3.1. Nhu cầu phỏt triển ASON
Hiện nay, mạng SDH truyền thống cú cỏc nhược điểm như sau:
- Đối với cỏc dịch vụ liờn vũng ring (inter-ring), rất khú đối với tiến trỡnh cấp dịch vụ vỡ cỏc nỳt liờn vũng ring trở thành cỏc cổ chai trong tiến trỡnh cấp dịch vụ.
- Khả năng mở rộng của mạng SDH khụng tốt
- Trong cấu trỳc ring SDH/SONET, băng thụng và hiệu quả sử dụng thấp.
- Khả năng quản trị mạng theo thời gian thực là khụng đạt được. Hệ thống quản lý mạng khụng cú khả năng nhận ra sự thay đổi của đồ hỡnh mạng theo thời gian thực.
Do nhu cầu về loại hỡnh và khối lượng dịch vụ tăng nờn phỏt sinh nhiều yờu cầu để đỏp ứng trong điều kiện mới. Với sự phỏt triển nhanh của cỏc dịch vụ số liệu băng rộng và cỏc dịch vụ kờnh thuờ riờng, dung lượng mạng đang tăng lờn và ỏp lực lờn tiến trỡnh cấp dịch vụ ngày càng nặng. Vỡ thế cỏc tiến trỡnh tựđộng là cần thiết. Ngoài ra, sự bựng nổ của cỏc dịch vụ số liệu yờu cầu băng thụng phải được phõn bổ linh động và tự động. Kiểu cung cấp dịch vụ tĩnh bỏn tự động truyền thống khụng phự hợp yờu cầu này.
Cụng nghệ ASON ra đời đỏp ứng được cỏc yờu cầu trờn. ASON cung cấp phương thức thiết lập và điều chỉnh cấu hỡnh dịch vụ nhanh và thuận tiện. Hơn nữa, ASON khắc phục được trở ngại của tiến trỡnh cấp dịch vụ liờn vũng ring và loại bỏ hiện tượng cổ chai trong tiến trỡnh cấp dịch vụ tại node liờn vũng ring. Mạng hỡnh lưới linh hoạt cải thiện khả năng duy trỡ dịch vụ và khả năng mở rộng mạng. Do đú, đó giải quyết được vấn đề về khả năng mở rộng của mạng truyền thống. Khả năng sử dụng tài nguyờn mạng đạt trờn 50%. Do đú giải quyết được vấn đề hiệu quả băng thụng thấp trong mạng ring SDH/SONET. Khả năng quản trị mạng thời gian thực giải quyết được vấn đề về quản lý của cỏc mạng truyền thống. Sự thay đổi của đồ hỡnh mạng cú thểđược cập nhật trờn hệ thống quản lý theo thời gian thực.
3.2. Cỏc cải tiến của ASON so với mạng SDH truyền thống
Mạng SDH hiện tại cũn tồn tại cỏc vấn đề: quy trỡnh thiết lập dịch vụ phức tạp, khả năng tận dụng băng thụng chưa tốt và phương thức bảo vệ đơn điệu. ASON ra đời nhằm giải quyết cỏc vấn đề trờn. Cụng nghệ này được mụ tả bằng khả năng điều khiển chuyển mạch và một mặt phẳng điều khiển để tăng cường quản lý kết nối và tăng khả năng khụi phục kờnh truyền. ASON hỗ trợ khai bỏo dịch vụ end-to-end một cỏch thuận lợi và nhiều chếđộ bảo vệ dịch vụ khỏc nhau.
Mạng SDH truyền thống được hỡnh thành từ cỏc vũng ring và cỏc chuỗi. Cỏc tuyến và cỏc khe thời gian của dịch vụđược thiết lập nhõn cụng một cỏch tuần tự theo từng đoạn, điều này gõy tốn nhõn cụng và thời gian. Mạng càng phức tạp thỡ việc cấu hỡnh dịch vụ càng mất nhiều thời gian và cụng sức.
