Kỹ thuật lưu lượng đa lớp trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ********** LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG ĐA LỚP TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGUYỄN ĐỨC HÙNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THỊ NGỌC LAN HÀ NỘI - 2005 DANH MụC CáC HìNH Vẽ Hình 1.1: Yêu cầu thông tin cần có nhÃn GMPLS Hình 1.2: Thông tin nhÃn tổng quát Hình 1.3: Thông tin tập nhÃn Hình 1.4: Phân cấp LSP GMPLS 10 H×nh 1.5: Chång giao thøc GMPLS 11 Hình 1.6: Nhóm liên kết rủi ro chung 12 Hình 1.7: Lồng xếp LSP 15 Hình 1.8: Nhận dạng liên kết không đánh số 16 Hình 1.9: Mô hình lớp mạng hữu 17 Hình 1.10: Các mặt phẳng GMPLS 18 Hình 2.1: Chức bảo vệ khôi phục lớp 26 Hình 2.2 : Ví dụ chế phát dựa trường TTL mạng IP 32 Hình 2.3: Nhu cầu luồng hướng chế độ điều khiển trình tự 35 Hình 2.4: Cơ chế xử lý đệm nút mạng TLV 37 Hình 2.5 : Cơ chế ngăn ngừa chuyển tiếp vòng sử dụng vector đường TLV 39 Hình 2.6: Trao đổi giá trị đếm nút mạng ATM-LSR 40 H×nh 2.7: Xư lý tr­êng TTL cđa gãi tin IP trước phân đoạn gói tin 41 Hình 3.1: Kiến trúc node mạng SONET/WDM Ring 42 Hình 3.2: Mạng SONET/WDM với node bước sóng 43 Hình 3.3: 44 Hai mô hình khả thi đáp ứng yêu cầu lưu lượng hình 3.2 Hình 3.4: Mạng SONET/WDM ring trường hợp có/không có hub-node 45 Hình 3.5: Thiết kế mạng với lưu lượng cho phép t=2 46 Hình 3.6: Topo mạng kết nối ring kiến trúc nút chức 47 Hình 3.7: Tính häp nhãm cđa mét OXC 49 H×nh 3.8: Hai h×nh thức khác cấu trúc mạng node 50 Hình 3.9: Ví dụ bảo vệ đa lớp 52 Hình 3.10: Cấu trúc chuyển mạch có hỗ trợ hợp nhóm "multicast" 53 Hình 4.1: Phân cấp LSP GMPLS 54 Hình 4.2: Mô hình mạng đa lớp tham khảo 55 Hình 4.3: Kỹ thuật lưu lượng lớp IP-MPLS 59 Hình 4.4: TE lớp quang 60 Hình 4.5: Định tuyến ràng buộc 61 Hình 4.6: Topo mạng logic 63 Hình 4.7: Giám sát lưu lượng khởi tạo trình MTE 68 Hình 4.8: Giai đoạn giám sát-phát 69 Hình 4.9: Giai đoạn xem xét lựa chọn định 70 Hình 4.10: Các giai đoạn hoạt động MTE 71 Hình 4.11: Chiến lược MTE reactive 74 Hình 4.12: Phân tích đường chung 75 Hình 4.13: Phân bố lưu lượng sau cấu hình lại 77 Hình 4.14: Đưa mức quán tính hợp lý 79 Hình 4.15: Tắc nghẽn trung bình 81 Hình 4.16: Tắc nghẽn cực đại 82 Hình 5.1: Kiến trúc mạng với mặt phẳng 84 Hình 5.2: Bản tin RSVP 86 Hình 5.3: Thiết lập đường quang (có sử dụng tin RSVP ) 87 Hình 5.4: Phương pháp đường (SPA) đa đường (MPA) 89 Hình 5.5: Định tuyến khôi phục liên kết GMPLS 92 Hình 5.6: Khái niệm nhóm liên kết rủi ro chung 93 Hình 5.7: Ví dụ khôi phục đa lớp động 97 Hình 5.8: Khôi phục MTE điển hình 97 Hình 5.9: So sánh khôi phục đa lớp động qua (ION) tĩnh (qua OTN) 98 Hình 5.10: Khôi phục đa lớp rời rạc 99 Hình 5.11: Phương pháp Bottom-up 101 Hình 5.12: Mô hình mạng chồng lấp 103 Hình 5.13: Mô hình mạng ngang cấp 103 Hình 5.14: ảnh hưởng kích thước cửa sổ quan sát 105 Hình 5.15: Tỉ lệ suy hao gói với kích thước cửa sổ quan sát khác 106 Hình 5.16: Số lượng liên kết logic ổn định lớp IP 107 Hình 5.17: Tổng số liên kết IP qua thêi gian 108 H×nh 5.18: Nhãm häp luång lưu lượng độ sử dụng liên kết IP 109 Hình 5.19: QoS sử dụng kích thước cửa sổ quan sát khác 109 