần cứng chuyên dụng Do vậy, thông lượng tổng đài ATM thường lớn thông lượng IP router truyền thống Do có khả hỗ trợ truyền liệu, thoại, video với chất lượng cao số công nghệ băng tần cao khác nhau, ATM xem công nghệ chuyển mạch hứa hẹn thu hút nhiều quan tâm Tuy nhiên, tương lai hệ thống toàn ATM lựa chọn phù hợp Đối với ứng dụng có thời gian kết nối ngắn, môi trường hướng kết nối dường lại không thích hợp thời gian để thiết lập kết nối tỷ lệ phần thông tin mào đầu lại lớn Với loại lưu lượng môi truờng phi kết nối với phương thức định tuyến đơn giản, tránh phải sử dụng giao thức báo hiệu phức tạp phù hợp 1.4 CÔNG NGHỆ MPLS Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) kết trình phát triển nhiều giải pháp chuyển mạch IP, chuẩn hoá IETF Tên gọi bắt nguồn từ thực tế hoán đổi nhãn sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp nằm bên Sử dụng từ “đa giao thức” tên có nghĩa hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng, không riêng IP Ngoài nhà cung cấp mạng cấu hình chạy MPLS công nghệ lớp khác Fram Relay … không riêng ATM Về mặt kiến trúc điều đúng, thực tế MPLS thường tập trung vào việc vận chuyển dịch vụ IP ATM MPLS giải pháp nhằm liên kết định tuyến lớp mạng chế hoán đổi nhãn thành giải pháp đơn để đạt mục tiêu sau:  Cải thiện hiệu định tuyến  Cải thiện tính mềm dẻo định tuyến mô hình xếp chồng truyền thống  Tăng tính mềm dẻo trình đưa phát triển loại hình dịch vụ Mạng MPLS có khả chuyển gói tin lớp việc sử dụng xử lý gói chuyển tiếp gói tin lớp sử dụng chế hoán đổi nhãn MPLS dựa mô hình ngang cấp, thiết bị MPLS chạy giao thức định tuyến IP, trao đổi thông tin định tuyến với thiết bị lân cận, trì không gian cấu hình mạng không gian địa MPLS chia định tuyến làm hai phần riêng biệt: chức chuyển gói tin chức điều khiển Phần chức chuyển gói tin với nhiệm vụ gửi gói tin định tuyến IP, sử dụng chế hoán đổi nhãn tương tự ATM.Trong MPLS nhãn thực thể có độ dài cố định không phụ thuộc vào lớp mạng Kỹ thuật hoán đổi nhãn chất việc tìm chặng gói tin bảng chuyển tiếp nhãn, sau thay giá trị nhãn gói chuyển cổng định tuyến Việc đơn giản nhiều so với việc xử lý gói tin thông thường cải tiến khả thiết bị Các định tuyến sử dụng thiết bị gọi định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label switching Router) Phần chức điều khiển MPLS bao gồm giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin định tuyến LSR, thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành bảng định tuyến chuyển mạch nhãn MPLS hoạt động với giao thức định tuyến Internet OSPF (Open Shortest Path First) BGP (Boder Gateway Protocol) hay PNNI ATM Do MPLS hỗ trợ điều khiển lưu lượng cho phép thiết lập tuyến cố định nên việc đảm bảo dịch vụ tuyến hoàn toàn khả thi Ngoài ra, MPLS có chế định tuyến lại nhanh (fast rerouting) Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS hỗ trợ việc quản lý mạng dễ dàng Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo luồng thông tin, gói tin thuộc FEC (Forwarding Equivalence Class - lớp