Đồ án tốt nghiệp:ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU TRONG IPWDM

Giao thức Internet (IP) đã trở thành giao thức chuẩn phổ biến cho các dịch vụ mạng mới, do đó lưu lượng IP không ngừng tăng nhanh và dần thay thế các loại giao thức khác. Trong khi đó công nghệ WDM cung cấp khả năng dung lượng truyền dẫn lớn. Hơn nữa, khả năng cấu hình mềm dẻo của các bộ OXC đã cho phép xây dựng mạng quang linh hoạt hơn, nhờ đó các đường quang (lightpath) có thể được thiết lập theo nhu cầu. Một trong những thách thức quan trọng đó là vấn đề điều khiển các lightpath này, tức là phát triển các cơ chế và thuật toán cho phép thiết lập các lightpath nhanh và cung cấp khả năng khôi phục khi có sự cố, trong khi vẫn đảm bảo được tính tương tác giữa các nhà cung cấp thiết bị. Đã có nhiều phương pháp để cung cấp dịch vụ gói IP trên mạng WDM được đề nghị: IPATMSDH over WDM, IPSDH over WDM…tuy nhiên việc quản lý mạng theo các phương pháp trên gặp không ít khó khăn. Từ đó người ta mới nghĩ đến công nghệ IP over WDM.

Đồ án tốt nghiệp HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I -o0o - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU TRONG IP/WDM Giáo viên hướng dẫn : ThS Cao Hồng Sơn Sinh viên thực : Nguyễn Thị Hà Lớp : L10CQVT11B Hµ Néi, 6/2018 Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Điểm: (Bằng chữ: ) Hà Nội, ngày tháng Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B năm 2018 Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Điểm: (Bằng chữ: ) Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Giáo viên phản biện Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP/WDM 1.1 Khái niệm mạng IP/WDM .3 1.2 Các hệ WDM .4 1.3 Các xu hướng truyền tải lưu lượng mạng IP/WDM 1.3.1 IP/ATM/SONET/WDM .5 1.3.2 IP/SONET/WDM 1.3.3 IP/MPLS/WDM IP/WDM 1.4 Các kiến trúc mạng IP/WDM 1.4.1 Kiến trúc mạng IP/WDM điểm - điểm 1.4.2 Kiến trúc mạng IP/WDM cấu hình .8 1.4.3 Kiến trúc mạng IP/WDM chuyển mạch 1.5 Các mơ hình mạng IP/WDM 10 1.6 Lí chọn IP/WDM .10 CHƯƠNG 2: ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG IP/WDM 13 2.1 Định địa mạng IP/WDM 13 2.1.1 Định địa mơ hình IP/WDM chồng lấn 14 2.1.2 Định địa mơ hình IP/WDM ngang hàng 15 2.2 Nhận biết topo mạng 16 2.3 MPLS, GMPLS MPλS 17 2.3.1 MPLS 17 2.3.2 GMPLS MPλS 18 2.4 Định tuyến gán bước sóng tĩnh IP/WDM .18 Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B Đồ án tốt nghiệp 2.4.1 Giới thiệu toán 18 2.4.2 Bài tốn Định tuyến gán bước sóng tĩnh S-RWA .19 2.5.2 Bài toán Định tuyến động IP/WDM 26 2.5.3 Bài tốn Gán bước sóng động IP/WDM .35 2.6 Sự giới hạn bước sóng (WR – Wavelength Reservation) IP/WDM .41 2.6.1 Phương pháp SIR 41 2.6.2 Phương pháp DIR 42 CHƯƠNG 3: BÁO HIỆU TRONG MẠNG IP/WDM 45 3.1 Khái niệm RSVP 45 3.2 RSVP mạng quang .47 3.3 Kiến trúc triển khai RSVP .48 3.4.1 Bản tin RSVP PATH 49 3.4.2 Bản tin RESV 52 3.5 Cơ chế phát nhãn lai cho mạng quang 52 3.6 Phục hồi mạng IP/WDM .54 3.6.1 Trường hợp có dự phòng 57 3.6.2 Trường hợp phục hồi động 58 3.7 Điều khiển mạng liên miền 60 3.7.1 Độ khả dụng khả đến đích mạng IP/WDM 61 3.7.2 Trao đổi thông tin định tuyến liên miền 63 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Truyền tải gói tin IP kênh bước sóng Hình 1.2: Mạng quang WDM qua hệ Hình 1.3 : Mạng IP/ATM/SDH/WDM Hình 1.4 : Mạng IP/SONET/WDM Hình : Mạng IP/MPLS/WDM IP/WDM Hình 1.6 : Mô tả kiến trúc mạng IP/WDM điểm - điểm Hình 1.7 : Kiến trúc mạng IP/WDM tái định cấu hình .8 Hình 1.8 : Kiến trúc mạng IP/WDM chuyển mạch Hình 1.9: Hai cấu trúc tích hợp mạng quang 10 Hình 2.1 : Định địa lớp IP mạng IP/WDM cấu hình lại 14 Hình 2.2 : Định địa lớp WDM 15 Hình 2.3 : Yêu cầu thiết