Thuật ngữ viết t¾t ADm AS ASTN Add Drop Multiplexing Autonomous System ThiÕt bị xen rẽ kênh Hệ tự quản Mạng truyền tải chuyển mạch tự động Kỹ thuật băng thông Giao thức định tuyến cổng mạng vùng giáp ranh Bộ định tuyến tế bào Giao thức định tuyến tìm đường ngắn Ghép kênh theo mật độ bước sóng Kết nối chéo sè BE BGP Autonomous Switched Transport Network Bandwidth Engineering Border Gatewway Protocol CR CSPF Cell Router Constrained Shortest Path First DWDM DXC Density-Wave Division Multiplexing Digital Cross Connect EGP Edge Gateway Protocol FEC Forwarding Equivalence Class GMPLS Generalized Multi Protocol Label Switching IGP Interior Gateway Protocol IS-IS LDP Intermediate SystemIntermediate System Label Distribution Protocol LIB Label Information Base Giao thøc phân phối nhÃn Cơ sở thông tin nhÃn LMP Link Management Protocol Giao thức quản lý kênh LSP Label Switched Path Tun chun m¹ch nh·n LSR Label Switching Router Bé định tuyến chuyển mạch nhÃn Giao thức định tuyến cổng biên Lớp chuyển tiếp tương đương Chuyển mạch nhÃn đa giao thức tổng quát Giao thức định tuyến cổng miền Giao thức định tuyến IS-IS MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhÃn đa giao thức NMS Network Management System Cơ chế quản lý trung tâm O-ADM OSPF Optical-Add Drop Multiplexing Open Shortest Path First OXC PPP PSC Optical Cross Connect Point to Point Protocol Packet Switch Capable RSVP Resource Reservation Protocol SDH Synchronous Digital Hierarchy SNMP SONET Simple Network Management Protocol Synchronous Optical Network ThiÕt bÞ xen rÏ quang Giao thức định tuyến mở đường ngắn Kết nối chéo quang Giao thức điểm-điểm Tính chuyển mạch gói Giao thức dành trước tài nguyên Hệ thống phân cấp số đồng Giao thức quản lý mạng giản đơn Mạng truyền dẫn quang đồng SPF Shortest Path First SRLG Shared Risk Link Group TDP TE TTL Tag Distribution Protocol Traffic Engineering Time To Live UNI User Network Interface WDM Wave Division Multiplexing WGXC Wavelength-Grooming-CrossConnect - WGXC Phương thức định tuyến đường ngắn Nhóm liên kết rủi ro chung Giao thức phân phối thẻ Kỹ thuật lưu lượng Thời gian tồn (của gói ) Giao diện mạng người sử dụng Ghép kênh phân chia theo b­íc sãng KÕt nèi chÐo nhãm b­íc sãng Mơc lục Trang Mục lục Thuật ngữ viết tắt Danh mục hình vẽ Giới thiệu Chương 1: Chuyển mạch nhÃn Đa giao thức Tổng quát GMPLS (generalized MPLS ) 1.1 Giới thiệu 1.2 Các thành phần GMPLS 1.2.1 CÊu tróc nh·n 1.2.2 Ph©n cÊp GMPLS 1.3 Chång giao thøc m¹ng GMPLS 10 1.3.1 Các giao thức định tuyến 11 1.3.2 Các giao thức báo hiệu 13 1.3.3 Các giao thức quản lý liên kết 13 1.4 Đặc trưng mạng GMPLS 14 1.4.1 Giao diện điều khiển GMPLS 14 1.4.2 Khả mở rộng mạng 15 1.4.2.1 Xếp lồng LSP 15 1.4.2.2 Tạo nhóm liên kết 16 1.4.2.3 Sử dụng liên kết không đánh số 16 1.4.2.4 Tách riêng mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu 17 1.5 Nguyên lý hoạt động GMPLS 17 1.5.1 Phát lân cận 18 1.5.2 Tính đường 19 1.5.3 Báo hiệu dịch vụ 19 i 1.6 Tiến trình chuẩn hoá 20 1.7 Các vấn đề triển khai 21 1.8 Sự phát triển mạng nhà khai thác 22 Chương 2: Kỹ thuật lưu lượng 25 2.1 Kỹ thuật lưu lượng mục tiêu chất lượng 25 2.2 Những