Mạng MPLS di động là một giải phỏp nhằm hỗ trợ cỏc mạng khụng dõy dựa trờn MPLS. Dưới đõy đưa ra mụ hỡnh và một số vấn đề cơ bản trong MPLS di động
Hỡnh 2.10 chỉ ra một mụ hỡnh đơn giản của một mạng di động với cỏc nhón được phõn bổ giữa một node trung chuyển và node di động đớch trong một mạng ngoại trỳ. Hỡnh này chỉ ra một vớ dụ về vị trớ mà cỏc host di động đang tham gia trực tiếp vào mạng chuyển mạch nhón. Theo phương phỏp hướng dữ liệu (data-driven) trong đú node di động khởi tạo yờu cầu nhón dựa trờn cỏc luồng lưu lượng, việc host tham gia vào chuyển mạch nhón dễ hơn một chỳt so với phương phỏp hướng điều khiển (control-driven), trong đú cần phải cú cỏc giao thức định tuyến.
Hỡnh 2.11: Mạng di động MPLS
Khi node di động bắt đầu quỏ trỡnh thiết lập đường dẫn, theo phương phỏp hướng điều khiển, thỡ mỗi node di động sẽ cần phải cú một cấu hỡnh mạng hoàn tất và cần chạy một giao thức định tuyến như OSPF. Đõy khụng phải là giải phỏp tối ưu vỡ nú yờu cầu tài nguyờn lớn cho mỗi node di động và mỗi node di động khụng cần biết thụng tin cấu hỡnh của mạng tại bất kỳ nơi nào mà chỳng đang hoạt động. Tuy nhiờn, việc sử dụng tất cả cỏc ưu điểm của cỏc giao thức định tuyến là rất cần thiết. Do đú, cỏc giao thức định tuyến được chạy tại cỏc trung tõm chuyển mạch di động và trờn cỏc giao diện liờn mạng (giữa cỏc mạng di động và khụng di động).
Nghiờn cứu hoạt động chuyển tiếp IP, cỏc đường chuyển mạch nhón cú thể được thiết lập giữa hai node/chuyển mạch biờn của một mạng di động và cú thể sử dụng đường dẫn này để tạo một đường hầm cho cỏc gúi tin IP đi qua. Cỏc gúi tin IP cú thể được gỏn vào cỏc đường chuyển mạch nhón khỏc nhau dựa trờn địa chỉ IP đớch của chỳng và tiờu chuẩn khỏc như cỏc thuộc tớnh QoS.
Bất kỳ khi nào một node di động muốn thiết lập một đường chuyển mạch nhón, thỡ một node chuyển mạch di động trong khu vực thường trỳ sẽ cung cấp thụng tin định tuyến rừ ràng cho node di động đú, vỡ vậy mà node di động cú thể bắt đầu bỏo hiệu với một tuyến đường xỏc định.
Chuyển tiếp IP trong một node di động thường liờn quan tới hai hoạt động riờng biệt, đú là tập hợp cỏc gúi tin IP vào một lớp chuyển tiếp tương đương FEC và ỏnh xạ FEC đú vào chặng tiếp theo trờn đường dẫn. Hai hoạt động này được mỗi node di động thực hiện. MPLS từ đầu cuối đến đầu cuối sẽ để node di động ỏnh xạ cỏc gúi tin vào FEC và mó húa FEC này thành một nhón. Khi đường dẫn được thiết lập, cỏc node di động trung gian (bao gồm cỏc node thu phỏt gốc, và cỏc trung tõm chuyển mạch di động) chỉ cần thực hiện thao tỏc thứ hai, ỏnh xạ nhón vào chặng tiếp theo và thực hiện chuyển dịch nhón thớch hợp.