lập kết nối đồ thị chuyển đổi tương ứng 23 Hình 2.4: Yêu cầu kết nối cho ví dụ minh họa 24 Hình 2.5: Đồ thị chuyển đổi từ tập yêu cầu kết nối 24 Hình 2.6: Minh họa thuật toán Largest – First .25 Hình 2.7: Đường ngắn cố định từ nút đến nút 27 Hình 2.8: Topo mạng sử dụng ví dụ định tuyến với hàm trọng số khác 29 Hình 2.9: Đường thức đường thay từ nút đến nút 30 Hình 2.10: Bảng khoảng cách nút nguồn E 32 Hình 2.11: Minh hoạc định tuyến luân phiên 33 Hình 2.12: Minh họa định tuyến chuyển hướng 34 Hình 2.13: Các bước sóng gán giải thuật First – Fit .36 Hình 2.14: Trạng thái sử dụng bước sóng thời đường 36 Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B Đồ án tốt nghiệp Hình 2.15: Ví dụ minh họa cho giải thuật Max – Sun .39 Hình 2.16: Mơ tả phương pháp SIR 42 Hình 2.17: phương pháp DIR 44 Hình 3.1: Đường hầm RSVP 47 Hình 3.2: RSVP cho mạng quang 48 Hình 3.3: Kiến trúc phần mềm RSVP 49 Hình 3.4: Định dạng tin PATH với đối tượng yêu cần nhãn .50 Hình 3.5: Định dạng tin PATH đối tượng yêu cầu nhãn cho thiết lập đường cấp phát bước sóng nội 50 Hình 3.6: Định dạng tin RESV đối tượng nhãn 52 Hình 3.7: Sơ đồ phân phối nhãn lai 54 Hình 3.8: Phục hồi mạng IP/WDM .55 Hình 3.9: Dự phòng đường dự phòng liên kết 57 Hình 3.10: Phục hồi mạng phục hồi phân đoạn mạng 59 Hình 3.11 : Điều khiển mạng liên miền IP/WDM 60 Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Chi phí đường khác tính theo hàm trọng số khác 29 Bảng 2.2: Ma trận D ví dụ giải thuật Min – Product 37 Bảng 2.3 Tổn thất dung lượng tổng cộng giải thuật (M∑) 40 Bảng 2.4: Tổn thất dung lượng tương đối giải thuật RLC .41 Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B Đồ án tốt nghiệp THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt APS Automatic Protection Swithching Chuyển mạch bảo vệ tự động ATM Asynchronous Transfer Mode Kiểu truyền bất đồng BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên D-RWA Dynamic - RWA Định tuyến gán bước sóng động GMPLS Generalized Switching IBGP Interior Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến bên IP Internet Protocol Giao thức Internet LSA Link State Advertisement Quảng bá trạng thái tuyến nối MPLS Multi-protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPλS Multi-protocol Lambda Switching NMS Network Management System Hệ thống quản lí mạng NNI Network-to-Network Interface Giao diện liên mạng NNI OADM Optical Add/Drop Multiplex Bộ ghép kênh xen/rớt quang OBS Optical Burst Switching Chuyển mạch nhóm quang OLSR Optical Label Switching Router Bộ định tuyến nhãn quang OLT Optical Line Terminator Thiết bị đầu cuối quang ONU Optical Network Unit Thiết bị mạng quang OPR Optical Packet Router Bộ định tuyến gói quang OSPF Open Shortest Path First Giao thức ưu tiên đường ngắn OSC Optical Supervisory Channel Kênh giám sát quang OXC Optical Cross Connect Bộ nối chéo quang RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức đặt trước tài nguyên SDH Synchronous Digital Hierachy Ghép kênh đồng số SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng SRLG Shared Risk Link Group Nhóm tuyến nối nguy hiểm chia sẻ Multiprotocol Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B Label Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp Hình 3.8: Phục hồi mạng IP/WDM Phân lớp mạng IP/WDM kiến trúc liên mạng IP/WDM cung cấp phương tiện chế phục hồi Một mạng IP/WDM truyền dẫn trực tiếp IP/MPLS/WDM, IP/ATM/SDH(SONET)/WDM Trong mạng IP/WDM nhiều lớp việc phục hồi cung cấp lớp, mô hình ngang hàng số lớp khác Ở đây, việc bảo vệ lớp sử dụng chế bảo vệ sơ cấp chuyển mạch sợi tự động việc phục hồi lớp cao nhắm đến việc phục hồi mức dịch vụ Về nguyên tắc