ASON đó giải quyết được vấn đề này bằng việc hỗ trợ phương thức thiết lập dịch vụ end-to-end. Để thiết lập một dịch vụ, nhõn viờn khai thỏc chỉ cần chỉ ra băng thụng và phương thức bảo vệ, mạng sẽ tớnh toỏn và thiết lập kờnh truyền một cỏch tựđộng.
Khả năng tận dụng băng thụng
Mạng truyền dẫn quang SDH hiện tại dựng một khối lượng lớn tài nguyờn dành trước cho bảo vệ và thiếu cỏc chức năng định tuyến, khụi phục, bảo vệ dịch vụ . Ngược lại, ASON cú thể cung cấp cỏc phương thức bảo vệ với lượng tài nguyờn dành trước ớt hơn do đú làm tăng khả năng tận dụng tài nguyờn mạng.
Phương thức bảo vệ
Mạng truyền dẫn SDH, với cấu hỡnh vũng ring và chuỗi, luụn dành trước một nửa tài nguyờn mạng cho bảo vệ. Tầm quan trọng của dịch vụ khụng thể . Thờm vào đú, dịch vụ cú thể bị giỏn đoạn trong trường hợp cả hai hướng làm việc và bảo vệ bị đứt đồng thời. Tuy nhiờn, mạng ASON lại cung cấp cỏc phương thức bảo vệ khỏc nhau cho cỏc mức bảo vệ khỏc nhau nờn cú thểđỏp ứng nhiều khỏch hàng với cỏc mức yờu cầu khỏc nhau cũng như cung cấp cỏc biện phỏp bảo vệ trong trường hợp xảy ra nhiều đứt nhiều điểm trờn mạng đồng thời.
IV. KẾT CHƯƠNG
Chương 2 trỡnh bày tổng quan về cụng nghệ ASON bao gồm khỏi niệm, vai trũ và vị trớ của ASON trong tiến trỡnh phỏt triển của cụng nghệ truyền dẫn. Chương này được trỡnh bày gồm 3 phần:
Phần I, Khỏi niệm ASON, trỡnh bày khỏi niệm và cỏc tớnh năng của ASON
Phần II, Lịch sử ASON/GMPLS, sơ lược về lịch sử ra đời và phỏt triển của ASON trờn cơ sở cụng nghệ GMPLS và hệ thống tiờu chuẩn húa ASON/GMPLS
Phần III, Sự cần thiết của ASON, nờu cỏc điểm cơ bản về cỏc yờu cầu phỏt triển của cụng nghệ truyền dẫn đưa đến sự ra đời của ASON. Phần này cũng trỡnh bày đỏp ứng của ASON đối với cỏc yờu cầu này.
Mục đớch của chương II nhằm phỏc thảo một cỏi nhỡn tổng quan về cụng nghệ ASON với hai khớa cạnh từ hệ thống tiờu chuẩn húa và từ nhu cầu phỏt triển của cụng nghệ mạng truyền dẫn.
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ KỸ THUẬT CỦA ASON
I. NGUYấN Lí ASON/GMPLS
1.1. Một số khỏi niệm cơ bản
ASON là một mạng quang bao gồm cỏc ASON NE (Network Element). ASON thực hiện truyền bỏo hiệu và chuyển mạch. Cỏc ASON NE lưu thụng tin về đồ hỡnh và tuyến của toàn mạng, tựđộng tạo và xúa bỏ dịch vụ thụng qua bỏo hiệu.
Như chỉ ra trờn hỡnh 3.1, ASON cú ba mặt phẳng: mặt phẳng điều khiển, mặt phẳng truyền dẫn và mặt phẳng quản lý.
GMPLS Generalized Multi-Protocol Label Switching
CSPF Constrained Shortest Path First
OSPF Open Shortest Path First
NMI Network Management Interface - Giao diện quản lý mạng
OCC Optical Connection Control – Điều khiển kết nối quang
CCI: Connection Control Interface - Giao diện điều khiển kết nối Hỡnh 3.1: Ba mặt phẳng điều khiển của ASON
1. Mặt phẳng điều khiển
Mặt phẳng điều khiển bao gồm một nhúm cỏc thành phần truyền thụng. Mặt phẳng này đảm nhận điều khiển phiờn làm việc và điều khiển kết nối, bao gồm thiết lập, giải phúng, giỏm sỏt và duy trỡ cỏc kết nối. Mặt phẳng điều khiển tựđộng khụi phục cỏc kết nối bị lỗi qua trao đổi bỏo hiệu.
