3.7. 1 Tại sao phải có LMP
Trong GMPLS, mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu được tách biệt. Lý do chính là tại các nút có các giao diện như TDM, LSC và FSC không có khả năng nhận diện và xử lý các gói, vì thế giữa 2 nút kế cận kênh điều khiển và kênh dữ liệu không nhất thiết phải sử dụng chung một đường truyền vật lý.
Liên kết điều khiển lưu lượng (Traffic Engineering link)
Để tiếp cận giao thức LMP ta nhìn lại khái niệm TE-link. TE-link là một liên kết trừu tượng được tạo ra bởi tập hợp nhiều liên kết riêng lẻ với mục đích thuận tiện trong việc tính toán đường của đường chuyển mạch nhãn (LSP) và mở rộng khả
năng định tuyến.
Nhiệm vụ của LMP
Như đã trình bầy trong GMPLS kênh điều khiển và kênh dữ liệu là tách biệt bao gồm cá các giao diên nhận và phát tín hiệu quang trực tiếp không qua bộ biến
đổi quang điện. Khi phát hiện lỗi xảy ra đối với kênh dữ liệu lỗi này phải được nhận diện vị trí và khôi phục càng nhanh càng tốt. Đối với các giao thức truyền thống kênh điều khiển và kênh dữ liệu không được tách biệt nhau, chính vì thế nó không thể xác định được vị trí lỗi trên liên kết dữ liệu.
Nhiệm vụ chính của giao thức LMP như sau:
• Đồng nhất liên kết TE với liên kết dữ liệu thuộc liên kết TE tương ứng giữa các nút kế cận.
• Tựđộng đồng nhất port vật lý của nút hiện tại với port vật lý của nút ở xa (remote) của liên kết dữ liệu nối tới nút hiện tại.
3.7.2 Loại liên kết dữ liệu
Liên kết dữ liệu bao gồm hai loại:
• Cổng (port)
• Thành phần liên kết (component link)
Cổng (port) là đơn vi liên kết vật lý nhỏ nhất không thể phân chia
Hình.3.28 Các loại liên kết dữ liệu
Thành phần liên kết là liên kết vật lý có thể phân chia được bằng các khe thời gian hoặc bằng các nhãn “shim” (nhãn shim đã được giới thiệu trong phần MPLS).
Xét ví dụ hình Hình.3.10 (a), giả sử liên kết TE là liên kết dữ liệu. Liên kết TE bao gồm một bó của nhiều đường OC-192. Trong trường hợp này đơn vị vật lý nhỏ
nhất là OC-192 không thể phân chia thành các đường nhỏ hơn. Vì vậy liên kết logic nhỏ nhất của liên kết TE này cũng chính là OC-192. Vì thế có hai tham số nhận diện
đơn vị logic nhỏ nhất của liên kết đó là:
• Nhận diện liên kết: xác đinh liên kết TE.
• Nhận diện giao diện: xác định các cổng (port) vật lý. Đối với trường hợp một cổng (port) tham số nhận diện giao diện tương ứng một-một với nhãn
Xét hình Hình.3.10 (b), đơn vị vật lý nhỏ nhất có là OC-192 là thành phần liên kết có thể được chia nhỏ thành 4 OC-48c. Lúc này đơn vị vật lý nhỏ nhất của liên kết là OC-48c. Tại đây có ba tham số cần thiết để nhận diện đơn vị nhỏ nhất của một liên kết.
• Nhận diện liên kết: xác định liên kết TE.
• Nhận diện giao diện: xác định cổng (port) vật lý.
• Nhãn: xác định khe thời gian của OC-48c.
3.7.3 Các chức năng của giao thức LMP
LMP có 4 chức năng chính sau:
• Quản lý kênh điều khiển.
• Tương quan đặc tính liên kết.
• Xác nhận kết nối.
• Quản lý lỗi.
Trong đấy chức năng quản lý kênh điều khiển và tương quan đặc tính liên kết là các chức năng không thể thiếu. Chức năng xác nhận kết nối và quản lý lỗi có thể
không có trong một số trường hợp.
3.7.3.1 Quản lý kênh điều khiển
Định nghĩa
Chức năng quản lý kênh điều khiển của LMP là thiết lập và quản lý kênh điều khiển.
Để hoạt động được cần phải có ít nhất một kênh điều khiển 2 hướng giữa 2 nút
đã được kết nối bởi liên kết TE. Khi kênh điều khiển 2 hướng đã được thiết lập các nút được kết nối được gọi là các LMP “hàng xóm”.
Hình.3.29 Giao thức quản lý liên kết
Đặc điểm
Xét ví dụ như hình trên, kênh điều khiển có thể được sử dụng chung kênh vật lý hoặc tách biệt với kênh dữ liệu.