việc phục hồi động áp dụng cho kênh bước sóng phụ kênh ảo Tuy nhiên mức bảo vệ thường tạo lượng lưu lượng điều khiển lớn nên cản trở việc thực thi thời gian thực gây khó khăn cho việc mở rộng mạng Bảo vệ phục hồi mạng chia thành loại sau:  Bảo vệ/ phục hồi liên kết: kiểu bảo vệ này, đường liên kết rời rạc dành riêng thiết lập song song với trình tạo LSP đường quang cho liên kết Chính mà lỗi phát node gần kề với cố node hướng lên gần kề chuyển sang đường dự phòng Mạng D hình 3.8 mạng triển khai kiểu bảo vệ  Bảo vệ/ phục hồi LSP đường quang: phát xảy lỗi node gần kề với cố thông báo cho node hướng vào hướng đường quang LSP qua liên kết bị lỗi Các node hướng vào hướng ra sử dụng đường end to end có từ trước tính tốn đường dựa vào điều kiện mạng Khi đường dự phòng thiết lập node hướng vào hướng thực chuyển mạch sang dự phòng Loại Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 55 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp phục hồi khắc phục nhiều lỗi xảy tức thời đường LS2 hình 3.8 ví dụ phục hồi LSP  Bảo vệ khôi phục phần: kiểu phục hồi cung cấp phục hồi cho phân đoạn toàn đường số liên kết, nằm phục hồi đường phục hồi liên kết LS1 hình 3.8 ví dụ phục hồi Bảo vệ đường sử dụng đường dành riêng đường chia sẻ Bảo vệ 1+1 1:1 có đường dành riêng, bảo vệ 1:N M:N bảo vệ sử dụng đường chia sẻ Việc phục hồi cung cấp IP/MPLS Phục hồi lớp thấp nhấn mạnh vào độ khả dụng mạng lớp cao MPLS tập trung vào lưu lượng MPLS có khả cung cấp phục hồi lưu lượng gói tin chuyển vào đường thơng qua nhãn MPLS cung cấp chế phân biệt cho ứng dụng đòi hỏi tin cậy cao nhờ vào báo hiệu nhanh đưa mức độ ưu tiên bảo vệ, phục hồi Xét mặt phục hồi mơ hình IP/MPLS cho phép sử dụng hiệu dung lượng mạng Việc phục hồi IP/WDM bao gồm bước: phát lỗi, định vị lỗi, thơng báo lỗi phục hồi Trên thực tế việc tính tốn đường cho đường quang bên mạng WDM vấn đề định tuyến dựa ràng buộc Sự ràng buộc thông thường độ khả dụng bước sóng cần cho đường quang, kết hợp với ràng buộc sách quản lý Việc tính tốn đường dự phòng vấn đề đường tách rời Về mặt lý thuyết đồ thị, có hai mức tách rời liên kết tách rời liên kết Nếu hai đường khơng có chung liên kết chung liên kết tách rời Nếu hai đường khơng có node chung ngoại trừ hai node đầu node cuối hai đường tách rời node Ta thấy tách rời node có nhiều thay đổi so với tách rời liên kết Tuy nhiên kế hoạch hợp lý thiết lập đường tìm kiếm đường node tách rời trước, khơng tìm thấy tiến hành tìm kiếm đường tách rời liên kết Cách làm giúp có mức bảo vệ tối đa Các SRLG đường độ khả dụng tài nguyên liên kết thuộc SRLG khác biết rõ q trình tính tốn đường thay Giả thiết thơng tin có sẵn bó node có số khả tính tốn đường sau: Đầu tiên thực tính tốn đường đường dự phòng thiết lập dựa SRLG lựa chọn cho đường Thủ tục tính tốn đường đưa loạt nhóm liên kết mà đường đi qua chúng Ngay sau đường dự phòng tính tốn dựa kiến trúc nhóm liên kết xác định với tập SRLG Tuy nhiên, việc thiếu tài nguyên nhóm liên kết dẫn đến việc thiết lập đường khơng Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 56 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp thành cơng đường đường dự phòng tính tốn lại Còn trường hợp đường dự phòng khơng thiết lập đường dự phòng phải tính tốn lại Trong trường hợp ta có thơng tin mức bó thủ tục tính tốn đường cho chuỗi bó mà đường đi qua Mỗi node tham gia vào việc tính tốn đường tự lựa chọn nhóm liên kết để dẫn đường cho phân đoạn đường Thủ tục giúp tăng khả thành công việc thiết lập đường thơng tin trạng thái liên kết không cập nhật nơi Tuy nhiên nhóm liên kết cụ thể lựa chọn nên SRLG đường phải giữ lại thơng tin sử dụng để tính tốn đường dự phòng Ngồi