2.2.5.1. Thiết lập cuộc gọi MPLS trong mạng di động
Phần này sẽ chỉ ra cỏc phần tử MPLS khỏc nhau cú ảnh hưởng đến nhau như thế nào trong suốt quỏ trỡnh thiết lập, sửa đổi và sụp đổ của một LSP. Vấn đề điều khiển di động sẽ được núi đến trong phần tiếp theo. Chỳng ta xột trường hợp một node di động thiết lập một đường dẫn MPLS đến một node di động khỏc trong mạng. Giao thức bỏo hiệu được sử dụng cú thể là RSVP hoặc LDP. Xột thấy tớnh nổi trội của RSVP trong mụi trường hiện nay, chỳng ta sử dụng RSVP là giao thức bỏo hiệu thiết lập đường.
Hỡnh 2.12: Thiết lập đường chuyển mạch nhón trong một mạng di động
Hỡnh 2.12 chỉ ra một mạng di động cú cỏc LSP được thiết lập từ đầu cuối đến đầu cuối. Node di động A gửi một yờu cầu bỏo hiệu UNI đến trạm gốc cục bộ của nú. Trạm gốc cục bộ này ghi lại yờu cầu này và chuyển nú đến chuyển mạch di động. Chuyển mạch di động, là thiết bị đang chạy giao thức định tuyến, duy trỡ cấu hỡnh mạng và cú đủ khả năng để xỏc định được đường đến node đớch căn cứ vào cỏc node đớch, vựng thường trỳ, ngoại trỳ hiện thời. Yờu cầu chất lượng dịch vụ, băng thụng tổng cần thiết và cõn bằng tải đều được thực hiện trong mạng... Thụng tin này
được chuyển mạch di động sử dụng để bỏo hiệu cho cỏc node đường lờn trờn đường dẫn để thiết lập nhón cho đến tận node đớch B.
Khi node đớch đỏp lại bằng bản tin RESV RSVP thỡ mỗi node đường xuống trong đường dẫn sẽ ghi lại nhón này và tạo một thực thể chuyển tiếp nhón. Khi node chuyển mạch di động đầu tiờn nhận được bản tin RESV, nú sẽ thụng bỏo cho trạm gốc đầu tiờn và node A.
Trạm gốc đầu tiờn phải kết nối nhiều luồng từ trạm gốc khỏc và gửi chỳng đến một chuyển mạch di động. Điều này sẽ dẫn đến việc hỡnh thành một phõn cấp ngăn xếp nhón, với hai lớp nhón, một giữa cỏc node di động và trạm gốc, và một nhón khỏc giữa trạm gốc và chuyển mạch di động.
Khi đường dẫn từ đầu cuối đến đầu cuối được thiết lập thỡ cỏc node di động cú thể bắt đầu phỏt cỏc gúi tin đó được gỏn nhón, sau đú cỏc gúi tin này được định tuyến sẵn đến node đớch.
Phần đường bị sập cú thể được thụng bỏo bởi node di động nguồn hay đớch hoặc chớnh mạng đú. Trong hai trường hợp đầu, một bản tin TEAR được gửi tới mỗi node trờn đường dẫn, và sau đú xúa bỏ cỏc thực thể chuyển tiếp nhón. Trong trường hợp thứ ba, giao thức định tuyến cú trỏch nhiệm phõn bổ cỏc nhón cũ và do đú cung cấp thụng tin để đường dẫn bắt đầu sụp đổ, cả đường xuống và đường lờn.
2.2.5.2. Điều khiển di động sử dụng MPLS
Trong mạng di động, cả node nguồn và node đớch đểu cú thể di chuyển, di chuyển từ (1) một trạm thu phỏt này đến một trạm thu phỏt khỏc, (2) từ một trạm gốc này đến một trạm gốc khỏc, (3) từ một chuyển mạch di động này đến một chuyển mạch di động khỏc, hoặc (4) từ một mạng này sang một mạng khỏc.
