cho mảng điều khiển quang tích hợp với công nghệ IP
Do sự phát triển nhanh của công nghệ quang, đặc biệt là việc hình thành mạng quang chuyển mạch tự động (ASON) dựa trên khả năng định tuyến bước sóng (hiện tại) và chuyển mạch chùm quang và gói quang (tương lai) của những phần tử mạng quang như OADM và OXC nên việc khai thác hiệu quả băng tần mạng trở thành vấn đề cấp thiết. Dựa trên ý tưởng của công nghệ chuyển mạch nhãn (MPLS) người ta tiếp tục phát triển nó hướng tới một công nghệ hoàn thiện hơn trong tương lai, trong đó kết hợp với việc quản lý và phân bổ tài nguyên của lớp mạng quang, đó là công nghệ GMPLS. Tuy nhiên khác với MPLS gồm cả mảng số liệu và điều khiển, GMPLS chỉ thuần tuý là mảng điều khiển.
Phần tiếp theo trình bày sơ lược về hai khái niệm trên.
4.7.1. MPLS trong mạng quang hay GMPLS (Generalized MPLS)
Do sự bùng nổ của nhu cầu lưu lượng trong những năm gần đây, nhiều người cho rằng mạng quang là giải pháp hữu hiệu để đối phó với sự gia tăng tiềm ẩn trên. Do đó nó trở thành mối quan tâm chính trong sự tìm kiếm công nghệ mạng tương lai. Ngoài ra, các hệ thống SDH, WDM và các thiết bị đấu nối chéo OXC cũng đang được triển khai rầm rộ nhằm tăng dung lượng cũng như phạm vi mạng trước đòi hỏi phát triển. Mảng điều khiển quang được thiết kế nhằm làm đơn giản hoá, tăng tính đáp ứng và mềm dẻo trong việc cung cấp các phương tiện trong mạng quang. Mô hình MPLS đã trở thành mô hình định tuyến thế hệ mới cho mạng IP và nó cũng rất hứa hẹn khi phát triển thành mảng điều khiển trong mạng quang. GMPLS chính là sự mở rộng của giao thức MPLS mà nhằm hướng tới mảng điều khiển quang cho mạng quang.
1. Sự khác nhau giữa MPLS và GMPLS
Như chúng ta đã thấy ở trên, MPLS và GMPLS có mối quan hệ rất mật thiết. Tuy nhiên, nếu xét một cách tổng thể, mảng điều khiển MPLS và GMPLS vẫn có sự khác biệt. Mặc dù GMPLS là sự mở rộng của MPLS nhưng cách sử dụng của chúng lại khác; GMPLS ứng dụng trong mảng điều khiển còn MPLS hoạt động trong mảng số liệu.
MPLS được thiết kế chỉ cho mạng chuyển mạch gói. Ưu điển vượt trội so với định tuyến truyền thống của MPLS đó là nó có thể cung cấp chức năng thiết kế lưu lượng, điều này không thể thực hiện đối với hệ thống định tuyến thông thường. Bên cạnh đó, chỉ tiêu phát chuyển của MPLS tốt hơn rất nhiều so với các hệ thống định tuyến truyền thống.
Một trong các điểm khác biệt chính giữa MPLS và GMPLS là ở mục đích thiết kế. MPLS chủ yếu dành cho mảng số liệu (lưu lượng số liệu thực) trong khi đó GMPLS lại tập trung vào mảng điều khiển, thực hiện quản lý kết nối cho mảng số liệu gồm cả chuyển mạch gói (Giao diện chuyển mạch gói- PSC) và chuyển mạch kênh (như TDM, Chuyển mạch bước sóng LSC, Chuyển mạch sợi- FSC).
Một điểm khác nữa giữa MPLS và GMPLS đó là MPLS yêu cầu luồng chuyển mạch nhãn (LSP) thiết lập giữa các bộ định tuyến biên, trong khi đó GMPLS mở rộng khái niệm LSP ngoài các bộ định tuyến đó. LSP trong GMPLS có thể thiết lập giữa bất kỳ kiểu bộ định tuyến chuyển mạch nhãn như nhau nào ở biên của mạng. Ví dụ, nó có thể thiết lập LSP giữa các bộ ghép kênh ADM SDH tạo nên TDM LSP; hoặc có thể thiết lập giữa hai hệ thống chuyển mạch để tạo nên LSC LSP hoặc giữa các hệ thống nối chéo chuyển mạch sợi để tạo nên FSC LSP.
Fiber 1 Fiber 2 Fiber n FSC LSC TDM Packet/Cell Packet/Cell Packet/Cell Packet/Cell
Hình 4.18: Phân cấp phát chuyển của GMPLS.
GMPLS cho phép phối hợp hoạt động nhiều kiểu giao diện khác nhau bằng cách lắp chúng trong những thiết bị khác nhau. Điều này mang lại khả năng mở rộng tốt hơn bằng cách tạo nên sự phân cấp phát chuyển.
