a. Ưu điểm
- Thích hợp cho việc truyền tải lưu lượng dạng dữ liệu với cấu trúc Ring.
- Cho phép xây dựng mạng ring cấu hình lớn (tối đa có thể đến 200 node mạng).
- Hiệu suất sử dụng dung lượng băng thông lớn do thực hiện nguyên tắc ghép kênh thống kê và dùng chung băng thông tổng.
- Hỗ trợ triển khai các dịch vụ multicast / broadcast.
- Quản lý đơn giản (mạng được cấu hình một cách tự động).
- Cho phép cung cấp kết nối với nhiều mức SLA (Service Level Agreement) khác nhau.
- Phương thức cung cấp kết nối nhanh và đơn giản - Công nghệ đã được chuẩn hoá
b. Nhược điểm
- Giá thành thiết bị ở thời điểm hiện tại còn khá đắt
- RPR chỉ thực hiên chức năng bảo vệ phục hồi trong cấu hình ring đơn lẻ. Với cấu hình ring liên kết, khi có sự cố tại node liên kết các ring với nhau RPR không thực hiên được chức năng phục hồi lưu lượng của các kết nối thông qua node mang liên kết ring.
- Công nghệ mới được chuẩn hoá do vậy khả năng kết nối tương thích kết nối thiết bị của các hãng khác nhau là chưa cao.
c. Khả năng ứng dụng
- Công nghệ RPR phù hợp với việc xây dựng mạng cung cấp kết nối với nhiều cấp độ thoả thuận dịch vụ kết nối khác nhau trên một giao diện duy nhất.
- Công nghệ RPR rất phù hợp cho việc truyền tải lưu lượng Ethernet trên cơ sở giải pháp “Ethernet over RPR” do việc công nghệ RPR giải quyết được nhược điểm triển khai cấu trúc mạng Ethernet mesh và hỗ trợ Multicast/Broadcast trên cấu trúc này.
Sự phát triển của RPR là một trong những phát triển kĩ thuật mạng lớn nhất đang tiến triển trong đầu thế kỉ 21, là kĩ thuật có thể có ảnh hưởng lớn nhất đến sự củng cố vị trí của GigE trong doanh nghiệp và mạng metro của nhà khai thác trong nhiều năm tới.
2.2. Công nghệ chuyển mạch: Công nghệ MPLS/GMPLS 2.2.1. Tổng quan về công nghệ
Sự phát triển đa dạng của các ứng dụng dựa trên công nghệ gói, điển hình là giao thức IP, đã kéo theo sự bùng nổ lưu lượng có nguồn gốc phi thoại trong những năm qua và làm thay đổi bản chất lưu lượng truyền tải trên mạng.
Vài năm trước đây, định tuyến IP đã phát triển thêm tính năng mới dưới ảnh hưởng của một công nghệ mới, đó là chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) và công việc hiện tại là hướng MPLS thành một mảng điều khiển không chỉ đơn thuần sử dụng cho bộ định tuyến mà còn với thiết bị cũ như SDH và thiết bị mới như OXC. Những nỗ lực này đã tạo ra mảng điều khiển chung chuẩn hoá, một phần tử thiết yếu trong sự phát triển của mạng quang mở và tương hợp. Trước hết, một mảng điều khiển chung sẽ làm đơn giản hoá hoạt động khai thác và bảo dưỡng, do đó giảm được chi phí vận hành mạng. Tiếp đến, mảng điều khiển chung cung cấp một loạt kịch bản phát triển từ mô hình xếp chồng đến mô hình đồng cấp, ở đây mô hình xếp chồng được thực hiện bằng cách sử dụng tập hợp con tính năng của mô hình đồng cấp.