Trong trường hợp 1, trạm gốc cú thể vẫn giữ lại cỏc nhón đó được thiết lập giữa node di động và trạm gốc, và do đú cú thể cú rất ớt gúi bị mất. Trong trường hợp 2, khi mà đường dẫn được thiết lập trước đú (vượt ra khỏi phạm vi của chuyển mạch di động nguồn (đớch)) vẫn khụng bị thay đổi thỡ cần phải thiết lập lại cỏc đường dẫn từ chuyển mạch di động đến node di động thụng qua một trạm gốc mới. Trong trường hợp 3, chuyển mạch di động cũ cú thể cung cấp thụng tin về trạng thỏi hiện thời của LSP, nhưng những thụng tin này cần được thay đổi và tỏi thiết lập giữa bộ định tuyến kế tiếp và chuyển mạch
di động mới, thờm nữa cần phải thiết lập đường cho node di động. Trường hợp cuối cựng tương tự với trường hợp trạm gốc cũ cung cấp thụng tin LSP, và do đú nú cho phộp thiết lập đường dẫn mới cho node di động.
Trong trường hợp node đớch di chuyển, tất cả cỏc giao dịch núi trờn chỉ cần diễn ra ở phớa đớch. Khi node đớch di chuyển từ một FA này đến một FA khỏc, node này cú thể cung cấp thụng tin cho FA mới về FA cũ. Dựa trờn cỏc thụng tin này FA mới cú thể thiết lập đường xuống và lưu giữ đường dẫn từ đầu cuối đến đầu cuối giữa cỏc node di động.
Khụng giống như IP di động cổ điển, node nguồn khụng cần phải biết địa chỉ IP ngoại trỳ hiện thời của node di động đớch cũng như khụng phải gửi tất cả cỏc gúi tin IP đến HA của node đớch để tỏi đinh tuyến. Điều này cú ưu điểm cực kỳ lớn cả về mặt duy trỡ chất lượng dịch vụ và mặt đẩy lờn mạng hầu hết cỏc luồng lưu lượng khụng được tỏi định tuyến.
2.3. Kết luận chương 2
Chương 2 đó đưa ra cỏc vấn đề của IP di động hiện nay và giải phỏp cho nú chớnh là MPLS trong mụi trường khụng dõy di động. Cỏc vấn đề kỹ thuật của WMPLS đó được đưa ra như: Cấu trỳc gúi tin, giao thức định tuyến, mụ hỡnh mạng, phổ tần và thủ tục chuyển giao núi chung trong WMPLS. Phần tiếp của đồ ỏn này sẽ trỡnh bày một cơ chế quản lý di động cho WMPLS. Đú là cơ chế quản lý di động siờu nhỏ MPLS di động Micro.
CHƯƠNG 3. QUẢN Lí DI ĐỘNG CHO CÁC MẠNG WMPLS 3.1. Giới thiệu
Cỏc bộ điều khiển di động đang hướng tới cỏc cỏc mạng cú thể hỗ trợ truy nhập dữ liệu tốc độ cao và cỏc dịch vụ phức tạp, cỏc dịch vụ này chủ yếu dựa trờn giao thức liờn mạng IP. Cỏc mạng khụng dõy dựa trờn IP cú những ưu điểm nhờ ỏp dụng trực tiếp kỹ thuật IP, nú cũng cú cỏc ứng dụng cho cả mạng cú dõy và khụng dõy.
Hai vấn đề quan trọng vẫn tồn tại cần được giải quyết ngay cả khi cỏc kỹ thuật IP được chọn làm ứng cử viờn trong cỏc mạng thế hệ sau, đú là: làm cỏch nào để duy trỡ kết nối mạng và làm cỏch nào để đảm bảo cung cấp đầy đủ tài nguyờn mạng cho cỏc MN. Quản lý di động trong cỏc hệ thống thụng tin di động là vấn đề cực kỳ quan trọng để duy trỡ kết nối và nhờ đú cú thể chuyển giao cỏc người dựng tại bất kỳ thời điểm nào.
IP di động là một chuẩn được đưa ra bởi IETF, nú cú thể đỏp ứng nhu cầu quản lý di động cơ bản trong cỏc mạng khụng dõy dựa trờn IP. Về việc cung cấp tài nguyờn, cú ba kiến trỳc khỏc nhau cung cấp cỏc tài nguyờn mạng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS trong Internet là: Cỏc dịch vụ tớch hợp-Intserv, Cỏc dịch vụ phõn biệt-Diffserv và chuyển mạch nhón đa giao thức.