ra, đường dự phòng thiết lập cách SRLG cần tránh phân đoạn cụ thể nhóm liên kết sử dụng Điều làm tăng tối đa khả thiết lập thành công đường dự phòng Một cách khác đường đường dự phòng tính tốn bước Trong trường hợp đường phải tính tốn dựa thơng tin nhóm liên kết cụ thể Tóm lại, node mạng phải thu thập thơng tin LSA bó liên kết để cung cấp cho thủ tục tính tốn đường tăng khả thành cơng việc thiết lập đường Tùy thuộc vào thủ tục tính tốn mà nhu cầu cần hỗ trợ trình thiết lập đường khác 3.6.1 Trường hợp có dự phòng Hình 3.9: Dự phòng đường dự phòng liên kết Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 57 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp Hình 3.9 trình bày ví dụ dự phòng đường dự phòng liên kết Nó sử dụng mặt phẳng điều khiển IP trung tâm mà node chuyển mạch đánh địa IP điều khiển OSPF RSVP Xét mặt định tuyến tất node chuyển mạch điều khiển OSPF Còn mặt điều khiển node chuyển mạch nhóm lại thành mạng theo tiêu chí khác mạng có EMS Mạng điều khiển NMS, điều khiển mạng phân bố hồn tồn giả thiết quản lý mạng phân cấp Mỗi liên kết hình song hướng ta giả thiết tất kênh bước sóng sợi có SRLG Trong trường hợp bảo vệ đường NMS nhận yêu cầu kết nối từ client, định chế bảo vệ thông báo cho node biên để thiết lập đường Node chuyển mạch biên bảng định tuyến nội trì OSPF để tính tốn đường đường dự phòng RSVP sử dụng để báo hiệu đường Nếu xảy lỗi đường tùy vào chế bảo hiệu mà node chuyển mạch đưa định để phục hồi mạng Nếu bảo vệ 1+1 node chuyển mạch thực chuyển sang đường dự phòng Nếu bảo vệ 1-1 đường dự phòng cần thực báo hiệu trước thực chuyển mạch lưu lượng Trong trường hợp bảo vệ liên kết giống với bảo vệ đường đi, NMS nhận thông tin điều khiển thông báo cho node chuyển mạch biên để thiết lập đường Tuy nhiên trường hợp này, node chuyển mạch biên tính tốn đường từ nguồn tới đích đường dự phòng cho chặng đầu tiên, báo hiệu sử dụng để thiết lập đường RSVP Như đường dự phòng tính tốn chặng Nếu chế bảo vệ 1+1 chặng có nhiệm vụ thiết lập phân đoạn đường dự phòng sử dụng RSVP Khi xảy lỗi đường node gần kề với lỗi thực chuyển mạch lưu lượng sang phân đoạn đường dự phòng thiết lập Nếu bảo vệ 1-1 xảy lỗi, phân đoạn đường dự phòng phải báo hiệu trước chuyển mạch lưu lượng 3.6.2 Trường hợp phục hồi động Hình 3.10 trình bày ví dụ phục hồi phân đoạn mạng phục hồi mạng Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 58 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp Hình 3.10: Phục hồi mạng phục hồi phân đoạn mạng Trong trường hợp phục hồi phân đoạn mạng đường tính tốn thiết lập node chuyển mạch biên Ở khơng có đường dự phòng nên có lỗi xảy phân đoạn mạng mà đường đi qua node chuyển mạch gần kề với lỗi có nhiệm vụ tính tốn báo hiệu đường dự phòng dựa điều kiện mạng Do khơng có chế quản lý lỗi tích cực mạng IP/WDM nên RSVP phát lỗi Ví dụ hình 3.10 kiện – sợi mạng bị đứt node chuyển mạch gần kề tham khảo bảng định tuyến nội tính tốn đường rời rạc dựa SRLG Đường báo hiệu nhờ RSVP Sau node thực việc chuyển sang đường vòng để tránh phân đoạn liên kết bọ ảnh hưởng lỗi Node cảnh báo với NMS lỗi thơng báo việc chuyển mạch dự phòng để đạt độ quán phối hợp với node khác mạng Trong phục hồi mạng đường tính tốn báo hiệu từ trước nên có lỗi xảy tin RSVP thông báo tới node chuyển mạch biên Sau node chuyển mạch biên định đường dự phòng từ nguồn tới đich, báo hiệu đường thực chuyển mạch lưu lượng Node chuyển mạch biên gửi thông báo đến NMS Điều thể hình 3.10 kiện sợi mạng bị đứt Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 59 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp 3.7 Điều khiển mạng liên miền Ở mơ hình mạng chồng lấn, mạng IP mạng WDM