IP over WDM

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI LUËN V¡N THạC Sỹ KHOA HọC NGàNH: điện tử viễn thông 1B Ip over wdm 3B Bïi trung dịng Ng­êi h­íng dÉn khoa häc: TS Ngun chÊn hïng 5B Hµ Néi - 2006 Mơc lơc Danh mơc tõ viÕt t¾t Lêi më đầu Chương Tổng quan WDM 1.1 Mạng quang WDM 1.1.1 TDM vµ WDM 1.1.2 Sù phát triển mạng quang WDM 1.2 IP over WDM 1.3 Mạng IP over WDM 11 Chương IP OVER WDM 12 2.1 Các kiến trúc mạng IP over WDM 13 2.1.1 Optical burst switching 14 2.1.2 ChuyÓn m¹ch gãi quang 14 2.1.3 Ba kiÕn tróc m¹ng IP over DWDM 16 2.2 Các mô hình liên kết mạng IP/WDM 21 2.2.1 IP over Reconfigurable WDM 21 2.3 C¸c mô hình dịch vụ IP/WDM 27 2.3.1 Mô hình dịch vụ miền 27 2.3.2 Mô hình dịch vụ hợp 29 Chương Điều khiển mạng IP/ WDM 31 3.1 Đánh địa mạng IP/WDM 33 3.1.1 Đánh địa chồng lấn 35 3.1.2 Đánh địa ngang hàng 36 3.2 Topology Discovery 38 3.3 Định tuyến IP/WDM 40 3.3.1 Xây dựng trì sở thông tin định tuyến 40 3.3.2 Tính toán đường ràng buộc chuyển mạch WDM 42 3.3.3 Những mở rộng OSPF 48 3.3.4 Hoạt động định tuyến 55 3.3.5 Khả mở rộng định tuyến (routing scalability) 58 0B 1B 3.4 B¸o hiƯu IP/ WDM 60 3.4.1 Tỉng quan vỊ RSVP 60 3.4.2 Mở rộng RSVP cho mạng quang 63 3.4.3 KiÕn tróc triĨn khai RSVP më réng 65 3.4.4 Mở rộng tin RSVP 66 3.4.5 Cơ chế cấp phát nhÃn lai cho mạng quang 70 3.4.6 Kết luận 72 3.5 Điều khiển truy nhập mạng WDM 73 3.6 GMPLS 75 3.6.1 Simple Network Management Protocol (SNMP) 78 3.6.2 General Switch Managemet Protocol (GSMP) 79 3.6.3 Giao thøc ®iỊu khiĨn chun m¹ch quang (OSCP) 87 3.7 KÕt ln 91 2B Chương 4: Điều khiển lưu lượng IP/ WDM 93 4.1 Điều khiển lưu lượng IP over WDM 93 4.2 Mô hình điều khiển lượng IP over WDM 94 4.2.1 Điều khiển lưu lượng chồng lấn 94 4.2.2 Điều khiển lưu lượng tích hợp 96 4.2.3 So sánh hai mô hình điều khiển lưu lượng 97 KếT LUậN 99 Tài liệu tham khảo 101 3B 4B U Ch­¬ng 1: Tỉng quan vỊ Wdm Ch­¬ng 1: Tỉng quan WDM 1.1 Mạng quang WDM: Các cáp đồng truyền thống cung cấp băng thông 100 Mbps khoảng cách 1km trước cần phải tái tạo lại tín hiệu Ngược lại, sợi cáp quang sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo b­íc sãng (WDM) cã thĨ cung cÊp mét sè kªnh bước sóng, kênh phân chia theo bước sóng, kênh cung cấp tốc độ kết nối lên tới 10Gbps Các phát thu đường dài WDM truyền dẫn tín hiệu quang có chất lượng tốt xa tới hàng chục km mà không cần phải dùng tái tạo lại Do vậy, sợi quang dễ dàng cung cấp băng thông lên tới hàng chục Tbps (10 12 ) Bên cạnh tốc độ cao, sợi quang làm từ thuỷ tinh (được làm chủ P P yếu từ cát silica) nên giá thành rẻ môi trường truyền dẫn truyền thống cáp đồng trục Việc truyền dẫn cáp sợi quang có độ suy hao thấp, có ưu điểm không bị chịu ảnh hưởng nhiễu điện từ, sốc điện Về mặt lắp đặt, sợi quang nhỏ nhẹ nên chúng dễ dàng cho hoạt động Cơ sở hạ tầng truyền dẫn cáp đồng thay cáp sợi quang Trong sở hạ tầng cáp sợi quang, WDM coi kỹ thuật truyền dẫn song song để tận dụng băng thông sợi sử dụng kênh bước sóng không chồng lấn Mét hƯ thèng trun dÉn quang bao gåm thµnh phần chính: ã Bộ phát quang ã Môi trường truyền dẫn quang ã Bộ thu quang Bộ phát quang sử dụng xung ánh sáng để đại diện cho bit "1" xung ánh sáng để đại diện cho bit "0" Bé thu cã thĨ t¹o mét xung điện phát xung ánh sáng Truyền dẫn sợi đơn mode đòi hỏi ánh sáng truyền theo đường