IP di động định rừ một cơ chế cho phộp một MN thay đổi điểm tham gia vào mạng mà khụng phải thay đổi địa chỉ IP của nú. Cả IPv4 và IPv6 đều được thảo luận bởi IETF. Mặc dự nghiờn cứu trong phần này được dựa trờn IPv4 di động, nhưng những thay đổi tương tự cú thể được thực hiện trong IPv6.
Trong IP di động, một MN được ấn định một địa chỉ cố định trong mạng thường trỳ của nú, và sẽ mượn một địa chỉ tạm thời CoA trong bất kỳ mạng tạm trỳ nào. Đại diện thường trỳ HA trong mạng thường trỳ của MN sẽ duy trỡ ỏnh xạ giữa địa chỉ thường trỳ và CoA. CoA thường là địa chỉ IP của đại diện ngoại trỳ FA trong mạng ngoại trỳ hiện thời.
Cỏc gúi tin (được gửi từ một node trung chuyển CN trong mạng Internet và được định tới một MN) đầu tiờn bị chặn lại bởi HA của MN, và sau đú được gửi qua đường hầm đến FA đang phục vụ hiện thời bằng cỏch sử dụng CoA của MN. Đường định tuyến này sẽ làm tăng chi phớ phõn phỏt gúi tin và hầu hết bị chỉ trớch (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
giống như một vấn đề định tuyến tay ba. Hơn nữa, IP di động cũn cú những vấn đề khỏc nữa như trễ chuyển giao dài và tải trọng bỏo hiệu lớn cho cỏc lần cập nhật đăng ký thường xuyờn.
Mặt khỏc, những lợi ớch đỏng chỳ ý của MPLS về QoS, kỹ thuật lưu lượng và hỗ trợ cỏc dịch vụ IP tiờn tiến (như cỏc mạng riờng ảo) đó thỳc đẩy một vài tổ chức sử dụng kỹ thuật này trong hạ tầng khụng dõy. Trong thực tế, bằng cỏch sử dụng cỏc đường hầm MPLS được gọi là cỏc đường chuyển mạch nhón LSP, một mạng chồng lấn sẽ được tạo ra và được quản lý một cỏch cú hiệu quả. Trong MPLS, việc xỏc định lại đường hầm xảy ra vào thời điểm thay đổi nhón tại một node đơn trong mạng.
Việc thiết kế và tớch hợp quản lý di động và cung cấp QoS trong cỏc mạng khụng dõy thực sự là một thỏch thức. Một cơ chế quản lý di động mới, được gọi là MPLS di động Micro, đó được đề xuất. Cơ chế này hỗ trợ cả quản lý di động và QoS trong cỏc mạng khụng dõy. Đề xuất này bao gồm hai biến thể giao thức (Protocol Variant).
Biến thể thứ nhất được gọi là MPLS di động FH-Micro (gọi tắt là FH-Micro). FH cú nghĩa là chuyển giao nhanh (Fast-Handoff). FH-Micro xỏc định thủ tục thiết lập LSP trong một mạng con mà một MN cú thể đi vào. Cơ chế này được đưa ra để giảm hiện tượng rớt dịch vụ bằng cỏch sử dụng cỏc chức năng lớp liờn kết lớp 2.