tương tác với thông qua giao diện UNI, mạng WDM tương tác với mạng WDM khác thơng qua giao diện NNI Còn mơ hình mạng gia tăng, mạng WDM coi mạng IP miền WDM nên chúng mạng IP giao tiếp với thông qua giao thức BGP Mô hình mạng đòi hỏi giao thức BGP quang có mặt biên giới miền WDM mạng IP khác với giao thức BGP thông thường trạng thái thụ động Hình 3.11 : Điều khiển mạng liên miền IP/WDM Trong mơ hình mạng ngang hàng vấn đề định tuyến xử lý giao thức BGP Mơ hình đòi hỏi giao thức BGP tích hợp IP quang mà thực thi mạng IP mạng WDM Những yêu cầu cho việc định tuyến liên miền IP/WDM tóm tắt lại sau  Phân bố thơng khả đến địch khắp nơi liên mạng Môt liên mạng bao gồm tập hợp mạng kết nối với mạng thuộc miền định tuyến quản lý khác  Duy trì phân biệt rõ ràng miền định tuyến miền quản lý  Giấu thông tin kiến trúc miền quản lý miền định tuyến riêng biệt  Giới hạn phạm vi giao thức IGP lý an ninh, qui mơ sách  Cung cấp khả kết hợp địa với đường Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 60 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp  Để điều khiển quản lý nhiều miền IP/WDM giao thức định tuyến phải phân bố thơng tin khả dụng tồn liên mạng Mơt liên mạng bao gồm mạng liên kết với sử dụng công nghệ khác Kiến trúc điều khiển IP trung tâm cho mạng WDM mở rộng để thỏa mãn yêu cầu tính liên mạng WDM Tương tác định tuyến báo miền WDM chuẩn hóa biên giới miền Để kết nối điều khiển quản lý mạng, đòi hỏi phải có tích hợp hệ thống quản lý nội miền với đối tác liên miền Giao thức BGP sử dụng hệ thống tự trị AS khác nên giải pháp cho việc định tuyến liên miền IP/WDM Một tập hợp mạng WDM liên kết với nên giống mặt chức Nó phải có khả giám sát phục hồi đường quang qua miền WDM Để đạt điều này, ta cần chế định địa để xác định điểm cuối đường quang mạng WDM khác nhau, giao thức báo hiệu để thiết lập đường quang qua mạng WDm thủ tục để phục hồi đường quang đa miền Giao thức BGP thông thường dùng mạng IP nên chúng cần phải mở rộng đáp ứng yêu cầu Sau đây, xem xét tính cần bổ sung quan điểm định tuyến cho mạng liên miền IP/WDM mở rộng để hỗ trợ việc giám sát đường quang qua AS Để minh họa rõ cho chế sử dụng ứng dụng, chẳng hạn mạng riêng ảo quang 3.7.1 Độ khả dụng khả đến đích mạng IP/WDM Ý nghĩa độ khả dụng khả đến đích mạng chuyển mạch gói mạng IP khác so với mạng chuyển mạch kênh mạng OXC Trong phạm vi mạng chuyển mạch gói, khả đến đích ngụ ý nhiều hay đến độ khả dụng ngược lại Trong mạng sử dụng gói tin IP, thông qua định tuyến theo khả lỗ lực tối đa, độ khả dụng khai thác dọc theo đường gói tin chuyển qua mạng giao thức định tuyến không mang theo thông tin cụ thể độ khả dụng Điều cần thiết tài nguyên mạng chia sẻ, tức khơng có dành trước Trong mạng chuyển mạch kênh ngược lại, tài nguyên dành riêng cho kết nối cụ thể Do khả đến đích định nghĩa cho dù có hay khơng đường liên kết vật lý hai điểm mạng độ khả dụng định nghĩa liệu tài nguyên dọc thẻ đường sử dụng để tạo Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 61 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp liên kết hay không Một giao thức định tuyến trạng thái liên kết dùng để có thơng tin topo mạng tài nguyên mạng WDM Tuy nhiên, mạng WDM lại có ràng buộc riêng Ví dụ đấu chéo quang OXC dọc theo đường phải có khả truyền dẫn loại tín hiệu mong muốn với sụ chuyển đổi bước sóng khơng Điều dẫn tới ràng buộc thêm vào định tuyến mạng WDM mà khơng thấy định tuyến mạng chuyển mạch gói OSPF Ví dụ ràng buộc tính tương thích định dạng tín hiệu, số chặng lớn nhất, tổng trễ loại bảo vệ liên kết Ngoài ra, mục tiêu tối ưu hóa đa dạng so với đường ngắn lúc định định tuyến Ví dụ, muốn dẫn lưu lượng theo cách mà tối ưu