Kĩ thuật lưu lượng IP/WDM, chương 14

Chương 14: Kiến trúc phần mềm cho kĩ thuật lưu lượng tích hợp Hình 4.2 miêu tả kiến trúc phần mềm cho kĩ thuật lưu lượng tích hợp. Trong xu hướng này, mỗi node IP/WDM có thể có hỗ trợ hoàn toàn cho điều khiển v à kĩ thuật lưu lượng mạng. Mỗi node sở hữu hiểu biết mô hình một cách đầy đủ, nghĩa là một W-MIB (bước sóng MIB). Nó bao gồm không những chỉ mô hình sợi quang mà cả các đường đi ngắn nhất nằm trên đó và tình trạng gán các bước sóng. Thành phần chính của phần mềm vẫn giống với các thành ph ần trong kiến trúc kĩ thuật lưu lượng chồng lấn, nhưng chúng được cấu trúc theo kiểu tích hợp. Điều khiển mạng bao gồm bốn thành phần là: định tuyến bước sóng, báo hiệu bước sóng, truy cập bước sóng v à OSCP. Định tuyến bước sóng (bao gồm LMP trong trường hợp các kênh điều khiển riêng rẽ so với các kênh dữ liệu) cho phép tất cả các node mạng thiết lập một cái nhìn thống nhất về mạng, và kết hợp các quyết định định tuyến bước sóng để làm thuận tiện các kết nối đường đi ngắn nhất yêu cầu. Các chức năng cụ thể bao gồm phát hiện mô hình mạng ảo/vật lí, phổ biến và duy trì thông tin tr ạng thái tuyến nối (sợi, bước sóng và đường đi ngắn nhất) và định tuyến nỗ lực tối đa mặc định. Các chức năng định tuyến bước sóng có thể được hỗ trợ thông qua các giao thức trạng thái tuyến nối tăng cường, chẳng hạn như OSPF mở rộng. Thông tin trạng thái tuyến nối liên quan tới WDM có thể được triển khai theo cơ sở dữ liệu TE riêng rẽ hoặc được tích hợp vào cơ sở dữ liệu trạng thái tuyến nối bộ định tuyến tiêu chuẩn. Thông tin yêu cầu cho kĩ thuật lưu lượng có thể được thu thập thông qua tr àn ngập LSA mờ OSPF. IP/WDM GUI IP WDM OSCP Truy cập λ Lập thời gian biểu dịch chuyển Thuật toán tái cấu hình Lập thời gian biểu dịch chuyển Lập thời gian biểu dịch chuyển Định tuyến λ Báo hiệu λ Kĩ thuật lưu lượng W-MIB TECP Hình 4.2 Kiến trúc phần mềm cho kĩ thuật lưu lượng tích hợp trong mạng IP/WDM Báo hiệu bước sóng có thể hoàn thành các quyết định định tuyến bước sóng bằng cách triển khai ít nhất một trong số các chức năng sau: gán bước sóng, quyết định độ ưu tiên đường đi ngắn nhất, bước sóng đã được làm rỗng từ trước, bảo vệ/tái tạo đường đi ngắn nhất, và thiết lập/loại bỏ đấu chéo. Một chức năng cơ bản được hỗ trợ bở i báo hiệu là thiết lập và loại bỏ đấu chéo. Gán bước sóng đ òi hỏi giao thức báo hiệu cục bộ phải có hiểu biết nhất định về sự sử dụng bước sóng và các điều kiện ràng buộc tính liên tục. Một chức năng tiên tiến của giao thức báo hiệu là hỗ trợ khái niệm các đường đi ngắn nhất đã được gán ưu tiên. Trong trường hợp như vậy, báo hiệu bước sóng có trách nhiệm phân xử tài nguyên nếu như xảy ra trường hợp hai đường đi ngắn nhất c ùng muốn một bước sóng trong c ùng một sợi quang. Hơn nữa, nó cũng có thể làm r ỗng từ trước một bước sóng đang được sử dụng bởi một đường đi ngắn nhất có độ ưu tiên thấp để hỗ trợ đường đi ngắn nhất mới có độ ưu tiên cao hơn. Hơn thế, báo hiệu cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ QoS thích ứng trong quá trình thiết lập đường đi ngắn nhất. Ví dụ như khi một phần của đường định tuyến lambda không hỗ trợ tốc độ bit yêu cầu, các vấn đề về QoS có thể được đàm phán nh ờ việc sử dụng một giao thức báo hiệu bước sóng. Điều khiển truy nhập bước sóng được sử dụng để ánh xạ các gói tin IP lên bước sóng v à quản lí bộ định tuyến IP lên tuyến nối WDM NE. Một mối quan tâm quan trọng là làm cách nào để thiết kế hàm ánh xạ gói tin lên bước sóng. Nói chung, nhiều đường đi ngắn nhất có thể