Biến thể thứ hai được gọi là MPLS di động FC-Micro (gọi tắt là FC- Micro). FC cú nghĩa là chuỗi chuyển tiếp (Forwarding Chain), là một chuỗi cỏc đường chuyển tiếp. FC-Micro được đưa ra để bỏm sỏt host di động trong miền một cỏch hiệu quả. Cơ chế này phự hợp với mụi trường khụng dõy cú tỉ lệ di động cao, tại đú cỏc gúi tin cần được định tuyến lại một cỏch nhanh chúng đến cỏc vựng mới của chỳng. Để đỏnh giỏ hiệu quả của cỏc cơ chế này, chương 3 này đưa ra cỏc kết quả phõn tớch về cỏc tham số chi phớ bỏo hiệu, chi phớ sử dụng liờn kết và hiệu suất chuyển giao. Cỏc kết quả cho thấy những đề xuất núi trờn cú thể giảm đỏng kể chi phớ cập nhật đăng ký và hỗ trợ trễ chuyển giao thấp và tỉ lệ mất gúi thấp khi đem so sỏnh với cỏc cơ chế khỏc hiện nay (như FMIP, MIP-RR. MPLS di động, và H-MPLS).
3.2. Một số giải phỏp liờn quan
Trong cỏc mạng IP khụng dõy cú một số giải phỏp khỏc nhau về di động Micro, mỗi giải phỏp cú ưu và nhược điểm của nú.
Cụ thể, cơ chế đăng ký miền cho IP di động (MIP-RR) đó được đưa ra để giảm số bản tin bỏo hiệu cho cỏc mạng thường trỳ và giảm trễ bỏo hiệu bằng cỏch thực hiện đăng ký cục bộ trong mạng miền. MIP-RR dựa trờn việc quản lý di động phõn cấp. Hầu hết cỏc cập nhật đăng ký trong MIP-RR đều được tạo ra tại HA và kết thỳc tại FA Gateway (GFA) của miền (vựng) khỏch hiện thời. Cú thể mở rộng cấu trỳc này để chứa nhiều mức phõn cấp của cỏc FA dưới mức GFA. Tuy nhiờn, phải sử dụng đường hầm đệ quy, và điều này khiến cho trễ lớn hơn và cú ảnh hưởng đến tớnh linh hoạt của hệ thống.
Một giải phỏp khỏc là cơ chế quản lý vựng miền phõn tỏn cục bộ. Mục đớch của cơ chế này là để giảm toàn bộ chi phớ bỏo hiệu. Giả sử rằng mỗi FA cú chức năng của cả FA và GFA. Tuy nhiờn, giả sử này là phi thực tế. Hạn chế của phương phỏp này khả năng ứng dụng bị giới hạn. Chỳ ý cơ chế này cú thể được xem là một mở rộng của giao thức đăng ký miền IETF.
Cơ chế cú liờn quan nữa là cơ chế chuyển giao nhanh cho IP di động. Cơ chế này cú tờn viết tắt là FMIP (Fast-handoff for Mobile IP). FMIP cho phộp một MN cú thể nhanh chúng phỏt hiện ra rằng nú đó di chuyển vào một mạng con mới và nhận dữ liệu ngay khi sự tham gia vào mạng của nú được phỏt hiện bởi một Router truy nhập mới. Cơ chế này mang lại hiệu suất cao cho cỏc ứng dụng thời gian thực và cỏc ứng dụng nhạy cảm về QoS. Tuy nhiờn chi phớ cập nhật vựng trong FMIP cú thể rất lớn, đặc biệt đối với cỏc node di động cú khả năng di động tương đối cao và khoảng cỏch dài đối với cỏc HA.
MPLS di động là cơ chế tớch hợp IP di động với cỏc giao thức MPLS. Cơ chế này nhằm mục đớch cải thiện khả năng xử lý chuyển tiếp dữ liệu IP di động bằng cỏch chuyển yờu cầu về đường hầm IP từ Đại diện thường trỳ sang Đại diện ngoại trỳ nhờ sử dụng cỏc đường chuyển mạch nhón LSP. Tuy nhiờn một cơ chế như thế này khụng cú khả năng ứng dụng cho di động Micro khi mà phạm vi của IP di động được dịch nhiều hơn sang di động toàn cầu.
H-MPLS (Hierarchical-MPLS) và một số cơ chế khỏc cố gắng cải thiện hiệu suất của MPLS di động bằng cỏch sử dụng cỏc kiến trỳc khỏc nhau. Mỗi miền