dung lương toàn mạng, độ tin cậy, kết hợp vài trọng số mục tiêu chọn Việc chuyển tiếp gói tin liệu IP sử dụng sở tường chặng Trong với mạng quang chuyển mạch kênh kết nối end to end phải thiết lập rõ ràng tuân theo topo mạng ràng buộc trạng thái tài nguyên có thơng qua giao thức định tuyến hai trường hợp, cách mà không sử dụng khác trường hợp Các giao thức định tuyến trường hợp chuyển mạch kênh sử dụng thiết lập kênh liên kết trước liệu thực chuyển qua mạng Ngược lại, giao thức định tuyến IP liên quan cách xác với định chuyển tiếp gói tin mặt phẳng liệu trường hợp chuyển mạch gói Thơng tin topo mạng tài nguyên thường sử dụng suốt thời gian liệu truyền nên có khả gói tin thuộc luồng liệu truyền quan mạng theo đường khác Tuy nhiên khơng có ý định định tuyến khơng quan trọng chức mặt phẳng liệu WDM, dịch vụ có tác động ảnh hưởng thứ yếu Ví dụ, thơng tin topo mạng trạng thái tài ngun khơng xác ảnh hưởng tói việc liệu có liên kết thiết lập hay khơng Nhưng khơng gây thay đổi hoạt động liên kết hoạt động Một đặc tính khác mạng WDM chuyển mạch kênh khả phân tách kênh điều khiển kênh liệu Trong trường hợp kênh liệu thiết lập tiếp tục hoạt động kênh điều khiển tương ứng bị Vấn đề tất cố kênh liệu bị gây kênh điều khiển, dẫn tới khả gây lỗi kênh liệu Điều cho thấy xu hướng chung việc mở rộng giao thức phát triển cho mạng IP để hỗ trợ cho điều khiển quản lý mạng WDM Do chất chuyển tiếp chặng mạng sử dụng gói tin IP nên việc định chuyển Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 62 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp tiếp mặt phẳng liệu node khác cần quán dọc theo đường liệu Điều có nghĩa thơng tin topo mạng tài nguyên cần thiết cho mục đích định tuyến node tương tự node khác Khi kết hợp trường thông tin giao thức định tuyến WDM, không giống giao thức định tuyến IP, cần phải quan tâm cách mà thông tin sử dụng sau Đối với mạng WDM, thông tin mà có tiềm sử dụng cho điều khiển quản lý mạng kết hợp vào giao thức định tuyến Dù thuật tốn tính tốn đường sử dụng tồn thơng tin hay hai thuật tốn sử dụng thông tin giống hay khác lại vấn đề khác Việc tính tốn đường qua mạng quang thực rõ ràng Vấn đề tính tốn đường quang vấn đề định tuyến dựa ràng buộc mà giải quyến node biên hướng vào cách độc lập 3.7.2 Trao đổi thông tin định tuyến liên miền Ta phân chia đề trao đổi thông tin định tuyến liên miền thành hai nhóm trao đổi liên miền IP với miền WDM miền WDM miền WDM a) Trao đổi thông tin định tuyến miền IP miền WDM Việc trao đổi thông tin định tuyến qua ranh giới miền IP miền WDM cho phép định tuyến biên quảng bá địa IP từ miền IP sang miền WDM nhận địa IP từ miền WDM Mạng WDM truyền dẫn thơng tin khả đến đích từ miền IP sang miền khác Việc truyền dẫn tiền tố địa từ miền IP sang miền khác thông qua miền WDM với giả thiết giao thức EBGP (exterior BGP) chạy định tuyến biên IP OXC miền WDM bên miền WDM, giao thức IBGP( interior BGP) chạy OXC biên Trong trường hợp có nhiều miền WDM hai miền IP đề cập đến phần sau Cũng giống định tuyến liên miền IP thông thương sử dụng giao thức BGP, tiền tố địa IP bên miền WDM khơng quảng bá ngồi miền WDM Một đấu chéo quang OXC biên nhận tiền tố địa IP từu định tuyến, bao gồm địa IP thân điểm hướng trước phổ biến tiền tố địa cho NGP ngang hàng nó, định tuyến biên miền IP khác OXC biên miền WDM khác Phía nhận thơng tin không cần phải phổ biến địa OXC thêm nữa, chúng phải giữ liên hệ tiền tố địa IP bên địa OXC hướng Khi địa IP bên ngồi cụ thể đến đích, định tuyến biên Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 63 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp xác định liệu đường quang thiết lập tương ứng với OXC