tồn tại hoặc được xây dựng cho một node cho trước. Do vậy, cần phải có một quyết định xem mỗi gói tin IP sẽ sử dụng đường đi ngắn nhất nào. Hàm ánh xạ sẽ ánh xạ (sắp xếp) các gói tin riêng rẽ được phân biệt bởi các đặc tính IP (thông tin trong các mào đầu IP như là địa chỉ đích, địa chỉ nguồn, v à loại dịch vụ…) lên các kênh bước sóng hoặc các đường đi ngắn nhất được đặc trưng bởi các đặc tính tầng vật lí WDM (ví dụ như tốc độ dữ liệu kết nối, OSNR của kênh quang, các hop sợi quang và tải kênh). Điều khiển truy nhập bước sóng cũng có trách nhiệm quản lí liên kết giữa các chức năng IP và WDM, ví dụ như trong quá trình tái cấu hình để tránh ảnh hưởng lên lưu lượng người sử dụng. Khi kĩ thuật lưu lượng được xem xét, mỗi node cần được trang bị các thành phần chức năng NE: bộ thu thập và phân tích dữ liệu thống kê, thuật toán tái cấu hình, lập thời gian biểu dịch chuyển và thu ật toán CSPF quang. Chức năng của các thành phần này thì tương tự như các thành phần trong xu hướng chồng lấn. Tuy nhiên, chúng có th ể được cấu hình theo một cách thức có tính phân tán cao hơn. Ví dụ như, một node c ó thể tập trung vào trạng thái của các đường đi ngắn nhất (xuất phát từ chính nó) trong quá tr ình lập thời gian biểu dịch chuyển. 4.4 Kĩ thuật lưu lượng IP - giao thức điều khiển mạng (IP TECP) Trong ba phần kế tiếp, giao diện giữa điều khiển mạng và kĩ thuật lưu lượng và giữa kĩ thuật lưu lượng IP và kĩ thuật lưu lượng WDM trong trường hợp kĩ thuật lưu lượng chồng lấn sẽ được mi êu t ả. Các giao diện này sẽ được giới thiệu trong ngữ cảnh mạng IP/WDM chồng lấn. Hình 4.3 Sơ đồ khối kĩ thuật lưu lượng cho tầng IP Hình 4.3 miêu tả các khối và các giao diện kĩ thuật lưu lượng cho tầng IP. Các khối kĩ thuật lưu lượng thông tin với các bộ định tuyến IP tham gia vào mạng ảo IP được xử lí kĩ thuật lưu lượng để nhận các thông tin tóm tắt định tuyến và các số liệu thống kê từ mỗi bộ định tuyến. Thông tin tóm tắt định tuyến bao gồm các mô tả chi tiết về mỗi bộ định tuyến biên IP và tất cả các giao diện IP của nó mà có thể kết nối tới một thiết bị cạnh mạng WDM. Các thuộc tính ví dụ của một cơ sở dữ liệu tóm tắt định tuyến là:  ID bộ định tuyến  ID giao diện  Địa chỉ IP giao diện (nếu có)  Địa chỉ cho điểm neo móc WDM (nếu có)  Bước sóng hay sử dụng  Các khuôn dạng tín hiệu được hỗ trợ  Băng thông được hỗ trợ Trên đây là các thuộc tính cơ bản tương ứ ng với một giao diện IP. Có thể có các thông số liên quan tới dịch vụ và các thông số hướng chính sách nữa được xem xét. Khi một bộ định tuyến IP đ ã được kết nối với một bộ định tuyến IP khác thông qua mạng WDM mà mạng WDM này tham gia vào một mạng ảo IP được xử lí kĩ thuật lưu lượng thì khối kĩ thuật lưu lượng cần biết thông tin về các kết nối đang tồn tại. Tuy nhiên trong một vòng điều khiển đóng, cố định, hiểu biết đầy đủ về mô h ình ảo IP hiện tại không dựa vào bất cứ một thực thể nào nằm ngoài khối kĩ thuật lưu lượng. Có điều này là bởi vì mô hình hiện tại là kết quả cuối cùng của thuật toán thiết kế mô hình. Các liên lạc giữa khối kĩ thuật lưu lượng và các b ộ định tuyến IP có thể tuân theo SNMP. Kĩ thuật lưu lượng IP cũng cần giao tiếp với các node cạnh WDM hoặc thực thể kĩ thuật lưu lượng WDM. Khối kĩ thuật lưu lượng IP sẽ gửi các bản tin UNI thay mặt cho các bộ định tuyến IP tới các node cạnh WDM khác nhau theo một trật tự được xác định bởi khối lập thời gian biểu dịch chuyển. Các bản tin UNI này hoặc là sẽ dùng để xoá một đường đi ngắn nhất hoặc là sẽ tạo một đường đi ngắn nhất. V ì các mạng IP