Thông tin điều khiển giữa các nút “hàng xóm” được thực hiện thông qua giao thức IP.
Tất cả các gói LMP hoạt động như các gói UDP với cổng LMP cho trước. Một bộđịnh tuyến IP có thểđược chèn vào giữa các nút kêt cận, vì thế nó không hạn chế
việc mở rộng kênh điều khiển.
Kênh điều khiển có thể được sử dụng cho trao đổi thông tin của các giao thức OSPF mở rộng, RSVP mở rộng.
Kênh điều khiển cho mỗi hướng được nhận diện bởi tham số nhận diện kênh
điều khiển (control-channel indentifier).
Kênh điều khiển cho cả hai hướng có thể được đồng nhất bằng việc sử dụng bản tin Config.
Quá trình tạo kênh điều khiển hai hướng
Các bước được thực hiện như sau:
• Bản tin Config được gửi từ nút địa phương tới nút đầu xa để thiết lập kênh điều khiển, yêu cầu phải biết được địa chỉ IP của nút giao diện nút
• Bản tin Config bao gồm các tham số sau: nhận diện kênh điểu khiển nút địa phương, nhận diện nút đầu xa, nhận diện bản tin, các tham số cấu hình.
• Một bản tin LMP được truyền đi sử dụng 32 bit nhận diện bản tin và chức năng truyền lại bản tin, số nhận diện bản tin được tăng dần và trở về giá trị 0 khi sau khi đạt giá trị lớn nhất.
• Nút đầu xa sau khi nhận bản tin Config sẽ kiểm tra nội dung trong bản tin. Nếu không có lỗi nó sẽ gửi lại bản tin ConfigAck để thiết lập kênh
điều khiển, nếu có lỗi nó sẽ gửi lại bản tin ConfigNAck kèm theo nguyên nhân gây lỗi, lúc này kênh điều khiển không được thiết lập.
• Nút đẫu xa phải sửa đổi lại nội dung của bản tin Config và tiếp tục thử lại quá trình thiết lập kênh điều khiển.
• Khi kênh điều khiển được thiết lập, giao thức quản lý kênh điều khiển (LMP Hello protocol) được kích hoạt.
• Giao thức LMP Hello thực hiện trao đổi bản tin Hello giữa các nút “hàng xóm” đểđảm bảo trạng thái hoạt động bình thường của kênh điều khiển.
• Nếu việc trao đổi bản tin Hello không được thực hiện, liên kết TE rơi vào trạng thái suy thoái. Tuy nhiên liên kết TE vẫn hoạt động bình thường mặc dù kênh điều khiển không hoạt động bình thường.
• Khi liên kết TE trở lại khôi phục lại trạng thái bình thường từ trạng thái suy thoái, kênh điều khiển được khôi phục lại trạng thái thiết lập.
• Khi liên kết TE không được khôi phục từ trạng thái suy thoái thì liên kết TE coi như bị mất kết nối.
3.7.3.2 Tương quan đặc tính liên kết
Định nghĩa
Là quá trình đồng bộ các thuộc tính của liên kết TE giữa các nút “hàng xóm” thông qua việc gộp nhiều liên kết dữ liệu (cổng, thành phần liên kết) thành một liên kết TE. Nhưng trước đấy các liên kết TE phải được thiết lập tự động hoặc tĩnh dựa
bằng chức năng xác nhận kết nối thông qua việc sử dụng các bản tin LinkSummary, LinkSummary Ack và LinkSummary Nack.
Quá trình đồng bộ thuộc tính của liên kết TE
Các bước thực hiện đồng bộ thuộc tính liên kết như sau
• Giả sử có một hoặc nhiều liên kết giữa các nút “hàng xóm”. Thì mỗi liên kết TE có một nhận diện liên kết tại đầu cuối và mỗi liên kết dữ liệu (cổng, thành phần liên kết) có một nhận diện giao diện tại mỗi nút và các
đầu cuối. Nhận diện liên kết hay nhận diện giao diện có thể là một địa chỉ
IPv4, hoặc IPv6 hoặc một giá trị.
• Đồng bộ thuộc tính của một liên kết TE giữa các nút hàng xóm bằng việc gộp nhiều liên kết dữ liệu (cổng, thành phần liên kết) vào một liên kết TE thông qua bản tin LinkSummary.
• Bản tin LinkSummary bao gồm một đối tượng liên kết TE và một đối tượng liên kết dữ liệu.
∗ Đối tượng liên kết TE phân biệt nhận diện liên kết tại nút hiện thời và nhận diện liên kết nút đầu xa của một liên kết TE đồng thời xác định chức năng xác nhận kết nối và quản lý lỗi của giao thức LMP có được hỗ trợ
hay không.
∗ Đối tượng liên kết dữ liệu bao gồm thông tin của liên kết dữ liệu (nhận diện giao diện, loại chuyển mạch của giao diện ) trong liên kết TE.
• Nút địa phương nhận bản tin LinkSummary từ nút đầu xa, nó kiểm tra nội dung của bản tin LinkSummary đối chiếu với thông tin của liên kết TE mà bản thân nút đang sở hữu. Thông tin liên kết TE mà bản thân nút địa phương đang sở hữu là thông tin được sử dụng khi liên kết TE được thiết lập tự động bằng chức năng xác nhận kết nối hoặc thông tin cấu hình
được sử dụng khi liên kết TE được thiết lập tĩnh (bằng tay).
• Bản tin LinkSummaryAck được gửi lại nút khởi tạo (nút phát đi bản tin LinkSummary) sau khi kiểm tra tham số nhận diện giao diện của liên kết
dữ liệu thuộc một liên kết TE phù hợp với thông tin (định nghĩa) của thuộc tính liên kết trong bản tin LinkSummary.
• Khi nút nhận được bản tin LinkSummaryAck đồng nghĩa với việc liên kết TE giữa các nút hàng xóm được xác nhận.
• Nếu tham số nhận diện giao diện của nút không phù hợp với nội dung có trong bản tin LinkSummary thì nó sẽ gửi lại bản tin LinkSummaryNack kèm theo nội dung của lỗi.
• Nút nhận được bản tin LinkSummaryNack gửi lại bản tin LinkSummary mới tới các nút hàng xóm để sửa lại lỗi.
• Bản tin LinkSummary sẽ trở nên lớn khi các đối tượng dữ liệu tăng. Khi truyền và nhận bản tin LMP yêu cầu các nút phải có khả năng phân đoạn gói tin IP và ghép nối các gói tin IP đã bi phân đoạn.
3.7.3.3 Xác nhận kết nối Phương pháp thiết lập liên kết
Có hai phương pháp để thiết lập liên kết TE:
• Phương pháp thiết lập liên kết tĩnh (bằng tay): kết nối của liên kết dữ liệu của một liên kết TE được xác nhận tĩnh (bằng tay), thuộc tính của liên kết TE của các nút tại các đầu cuối chính là thông tin cấu hình (bằng tay).
• Phương pháp thiết lập liên kết tựđộng: liên kết TE được thiết lập tựđộng thông qua chức năng xác nhận liên kết (connect4ity- verification) của giao thức quản lý liên kết LMP.
Đặc điểm của xác nhận kết nối
Rất khó để xác định được kết nối của một liên kết dữ liệu giữa các giao diện thu và phát tín hiệu quang trong suốt khi không chuyển đổi sang dạng tín hiệu điện. Vì vậy kết nối phải được xác định trước khi truyền lưu lượng.
Giải pháp cho vấn đề trên là chuyển mạch liên kết dữ liệu tới một thiết bị có thể phát và thu tín hiệu điện tại các nút đầu cuối. Bản tin TEST được phát đi trong liên kết dữ liệu để xác nhận kết nối.
Nếu kết nối bao gồm nhiều liên kết dữ liệu thì quá trình xác nhận được thực hiện bằng cách truyền đi các bản tin TEST lần lượt trong các liên kết dữ liệu.
Nút hỗ trợ chức năng xác nhận kết nối phải có ít nhất một giao diện được nối tới thiết bị phát và nhận bản tin TEST
Duy nhất bản tin TEST được truyền trên liên kết dữ liệu, các bản tin khác của giao thức LMP chỉ truyền trên kênh điều khiển.
Các bước hoạt động của quá trình xác nhận kết nối
Chức năng xác nhận kết nối của giao thức LMP được thực hiện thông qua các bản tin BeginVerify, BeginVerifyAck, BeginVerifyNack, EndVerify, EndVerifyAck, Test, TestStatusSuccess, TestFailure, TestStatusAck.
Xét quá trình xác nhận kết nối của liên kết TE giữa nhận diện liên kết 13 của nút A và nhận diện liên kết 25 của nút B.
• Nút A phát đi bản tin BeginVerify chứa thông tin nhận diện là 13 của liên kết TE thông qua kênh điều khiển. Lúc này nút A bắt đầu xác nhận kết nối của liên kết dữ liệu thuộc liên kết TE nối tới nút B.