2. Các chức năng mảng điều khiển
Một trong những ứng dụng của GMPLS là thực hiện điều khiển cho mạng quang. Một mảng điều khiển bao gồm những chức năng cơ bản sau đây: khám phá tài nguyên, điều khiển định tuyến và quản lý kết nối.
- Khám phá tài nguyên: cung cấp các cơ chế để lưu dấu vết tài nguyên hệ thống sẵn có như cổng lưu lượng, băng tần và năng lực ghép kênh.
- Điều khiển định tuyến: cung cấp chức năng định tuyến, khám phá topo và thiết kế lưu lượng.
- Quản lý kết nối: tận dụng các chức năng trên để cung cấp các dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối cho những dịch vụ khác nhau.
3. Dịch vụ mảng điều khiển
Mảng điều khiển có thể cung cấp nhiều dịch vụ mà hệ thống quản lý truyền thống khó có thể thực hiện được trong môi trường đa nhà cung cấp thiết bị. Nhưng dịch vụ này bao gồm cung cấp các kết nối từ đầu đến cuối, băng tần theo yêu cầu, thiết kế lưu lượng tự động, bảo vệ và khôi phục và tạo mạng riêng ảo quang.
4. Các giao thức mảng điều khiển
Để thực hiện những chức năng và dịch vụ trên của mảng điều khiển, một tập hợp các giao thức chung phải được định nghĩa nhằm phối hợp hoạt động của các thiết bị từ những nhà cung cấp khác nhau. GMPLS là một trong những giao thức thiết yếu sử dụng trong tập hợp giao thức mảng điều khiển. GMPLS định nghĩa công cụ mô tả làm thế nào để mở rộng báo hiệu MPLS hỗ trợ cho các hệ thống không hoạt động theo nguyên tắc chuyển mạch gói. Nó sẽ định nghĩa một số kiểu nhãn (thường được gọi là nhãn toàn cục) chứa thông tin cho các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn không chuyển mạch gói dùng thiết lập các LSP. Những thiết bị không chuyển mạch ở đây có thể hiểu là ADM SDH, DCS, hệ thống DWDM hoặc OXC. Các đối tượng nhãn toàn cục bao gồm yêu cầu nhãn toàn cục, nhãn toàn cục, điều khiển nhãn và cờ bảo vệ. Nhãn toàn cục có thể sử
dụng để biểu thị cho khe thời gian, bước sóng, băng tần (một nhóm bước sóng) hoặc vị trí ghép kênh theo không gian.
Ngoài những kiểu nhãn mới, GMPLS cũng định nghĩa một số chức năng mới để tăng cường cho năng lực thiết lập LSP hoạt động trong môi trường không phải là gói như nhãn gợi ý, tập hợp nhãn và LSP hai hướng để giảm trễ thiết lập LSP và tăng tốc độ quá trình xử lý khôi phục.
5. Giao thức báo hiệu
Giao thức báo hiệu là một giao thức quan trọng khác được sử dụng trong mạng điều khiển. Hiện thời chỉ có hai giao thức được sử dụng rộng rãi đó là: Giao thức phân bố nhãn định tuyến ràng buộc (CR-LDP) và Mở rộng thiết kế lưu lượng - Giao thức đặt trước tài nguyên (RSVP-TE). Bất cứ đối tượng nào được GMPLS định nghĩa cũng có thể được mang trong các bản tin báo hiệu của những giao thức này. Giao thức báo hiệu có trách nhiệm đối với tất cả những hoạt động quản lý kết nối. Nó dùng để thiết lập và gỡ bỏ LSP, thay đổi LSP và truy tìm thông tin LSP.
6. Mở rộng định tuyến thiết kế lưu lượng
Như đã trình bày trên, các chức năng của mảng điều khiển bao gồm quản lý kết nối, chức năng định tuyến, khám phá topo, thiết kế lưu lượng và khám phá tài nguyên. Các giao thức báo hiệu và GMPLS chỉ thực hiện những vấn đề liên quan đến quản lý kết nối. Do đó phải cần đến một số giao thức khác để đảm nhiệm những phần còn lại.
Định tuyến thiết kế lưu lượng mở rộng giao thức định tuyến truyền thống để cung cấp toàn bộ những chức năng định tuyến sẵn có và thêm năng lực thiết kế. Sự khác biệt chính giữa hai kiểu giao thức này đó là định tuyến thiết kế lưu lượng phân bố gói tuỳ lựa theo chu kỳ qua mạng; những gói này chứa thông tin khả dụng về tài nguyên và các tham số thiết kế lưu lượng. Khi các phần tử mạng nhận được những gói này thì chúng sẽ sử dụng dữ liệu trong đó để thực hiện tính toán định tuyến và quyết định luồng phát chuyển đáp ứng yêu cầu thiết kế lưu lượng của người sử dụng.