truyền thống đòi hỏi kết nối hai hướng giữa các bộ định tuyến liền kề v à tầng máy khách là IP nên các ho ạt động đối với đường đi ngắn nhất được yêu cầu bởi các bản tin UNI sẽ luôn áp dụng đối với một cặp đường đi ngắn nhất. Hai đường đi ngắn nhất đơn hướng của một cặp đường đi ngắn nhất cung cấp các kết nối theo các hướng ngược nhau giữa cùng cặp bộ định tuyến IP đó. Giả thiết tương tự được hỗ trợ bởi cơ chế báo h iệu đường đi ngắn nhất trong tầng WDM. IP TECP được sử dụng bởi kĩ thuật lưu lượng IP để thu thập thông tin từ mỗi bộ định tuyến IP cùng liên kết tới bộ chuyển mạch cạnh WDM. Ba loại thông tin được thu thập là: thông tin tóm tắt định tuyến, thông tin số liệu thống kê lưu lượng và thông tin kết nối ảo hiện tại. Thu thập thông tin được hỗ trợ bởi các bản tin IP TECP sẽ được định nghĩa trong phần dưới. Tất cả các bản tin TECP sử dụng chung một mào đầu được vẽ trên hình 4.4. 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 Phiên bản Chiều dài PDU Loại bản tin ID giao dịch (Tiếp tục) ID phía gửi ID phía nhận Hình 4.4 Khuôn dạng mào đầu TECP chung Định nghĩa các trường bản tin trong mào đầu TECP như sau:  Version: giá trị phiên bản. Trường này sử dụng hai octet.  PDU length: chiều dài tổng của PDU dưới dạng octet. Nó bao gồm cả mào đầu. Trường này sử dụng hai octet.  Message type: trường này xác định kiểu bản tin và sử dụng hai octet. IP TECP đã định nghĩa các kiểu bản tin sau:  InventoryReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu lượng IP tới một bộ định tuyến để truy vấn tóm tắt bộ định tuyến.  InventoryResp: Loại bản tin được gửi bởi một bộ định tuyến tới khối kĩ thuật lưu lượng IP tương ứng với một bản tin InventoryReq và để thông báo thông tin tóm tắt của bộ định tuyến gửi nó đi.  TrafficReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu lượng IP tới bộ định tuyến để truy vấn nhu cầu lưu lượng bộ định tuyến.  TrafficResp: Loại bản tin này được gửi bởi một bộ định tuyến tới khối kĩ thuật lưu lượng tương ứng với một TrafficReq và để thông báo thông tin nhu cầu lưu lượng của bộ định tuyến gửi nó đi.  ConnectionReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu lượng tới một bộ định tuyến để truy vấn kết nối ảo hiện tại.  ConnectionResp: Loại bản tin này được gửi bởi bộ định tuyến tới khối kĩ thuật lưu lượng tương ứng với ConnectionReq và để thông báo thông tin kết nối ảo hiện tại của bộ định tuyến gửi nó đi.  ID giao dịch: trường này chỉ ra một bộ nhận dạng đặc biệt thể hiện sự quản lí để kết hợp các đáp ứng cho các yêu cầu tương ứng của chúng. Trường này sử dụng sáu octet.  ID phía gửi: trường này chỉ ra nhận dạng của phía gửi bản tin. Nó sử dụng bốn octet.  ID phía thu: trường này chỉ ra nhận dạng của phía nhận bản tin. Nó cũng sử dụng bốn octet. Bản tin yêu cầu tóm tắt và bản tin trả lời 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 ID giao diện Địa cấu hình IP giao diện Địa chỉ điểm truy nhập WDM Các khuôn dạng tín hiệu hỗ trợ Băng thông hỗ trợ Lambda dưới Lambda trên Hình 4.5 Khuôn d ạng bản tin cho các bản tin tóm tắt Bản tin yêu cầu tóm tắt là bản tin InventoryReq. Loại bản tin này chỉ có phần mào đầu (nghĩa là không có phần tải tin). Bản tin trả lời tóm tắt là bản tin InventoryResp. Với loại bản tin này, ngoài mào đầu bản tin thông thường thì tải tin của bản tin này có khuôn d ạng như trên hình 4.5. Các trường trong bản tin được định nghĩa như sau:  ID giao diện: trường này chỉ ra nhận dạng của giao diện bộ định tuyến. Giao diện này kết nối giữa bộ định tuyến với mạng WDM tại địa chỉ điểm truy nhập WDM. Trường n ày có bốn octet.  