thẳng dọc theo trục sợi quang Việc sử dụng sợi đơn mode cho chất lượng tín hiệu tốt, sử dụng cho truyền dẫn đường dài Một tia sáng vào sợi góc định qua sợi thông qua phản xạ bên Sợi quang có đặc tính gọi sợi đa mode Hệ thống truyền dẫn quang sử dụng mạng quang, mạng LAN, MAN, mạng truyền dẫn đường dài 1.1.1 TDM WDM Có nhu cầu liên tục băng thông việc xây dựng mạng Internet Nó tương đối đắt để lắp thêm sợi để trì chúng Để khai thác băng thông sợi tồn tại, có kỹ thuật điều chế đà phát triển hình 1.1 Hình 1.1 TDM WDM TDM đạt cách ghép nhiều kênh liệu thấp thành luồng có tốc độ cao khe thời gian không chồng lấn phân bổ cho luồng liệu ban đầu WDM dùng để truyền liệu đồng thời bước sóng mang qua sợi, tương tự FDM Ta tập trung vào kỹ thuật WDM cho mạng quang WDM Tuy nhiên TDM WDM sử dụng theo cách mà TDM cung cấp chia sẻ thời gian kênh bước sóng, ví dụ thông qua việc tập trung lưu lượng truy nhập mạng cho truyền dẫn đường trục WDM đòi hỏi kênh truyền dẫn song song bước sóng khác bên sợi vật lý Phân chia băng thông bước sóng sử dụng thành khe (các kênh bước sóng) không đòi hỏi thiết bị phức tạp mà làm tăng nhiễu kênh Hiện chuyển mạch quang WDM thương mại có khả cung cấp 256 kênh bước sóng, kênh cung cấp tốc độ liệu OC-192 (10Gbps) Một hƯ thèng trun dÉn quang WDM point -to-point bao gåm bé WADM (Wavelength Add/Drop Multiplexer), WAMP (Wavelength Amplifier) (xem h×nh 1.2(a)) Một mạng quang WDM sử dụng hệ thống truyền dẫn WDM point-to-point đòi hỏi WSXC (Wavelength Selective CrossConnect) có khả chuyển mạch tín hiệu tới đến sợi khác tần số khác Một ví dụ mạng WDM vòng ring, bước sóng hình 1.2 (b) Hình 1.2: Các mạng quang WDM Trong mạng quang, WADM, WSXC, WAMP gọi Optical Add/Drop Multiplexer (OADM), Optical Cross Connect (OXC), vµ Optical Amplifier (OAMP) Ta sử dụng thuật ngữ WADM, WSXC, WAMP để nhấn mạnh phần tử mạng mạng quang WDM 1.1.2 Sự phát triển mạng quang WDM: Thế hệ WDM cung cấp liên kết vật lý point-to-point mà hạn chế đường trục WAN Cấu hình mạng WAN WDM cấu hình tĩnh cấu hình nhân công Bản thân liên kết WDM cung cấp kết nối end-to-end tốc độ tương ®èi thÊp Nh÷ng vÊn ®Ị kü tht cđa WDM thÕ hệ đầu bao gồm thiết kế phát triển laser khuếch đại WDM, giao thức truy nhập môi trường truyền dẫn định tuyến bước sóng tĩnh WADM sử dụng mạng MAN, ví dụ sử dụng topology ring Để liên kết ring WADM, đấu chéo DXC (Digital Cross Connect) đưa để cung cấp kết nối băng hẹp băng rộng Thông thường hệ thống dùng để quản lý đường trung kế chuyển mạch thoại liên kết T1 WDM hệ thứ có khả thiết lập liên kết lightpath end-to-end định hướng lớp quang nhờ việc đưa WSXC Các lightpath tạo nên topology ảo bên topology sợi vật lý Topology ảo cấu hình lại cách động để đáp ứng lại thay đổi lưu lượng và/hoặc lập kế hoạch mạng Các vấn đề kỹ thuật cđa WDM thÕ hƯ thø bao gåm viƯc ®­a thiết bị tách/ghép đấu chéo bước sóng, khả chuyển đổi bước sóng đấu chéo, định tuyến động phân bổ bước sóng Cũng hệ thứ này, kiến trúc mạng nhận quan tâm, đặc biệt giao diện để liên kết với mạng khác Cả hai hệ đầu hệ mạng WDM đà sử dụng mạng truyền dẫn hoạt động Chi phí hiệu chúng mạng ®­êng dµi ®· chÊp nhËn réng r·i ThÕ hƯ thø mạng WDM đưa mạng chuyển mạch gói quang, tiêu đề nhÃn quang gắn kèm với liệu, truyền với trường tin, xử lý chuyển mạch quang WDM Dựa tỷ lệ thời gian xử lý