chuyển tiếp tương đương) xác định giá trị nhãn Do vậy, miền MPLS, thiết bị đo lưu lượng mạng dựa nhãn để phân loại gói tin Bằng cách giám sát lưu lượng định tuyến chuyển mạch nhãn LSR, nghẽn lưu lượng nhanh chóng phát vị trí xảy nghẽn lưu lượng xác định Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương thức không đưa toàn thông tin chất lượng dịch vụ (ví dụ trễ xuyên xuốt miền MPLS) Việc đo trễ thực giao thức lớp hai Để giám sát tốc độ luồng đảm bảo luồng lưu lượng tuân thủ tính chất lưu lượng định trước, hệ thống giám sát dùng thiết bị định dạng lưu lượng Thiết bị cho phép giám sát đảm bảo tuân thủ đặc tính lưu lượng mà không cần thay đổi giao thức có Khi gói tin vào mạng MPLS, định tuyến chuyển mạch nhãn không thực chuyển gói mà thực phân loại gói tin vào lớp tương đương chuyển tiếp FEC, sau nhãn ánh xạ vào FEC Một giao thức phân bổ nhãn LDP xác định chức để ấn định phân bổ ràng buộc FEC/nhãn cho định tuyến chuyển mạch nhãn LSR Khi LDP hoàn thành nhiệm vụ nó, đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP xây dựng từ lối vào tới lối Khi gói vào mạng, LSR lối vào kiểm tra nhiều trường tiêu đề gói để xác định xem gói thuộc FEC Nếu có ràng buộc nhãn/FEC LSR lối vào gắn nhãn cho gói định hướng tới giao diện đầu tương ứng Sau gói hoán đổi nhãn qua mạng đến LSR lối ra, lúc nhãn bị loại bỏ gói xử lý lớp Hiệu đạt nhờ việc đưa trình xử lý lớp tới biên mạng thực lần thay cho việc xử lý node trung gian IP Tại node trung gian việc xử lý tìm phù hợp nhãn gói thực thể tương ứng bảng kết nối LSR sau hoán đổi nhãn- trình thực phần cứng Mặc dù hiệu hiệu kết quan trọng, song chúng lợi ích mà MPLS cung cấp Trong mắt nhà cung cấp mạng lớn, khả để thực kỹ thuật lưu lượng tiên tiến mà trả giá hiệu MPLS quan tâm đặc biệt MPLS thực chức sau: + Xác định cấu quản lý tính hạt khác luồng lưu lượng, luồng máy, phần cứng khác chí luồng ứng dụng khác + Duy trì độc lập giao thức lớp + Cung cấp phương pháp ánh xạ địa IP với nhãn đơn giản, có độ dài cố định sử dụng công nghệ chuyển tiếp gói chuyển mạch gói khác + Giao diện với giao thức định tuyến có giao thức đặt trước tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol) giao thức mở đường ngắn (OSPF) + Hỗ trợ IP, ATM giao thức lớp Frame – Relay Trong MPLS việc truyền liệu xảy đường chuyển mạch nhãn LSPs (Label Switch Path) tạo từ đầu vào đến đầu mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói FEC sử dụng chế chuyển đổi nhãn LSPs thiết lập trước truyền liệu (kích thích điều khiển) Các nhãn (tên nhận dạng xác giao thức) phân bổ việc sử dụng giao thức phân bổ nhãn LDP (Label Ditribution Protocol) RSVP đội lên (piggybacked) giao thức định tuyến giao thức định tuyến cổng miền (BGP) OSPF Mỗi gói liệu bọc mang nhãn suốt hành trình chúng từ nguồn tới đích Bởi nhãn có độ dài cố định chèn đầu gói tế bào nên chuyển mạch gói nhanh tuyến liên kết phần cứng 1.4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN MPLS Nhãn Nhãn thực thể có độ dài ngắn, cố định cấu trúc bên Nhãn xác định đường mà