hạn chế chế điều khiển IGP 26 2.3 Quản lý lưu lượng MPLS 27 2.4 Quản lý lưu lượng qua MPLS 28 2.4.1 Hoạt động trung kế lưu lượng 29 2.4.2 Thuộc tính kỹ thuật lưu lượng trung kế lưu lượng 29 2.5 Các thuộc tính tài nguyên 30 2.5.1 Bé ph©n bỉ lín nhÊt 30 2.5.2 Thc tÝnh líp tài nguyên 30 2.6 Triển khai định tuyến cưỡng MPLS 31 2.7 Phát phòng ngừa định tuyến vòng 31 2.8 Chế độ khung 32 2.8.1 Phát chuyển tiếp vòng liệu 32 2.8.2 Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng liệu điều khiển 33 2.9 Chế độ tế bào 34 2.9.1 Phát hiện/ngăn ngừa chuyển tiếp vòng thông tin điều khiển 34 2.9.2 Phát chuyển tiếp vòng liệu 39 Chương 3: hợp nhóm luồng lưu lượng mạng Quang 42 3.1 Hợp nhóm luồng lưu lượng mạng vòng 42 3.1.1 Kiến trúc node 42 3.1.2 Hợp nhóm chặng (Single-Hop) mạng vòng 43 3.1.3 Hợp nhóm nhiều chặng mạng vòng SONET/WDM 44 3.1.4 Hợp nhóm động vòng SONET/WDM 46 3.1.5 Hợp nhóm luồng lưu lượng vòng SONET/WDM liên kết 46 Hợp nhóm lưu lượng mạng Mesh WDM định tuyến bước sóng 3.2.1 Cung cấp mạng: Hợp nhóm lưu lượng tĩnh động 48 48 ii 3.2.2 Thiết kế mạng với mặt phẳng (Plannar) 49 3.2.3 Nhóm họp lưu lượng với yêu cầu bảo vệ mạng Mesh WDM 51 3.2.4 Hợp nhóm Multicast mạng Mesh WDM 52 Chương 4: Kỹ thuật lưu lượng đa lớp 54 4.1 Mô hình mạng đa lớp 54 4.2 Kỹ thuật lưu lượng đa lớp 57 4.2.1 Giới thiệu 57 4.2.2 Kỹ thuật lưu lượng lớp IP-MPLS 58 4.2.3 Kỹ thuật lưu lượng lớp quang 59 4.2.4 Định tuyến ràng buộc 60 4.2.5 Định tuyến Hybrid 61 4.2.6 Kỹ thuật băng thông 65 4.3 Hoạt động MTE 66 4.3.1 Giám sát-phát vấn đề khởi tạo trình MTE 67 4.3.2 Lựa chọn vấn đề cần cấu hình lại 69 4.3.3 Thực định cấu hình 70 4.4 Yêu cầu thực chiến lược MTE hợp lý 77 4.4.1 Cố gắng sử dụng hiệu dung lượng 77 4.4.2 Đưa mức quán tính phù hợp 78 4.4.3 Tránh hiệu ứng chồng chất nhớ 79 4.4.4 Tránh tình trạng không ổn định 80 4.5 Đánh giá hiệu việc sử dụng đa lớp 80 CHƯƠNG : Các giải pháp thực MTE 83 5.1 Điều khiển MTE phân tán 83 5.1.1 Giới thiệu 83 5.1.2 Giao thức giành trước tài nguyên RSVP-TE 85 5.1.2.1 Bản tin RSVP đối tượng 85 5.1.2.2 Thiết lập trình giành trước tài nguyên 87 5.1.3 Một số đề xuất cho điều khiển MTE phân tán 89 iii 5.2 Khôi phục đa lớp 91 5.2.1 Giới thiệu 91 5.2.2 Khái niệm khôi phục đa lớp 92 5.2.3 Khái niệm khôi phục đa lớp tĩnh 94 5.2.4 Khái niệm khôi phơc ®a líp ®éng 95 5.2.5 Giíi thiƯu mét sè phương pháp khôi phục đa lớp 98 5.3 ảnh hưởng kích thước cửa sổ quan sát MTE 104 Kết luận 110 Tài liệu tham khảo 111 iv Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE Liờn kết IP đường quang Liên kết OTN(Sợi quang) Liên kết IP Luồng lưu lượng Thiết lập đường quang có cố Thiết lập liên kết IP có s c Hình 5.7: Ví dụ khôi phục đa líp ®éng Luồng lưu lượng Liên kết IP Tuyến lưu lượng trước cố Hình IV.4 : Khơi phục MTE in hỡnh Hình 5.8 : Khôi phục MTE điển hình Trang 97 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE Hình 5.9 đưa nhìn trực quan so sánh hai phương pháp khôi phục đa lớp tĩnh (OTN) động (ION) Nhóm họp đường ngắn Thiết kế tối ưu SP (đường nhắn nhấtKhông tồn tại) IP qua ION IP qua OTN tĩnh Hình IV.5 5.9: : So sánh giữa khụi phc lp ng (ION) v tnh (OTN) Hình So sánh khôiaphục