tiêu đề gói tin chi phí trun dÉn gãi tin, m¹ng WDM chun m¹ch gãi cã thể thực thi hiệu sử dụng chuyển mạch nhÃn chuyển mạch bùng nổ (burst) Chuyển mạch gói quang tuý mạng toàn quang nghiên cứu Bộ định tuyến gói tin toàn quang, không sử dụng đệm mang đến loạt vấn đề kỹ thuật cho việc lập kế hoạch mạng: ã Giải tranh chấp; ã Điều khiển lưu lượng ã Dự phòng (over - provisioning) ã Over-subscription; ã Tương thích với định tuyến IP truyền thống Các ví dụ thiết bị WDM hệ thứ là: Các định tuyến chuyển mạch nhÃn quang Các định tuyến quang Gigabit Các chuyển mạch quang tốc độ cao Khả tương thích mạng WDM mạng IP trở thành vấn đề cần quan tâm mạng WDM hệ thứ Định tuyến tích hợp phân bổ bước sóng dựa giao thức MPLS/GMPLS đà bắt đầu xuất Những vấn đề kỹ thuật phần mềm mấu chốt khác bao gồm quản lý băng thông, tái cấu hình phục hồi đường đi, hỗ trợ chất lượng dịch vụ Hình 1.3 tiến trình phát triển mạng WDM Traffic granularity thể thể tích lưu lượng kích thước lưu lượng Lưu lượng mạng truy nhập ghép kênh trước truyền mạng đường trục Hình 1.3: Tiến trình phát triển mạng WDM Chuyển mạch kênh quang sử dụng cho lưu lượng tổng kích thước lớn (như trung kế), kênh thiết lập, topology đà hình thành không thay đổi thường xuyên Điều đem lại hiệu chi phí cho mạng đường dài có vài điểm tách/ghép cần lưu lượng đòi hỏi liên kết truyền dẫn vật lý Một thoả hiệp chuyển mạch kênh chuyển mạch gói chuyển mạch bùng nổ (burst), chuyển mạch lưu lượng bùng nổ mạng hướng gói tin Chuyển mạch gói cung cấp đường cut-through, gọi "chuyển mạch lớp 2" Các đường cắt xuyên (cut - through) làm giảm độ trễ mạng tránh chức lớp node trung gian Một mạng chuyển mạch gói sử dụng chế store-and-forward, node trì bảng định tuyến bảng chuyển tiếp Khi gói tin đến node, cách so sánh tiêu đề gãi tin víi b¶ng chun tiÕp néi bé, gãi tin gửi đến chặng đường ®Þnh tuyÕn 1.2 IP over WDM IP cung cÊp chØ lớp hội tụ mạng internet toàn cầu IP giao thức lớp thiết kế để giải vấn đề tương thích mức mạng định tuyến qua nhiều mạng khác với kỹ thuật mạng lớp khác Lưu lượng IP lớn sở hạ tầng mạng nên tối ưu cho IP Bên lớp IP, sợi quang sư dơng kü tht WDM lµ kü tht trun dÉn h÷u tun cã nhiỊu høa hĐn nhÊt, cung cÊp dung lượng mạng khổng lồ đòi hỏi để tồn phát triển liên tục Internet Kỹ thuật WDM trở nên hấp dẫn chi giá hệ thống WDM giảm xuống Với việc ứng dụng liên tục rộng khắp thông tin cáp sợi quang độ hoàn thiện WDM, mạng quang dựa WDM đà triển khai không mạng đường trục mà mạng truy nhập, MAN, WAN Mặt phẳng điều khiển có nhiệm vụ truyền dẫn tin điều khiển để trao đổi thông tin khả đến đích khả dụng, tính toán thiết kế đường chuyển tiếp liệu Mặt phẳng liệu chịu trách nhiệm truyền dẫn lưu lượng ứng dụng người dùng Một chức ví dụ mặt phẳng liệu lưu đệm gói tin chuyển tiếp IP không phân biệt phẳng liệu 97 ã Delete_Connection: dùng để loại bỏ liên kết chuyển mạch mà liên kết chéo nhánh Nếu liên kết chéo bị xoá, nhánh tương ứng tự động xóa bỏ ã Query_Connection: dùng để nhận thông tin kết nối Nếu số hiệu cổng rõ, tất kết nối cổng trả lời lại Nếu số hiệu cổng bước sóng rõ, có kết nối (trên bước sóng đó) gửi lại Nếu số hiệu cổng không rõ, kết nối chuyển mạch đính kèm tin đáp ứng ã Add_Label_Branck: dùng để loại bổ sung thêm mục (entry) vào bảng chuyển tiếp ã Remove_Label_Branch: dùng để loại bỏ mục bảng