hướng hay chưa phải thiết lập đường di động b) Trao đổi thông tin định tuyến miền WDM Giám sát kết cuối đường quang qua nhiều miền WDM liên quan đến việc thiết lập phân đoạn đường miền WDM cách song song Phân đoạn đường đầu tiền thiết lập từ nguồn OXC đến OXC biên, từ OXC biên phân đoạn đường thiết lập tới OXC miền tiếp theo, việc giám sát tiếp tục đến OXC đích Để q trình cách tự động, OXC nguồn phải xác địh đường tới OXC từ ban đầu (trong miền WDM nguồn), giao thức định tuyến liên miền phải chạy tất miền WDM Một giao thức cần phải cho phép phân cách việc định tuyến miền Điều cho phép lược đồ giám sát riêng triển khai miền thực giám sát kết cuối Những mục tiêu thỏa mãn cách sử dụng giao thức BGP với mở rộng OXC biên Đối với mục đích này, địa IP OXC cần xác định toàn cục Bằng cách sử dụng EBGP, OXC gần kề miền WDM khác trao đổi thơng tin khả đến đích OXC end point bên IP khác Nếu sử dụng giao thức IBGP, thông tin tương tự truyền từ OXC biên đến OXC khác miền WDM Do vậy, OXC biên học tất địa IP đến qua miền WDM gần kề khác Những địa quảng bá tới OXC khác bên miền WDM nhờ cho phép chúng lựa chọn OXC biên thích hợp làm điểm cho đích bên Tuy nhiên OXC biên phải theo dõi nhiều địa IP tương ứng OXC đầu xa khác route biên IP Thông tin việc lưu trữ quảng bá địa biên giảm địa OXC bên miền OXC tập trung lại thành vài nhóm địa IP mạng Khi OXC biên có thơng tin khả đích đích đầu xa, thơng tin chia sẻ với OXC bên miền WDM việc giám sát đường kết cuối Để làm điều này, OXC nguồn bên WDM phải xác định OXC biên mà qua đến đích cuối Ngồi có nhiều OXC biên cần phải có thủ tục để chọn đường cụ thể Những vấn đề tương tự định tuyến liên miền mạng Internet c) Mơ hình giám sát động: Mơ hình giám sát động sử dụng để giám đường quang qua nhiều miền khác Mơ hình minh họa việc trao đổi thơng tin bước quan Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 64 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp trọng để thiết lập đường quang Nó cho phép route biên thiết bị thức ba giống hệ thống quản lý để khởi tạo yêu cầu giám sát Việc định tuyến đường quang thực sau: OXC nguồn tìm kiếm thơng tin định tuyến tương ứng với địa IP đích rõ:  Nếu đích OXC miền WDM nguồn, đường tính tốn trực tiếp  Nếu đích đến địa bên ngồi, thơng tin định tuyến OXC biên, đường tính tốn đến OXC biên Đường tính báo hiệu từ OXC nguồn đến OXC đích bên miền WDM Địa điểm đích cuối đầy đủ yêu cầu giám sát mang theo tin báo hiệu OXC miền kiểm tra xem có phải định danh cuối hay khơng Nếu kiểm định danh cổng để hoàn thiện việc thiết lập đường quang Nếu OXC khơng phải đích đến cuối cùng, xác định địa OXC biên miền WDM gần kề mà dẫn tới đích cuối Việc thiết lập đường báo hiệu tới OXC sử dụng báo hiệu liên miền Sau OXC đóng vai trò nguồn đường d) Giao thức BGP việc trao đổi thông tin: Giao thức BGP thiết kế cho việc phổ biến thông tin khả đến đích qua miền BGP giao thức định tuyến dựa vector đường (path – vector), nghĩa thành phần mạng thông qua việc sử dụng BGP xây dựng đồ thị kết nối, đồ thị topo mạng mức miền (tức node mạng miền node thu goạn (abstract node) Với thông tin topo mạng thu gọn này, việc lựa chọn đường tối ưu đảm bảo Năng lực điều khiển lưu lượng bị giới hạn thiếu thơng tin topo hồn thiện Tuy nhiên, sách hướng tới ứng dụng lực định tuyến kế thừa từ BGP phủ nhận ưu điểm trội cho quản lý điều khiển liên miền Các miền IP kết nối với miền WDM nên có loại đường sở liệu định tuyến chúng: đường cố định (fixed routers), chuyển tiếp gần kề (forwarding adjacencies), tiềm chuyển tiếp gần kề (potential forwarding adjacenciesa) Các đường cố định thường kết hợp với liên kết cố định định tuyến Các chuyển tiếp gần kề