đa lớp động (qua ION tĩnh ( qua OTN ) ) 5.2.5 Giíi thiƯu mét sè phương pháp khôi phục đa lớp Như đà đề cập phần trước, việc lựa chọn lớp để khôi phục lưu lượng phụ thuộc vào tình cụ thể Điều đòi hỏi chế linh hoạt cao so với chiến lược khôi phục mạng đơn lớp ( diễn khôi phục lớp thấp, lớp cao ) Trang 98 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE Có số phương pháp khôi phục đa lớp đề xuất sau : 1, Phương pháp khôi phục rời rạc : Giải pháp để triển khai kế hoạch khôi phục đa lớp đơn giản cần phải thực song song đồng thời lớp Quan sát lỗi xảy hình 5.10 Luồng lưu luợng a-c bị ảnh hưởng việc khôi phục diễn lớp client ( tuyến a-d-c thay tuyến a-b-c ) Trong lớp server tiến hành khôi phục liªn kÕt ligic a-d ( thc topo líp client ) việc định tuyến lại qua node E Điều quan trọng đáng ý phương pháp thực dễ dàng giản đơn (không cần định tiêu chuẩn liên kết hai lớp ) Tuy nhiên giải pháp gặp phải số khó khăn định Những động thái khôi phục hai lớp chiếm giữ phần tài nguyên dự trữ suốt trình xảy cố ( lớp server tuyến A-E-D client a-b-c, tài nguyên dự trữ bị chiếm dụng đoạn A-B B-C t¹i líp server ) Client Layer Primary Path Server Layer Recovery Path Client Layer Recovery Path Hình 5.10: Khôi phục đa lớp rời rạc Tại lớp server định tuyến lại link a-d qua đường A-B-C-D hay A-ED; đương nhiên trình khôi phục phải cần đến dung lượng dự phòng hai link A-B B-C Nếu lớp cao có phần lưu lượng hỗ trợ lớp thấp điều nguy hiĨm Bëi v× diƠn Trang 99 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE trình khôi phục lớp server chiếm phần tài nguyên dự trữ mà lớp client gửi nhờ, hiệu ứng giao thoa triệt tiêu' 2)Phương pháp khôi phục dÃy liên tiếp : Đây phương pháp thông minh hơn, ưu việt so với phương pháp rời rạc Nó có khả chuyển giao trình khôi phục sang lớp khác lớp không khả đảm đương nhiệm vụ khôi phục Có hai hình thái khôi phục phương pháp này: ã Khôi phục kiểu bottom-up (tiến hành từ lên trên) : Quá trình khôi phục bắt đầu diễn lớp cùng, lớp phát cố Toàn lưu lượng khôi phục lớp này( khả lưu trữ hạn chế ) khôi phục lớp cao Tính ưu việt phương pháp trình khôi phục thực lớp lõi nằm sâu bên nên phát huy tính mềm dẻo linh hoạt Tuy nhiên khôi phục lớp lõi diễn cố thực phức tạp ã Khôi phục kiểu top-down : trình khôi phục diễn lớp cao chuyển dần xuống lớp lớp bên không khôi phục lưu lượng Điểm trội dễ nhận thấy phương pháp lớp cao khắc phục cố cách dễ dàng mà đảm bảo yêu cầu chất lượng dịch vụ khôi phục luồng lưu lượng có mức ưu tiên cao từ ban đầu Nhưng điều trở ngại phương pháp lớp thấp bên thân khó biết liệu lớp cao có thực thành công trình khôi phục hay không Như khuyến nghị đưa cần phải hỗ trợ chế báo hiệu thoả đáng để lớp bên có thông tin kết trình khôi phục lưu lượng đà diễn lớp bên trên, từ đưa biện pháp xử lý xác kịp thời Trang 100 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE Hai giai đoạn khôi phục lưu lượng hình 5.11: Giai đoạn 1: Khôi phục lớp Server Client Layer Primary Path Server Layer Recovery Path Giai đoạn 2: Khôi phục lớp Client Client Layer Primary Path Client Layer Recovery Path Hình 5.11: Phương pháp Bottom-up Lớp server bắt đầu tiến hành khôi phục liên kết