chuyển tiếp, phần bảng toàn mục bảng chuyển tiếp ã Verify_Label_Branch: dùng để truy tìm mục bảng chuyển tiếp liên kết với số hiệu cổng đầu vào ã Put_Table: dùng để chuyển toàn nội dung bảng chuyển tiếp liên kết với số hiệu cổng đầu vào chuyển mạch WDM ã Các tin quản lý cổng logic dùng để kích hoạt, vô hiệu, kiểm tra khả chuyển mạch nhÃn kết hợp với cổng tương ứng Có loại tin định nghĩa sau: Read_Logical_Port_Status Write_Logical_Port_Status: ã Read_Logical_Port_Status: dùng để đọc chế độ chuyển mạch cổng logic cụ thể Nếu chế độ chuyển mạch nhÃn bị vô hiệu cổng, hoạt động liên quan tới xử lý tiêu đề thực Điều cho phép cổng hỗ trợ liên kết dự phòng (provisioned) chuyển mạch WDM ã Write_Logical_Port_Status: dùng để cập nhật chế độ chuyển mạch cổng logic cụ thể Hai chế độ chuyển mạch hỗ trợ: kích hoạt vô hiệu chuyển nhÃn 98 Các tin quản lý cấu hình cho phép điều khiển phát khả chuyển mạch WDM Những tin thường đưa vào khoảng thời gian khởi tạo Ba loại tin quản lý cấu hình đà định nghĩa: Bản tin cấu hình chuyển mạch (Get_Switch_Configuration), tin cấu hình cổng (Get_Por_Configuration), tin cấu hình nhÃn (Get_Label_Configuration): ã Bản tin cấu hình chuyển mạch (Get_Switch_Configuration): dùng để truy vấn thông tin cấu hình toàn cục chuyển mạch WDM ã Bản tin cấu hình cổng (Get_Port_Configuration): yêu cầu chuyển mạch WDM cung cấp thông tin cấu hình cổng chuyển mạch đơn Trong mạng WDM có ràng buộc tính liên tục bước sóng, cổng chuyển mạch cần phải khả trao đổi bước sóng ã Bản tin cấu hình nhÃn (Get_Label_Configuration): cho phép điều khiển phát khả chuyển mạch nhÃn hỗ trợ chuyển mạch WDM granularity bảng chuyển tiếp, kích thước tối đa bảng chuyển tiếp, giá trị nhÃn tối thiểu tối đa Các tin thống kế dùng để truy vấn thống kê xảy bên chuyển mạch WDM Một loại tin thống kê mạng OLS định nghĩa là: Bản tin thống kê gói tin (Get_Packet_Statistics) Bản tin thống kê gói tin yêu cầu thống kê số gói tin cổng chuyển mạch (cổng đầu ra) trường Port Number Các tin kiện cho phép chuyển mạch WDM thông báo cho điều khiển số kiện bất động định xảy cổng chuyển mạch trường Prot Number Các tin kiện không báo nhận (Acknowledge) Các tin kiện không gửi trình khởi tạo Có kiện định nghĩa: Prort_Up Port_Down, QoS_Fault Loại tin QoS_Fault dùng để thông báo lỗi liên quan đến chất lượng tín hiệu 99 Các tin giám sát hoạt động (Performance Monitor) cho phép ®iỊu khiĨn thiÕt lËp c¸c ng­ìng cho c¸c tham sè QoS tín hiệu định Khi ngưỡng bị vi phạm, chuyển mạch tạo kiện QoS Fault C¸c tham sè QoS tÝn hiƯu quang bao gồm tỷ số tín cạp (OSNR_Optical_to_Noise Ratio), công suất bước sóng, đăng ký bước sóng Các tin quản lý node biên dùng điều khiển ®Ĩ thiÕt lËp nhiỊu tham sè liªn quan tíi LSR biên Có loại tin quản lý node biên đà định nghĩa: FEC (Forwardinh Equivalence Clss) Label Mapping Table Nanagement Messages, Router ID Management Message, vµ Traffic Aggregation Management Messages Bản tin FEC Label Mapping Table Management điều khiển dùng để khởi tạo, bổ sung, loại bỏ, cập nhật kiểm tra mục bảng ánh xạ nhÃn FEC nằm chuyển mạch WDM biên Ba loại tin yêu cầu định nghĩa: Add_FEC_Label_Branch, Remove_FEC_Label_Branch, Verify_ FEC_Label_Branch: ã Add_FEC_Label_Branch: dùng để bổ sung mục bảng nhÃn FEC vào bảng ánh xạ nhÃn FEC Một nhánh nhÃn bổ sung xác định loại FEC, độ dài tiền tố địa chỉ, thành phần FEC, độ ưu tiên, giá trị nhÃn tương ứng Mỗi FEC đà phân loại có độ ưu tiên tương ứng với Vì nhiều nhánh tin, toàn mục bảng thiết lập theo bảng tin yêu cầu ã Remove_FEC_Label_Branch: dùng để loại bỏ mục bảng nhÃn FEC, phần mục bảng toàn mục bảng khỏi bảng ánh xạ nhÃn FEC Nếu loại FEC - 1, toàn mục bảng bị loại bỏ Nhánh nhÃn bị loại bỏ loại FEC, độ dài tiền tố địa chỉ, thành phần FEC ã Veriffy_FEC_Label_Branch: dùng để truy tìm mục bảng nhÃn FEC kết hợp với loại FEC, độ dài tiền tố địa cặp thành phần 100 FEC tương ứng Nếu tin chứa nhiều mục con, chúng truy tìm nhằm đáp ứng loại tin yêu cầu Nếu loại FEC - 1, toàn mục bảng truy tìm Trong phần ta đà trình bày giao thức thành phần mạng Giao thưc SNMP sử dụng rộng rÃi hỗ trợ mạng IP Cã mét sè phÇn mỊm cđa h·ng thø cung cấp ứng dụng SNMP công cụ quản lý GSMP ban đầu phát triển cho mạng ATM So với SNMP chuẩn chấp nhận công nghệ ATM Với xuất công nghệ WDM, cần phải có giao thức quản lý thành phần mạng WDM Gần đây, giao thức GSMP đà mở rộng để điều khiển chuyển mạch quang WDM Mặc dù có tương đồng chuyển mạch ATM chuyển mạch quang WDM, chuyển mạch quang WDM có đặc tính kênh bước sóng, cổng bước sóng, đặc trưng toàn quang, vấn đề chất lượng dịch vụ tín hiệu quang Khi công nghệ WDM phát triển ngày hoàn thiện, chuẩn giao thức quản lý thành phần mạng WDM sở liệu WDM NE MIB xuất Đến đó, OSCP dùng để điều khiển quản lý OLSRs NE WDM có khả tái cấu hình 3.7 Kết luận: Điều khiển mạng tách rời khỏi quản lý mạng Thông thường, chức điều khiển mạng bao gồm việc đánh địa chỉ, phát thiết bị lân cận, định tuyến, báo hiệu giao thức điều khiển thành phần mạng Trong môi trường mạng, tài nguyên phân tán nhờ chế điều khiển phân tán OSPF RSVP Điều khiển phân tán khiến cho thực thể phân tán ngang hàng (peer_to_peer) Một hệ thống mạng phân tán có quy mô lớn hơn, mạnh độ khả dụng cao so với mạng tập trung Với việc đặt giao thức chế vị trí, hệ thống phân tán có độ tin cậy cao hiệu Tuy nhiên, việc quản lý mạng thường tập trung phân cấp Nhiệm vụ bao gồm quản lý tài nguyên, giám 101 sát phân tích hoạt động, định nhóm Quản lý mạng IP áp dụng theo phương pháp tiếp cận SNMP, theo nhà quản lý liên lạc trực tiếp với thực thể quản lý sử dụng giao thức SNMP Các cấu hình tính định tuyến chuẩn hóa mô hình hóa thành router SNMP MIB Trong mạng viễn thông truyền thống, quản lý mạng đà sử dụng cách rộng rÃi Thực tế, vài mạng viễn thông chút điều khiển phân tán Thay vào đó, chế quản lý phân cấp xây dựng, tài nguyên mô hình nhóm lại thành mạng Tất định thực mức mạng nh­ EMSs hc Nes cã mét Ýt kiÕn thøc vỊ toàn mạng Ví dụ, TMN nhóm chức quản lý mạng thành: Cấu hình lỗi, hoạt động, an ninh, accounting Sau chức quản lý thực theo mô hình phân cấp, tức EMS có manager riêng nó, ví dụ manager cấu hình, manager hoạt động, manager lỗi, EMS độc lập với EMS khác Khi mạng máy tính viễn thông hội tụ với nhau, điều khiển quản lý mạng viễn thông mạng IP tích hợp với điều không hiển nhiên Căn vào việc triển khai thực mạng tại, ta thấy điều khiển mạng IP rõ ràng quy mô Tuy nhiên, để giải vấn đề QoS cung cấp cấp độ dịch vụ nhà truyền dẫn (carrier grade of servece), cần phải thực chức quản lý mạng chế liên quan (giống đà định nghĩa mạng viễn thông) 102 Chương 4: ĐIều khiển lưu lượng IP/WDM 103 Chương 4: Điều khiển