gói qua Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin mào đầu lớp mạng, địa lớp mạng Nhãn gắn vào gói tin cụ thể đại diện cho FEC mà gói tin ấn định Thường gói ấn định cho FEC (hoàn toàn phần) dựa địa đích lớp mạng Tuy nhiên nhãn không mã hoá địa Dạng nhãn phụ thuộc vào phương tiện truyền mà gói tin đóng gói Ví dụ gói ATM (tế bào) sử dụng giá trị VPI/ VCI nhãn, Frame Relay sử dụng DLCI nhãn, đoạn đệm chèn thêm sử dụng cho nhãn Khuôn dạng đoạn đệm gồm byte có cấu trúc hình sau Link Layer Header MPLS Shim Network Layer Header Other Layers Headers and data Exp.bi t Label 20 bits bits BS bit TTL bits Hình 1.1: Dạng nhãn MPLS chung Đối với khung PPP hay Ethernet giá trị nhận dạng giao thưc P-ID (hoặc Ethertype) chèn thêm vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung MPLS unicast hay multicast Ngăn xếp nhãn (Label stack) Đó tập hợp có thứ tự nhãn gắn theo gói để truyền tải thông tin nhiều FEC mà gói nằm LSP tương ứng mà gói qua Ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (một nhãn cho EGP nhãn cho IGP) tổ chức đa LSP trung kế LSP Mỗi mức ngăn xếp nhãn gắn liền với mức phân cấp Điều tạo thuận lợi cho chế độ hoạt động đường hầm MPLS Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label switching Router) 10 với tải trọng cao Giải thuật véc tơ khoảng cách hay xem xét định tuyến ràng buộc Nó tính chất giải thuật Bellman – Ford mà phép lặp thứ h nó, xác định đường tối ưu (số bước sóng tối đa) nguồn đích, đường nhiều h chặng Điều khuyến nghị cho thực định tuyến theo chất lượng dịch vụ QoS Bởi giải thuật Bellman – Ford tiến hành việc tăng chặng trung gian nên cần cung cấp cho chặng trung gian rỗi đường tiêu chuẩn tối ưu thứ hai Tính chất hay áp dụng cho mạng toàn quang Thậm chí đường ngắn thoả mãn cho tuyến dài chặng, luồng quang không nên dài điều dẫn đến thông tin quang hiệu đắt tiền Giao thức báo hiệu IP thời gian thực RIP thực hay giao thức dựa véc tơ khoảng cách Nó tiếp tục phát triển đơn giản phù hợp cho mạng nhỏ Tuy nhiên, Rip có số thiếu sót làm cho đặc biệt không phù hợp với mạng ION Đặc biệt, RIP không phù hợp cho cầu hình lớn nhiều vấn đề khác Biện pháp khắc phục tốt thực giải thuật trạng thái liên kết Trong phạm vi mạng ION, để tính tuyến rõ ràng sử dụng giải thuật đinh tuyến dựa mạng liên kết dễ dàng nhiều Thực vậy, luồng quang thiết lập tối ưu nút có thông tin đầy đủ mạng Nó đặc tính giải thuật Dijkstra để tìm tuyến rõ ràng mạng ION tối thiểu xác xuất tắc nghẽn yêu cầu mạng ION Trong định tuyến trạng thái liên kết, thông tin gửi xảy thay đổi Nút xây dựng nên hình dạng cấu hình mạng Sau sử dụng giải thuật định tuyến để xác định tuyến Ngược lại, phương pháp véc tơ khoảng cách cần sử dụng giải thuật phân tán giải thuật Bellman – Ford Thực tế giải thuật trạng thái liên kết sử dụng giải thuật định tuyến đặc biệt quan trọng Giải thuật định tuyến nâng cao bổ sung cho giải thuật RWA cách an toàn mà không trải qua thay đổi lớn Điều đặc biệt quan trọng cho sử dụng phần 76 mềm Ví dụ như, giải thuật RWA khác thực