• Khi nút B nhận được bản tin BeginVerify. Nút B khởi tạo một giá trị
nhận diện xác nhận (verification identifier) và ánh xạ tới liên kết TE đến từ nút A. Giá trị này được sử dụng khi nút B nhận bản tin TEST từ nút A. Nút B tìm được tham số nhận diện liên kết 13 của nút A và tiến hành gửi lại bản tin BeginVerifyAck có chứa các tham số nhận diện liên kết 25 của nút B, nhận diện liên kết của nút đầu xa 13 và nhận diện xác nhận (verification identifier) tới nút A.
• Khi nút A nhận được bản tin BeginVerifyAck, một bản tin TEST được gửi đi định kỳ với nhận diện giao diện 1. Bản tin TEST truyền nhận diện xác nhận (verification identifier) tới nút B và nhận diện giao diện địa phương 1 tới nút A. Khi bản tin TEST truyền trên liên kết dứ liệu, nút B kết nối giao diện liên kết dữ liệu của nó tới thiết bị có thể phát và thu tín hiệu điện để thực hiện kiểm tra. Vì vậy khi liên kết dữ liệu với nhận diện
giao diện 10 kết nối tới một thiết bị tương ứng, nút B có thể nhận được bản tin TEST.
• Khi nút B nhận được bản tin TEST, nhận diện giao diện của nút A và nút B được ánh xạ với nhau, tiếp đến bản tin TESTStatusSuccess được truyền tới nút A thông qua kênh điều khiển. Bản tin TESTStatusSuccess chứa các thông tin nhận diện giao diện, nhận diện xác nhận (verification identifier) của cả hai nút. Nhận diện xác nhận (verification identifier) nhận diện liện kết TE hoặc nhận diện liên kết.
• Nút A gửi bản tin TESTStatusSuccess tới nút B để thông báo nút A đã nhận được bản tin TESTStatusSuccess.
• Quá trình được lặp lại đối với tất cả các liên kết dữ liệu để xác nhận từng kết nối.
• Khi tất cả các liên kết dữ liệu đã được kiểm tra. Nút A truyền bản tin EndVerify tới nút B thông qua kênh điều khiển.
• Nút B truyền bản tin EndVerifyAck tới nút A thông qua kênh điều khiển
để thông báo nó đã nhận được bản tin EndVerify.
Các bước như trên có thểđược sử dụng để xác nhận kết nối của các liên kết dữ
liệu một cách tựđộng.
3.7.3.4 Quản lý lỗi
Định nghĩa
Quản lý lỗi là một chức năng của giao thức quản lý liên kết (LMP) có nhiệm vụ xác định các điểm lỗi của một liên kết TE. Với khả năng phát hiện và xác định lỗi, chức năng này giúp bảo vệ và khôi phục mạng một cách nhanh tróng.
Quá trình hoạt động
Chức năng quản lý lỗi được tiến hành thông qua các bản tin ChannelStatus, ChannelStatusAck, ChannelStatusRequest, ChannelStatusResponse.
Trong các trường hợp giao diện trong suốt phát hoặc nhận tín hiệu quang không thông qua quá trình biến đổi sang dạng tín hiệu điện. Việc phát hiện một lỗi
của liên kết dữ liệu thực hiện bằng cách đo độ suy giảm của tín hiệu trên lớp vật lý ví dụ như một hiện tượng “vỡ” của tín hiệu quang. Thực tế việc xác định độ suy giảm của tín hiệu trên lớp vật lý không phải là chức năng của giao thức LMP.
Quá trình phát hiện lỗi được thực hiện theo các bước sau:
• Khi một lỗi trên liên kết dữ liệu xảy ra. Tất cả các nút hướng ra (downstream side node) của đường chuyển mạch nhãn phát hiện lỗi và phát đi các cảnh báo nhưng không có vị trí lỗi. Để loại bỏ việc phát đi nhiều cảnh báo giống nhau, giao thức LMP đưa ra một chức năng thông báo lỗi (failure notification) và sử dụng bản tin ChannelStatus.
• Để nhận diện liên kết lỗi giữa các nút hàng xóm, nút hướng ra phát hiện lỗi của (LSP) thông báo nó đã phát hiện lỗi tới các nút hướng vào sử dụng bản tin ChannelStatus. Nút hướng vào kiểm tra xem liên kết hướng vào có lỗi hay không. Nếu liên kết hướng vào nhìn từ nút đó là bình thường thì nó thông báo rằng có một lỗi liên kết trên liên kết giữa các nút hàng xóm tới nút hướng ra bằng bản tin ChannelStatus. Nếu lỗi được phát hiện trong nút hướng vào nhìn từ bản thân nút đó. Nó thông báo liên kết giữa các nút hàng xóm tới nút hướng ra là bình thường.thông qua bản tin ChannelStatus. Nếu bản tin ChannelStatus không được phát đi từ nút hướng vào. Nó sẽ phát đi bản tin ChannelStatusRequest tới nút hướng vào.