lưu lượng IP/ WDM 4.1 Điều khiển lưu lượng mạng IP/WDM Điều khiển lưu lượng IP over WDM nhằm mục đích tận dụng tài nguyên IP/ WDM (ví dụ: lưu điện định tuyến IP, chuyển mạch WDM, sợi quang bước sóng) cách hiệu quả, để truyền dẫn gói tin luồng IP Điều khiển lưu lượng IP over WDM bao gồm điều khiển lưu lượng IP/ MPLS điều khiển lưu lượng WDM hình 4.1 Điều khiển lưu lượng MPLS giải vấn đề phân bổ luồng thiết kế đường nhÃn (label path design) Víi viƯc sư dơng ®iỊu khiĨn ®­êng MPLS - explicit, điều khiển lưu lượng MPLS cho phép cân tải qua topology IP Các MPLS LSPs hoạt động đường ảo chia topolopy IP đà thiết lập Điều khiển lưu lượng WDM đưa giả thiết topology IP tĩnh mạng WDM Điều khiển lưu lượng WDM giải vấn đề thiết kế topology lightpath việc dịch chuyển topology IP Trong mạng WDM có khả tái cấu hình, điều khiển lưu lượng MPLS WDM hoạt động lớp khác nhau, tức hoạt động lớp IP, lại hoạt động lớp WDM Trong mạng chuyển mạch gói quang, điều khiển lưu lượng MPLS WDM thực theo phương pháp chồng lấn theo mô hình tích hợp Phương pháp chồng lấn giống chồng lấn IP mạng WDM có khả tái cấu hình (mặt phẳng liệu), MPLS LSPs phân bổ cho kênh WDM đà thiết lập Mô hình tích hợp xây dựng nên lightpaths, phân bổ luồng lightpaths, chuyển tiếp liệu theo mô hình tích hợp 104 Hình 4.1: Điều khiển lưu lượng IP/ WDM (IP/ WDM TE) 4.2 Mô hình điều khiển lượng IP over WDM: Điều khiển lưu lượng m¹ng IP over WDM cã thĨ thùc hiƯn theo hai cách: Điều khiển lưu lượng chống lấn tích hợp Với mô hình điều khiển lưu lượng IP/ WDM chồng lấn, có khối (module) điều khiển lưu lượng cho lớp IP WDM Các hoạt động mạng độc lập so với hoạt động mạng Các giải pháp điều khiển lưu lượng phát triển cho mạng IP cho mạng WDM áp dụng trực tiếp cho lớp Mạng chồng lấn client - srver đương nhiên phù hợp với khái niệm điều khiển lưu lượng chồng lấn Với mô hình điều khiển lưu lượng tích hợp, việc tối ưu hóa hoạt động ®èi t­ỵng ®· lùa chän ®­ỵc thùc hiƯn kÕt hỵp với phần tử mạng IP WDM Việc xuất phần cứng phức tạp mà tích hợp tích IP WDM vào NE, việc điều khiển lưu lượng tích hợp thực hiệu 105 4.2.1 Điều khiển lưu lượng chồng lấn: Nguyên tăc việc điều khiển lưu lượng chồng lấn việc tối ưu hóa thực riêng biệt cho lớp Điều có nghĩa giải pháp tối ưu không gian nhiều chiều tìm kiếm cách searching liên tiếp chiều khác Hiển nhiên giải pháp tối ưu phụ thuộc việc tìm kiếm liên tiếp, không đảm bảo tối ưu toàn cục Sự diện ban đầu chiều chuỗi tìm kiếm favour tối ưu hóa tốt chiều Một ưu điểm điều khiển lưu lượng chồng lấn chế biến đổi để thích hợp tốt nhu cầu lớp cụ thể (IP WDM) với đối tượng lựa chọn Hình 4.2 mô hình điều khiển lưu lượng chồng lấn Hình 4.2: Điều khiển lưu lượng chồng lấn Điều khiển lưu lượng chồng lấn xây dựng cách kết nối định tuyến IP với mạng WDM thông qua OADM Các mạng IP/ WDM xây dựng theo cách đóng vai mạng WDM dựa OXC, lớp server tạo mạng vật lý bao gồm NEs quang sợi 106 quang Mỗi sợi vận chuyển nhiều bước sóng mà đường chúng cấu hình lại cách linh hoạt Lớp client (tức mạng ảo) tạo nên định tuyến IP kết nối lightpath gắn vào mạng vật lý Topology mạng ảo cấu hình lại khả tái cấu hình lightpaths lớp server Các giao điện định tuyến IP nối với OADM giao điện có khả tái cấu hình Nghĩa liền kề IP kết nối thông qua giao điện thay đổi cách cập nhật cấu hình lightpath bên