Mạng SDH nằm trờn mặt phẳng truyền dẫn. Mặt phẳng này phỏt và ghộp kờnh tớn hiệu quang, thiết lập cấu hỡnh kết nối chộo và chuyển mạch bảo vệ cho tớn hiệu, đảm bảo độ tin cậy cho tất cả cỏc tớn hiệu quang.
3. Mặt phẳng quản lý
Mặt phẳng quản lý là một phần bổ sung cho mặt phẳng điều khiển. Mặt phẳng này duy trỡ mặt phẳng truyền dẫn, mặt phẳng điều khiển và toàn bộ hệ thống. Cỏc chức năng bao gồm quản lý khai thỏc, quản lý lỗi, quản lý cấu hỡnh và quản lý bảo mật.
4. ASON NE
Card SCC của một ASON NE được nạp phần mềm NE bao gồm cả phần mềm ASON và phần mềm ASON được khởi động. Nếu phần mềm ASON khụng được khởi động NE khụng phải là một ASON NE.
5. PC
Kết nối cố định - Permanent connection (PC) là một kết nối dịch vụ được tớnh trước và được tạo ra qua hệ thống quản lý mạng (NM) bằng việc phỏt cỏc lệnh đến NE. Dịch vụ tĩnh SDH truyền thống là một PC.
5. SC
Kết nối chuyển mạch - Switched connection (SC) là một kết nối dịch vụđược yờu cầu bởi người dựng đầu cuối (vớ dụ như router) và được tạo ra trờn mặt phẳng điều khiển ASON qua bỏo hiệu.
5. SPC
Với với kết nối cố định mềm - Soft permanent connection (SPC), kết nối giữa người dựng và mạng truyền dẫn được cấu hỡnh trực tiếp bằng NM. Tuy nhiờn, kết nối bờn trong mạng truyền dẫn được yờu cầu bởi NM và được tạo ra bằng mặt phẳng điều khiển của NE thống qua bỏo hiệu. Dịch vụ ASON được đề cập thường được coi là SPC. Nếu một ASON NE được cấu hỡnh với một dịch vụ tĩnh, hệ thống sẽđỏnh nhón lờn khe thời gian tương ứng. Trước khi dịch vụ tĩnh này được xúa, khe thời gian này sẽ khụng được sử dụng để tạo một dịch vụ ASON.
8. Dành trước khe thời gian – Time slot reservation
Phần mềm NE và phần mềm ASON của ASON NE quản lý cỏc khe thời gian thuộc về từng thành phần này. Cỏc khe thời gian được tạo với dịch vụ ASON được quản lý bởi phần mềm ASON và khụng thểđược sử dụng bởi phần mềm NE để tạo ra dịch vụ tĩnh. Việc dành trước khe thời gian tức là dành một phần hay tất cả khe thời gian của một giao diện quang xỏc định để phần mềm NE tạo ra dịch vụ tĩnh. Trước
khi xúa bỏ, chỳng khụng thể được sử dụng bởi phần mềm ASON. Cỏc khe thời gian dành trước được dựng để cấu hỡnh cỏc dịch vụ tĩnh.
9. LSP
Đường dẫn chuyển mạch nhón – Label switching path (LSP) là đường mà dịch vụ ASON đi xuyờn qua. Trong một ASON, việc tạo ra cỏc dịch vụ ASON là tạo ra cỏc LSP.
10. Liờn kết điều khiển
Liờn kết điều khiển được tạo ra và duy trỡ giữa cỏc node lõn cận bởi giao thức quản lý liờn kết – Link Management Protocol (LMP). Nếu khụng cú sẵn cỏc liờn kết điều khiển, khụng thể tạo được cỏc liờn kết thành phần và cỏc liờn kết TE giữa cỏc node lõn cận. Thụng tin liờn kết điều khiển cú thể truyền trong băng (vớ dụ như qua D4-D12) hay ngoài băng (vớ dụ qua Ethernet).