logic a-d không thành công node D gặp cố Vì kế hoạch khôi phục lớp client khởi tạo cho luồng lưu lượng a-c cách định tuyến qua node b thay node d Quá trình diễn theo bước : trao quyền xử lý từ lớp sang lớp khác Có hai giải pháp đề cập tới : Gải pháp thứ dựa hoạt động định thời- holdoff timer Bộ định thời đếm thời gian thời điểm mà lớp server bắt đầu diễn trình khôi phục Cho đến định thời ngừng đếm, mà lưu lượng chưa khôi phục lớp client đảm đương nhiệm vụ thay cho lớp server Tuy nhiên trở ngại giải pháp hoạt động khắc phục diễn lớp lớp cao bị chậm trễ cho dù không phụ thuộc vào mức Trang 101 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE độ cố Để khắc phục nhược điểm chiến lược phân cấp nên sử dụng : "dấu hiệu nhận biết khôi phục " lớp thông qua thẻ lưu trữ thông tin cụ thể trình khôi phục Ngay thời điểm mà lớp server đà biết không thể khắc phục lỗi, gửi thẻ ( báo hiệu tường minh ) tới lớp client Nhưng cần phải tiến hành nghiên cứu phân tích để thẻ thật tương thích với chuẩn giao diện lớp mạng Một khuyến nghị đưa định thời đem lại hiệu áp dụng vào phương pháp top-down Vì lớp thấp cần phải nhận thông tin xác xem liệu lớp cao có khôi phục thành công hay không 3, Phương pháp tích hợp : Dựa kế hoạch khôi phục đa lớp tích hợp độc lập Nghĩa muốn triển khai kế hoạch cần phải có đựơc kiến thức tổng quan đầy đủ toàn lớp mạng để từ đưa định lớp nên diễn trình khôi phục Cần phải thừa nhận phương pháp hứa hẹn nhiều triển vọng tương lai thực phương pháp linh hoạt mềm dẻo Muốn cần phải hỗ trợ nhiều từ thuật toán phức hợp thông minh Trong tương lai không xa mô hình mạng thông tin liệu quang ngang cấp ứng dụng rộng rÃi phương pháp trở nên khả thi so với mạng chồng lấp sử dụng mặt phẳng điều khiển tích hợp Trang 102 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE iu khin IP-MPLS Kờnh iu khiển IP-MPLS Kĩ thuật chuyển tiếp Router IP-MPLS Topo Logic (đường quang) Giao diện user-network ( liệu + điều khiển ) IP-MPLS OTN-MPλS Kênh điều khiển OTN-MPλS Điều khiển OXC Chuyển mạch OXC Topo vật lý ( sợi quang ) Hình 5.12: Mô hình mạng chồng lấp iu khiển IP-MPLS/OTN-MPλS Kênh điều khiển Mặt phẳng điều khiển Thiết bị nhà khách hàng Topo vật lý ( sợi quang ) Kĩ thuật chuyển tiép Router IP-MPLS Mặt phẳng liệu Thiết bị mạng IP-MPLS/OTN-MPλS tích hợp Chuyển mạch OXC Hình 5.13: Mô hình mạng ngang cấp Trang 103 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE 5.3 ảnh hưởng kích thước cửa sổ quan sát MTE Như đà đề cập tới phần trước, cần cấu hình lại cấu lớp mạng logic hoàn toàn tuỳ thuộc vào giám sát lưu lượng cửa sổ giám sát Mỗi phạm vi cửa sổ quan sát khác đưa định cấu hình lại khác Nhìn vào hình 5.14 : cã hai lng l­u l­ỵng, mét tõ node A tíi node C (fA), mét tõ node B tíi node C (fA) Mỗi kênh bước sóng có dung lượng 2,5Gbp Xét mạng topology logic quang Lưu lượng nhóm họp theo chặng (link - by - link) thời điểm ban đầu Mạng sử dụng MTE để tái cấu hình tự động với ngưỡng tải cao 70% tổng dung lượng liên kết logic sẵn có ngưỡng tải thấp 20% Đầu tiên, cửa sổ quan sát có kích thước 0,5s Khi lưu lượng tăng ®ét biÕn (bïng nỉ t¹i ®iĨm B) cã thêi gian 1s, MTE phát yêu cầu lưu lượng qua liên