định nghĩa lightpath thiết lập chúng định tuyến IP biên kết nối trực tiếp với miền WDM Các khả chuyển tiếp gần kề xuất hai router biên miền IP mà chúng liên lạc với thơng qua miền WDM Sau thiết lập đường quang thông qua báo hiệu, tiềm Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 65 Chương 3: Báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp chuyển tiếp gần kề trở thành chuyển tiếp gần kề; sau giải phóng đường quang chuyển tiếp gần kề tương ứng trở thành chồng nhãn sử dụng cho chuyển tiếp gói tin qua nhiều mạng qua miền khơng hỗ trợ GMPLS Trong mạng WDM khơng có chồng nhãn tương ứng Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 66 Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN Như vậy, sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu em hoàn thành đồ án “Định tuyến báo hiệu mạng IP/WDM “ Đồ án đưa cách tổng qt mạng IP/WDM: ngun lý, mơ hình, giao thức định tuyến, báo hiệu nhiều vấn đề liên quan Do tính đơn giản mặt kỹ thuật không cần thay đổi nhiều phần cứng áp dụng vào hệ thống có, chắn mạng IP/WDM giải pháp cho mạng Internet đòi hỏi tốc độ cao cung cấp dịch vụ phong phú Mạng IP/WDM kết hợp ưu điểm mạng truyền dẫn tốc độ cao với giao thức điều khiển, định tuyến đơn giản Do đó, mạng IP/WDM áp dụng cho nhiều kiểu mạng khác nhau: từ mạng đa truy cập đến mạng lõi dung lượng lớn Tuy nhiên, mạng IP/WDM số hạn chế, có nhiều lý mà mạng IP/WDM chưa áp dụng rộng rãi Một lý giá thành nhiều trường hợp việc định tuyến mạng IP/WDM tốn nhiều so với định tuyến thơng thường Nhưng nói ưu điểm mạng IP/WDM phủ nhận, cơng nghệ mạng cho tương lai Mạng IP/WDM điểm tập trung nghiên cứu nhà khoa học nhiều hãng giới nhằm đưa sản phẩm ứng dụng mạng IP/WDM vào hoạt động môi trường mạng khác Đồ án “Định tuyến báo hiệu mạng IP/WDM” bước đầu xem xét nghiên cứu giải pháp định tuyến báo hiệu mạng IP/WDM Do thời gian có hạn, việc nghiên cứu lại chủ yếu dựa lý thuyết nên đồ án em chắn có nhiều thiếu sót Em mong nhận ý kiến đánh giá, góp ý Thầy – Cô bạn để đồ án em hoàn thiện Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo ThS Cao Hồng Sơn, người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt ngiệp Đồng thời, em gửi lời cảm ơn đến tồn thể Thầy – Cơ, bạn gia đình giúp đỡ, ủng hộ em nhiều suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 67 Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Kevin H Liu, IP over WDM, John Wiley & Sons, Ltd, England, 2002 2- Hà Trần Đức, Phạm Minh Tồn, Nguyễn Hồng Hải, Cơng nghệ IP DWDM, Tạp chí Bưu Viễn thơng, kì 1, 5-2004 3- Bộ mơn Thơng tin quang, “Bài giảng học phần mạng truyền tải quang”, HVCN BCVT 2010 4- Hồng Văn Võ, “Cơng nghệ mạng hệ sau”, Nhà xuất Bưu Điện, 2008 5- Cao Hồng Sơn, “Công nghệ IP WDM”, Nhà xuất Bưu Điện, 8-2005 6- Sudhir S.Dixit, “IP over WDM: Building the Next Generation Optical Internet”, John Wiley & Sons, Ltd, New Jersey, 2003 7- George N Rouskas, “Routing and Wavelength Assignment in Optical WDM Networks”, Department of Computer Science, 2000 Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 68 ... cho hiệu trở thành nhiệm vụ cấp thiết Do vậy, đồ án tốt nghiệp em “Định tuyến báo hiệu mạng IP/WDM” Đồ án trình bày vấn đề bản, kiến trúc, kỹ thuật định tuyến vấn đề báo hiệu mạng IP/WDM Đồ án. .. 18 2.4 Định tuyến gán bước sóng tĩnh IP/WDM .18 Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B Đồ án tốt nghiệp 2.4.1 Giới thiệu toán 18 2.4.2 Bài toán Định tuyến gán bước sóng tĩnh S-RWA... mạnh để tăng tính hiệu khả mềm dẻo Nguyễn Thị Hà – L10CQVT11B 12 Chương 2: Định tuyến mạng IP/WDM Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG IP/WDM Giới thiệu chương Trong mạng IP/WDM,