Địa chỉ IP giao diện: đây là địa chỉ của giao diện và nó g ồm bốn octet.  Địa chỉ điểm truy nhập WDM: đây là địa chỉ của điểm truy nhập WDM mà giao diện phía gửi có giá trị ID giao diện và địa chỉ IP giao diện kết nối với nhau. Trường này có b ốn octet.  Khuôn dạng tín hiệu được hỗ trợ: trường này chỉ ra tất cả các khuôn dạng tín hiệu được hỗ trợ bởi giao diện nhờ một vectơ bit. Nó sử dụng bốn octet.  Băng thông được hỗ trợ: trường này chỉ ra băng thông lớn nhất có thể được hỗ trợ bởi giao diện dưới dạng Mbps. Trường n ày cũng có bốn octet.  ID lambda cận trên: trường này cùng với trường dưới đây sẽ chỉ ra dải bước sóng ưa thích. Trường n ày chỉ ra giới hạn trên của dải bước sóng này nhờ sử dụng một nhận dạng lambda. Nếu như không có một tham chiếu nào thì trường này sẽ được đặt bằng ‘0’ và trường phía dưới sẽ bị bỏ qua. Trường n ày gồm hai octet.  ID lambda cận dưới: trường này cùng với trường trên ch ỉ ra dải bước sóng ưa thích. Nó chỉ ra giới hạn dưới của dải nhờ sử dụng nhận dạng lambda. Nó gồm hai octet. Bản tin yêu cầu dữ liệu thống kê lưu lượng 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 Loại thống kê Tốc độ lấy mẫu Cửa sổ trung bình Kho ảng thời gian báo cáo Hình 4.6 Khuôn d ạng bản tin cho các bản tin yêu cầu dữ liệu thống kê lưu lượng Mã của loại bản tin này là TrafficReq. Khuôn dạng phần thân tải tin của bản tin này được vẽ trên hình 4.6. Các trường trong bản tin này được định nghĩa như sau:  Trường thống kê: trường này chỉ ra cho phía nhận biết thứ cần giám sát bằng cách chỉ định kiểu thống kê. Nó có th ể là mật độ lưu lượng tổng hoặc mật độ lưu lượng được ưu tiên khi diffserv được hỗ trợ. Trường gồm có hai octet.  Tốc độ lấy mẫu: trường này cho phía thu biết phương thức thu thập các dữ liệu thống kê bằng cách chỉ ra một tốc độ lấy mẫu khuyến cáo. Phía thu có thể chọn bất cứ một tốc độ lấy mẫu nào không thô hơn tốc độ được [...]... kĩ thuật lưu lượng bằng cách chỉ ra khoảng thời gian giữa hai báo cáo Trường này sử dụng bốn octet Bản tin trả lời dữ liệu thống kê lưu lượng Mã của loại bản tin này là TrafficResp Thân của loại bản tin này bao gồm hai phần Một nửa đầu là bản tin TrafficReq nhận được, và nửa còn lại là thông tin dữ liệu thống kê Khuôn dạng của nửa thứ hai thay đổi tuỳ theo loại dữ liệu thống kê Trong kĩ thuật lưu lượng. .. thuật lưu lượng thì yêu cầu là một ma trận nhu cầu lưu lượng Khuôn dạng bản tin tương ứng của nó được vẽ trên hình 4.7 01234567012345670123456701234567 Loại dữ liệu thống kê Tốc độ lấy mẫu Cửa sổ trung bình Khoảng thời gian báo cáo ID bộ định tuyến lối ra Các dữ liệu thống kê Hình 4.7 Khuôn dạng bản tin cho các bản tin trả lời dữ liệu thống kê lưu lượng Các định nghĩa về trường trong bản tin như sau:... tin cho các bản tin trả lời dữ liệu thống kê lưu lượng Các định nghĩa về trường trong bản tin như sau:  Nhận dạng bộ định tuyến lối ra i: trường này chỉ ra bộ định tuyến lối ra cho lưu lượng, trong đó điểm vào của lưu lượng là phía gửi bản tin này đi Trường này sử dụng bốn octet  Thống kê: trường này gắn vào dữ liệu thống kê Nó có bốn octet Bản tin yêu cầu và trả lời tình trạng kết nối ảo 01234567012345670123456701234567 . Sơ đồ khối kĩ thuật lưu lượng cho tầng IP Hình 4.3 miêu tả các khối và các giao diện kĩ thuật lưu lượng cho tầng IP. Các khối kĩ thuật lưu lượng thông. tuân theo SNMP. Kĩ thuật lưu lượng IP cũng cần giao tiếp với các node cạnh WDM hoặc thực thể kĩ thuật lưu lượng WDM. Khối kĩ thuật lưu lượng IP sẽ gửi