kết B - C vượt mức ngưỡng tải cao cho phép Thigh Một liên kết trực tiếp A - C thiết lập Tuy nhiên liên kết bị loại bỏ MTE phát nhu cầu lưu lượng liên kết thấp ngưỡng tải Tlow Quá trình lặp lặp lại, mạng logic ổn định Nhất thiết cần liên tục chuyển đổi qua lại trình nhóm họp luồn lưu lượng đầu cuối - đầu cuối (end - to -end) theo chặng (link - by - link) Gói liệu bị sau liên kết A - C bị xoá bỏ (Xem hình 5.15a) Tr­êng hỵp tiÕp theo víi kÝch th­íc cưa sỉ quan sát 1,5s Mặc dù kích thước cửa sổ quan sát lớn thời gian xảy bùng nổ lưu lượng nhu cầu lưu lượng liên kÕt B - C (d­íi sù gi¸m s¸t cđa cưa số) vượt ngưỡng tải cao Thigh nên liên kết A - C bổ sung Tiếp theo liên kết A - C trì thời gian phát sinh thêm phần lưu lượng míi vÉn n»m vïng cưa sỉ quan s¸t (xem hình 5.15 b) Trong Trang 104 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE suốt thời gian link A - C tồn không xảy tượng gói Các luồng lưu lượng tập hợp đầu cuối sau đà tái cấu hình Cuối xét trường hợp kích thước cửa sổ quan sát lớn, 5s Nhu cầu lưu lượng trung bình qua giám sát cửa sổ nằm ngưỡng tải cao Thigh Như liên kết A - C không thiết lập Việc xảy tắc nghẽn lưu lượng mạng điều tránh khỏi Điều đồng nghĩa với việc bị thất thoát số lượng gói liệu Link tc nghn Khi cửa sổ quan sát nhỏ Link ứng cử độ ổn định thấp Đưa link IP ổn định; fA chuyển từ đường cũ sang đường Nhu cầu lưu lượng (Gbps) Mẫu lưu lượng Cửa sổ quan sát phù hợp fA chuyến sang Link IP ổn định Khi cửa sổ quan sát lớn Mẫu lưu lượng cho luồng fA fB Link ứng cử ổn định Link tắc nghẽn Hai luồng lưu lượng thất thoát s gúi d liu Hình 5.14: ảnh hưởng kích thước cửa sổ quan sát Trang 105 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE T l suy hao gói (kích thước cửa sổ 1.5s) Tỉ lệ suy hao gói (kích thước cửa sổ 5s) Tỉ lệ suy hao Tỉ lệ suy hao Tỉ lệ suy hao Tỉ lệ suy hao gói (kích thước cửa sổ 0.5s) Hình IV.7 : Tỉ lệ suy hao gói với kích thước cửa H×nh 5.15: TØ lƯ suy hao gãi víi c¸c kÝch th­íc sổ quan sát khác cưa sỉ quan sát khác Vì mạng logic mang tính động, số lượng liên kết IP sử dụng ( liên kÕt logic IP cã thĨ bao gåm mét hay nhiỊu kênh bước sóng ) thay đổi liên tục qua thời gian, thể hình 5.16 Trong mạng logic tồn hai loại liên kết: liên kết tĩnh (cố định): không bị xóa bỏ sau mạng đà đạt tới trạng thái ổn định ; liên kết động : thời gian tồn phụ thuộc vào nhu cầu lưu lượng Các liên kết tĩnh hình thành nên hệ thống mạng back-bone, liên kết động có nhiệm vụ giải toả tình trạng tắc nghẽn mạng cần thiết Hình 5.16 b thể độ biến động liên kết IP qua khoảng thời gian mô Từ thấy mạng logic có tính ổn định không cao Theo dõi hình 5.16 để thấy rõ tính ổn định mạng logic thay đổi với giá trị kích thước cửa sổ quan sát khác Trang 106 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE Cỏc liờn kt IP cố định độ biến động Kích thước cửa sổ quan sát ( *0.1s) Số liên kết Tái cấu hình Các bước sóng khác Các liên kết IP cố định độ sử dụng tối đa bước sóng Độ biến động liên kết IP Các liên kết IP Tái cấu hình Các liên kết IP Các liên kết IP Các liên kết IP cố định q trình cấu hình lại mạng logic Kích thước cửa sổ quan sát ( *0.1s) Số liên kết Độ biến động liên