Để thực hiện ý tưởng trên, một số sửa đổi và thêm tính năng vào giao thức định tuyến và báo hiệu MPLS để thích ứng với đặc tính riêng của chuyển mạch quang cần được thực hiện. Những công việc này được đảm nhiệm bởi tổ chức IETF (Internet Engineering Task Force). GMPLS (Generalized MPLS) là tên gọi mới của giao thức MPLS đã được mở rộng thành mảng điều khiển chung cho mạng truyền tải thế hệ sau. [4]
Hình 2.10 Mô hình kiến trúc giao thức MPLS/GMPLS
MPLS là giải pháp hướng đến việc xử lý định tuyến ở Lớp 2, nghĩa là thực hiện “điều khiển chuyển mạch” thay vì “định tuyến” trong mạng IP và đang được IETF chuẩn hoá cho vấn đề này. Khái niệm “Nhãn” ở đây tương ứng với một số thứ tự được gán cho bộ định tuyến IP ở biên của miền MPLS hoặc chuyển mạch nhãn xác định tuyến qua mạng để các gói được định tuyến một cách nhanh chóng không cần phải tìm kiếm địa chỉ đích trong gói IP. Nhãn này có thể gắn thêm vào gói IP hoặc ghi trong khung gói khi tồn tại trường phù hợp. MPLS không giới hạn ở bất kỳ lớp tuyến nào và có thể sử dụng chức năng phát chuyển từ các thiết bị ATM hoặc chuyển tiếp khung.
Trong MPLS các gói IP được phân thành các lớp phát chuyển tương ứng (Forwarding Equivalence Classes-FEC) ở lối vào miền MPLS. FEC là một nhóm các gói IP được phát chuyển trên cùng tuyến và được xử lý theo cùng một cách.
Việc gán này có thể dựa trên địa chỉ host hoặc “phù hợp dài nhất” tiền tố địa chỉ đích của gói IP. Nhờ FEC mà các gói IP được gán và mã hoá với nhãn có độ dài cố định và ngắn.
Tại các nút mạng MPLS các gói được đánh nhãn phát chuyển theo mô hình trao đổi nhãn. Điều này có nghĩa là nhãn kết hợp với gói IP được kiểm tra tại mỗi bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR) và được sử dụng như là một chỉ số trong cơ sở thông tin nhãn (LIB). Nhãn được gắn lối vào phát chuyển nhãn hop kế tiếp trong
bảng này mà xác định ở đầu gói phát chuyển tới. Nhãn cũ được hay thế bằng nhãn mới và gói được phát chuyển tới hop kế tiếp của nó. Do đó, khi gói IP nằm trong địa phận MPLS thì phần mào đầu mạng không phải là đối tượng phân tích kỹ hơn trong các hop MPLS tiếp sau.
Hình 2.11: Cơ chế duy trì tuyến LSP
Nhằm thiết lập và duy trì tuyến ứng với thông tin thu thập từ giao thức định tuyến, LSR dọc theo tuyến này phải gán và phân bổ nhãn cho những nút lân cận.
Kèm theo đó là một tuyến chuyển mạch nhãn (LSP) được tạo ra giữa lối vào và lối ra của địa phận MPLS. LSP được tạo ra bằng việc móc nối một hoặc nhiều bộ định tuyến chuyển mạch nhãn cho phép phát chuyển gói bằng cách trao đổi nhãn. Sự phân bổ nhãn cho phép LSR thông tin tới LSR khác của một liên kết FEC/nhãn đã được thiết lập. Với liên kết này thì LIB trong các LSR được sử dụng trong quá trình trao đổi nhãn nhằm duy trì cho số liệu. Sự phân bổ các liên kết FEC/nhãn trong số các LSR tham gia nhằm thiết lập LSP nhờ Giao thức phân bổ nhãn (LDP).
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là một công nghệ mới xuất hiện nhưng đã chiếm được lòng tin của người sử dụng, nhờ sự tích hợp mô hình phát chuyển trao đổi nhãn với định tuyến lớp mạng. Những nỗ lực ban đầu của MPLS tập trung vào IPv4 để hỗ trợ các giao thức định tuyến IP tìm đường kết nối trong mạng. Tuy nhiên, MPLS cũng cung cấp khả năng thiết kế lưu lượng: chuyển luồng lưu lượng từ các tuyến ngắn nhất được xác định theo thuật toán của giao thức định tuyến đến tuyến có tiềm ẩn nghẽn thấp nhất qua mạng.
Các gói IP đi vào trong mạng MPLS được gắn vào FEC xác định ở bộ định tuyến chuyển mạch nhãn lối vào (LSR). FEC là một nhóm gói lớp 3 mà có cùng cách xử lý phát chuyển (ví dụ như đích, QoS). LSR lối vào sẽ gán một nhãn cho gói
dựa trên FEC mà nó yêu cầu và phát chuyển tới nút kế tiếp trong luồng chuyển mạch nhãn (LSP). LSP có tính năng hoàn toàn tương tự như một kênh ảo bởi vì nó định nghĩa tuyến lối vào-lối ra qua mạng để toàn bộ các gói thuộc về một FEC nào đó được chuyển qua mạng.