Trong mạng IP/ WDM, điều khiển tắc nghẽn thực không mức luồng sử dụng topology mà mức topology sử dụng tái cấu hình lightpath Do đó, không nguồn lưu lượng ®iỊu chØnh dßng gãi tin cđa nã tr­íc gưi chúng qua mạng, mà mạng tự thay đổi thích nghi theo mẫu hình lưu lượng theo giai đoạn lựa chọn Trong lớp IP, điều khiển tắc nghẽn sở cho điều khiển lưu lượng, tức làm cách để truyền lng bit theo ®­êng ®i cđa chóng ®Õn ®Ých mét cách nhanh chóng Trong lớp WDM, điều khiển phân bổ dùng để quản lý tài nguyên mạng (ví dụ bước sóng) cấp phát chúng cho liên kết IP ảo Điều khiển phân bổ lớp WDM tĩnh, tức cố định thời điểm bắt đầu yêu cầu kết nối, động bị thay đổi khoảng thời gian tån t¹i cđa kÕt nèi Nã cịng cã tÝnh linh hoạt cho phép lớp WDM cung cấp kết nối cho lớp cao vơi chất lượng dịch vụ khác 4.2.2 Điều khiển lưu lượng tích hợp: Nguyên tắc điều khiển lưu lượng tích hợp việc tối ưu hóa thực đồng thời hai mạng IP WDM Điều có nghĩa giải pháp tối ưu toàn cục tìm kiếm không gian nhiều chiều Điều khiển lưu lượng tích hợp áp dụng vào mạng mà tính IP WDM tích hợp NE Khi tính IP WDM tích hợp với nhau, mặt phẳng điều khiển tích hợp cho mạng trở nên khả thi, đến lượt cung cấp thích hợp tự nhiên cho mô hình điều khiển lưu 107 lượng tích hợp Hình 4.3 mô hình lưu lượng tích hợp Hình 4.3: Điều khiển lưu lượng tích hợp 4.2.3 So sánh hai mô hình điều khiển lưu lượng Mối quan hệ tối ưu hóa hoạt động cấp phát tài nguyên phân biệt phương pháp chồng lấn tích hợp Với tối ưu hóa hoạt động điều khiển lưu lượng chồng lấn cân tải định tuyến lưu lượng thực lớp IP, lớp tách biệt khỏi việc phân bổ tài nguyên vật lý WDM Vì lý này, tối ưu hóa hoạt động lớp IP sử dụng chế cấu hình lại chế truyền thống không liên quan tới việc cấu hình lại Khi không kéo theo việc phải cấu hình lại, có nghĩa việc tối ưu hóa hoạt động tìm kiếm tập hợp tài nguyên cố định (đối với topology IP cố định) Khi cấu hình lại sử dụng, phải liên quan đến việc cấp phát tài nguyên ®éng cho mét topology ¶o Khi ®ã viƯc tèi ­u hóa hoạt động lớp IP có lựa chọn việc cần phải quan tâm đến trạng thái tài nguyên lớp WDM, nơi mà việc cấp phát tài nguyên vật lý thực diễn Mặt khác, việc tối ưu hóa hoạt động cấp 108 phát tài nguyên mạng kết hợp điều khiển lưu lượng tích hợp Nếu việc tối ưu hóa hoạt động liên quan đến tập hợp thay đổi tài nguyên mạng, việc cấp phát tài nguyên thực cách tự động trình tối ưu Các mô hình điều khiển lưu lượng thực theo kiểu tập trung phân tán Bảng 4.1 chØ lùa chän cđa viƯc triĨn khai mô hình điều khiển lưu lượng Phương pháp chồng lấn trực giác thích hợp cho triển khai tập trung phân cấp, có điều khiển lưu lượng lớp IP điều khiển lưu lượng WDM hai TE liên lạc với thông qua giao diện WDM UNI biên giao diện IP NMS WDM NMS Trong triĨn khai chång lÊn tËp trung, bé qu¶n lý NC&M lớp IP trung tâm quản lý NC & M lớp WDM trung tâm thu thập thông tin trạng thái thân lớp Tuy nhiên, phương pháp quy mô lớn rõ ràng có nghẽn cổ chai quản lý NC&M lớp IP WDM Phương pháp tích hợp đặt cách tự nhiên với việc thực thi phân tán điều khiển lưu lượng Tức vị trí có khả khai thác điều khiển tắc nghẽn, thực định cấp phát tài nguyên dựa thông tin trạng thái mạng IP/WDM trì cục Sự thực phân tán điều khiển lưu lượng cải thiện độ khả dụng tính linh hoạt, gặp phải vấn đề phức tạp việc đồng hóa, tồn chất tự nhiên