Ở chế độ trong băng, cỏc liờn kết điều khiển cú thể được nhận ra một cỏch tự động. Ở chếđộ ngoài băng, cần phải thiết lập cấu hỡnh địa chỉ IP cho cỏc NE lõn cận được nối đến bằng liờn kết điều khiển.
11. Liờn kết TE
Liờn kết TE là một liờn kết điều khiển lưu lượng – Traffic engineering link. ASON NE gửi cỏc thụng tin băng thụng của nú đến cỏc ASON NE khỏc qua liờn kết TE để cung cấp số liệu cho việc tớnh toỏn tuyến. Một sợi quang cú thể cấu hỡnh với nhiều liờn kết TE và một liờn kết TE cũng cú thểđược kết hợp từ nhiều sợi quang. Nếu MSP được cấu hỡnh một phần, một giao diện quang 10G (64 VC-4) được cấu hỡnh với một MSP 2,5 G, VC-4 1-8 là liờn kết làm việc và cũng là một liờn kết TE, VC-4 33-40 là liờn kết bảo vệ và cũng là một liờn kết TE. Phần cỏc VC-4 cũn lại là cỏc liờn kết khụng được bảo vệ và cũng là một liờn kết TE. Như vậy, cú ba liờn kết TE trờn một sợi quang.
Nếu MSP được cấu hỡnh hoàn toàn trong sợi quang thỡ chỉ cú hai liờn kết TE trong sợi quang. Nếu MSP khụng được cấu hỡnh trong sợi quang thỡ chỉ cú một liờn kết TE trong sợi quang này.
12. Cỏc liờn kết đoạn ghộp kờnh
Cỏc liờn kết đoạn ghộp kờnh là cỏc liờn kết được cấu hỡnh với bảo vệđoạn ghộp kờnh. Cỏc liờn kết đoạn ghộp kờnh được chia thành cỏc liờn kết đoạn ghộp làm việc và cỏc liờn kết đoạn ghộp bảo vệ. Một liờn kết đoạn ghộp kờnh làm việc là một liờn kết TE và một liờn kết đoạn ghộp kờnh bảo vệ cũng là một liờn kết TE. Dịch vụ sắt sẽ sử dụng cỏc liờn kết đoạn ghộp bảo vệ.
Ởđõy, bảo vệđoạn ghộp cú thể là:
- Bảo vệđoạn ghộp kờnh hai sợi hai hướng - Bảo vệđoạn ghộp kờnh bốn sợi hai hướng - Bảo vệđoạn ghộp kờnh tuyến tớnh 1:1.
13. Liờn kết thành phần
Liờn kết thành phần là một đơn vị băng thụng nhỏ hơn liờn kết TE. Một liờn kết TE bao gồm chỉ một liờn kết thành phần trong phần mềm ASON thực tế.
14. Định tuyến lại
Định tuyến lại là một phương thức khụi phục dịch vụ. Khi một LSP bị đứt, node khởi điểm sẽ truy vấn xem liệu cú tuyến tốt nhất để khụi phục dịch vụ rồi gửi bỏo hiệu đến cỏc node phớa sau một cỏch tuần tự để yờu cầu dành tài nguyờn và tạo cỏc kết nối chộo. Node cuối sẽ phản hồi bỏo hiệu đến cỏc node phớa trước một cỏch tuần tự và cuối cựng một LSP mới được tạo ra.
15. Khúa định tuyến lại (Rerouting Lockout)
Trong một số trường hợp, định tuyến lại khụng được yờu cầu sau khi LSP bị lỗi. Trong cỏc trường hợp đú cần thiết lập “Rerouting lockout”.
16. Độưu tiờn định tuyến lại
Khi nhiều LSP định tuyến lại đồng thời, LSP cú mức ưu tiờn cao hơn sẽ chiếm tài nguyờn trước và cú khả năng định tuyến lại thành cụng nhiều hơn.