Trong mạng lừi, cỏc gúi được gỏn nhón được truyền qua LSP theo cỏch phỏt chuyển nhãn. Ở đây, LSR chỉ đơn giản thực hiện phát chuyển gói. Khi gói được gán nhãn rời LSR lối ra, LSR sẽ huỷ nhãn và phát chuyển gói sử dụng phát chuyển dựa trên IP truyền thống (longest-match).
Một LSR cũng có khả năng thực hiện sát nhập nhãn. Điều này liên quan tới trường hợp nhiều phân đoạn LSP hướng tới LSR cùng đích được sát nhập thành một LSP đi. Chỉ LSP có cùng cách phát chuyển là được sát nhập với nhau.
MPLS trong vai trò công nghệ đường trục phải được cung cấp dịch vụ thích hợp cho lưu lượng mạng bao gồm bảo vệ lưu lượng mang trên LSP. Chuyển mạch bảo vệ MPLS liên quan đến khả năng lớp MPLS khôi phục nhanh chóng và hoàn toàn lưu lượng trước những thay đổi trạng thái của lớp MPLS. Thời gian bảo vệ lớp MPLS phải so sánh được với thời gian bảo vệ của lớp SDH. Cần phải tái định tuyến lớp MPLS do:
+ Tái định tuyến trong lớp IP là rất chậm, nó được tính theo giây.
+ Trong một số phần mạng, lớp SDH và quang thường bị giới hạn trong topo ring và không gồm bảo vệ mesh.
+ Cơ chế bảo vệ của lớp mạng quang và SDH có thể không đủ hiệu quả để bảo vệ cho hoạt động lớp cao hơn. Điều này có nghĩa là khi cung cấp chức năng bảo vệ tuyến thì chúng không dễ cung cấp bảo vệ luồng MPLS.
+ MPLS cung cấp đặc tính hạt băng tần nhỏ cho bảo vệ và cho phép thực hiện sự phân biệt giữa các kiểu lưu lượng được bảo vệ.
+ Chuyển mạch bảo vệ cần được thiết kế sao cho cung cấp độ mềm dẻo cho nhà khai thác mạng để họ có những giải pháp khác khi quyết định kiểu bảo vệ gì cho LSP MPLS.
+ Phỏt chuyển hiệu quả: do sử dụng nhón nờn cỏc bộ định tuyến lừi/LSR không cần thực hiện việc tìm kiếm tuyến trong các bảng định tuyến lớn mà chỉ cần thực hiện trong LIB nhỏ hơn.
+ Dịch vụ phân biệt: các tuyến hoặc FEC có thể được gán cho CoS khác nhau.
Sử dụng nhãn kết hợp với các tham số CoS cho phép dễ dàng nhận diện dòng lưu lượng như vây.
+ Mạng riêng ảo MPLS: VPN có thể được thiết lập bằng cách tương đối đơn giản. Thêm nữa sử dụng các nhãn (khác nhau), lưu lượng riêng có thể tách ra trong mạng công cộng.
+ Thiết kế lưu lượng: bởi vì các tuyến MPLS dựa trên topo và sử dụng nhãn để nhận diện chúng nên tuyến dễ dàng được định tuyến lại. Lại một lần nữa nhãn được sử dụng để thực hiện điều này.
+ Do có thể thực hiện trên các phần tử chuyển mạch ATM nên phát chuyển gói có thể đạt đến tốc độ đường truyền.
GMPLS chủ yếu tập trung vào mảng điều khiển để thực hiện quản lý kết nối cho mảng số liệu (lưu lượng số liệu thực tế) cho cả giao diện chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Mảng điều khiển này đảm nhiệm bốn chức năng cơ bản sau:
- Điều khiển định tuyến: cung cấp chức năng định tuyến, thiết kế lưu lượng và khám phá topo.
- Khám phá tài nguyên: cung cấp cơ chế lưu vết tài nguyên khả dụng của hệ thống như băng tần, dung lượng ghép kênh và cổng lưu lượng.
- Quản lý kết nối: cung cấp dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối cho dịch vụ khác.
Chức năng này gồm tạo, thay đổi, chất vấn và xoá kết nối.
- Khôi phục kết nối: cung cấp mức độ bảo vệ phụ cho mạng.