Do đó giao thức mở rộng định tuyến thiết kế lưu lượng có thể hỗ trợ cho việc khám phá tài nguyên, khám phá topo và thiết kế lưu lượng. Tương tự như giao thức báo hiệu, hiện nay cũng mới chỉ có hai giao thức định tuyến IS-IS và OSPF được sử dụng rộng rãi.
Nhằm đảm bảo sự thông tin nhãn GMPLS chính xác giữa các phần tử mạng (NE) cần phải xác định các cổng kết nối giữa chúng. LMP hoạt động giữa các hệ thống lân cận cho việc cung cấp tuyến và cô lập lỗi. LMP cũng được sử dụng cho bất cứ phần tử mạng nào, tuy nhiên nó thường được hướng vào chuyển mạch quang. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.7.2. Mạng quang chuyển mạch tự động (ASON)
Hiện tại, mạng truyền tải cung cấp các dịch vụ SDH và WDM qua các kết nối theo sự điều khiển của các giao thức quản lý mạng. Quá trình này tương đối là tĩnh (thường chỉ thay đổi theo tuần hoặc tháng) cho nên không phù hợp với những mạng đòi hỏi thay đổi thường xuyên và nhanh chóng.
Mạng quang chuyển mạch tự động (ASON) là một mạng truyền tải quang có năng lực kết nối động. Mạng này bao gồm dịch vụ SDH, bước sóng và kết nối sợi quang trong mạng hỗn hợp (có cả điện và quang) và mạng toàn quang. Năng lực này được thể hiện qua các chức năng sau:
- Thiết kế lưu lượng của các kênh quang – gán băng tần theo mẫu nhu cầu thực tế. - Khôi phục và tạo topo mạng dạng mesh – thiết lập topo dạng mesh để tăng khả năng tận dụng mạng theo ma trận lưu lượng đã biết.
- Quản lý sự phân bổ băng tần cho mạng IP lõi.
- Giới thiệu dịch vụ quang mới - dịch vụ mới ở lớp quang có thể triển khai rất nhanh như băng tần theo yêu cầu và mạng riêng ảo quang.
1. Kiến trúc ASON
Một kiến trúc của ASON được trình bày trong hình 4.19. Trong hình này biểu diễn tất cả các thành phần tạo nên ASON.
Phần quản lý mạng Thiết bị người sử dụng OOC Chuyển mạch quang Chuyển mạch quang OOC UNI NNI Kiến trúc ASON CCI CCI OC-N STS-N Số liệu/Truyền tải
Hình 4.19: ASON Kiến trúc mảng điều khiển.
Mảng điều khiển bao gồm các phần tử mạng truyền tải (chuyển mạch và tuyến) tạo nên các kết nối quang. Các kết nối đầu cuối đến đầu cuối được thiết lập trong mảng truyền tải theo sự điều khiển của mảng điều khiển (CP) ASON.
2. Các giao diện CP ASON
ASON CP biểu diễn trong hình 4.19 định nghĩa tập hợp giao diện:
- Giao diện Người sử dụng-Mạng (UNI): UNI hoạt động giữa lớp client quang và mạng.
- Giao diện trong Nút tới Nút (I-NNI): I-NNI định nghĩa giao diện giữa các phần tử mạng báo hiệu như OOC trong mạng quang chuyển mạch.
- Giao diện ngoài Nút tới Nút (E-NNI): E-NNI định nghĩa giao tiếp giữa các mảng điều khiển ASON trong những vùng quản lý khác nhau.
- Giao diện điều khiển kết nối (CCI): CCI định nghĩa giao diện giữa các phần tử báo hiệu ASON như OOC và phần tử mạng truyền tải hoặc đấu nối chéo.
Kiến trúc ASON là mô hình client (khách hàng)-server (nhà cung cấp) hoặc mô hình xếp chồng như biểu diễn trong hình 4.20. Mô hình này giả thiết có sự riêng rẽ, nghĩa là phân biệt và độc lập quản lý, sở hữu của các dịch vụ lớp 1 và 3.
UNI Client UNI Client IP Control Optical Control OXC
Hình 4.20: Mô hình xếp chồng của mạng ASON.
3. Các yêu cầu chung của ASON
Trong bất cứ trường hợp nào thì mảng điều khiển cũng phải được thiết kế đáng tin cậy, có khả năng mở rộng và hiệu quả. Hơn thế nữa, nó phải đem lại cho nhà cung cấp khả năng điều khiển tốt hơn để thiết lập kênh một cách nhanh chóng và chính xác. Về cơ bản mảng điều khiển này cần phải thực hiện:
- Phục vụ cho nhiều công nghệ mạng truyền tải (như SDH, OTN, PXC) - Đủ linh hoạt để thích ứng một loạt các kịch bản mạng khác nhau.
Mảng điều khiển ASON có một số thành phần chung như khám phá tài nguyên, tách thông tin trạng thái, thành phần quản lý luồng và lựa chọn luồng. Các modul chức năng bao gồm:
- Khám phá tài nguyên. - Kết thông tin trạng thái. - Lựa chọn luồng.
- Quản lý luồng.