17. Hoạch định tỏch rời tuyến (Disjoint Strategy)
Disjoint Strategy cú nghĩa là loại trừ một số liờn kết hay node trong quỏ trỡnh tạo ra một LSP. Phần mềm ASON hỗ trợ hai kiểu hoạch định tỏch rời tuyến: liờn kết và node.
1.2. Cấu trỳc phần mềm ASON
1.2.1. Vị trớ phần mềm ASON
Hỡnh 3.2: Vị trớ của phần mềm ASON
Phần mềm ASON và phần mềm NE chạy trờn card SCC trong khi phần mềm bảng mạch và phần mềm quản lý mạng NM chạy trờn cỏc bảng mạch và mỏy tớnh NM để thực hiện cỏc chức năng tương ứng.
1.2.2. Cấu trỳc của phần mềm ASON
Theo khuyến nghị ITU-T, thiết bị truyền dẫn ASON cú ba mặt phẳng: một mặt phẳng điều khiển, một mặt phẳng quản lý và một mặt phẳng truyền dẫn. Mặt phẳng quản lý được coi là lớp NM và mặt phẳng truyền dẫn được coi là mạng SDH. Phần mềm ASON được sử dụng trong mặt phẳng điều khiển, bao gồm quản lý liờn kết, định tuyến OSPF, và bỏo hiệu RSVP-TE. Hỡnh 3.3 chỉ ra cấu trỳc của phần mềm ASON bao gồm một khối bỏo hiệu, một khối định tuyến và một khối điều khiển chuyển mạch (SC).
TE-MIB Traffic Engineering Management Information Base
GMPLS Generalized Multi-Protocol Label Switching
RSVP-TE Resource reservation setup protocol with traffic-engineering extensions
SC Switch Controller
CSPF Constrained Shortest Path First
OSPF Open Shortest Path First
LIM Local Interface Management
LMP Link Management Protocol
Hỡnh 3.3: Cấu trỳc của phần mềm ASON
1. Khối bỏo hiệu
Khối bỏo hiệu tạo/xúa cỏc dịch vụ theo yờu cầu của người dựng, đồng bộ và khụi phục cỏc dịch vụ khi cần.
1. Khối định tuyến
Khối định tuyến thực hiện cỏc chức năng sau: - Thu thập và chuyển thụng tin trung kế TE
- Thu thập và chuyển thụng tin trung kế bỏo hiệu - Tớnh toỏn tuyến cho cỏc dịch vụ
1. Khối điều khiển chuyển mạch
Khối điều khiển chuyển mạch thực hiện cỏc chức năng: - Tạo/xúa cỏc kết nối chộo
- Bỏo trạng thỏi liờn kết và cảnh bỏo
II. CÁC TÍNH NĂNG MẠNG ASON
2.1. Tựđộng phỏt hiện đồ hỡnh mạng
2.1.1 Tựđộng phỏt hiện sợi
Sau khi một kết nối sợi quang hoàn thành, thụng tin kết nối sợi quang, bao gồm card, giao diện quang tại mỗi đầu sợi, được ghi trong cỏc ASON NE. NMS cú thể tạo cỏc sợi đú. Khi thay đổi kết nối sợi quang, mạng co thể tự động phỏt hiện thay đổi này bằng giao thức quản lý liờn kết (LMP_Link Management Protocol). Như chỉ ra trờn hỡnh 3.4, sau khi tất cả cỏc sợi quang trong mạng được kết nối, NMS cú thể tỡm thấy và tạo cỏc kết nối quang ngay lập tức. NMS cũng cú thể phỏt hiện sự cố đứt sợi theo thời gian thực.
Hỡnh 3.4: Tựđộng phỏt hiện sợi
2. Tựđộng phỏt hiện liờn kết
Cỏc liờn kết được chia thành liờn kết điều khiển lưu lượng (TE) và liờn kết thành phần (component link). Liờn kết TE mạng thụng tin về băng thụng NE để cung cấp dữ liệu cho tớnh toỏn tuyến. Một sợi cú thể bao gồm nhiều liờn kết TE. Liờn kết component là một đơn vị băng thụng nhỏ hơn. Một liờn kết TE cú thể bao gồm nhiều