thi, dựa toán tối ưu khác (tin tức tổng thể phần) Giao thức OSPF phiên giao thức trạng thái liên kết phổ biến rộng rãi Nó ngày phổ biến so với RIP, phù hợp cho mạng lớn OSPF giải thuật nguồn mở tìm thấy với ngôn ngữ khác nhau, bao gồm C++ Đây thuận lợi lớn cho sử dụng lại phần mềm Bởi chương trình mô (OMNET ++) sử dụng dựa C++ Phần trước giải thích giải thuật trạng thái liên kết lựa chọn Nó lựa chọn, tiêu chuẩn GMPLS chấp nhận mà giải thuật trạng thái liên kết sử dụng Đó mở rộng cho OSPF IS-IS đưa dự thảo MPLS B Mô tả toán định tuyến B.1.1 Quảng bá tuyến Bản tin quảng bá tuyến xây dựng theo OSPF mở rộng cho GMPLS Mục đích mở rộng giá trị chiều dài tuyến TLV (Type Length Value) liên quan đến trường ISCD (bộ mô tả khả chuyển mạch giao diện) GMPLS OSPF mở rộng Thực tế tin ROUTING làm tràn toàn mạng nút thay đổi khả liên kết Về chúng chứa địa đầu liên kết mà khả bước sóng thay đổi trạng thái bước sóng thay đổi Cơ sở liệu liên kết bao gồm ghi, ghi miêu tả tuyến liên kết mạng Mỗi ghi chứa địa tuyến liên kết nút, trường khả bước sóng trường thước đo Trường thước đo chi phí sử dụng tuyến liên kết thực tính toán đường ngắn Trong luận văn hai thước đo khác thực Chúng hai hàm tổng số bước sóng số bước sóng sử dụng tuyến liên kết B.2 Thước đo liên kết Thước đo liên kết thể chi phí sử dụng tuyến liên kết mạng Chi phí liên kết hàm tổng số bước sóng số bước sóng có 77 thể sử dụng Bước sóng sử dụng nhiều chi phí liên kết thấp Bài toán định tuyến kiểm tra với thước đo khác nhau: TWA (tổng số bước sóng bước sóng sử dụng) tuyến liên kết (i,j) λTi, j tổng số bước sóng tuyến liên kết Thước đo TWA đơn giản thể tải gán cho tuyến liên kết xác định bởi: Wi =1.j ∀(i, j) ∈ E j j Thước đo TWA nâng cao để kiểm tra thước đo mà tối thiểu xác suất tắc nghẽn tuyến rõ ràng:  W i j = - log 1−   1− ,, jj λ  ∀(i, j) ia, j ∈E2  So sánh hàm trọng khác cho λia, j = 32 đ ược thể hiển đồ thị: Hình 4.4: Các thước đo liên kết cho sợi 32 bước sóng B.3 Tính toán đường Cơ sở liệu liên kết cập nhật định tuyến GMPLS đáp ứng sở tính toán dò đường dựa giải thuật Dijkstra Tính toán đường thực nút mạng nhận tin ROUTING, cập nhật khả liên kết mạng 78 Giải thuật định tuyến thường cho phép nút xây dựng sở liệu Cơ sở liệu chứa N ghi, N số nút mạng Mỗi ghi dựa cấu trúc sau: + Địa nút đích: Xác định ghi; nút để tiến tới + Chi phí tổng cộng cho nút đích này: Đây chi phí tổng cộng thực tuyến ngắn tới nút đích + Khả bước sóng sử dụng đầu cuối - đầu cuối: Trường xác định rõ ràng bước sóng gán có tuyến ngắn + Tuyến rõ ràng: Đây danh sách liệt kê tất địa nút yêu cầu tuyến ngắn Với sở liệu liên kết ngắn ba trường thực tế đầu trực tiếp giải thuật đường ngắn Hai trường cuối kết thủ tục nhỏ giải thuật Dijkstra Thực vậy, tính chất giải thuật Dijkstra mà tìm danh sách nút đường ngắn phép gọi đệ quy đơn giản B.4 Gán bước sóng Có số lớn toán gán bước sóng thực Các toán kiểm tra luận văn gán bước sóng theo thứ tự bước sóng ngẫu nhiên Gán theo thứ tự bước sóng chọn bước sóng sử dụng danh sách bước sóng