việc định song song vị trí phân tán Thực tập trung Thực phân tán Mô hình chồng lấn Mô hình tích hợp ĐKLL chồng lấn tập ĐKLL tích hợp tập trung trung ĐKLL chồng lấn phân ĐKLL tích hợp phân tán tán Bảng 4.1: Các mô hình triển khai điều khiển lưu lượng Nói tóm lại, phương pháp chồng lấn thực không hiệu kích thước mạng tăng lên, IP WDM NMS server có khả trở 109 nên tắc nghẽn Phương pháp tích hợp gặp phải nhiều vấn đề phức tạp triển khai thực Việc đồng hóa số lượng lớn node IP/ WDM trạng thái mạng thông tin cấu hình khoảng thời gian ®Ĩ héi tơ ViƯc lùa chän ®iỊu khiĨn l­u l­ỵng chống lấn hay tích hợp lựa chọn việc thực tương ứng chúng phụ thuộc vào hoạt động mạng lưu lượng ứng dụng Tuy nhiên, khuôn khổ chức điều khiển lưu lượng đà trình bày bao gồm hai mô hình cua hai phương pháp thực Các thành phần bên framework thông thường cho ứng dụng điều khiển lưu lượng mạng IP/ WDM 110 Kết luận Trong luận văn này, em đà trình bày tổng quan mạng quang WDM khả thích nghi mở rộng chế điều khiển mạng IP Đặc biệt, em đà tập trung vào vấn đề truyền dẫn mạng: điều khiển mạng điều khiển lưu lượng Động lực đằng sau IP over WDM mạng quang với kỹ thuật WDM cung cấp băng thông lớn gần tất lưu lượng liệu ứng dụng mạng IP giao thức điều khiển IP đà ứng dụng rộng rÃi Những ưu điểm mạng IP over WDM tóm tắt sau: ã IP/ WDM kế thừa tính linh hoạt khả thích nghi đưa giao thức IP ã IP/ WDM đạt nhằm mục đích đạt việc cung cấp (theo nhu cầu) ' thời gian thực' mạng quang ã IP/ WDM hi vọng giải vấn đề tương thích nhà sản xuất thiết bị mạng quang WDM khả liên thông dịch vụ (tức QoS) nhờ trợ giúp giao thức IP ã IP/ WDM đạt phục hồi động cách kích hoạt chế điều khiển phân tán đà thực thị mạng Do thời gian làm luận văn ngắn kiến thức thân hạn chế, em đà nghiên cứu phần vấn đề mạng IP over WDM Còn có nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu thêm IP/ WDM Em hi väng r»ng thêi gian tíi có điều kiện để nghiên cứu thêm vấn đề Một vấn đề cần phải nghiên cứu thời gian tới là: dự phòng hồi phục mạng, multicast mạng IP/ WDM, quản lý mạng dịch vụ, TCP over Optical Network 111 Tài liệu tham khảo TS Phùng Văn Vận, KS Đinh Mạnh Quyết, Công nghệ chuyển mạch nhÃn ®a giao thøc MPLS, NXB B­u ®iƯn, Hµ Néi GhÐp kªnh theo b­íc sãng WDM, NXB KHKT John Wiley & Sons, IP over WDM, 2002 Greg Bernstein, Bala Rajagopalan, Debanjan Saha, Optical Network Control: Architecture, Protocols and Standards, Addison Wesley 2003 E Rosen, A Viswanathan, and R Callon, "Multiprotocol Label Switching Architecture," RFC3031, January 2001 www.ietf.org, IP over Optical (IPO) www.itu.int/ ITU - T www.mplsforum.org www.ngi - supernet.org 10 www.oifofum.com 11 www.optical - networks.com 12 www.sonet.com ... Chương Tổng quan WDM 1.1 Mạng quang WDM 1.1.1 TDM WDM 1.1.2 Sự phát triĨn cđa m¹ng quang WDM 1.2 IP over WDM 1.3 Mạng IP over WDM 11 Chương IP OVER WDM 12 2.1 Các kiến trúc mạng IP over WDM 13 2.1.1... khả cho IP over WDM Phương pháp thứ truyền dẫn IP over ATM, sau lµ IP over SONET/SDH vµ cuèi cïng lµ IP over WDM WDM sử dụng kỹ thuật truyền dẫn song song lớp vật lý Ưu điểm phương pháp IP over. .. mạng IP/ WDM thứ thứ 3, tức IP cấu hình lại (over reconfiguration) WDM IP over switched WDM 2.2 Các mô hình liên kết mạng IP/ WDM Phần trước đà trình bày kiến trúc cho việc xây dựng mạng IP over WDM