kết Kích thước cửa sổ quan sát ( *0.1s) Số liên kết Tổng số cỏc bc súng Hình 5.16: Số lượng liên kết logic ổn định lớp IP Khi kích thước cửa sổ quan sát nhỏ (0.1s, 0.2s, 0.3s) mạng logic cấu hình lại thường xuyên Nghĩa với thời gian quan sát nhỏ độ dài 'burst' lưu lượng hệ thống trở nên nhạy cảm diễn thay đổi bên mạng Dễ nhận thấy tăng kích thước cửa sổ quan sát lên làm tăng tính ổn định mạng, điều thể qua việc giảm mức độ biến động số lần tái cấu hình mạng Nhìn hình 5.16c thấy số lượng kênh bước sóng cần đáp ứng theo yêu cầu giảm xuống hệ thống không thật thường xuyên tình trạng lưu lượng đỉnh Nhưng sử dụng kích thước cửa sổ phù hợp (trong khoảng từ 0.5s đến 3s) đem lại cho cấu trúc mạng nhiều liên kết ổn định hơn, lại sử dụng kênh bước sóng Như luồng lưu lượng có xác suất cao cần thiết lập liên kết logic từ nguồn tới đích Không thn lỵi viƯc nhãm häp lng l­u l­ỵng Víi mục đích tiết kiệm nguồn tài nguyên kênh bước sóng,thay nhóm họp luồng lưu lượng từ đầu cuối đến đầu cuối MTE tiến hành nhóm họp theo chặng cách xoá bỏ liên kết Trang 107 Luận văn cao học Các giải pháp thực MTE có độ dử sụng tải thấp Ví dụ, kích thước cửa sổ 3s đà nói mạng ổn định bao gồm liên kết thực cần thiết Hình vẽ 5.18 thể mức độ sử dụng liên kết IP với giá trị khác kích thước cửa sổ quan sát : Mỗi chiếm dụng mức độ trung bình nằm ngưỡng tải cao (70%) ngưỡng tải thấp (30%) Một vấn đề đặt tính toán giá tri thích hợp cho kích thước cửa sổ quan sát, hai tiêu chuẩn quan trọng việc đánh giá cấp dịch vụ QoS : trễ đầu cuối-đầu cuối trung bình tỉ lệ suy hao gói Khi thời gian quan sát nhỏ QoS giảm xuống việc tái cấu hình thường xuyên ( tái cấu hình làm tăng độ trễ lưu thông gói xác suất gói tăng ) Ngược lại, tăng thời gian quan sát lên QoS cải thiện đáng kể Điều thể rõ hình 5.19 : Hình 5.17: Tổng số liên kết IP qua thời gian Trang 108 Luận văn cao học Các giải pháp thực hiÖn MTE Độ sử dụng liên kết IP Độ sử dụng liên kết IP Liên kết IP Các kết nối liên kết Số lượng liên kết IP tĩnh kết nối thiết lập liên kết IP Kích thước cửa sổ quan sát (*0.1s) Kích thước cửa sổ quan sát (*0.1s) Số kết nối liên kết : 7.04 Độ sử dụng liên kết IP trung bình : 76% H×nh 5.18: Nhãm häp luồng lưu lượng độ sử dụng liên kết IP Trễ đầu cuối-đầu cuối trung bình Kích thước cửa sổ quan sát (*0.1s) Tái cấu hình Trễ ( s ) Tỉ lệ suy hao gói Tỉ lệ suy hao gói Kích thước cửa sổ quan sát (*0.1s) Trễ đầu cuối-đầu cuối trung bình : 7.63E-02 (s) Tỉ lệ suy hao gói : 1.9% H×nh 5.19: QoS sư dơng kích thước cửa sổ quan sát khác Nhìn nhËn l¹i cã mét sè nhËn xÐt nh­ sau : ã Cần tiến hành nghiên cứu phân tích kĩ lưỡng để đưa giá trị phù hợp cđa kÝch th­íc cưa sỉ quan s¸t t theo kiÕn trúc thực tế mạng logic nhằm đạt tới cân hợp lý cho yêu cầu QoS, giảm chi phí mạng, tăng tính ổn định mạng ã Cần tăng tính linh hoạt mềm dẻo cưa sỉ quan s¸t : KÝch th­íc cđa cưa sỉ quan sát thay đổi qua thời điểm định để đáp ứng cách tốt biến động xảy mạng Trang 109 Luận văn cao học Kết luận KếT LUậN Trong luận văn này, đề tài nghiên cứu vấn đề nâng cao chất lượng dịch vụ mạng sử dụng kỹ thuật lưu lượng đa lớp Mạng đa lớp đưa vào nghiên cứu mạng tốc độ cao hai lớp IP/MPLS