yêu cầu Gán theo ngẫu nhiên lựa chọn bước sóng cách ngẫu nhiên bước sóng sử dụng khác Hai toán sử dụng trực tiếp lối giải thuật tính toán đường để xác định bước sóng đặt trước đường tới đích mạng từ nút nguồn B.5 Bài toán đặt trước Giao thức đặt trước dựa đặt trước song song (đồng thời) thực để kiểm tra toán định tuyến gán bước sóng thực Việc đặt trước đơn giản hoá không xem xét gói bị mất, không cho phép xem xét cấu truyền lại Hơn nữa, giả thiết dịch vụ giao thức định tuyến (như OSPF) từ chặng tới chặng định tuyến khác cung cấp 79 Bài toán đặt trước sử dụng loại gói sau: REQUEST, RESERVE, RESPONE, TAKEDOWN Quá trình trao đổi tin cho đặt trước sau: + Bộ phát hệ thống đầu cuối nút phát tin REQUEST (yêu cầu) cho kết nối tới nút khác lựa chọn ngẫu nhiên mạng ION Nó truyền yêu cầu tới định tuyến GMPLS liên kết Nhờ sở liệu quang xây dựng giải thuật định tuyến bước sóng mà mô đun định tuyến GMPLS xác định (1) tuyến rõ ràng sử dụng tới đích yêu cầu; (2) với tuyến rõ ràng này, chọn bước sóng với tối đa khả không tắc nghẽn + Nếu tuyến rõ ràng bước sóng sử dụng cho đích router GMPLS đặt trước đồng thời tuyến bước sóng gán cho kết nối Đó là, gửi đồng thời tin RESERVE (đặt trước) tới nút tuyến rõ ràng chấp nhận + Khi nút tuyến rõ ràng nhận tin RESERVE kiểm tra liệu bước sóng sử dụng tuyến liên kết liên kết nút xem xét với việc làm trước tuyến rõ ràng hay không Sau gửi tin RESPONE trở lại mô đun router GMPLS gửi tin RESRVE Sơ đồ trình đặt trước minh hoạ tin REQUEST, RESERVE, RESPONE cho hình 4.5 Hệ thống đầu cuối gắn vào nút S gửi tin REQUEST tới định tuyến GMPLS (1) Sau đồng thời tin RESERVE tới nút 1, D (2) Cuối cùng, nút trả lời cách độc lập tới nút S (3) 80 - Đặt trước λ3 tuyến liên kết 1-2 Hình 4.5: Cơ cấu đặt trước sóng sóng – tin Request, Resrve, Respone Trong trường hợp bước sóng đặt trước sử dụng vài nút tuyến rõ ràng mô đun định tuyến GMPLS gửi tin TAKEDOWN tới tất nút tuyến rõ ràng để khuyến cáo chúng thiết lập lại bước sóng sử dụng đặt trước Sơ đồ trình đặt trước minh hoạ tin TAKEDOWN cho hình 4.6 Nút kiểm tra bước sóng sử dụng tuyến liên kết 1-2; bước sóng yêu cầu S khả sử dụng Sau khuyến cáo S việc gửi tin RESPONE từ chối đặt trước bước sóng (3) Ngay lập tức, S gửi trở lại nút khác tuyến rõ ràng tin TAKEDOWN (4) mà thiết lập lại bước sóng yêu cầu sử dụng 81 - Đặt trước λ3 tuyến liên kết 1-2 Hình 4.6: Minh hoạ sử dụng tin Take Down 4.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH Mô hình thực việc sử dụng phần mềm mô OMNET++ Nó dần trở nên phổ biến lĩnh vực khoa học thông tin cạnh tranh tốt lĩnh vực với công cụ thương mại có uy tín OPNET Nó sử dụng số trường đại học cho việc nghiên cứu mạng truyền thông Có số lý để sử dụng OMNET ++ Đầu tiên, phần mềm miễn phí Hiện ngày nhiều người sử dụng công cụ mô cho công việc khác nhau, bao gồm giao thức định tuyến OMNET ++ cho phép sử dụng lại thực thi trước hiệu sử dụng C++, ngôn ngữ hướng đối tượng cho mô đun đơn giản 4.3.1 ĐƯỜNG LỐI THỰC THI A Mô hình mạng Mô hình mạng ION bao gồm mô