qua mạng quang WDM Đây kiến trúc mạng hệ với đặc tính kỹ thuật lưu lượng sẵn có áp dụng vào lớp hai lớp nhằm đạt mục đích nâng cao chất lượng dịch vụ mà đảm bảo yêu cầu sử dụng tài nguyên mạng hiệu Trong phần kỹ thuật lưu lượng đa lớp đà đề cập tới vấn đề kỹ thuật lưu lượng lớp quang lớp IP/MPLS Tại lớp IP/MPLS nhờ LSP mang thuộc tính lưu lượng với chế định tuyến ràng buộc đà đem lại hiệu rõ rệt chất lượng dịch vụ Còn đối víi m¹ng quang WDM, líp WDM thùc hiƯn kü tht hợp nhóm luồng lưu lượng tận dụng tài nguyên bước sóng, tiết kiệm chi phí xây dựng sở hạ tầng mạng Lớp quang với chức truyền vận nên có vai trò quan trọng việc đảm bảo liệu thông suốt hạn chế tối đa việc mát liệu Vì lớp sử dụng chế bảo vệ đường, bảo vệ liên kết nhờ đường dự phòng, sử dụng chế khôi phục đường Kĩ thuật lưu lượng đa lớp MTE với chế định tuyến lai (Hybridkết hợp định tuyến online offline), chế khôi phục đa lớp ( tiến hành lớp IP/MPLS lớp quang ) đưa topo mạng tối ưu nhằm giải tình mạng gặp cố, tắc nghẽn, tải lưu lượng mức thấp Bên cạnh đó, với mô hình quản lý phù hợp có hỗ trợ từ phương thức báo hiệu mở rộng mạng có linh hoạt mềm dẻo việc cập nhật thông tin node ( router, chuyển mạch, ghÐp nèi quang ) ®Ĩ tõ ®ã cã thĨ ®­a định xử ký kịp thời Như chiến lược MTE đà đem lại hiệu sử dụng băng thông phương pháp đơn lớp nhờ nâng cao chất lượng dịch vụ Trang 110 Luận văn cao học Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo Tiếng Việt TS Phùng Văn Vận, KS Đỗ Mạnh Quyết ( 2003 ), " Công nghệ chuyển mạch nhÃn đa giao thức ", Trung Tâm Thông Tin Bưu Điện, Hà Nội Tổng công ty bưu viƠn th«ng ViƯt Nam (2002 ), " Héi tơ viƠn thông công nghệ thông tin kỷ nguyên ", Hµ Néi TiÕng Anh Keyao Zhu and Biswanath Mukherje (2003), " A Review of Traffic Grooming in WDM Optical Network: Architectures and Challenges ", Computer Science Department University of California Paola Iovanna, Marina Settembre, and Roberto Sabella (2003), " Traffic Engineering Solution for Next Generation Network: the GMPLS Perspective ", Research Department v.Anagnina Rome, Italy Didier Colle, Sophie De Maesschalck, Bart Puype, Mario Pickavet (2004), " Performance Evaluation of Multi-Layer Traffic Engineering Enabled IP-over-ION Networks ", Ghent University, Belgium Piet Demeester, Ilse Lievens (2003), " Influence of the observation window size on the performance of multi-layer traffic engineering ", Ghent University, Belgium Jean-Philippe Vasseur, Adelbert Groebbens ( 2004 ), " Benefits of GMPLS for Multilayer Recovery ", Ghent University, Belgium Trang 111 ... Giới thiệu Chương 1: Chuyển mạch nhÃn đa giao thức tổng quát GMPLS Chương 2: Kỹ thuật lưu lượng Chương 3: Hợp nhóm luồng lưu lượng mạng quang Chương 4: Kỹ thuật lưu lượng đa lớp Chương : Các giải... Nhóm họp lưu lượng với yêu cầu bảo vệ mạng Mesh WDM 51 3.2.4 Hợp nhóm Multicast mạng Mesh WDM 52 Chương 4: Kỹ thuật lưu lượng đa lớp 54 4.1 Mô hình mạng đa lớp 54 4.2 Kỹ thuật lưu lượng đa lớp 57... Bé định tuyến chuyển mạch nhÃn Giao thức định tuyến cổng biên Lớp chuyển tiếp tương đương Chuyển mạch nhÃn đa giao thức tổng quát Giao thức định tuyến cổng miền Giao thức định tuyến IS-IS MPLS