đun đơn giản định tuyến GMPLS mô đun đa hợp Endsystem Mô đun GmplsRouter chứa tất 82 giải thuật RWA giải thuật đặt trước, mô đun EndSystem chịu trách nhiệm tạo phân tích đáp ứng cho tin yêu cầu kết nối Mô đun EndSystem bao gồm mô đun phát đơn giản mô đun thu đơn giản Nhiệm vụ mô đun phát phát số yêu cầu kết nối tới nút đích lựa chọn cách ngẫu nhiên mạng ION Mô đun thu nhận đáp ứng cho yêu cầu kết nối phát mô đun phát giống hệt Nguyên lý nhiệm vụ mô đun thu phân tích đáp ứng xây dựng bảng thống kê Đáng ý mô đun đa hợp Endsystem mô tả thực tế hệ thống đầu cuối mạng ION Mô đun Endsystem thể cho vài hệ thống đầu cuối chuyển mạch định tuyến Ví dụ như, hệ thống mô đun chuyển mạch ATM định tuyến IP với phần mềm dựa MPLS Một lĩnh vực nghiên cứu tiêu chuẩn hoá giao diện vật lý khách hàng (các hệ thống đầu cuối) mạng truyền tải (mạng ION) Giao diện thiết kế giao diện UNI Mỗi mô đun GMPLS liên kết với mô đun EndSystem Các mô đun có địa giống Mô hình đơn giản sau: Mô đun đa hợp End System Bộ thu Bộ phát text GMPLS ROUTER Tới mô đun Gmpls Router khác Tới mô đun Gmpls Router khác 83 Hình 4.7: Các mô đun đa hợp Endsystem Gmpls khác Mô hình mạng dựa mạng mắt lưới giống mạng Abiene Mỹ Nó gồm 12 mô đun GmplsRouter phân tán GigaPop khác nhau; mô đun GmplsRouter liên kết với mô đun Endsystem B Các tham số hệ thống Lưu lượng mạng phát dạng yêu cầu kết nối Yêu cầu kết nối yêu cầu thiết lập luồng quang từ nút nguồn tới nút đích lựa chọn cách ngẫu nhiên Các yêu cầu kết nối đến định tuyến giả sử hàm phân phối mũ trung bình đơn vị thời gian Các tham số hệ thống thay đổi λTi, j tổng số bước sóng tuyến liên kết yêu cầu kết nối đến λTi, j thay đổi 8, 16,24 Các tham số thực xem xét xác suất tắc nghẽn P tuyến liên kết sử dụng U Gọi P xác suất yêu cầu kết nối bị tắc nghẽn bước sóng sử dụng luồng quang Không thể đưa định nghĩa mặt giải tích cho P Trung bình tuyến liên kết sử dụng U cho phần trăm thời gian tất bước sóng tuyến liên kết mạng sử dụng hoàn toàn ∑ i< j,i≠j,  1− i, j  λTi, j  j U= i U t ) tắc nghẽn tăng lên nhanh tuyến liên kết sử dụng tăng lên + Thước đo T AW nâng cao thực tốt th ước đo T AW đơn giản tuyến liên kết sử dụng cao, đặc biệt số bước sóng cho sợi 89 thấp Ngược lại, tuyến liên kết sử dụng thấp (U < U t ) hai thước đo có kết giống số bước sóng sử dụng Các toán gán bước sóng theo thứ tự bước sóng ngẫu nhiên cho hiệu suất giống kết hợp với toán định tuyến đặt trước 90 ... LDP Giao thc phõn phi nhón c s dng quỏ trỡnh gỏn nhón cho cỏc gúi thụng tin V trớ ca giao thc LDP v cỏc mi liờn kt chc nng c bn ca LDP vi cỏc giao thc khỏc th hin trờn hỡnh 2.6 Giao thc LDP l giao. .. lý phiờn Phỏt hnh LDP Bn tin xỏc nhn ARP MAC PHY Thành phần c giao thphần giaoMPL Thành thức MPLSS Hỡnh 1.2 V trớ giao thc LDP b giao thc MPLS Cỏc loi bn tin LDP LDP nh ngha loi bn tin: Bn tin... cỏc giao thc lp v + Cung cp phng phỏp ỏnh x a ch IP vi cỏc nhón n gin, cú di c nh c s dng bi cỏc cụng ngh chuyn tip gúi v chuyn mch gúi khỏc + Giao din vi cỏc giao thc nh tuyn hin cú nh giao