• Phân tích các công nghệ tiên tiến hiện tại của các nhà sản xuất thiết bị. • Đối chiếu tiêu chuẩn của Việt Nam
• Phân tích kinh tế kỹ thuật
• Chọn công nghệ theo tiêu chí đề ra
4.4 Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol label Switching)
Sự phát triển đa dạng các ứng dụng dựa trên công nghệ gói điển hình là giao thức IP đã kéo theo sự bùng nổ lưu lượng và làm thay đổi bản chất lưu lượng truyền tải trên mạng. Định tuyến IP đã phát triển thêm tính năng mới, ảnh hưởng của công nhệ mới, đó là chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. MPLS được hướng thành một mảng điều khiển không hcỉ đơn thuần sử dụng cho bộ định tuyến mà còn với công nghệ cũ như SDH và thiết bị mới như OXC. Những nỗ lực này đã tạo ra mảng điều khiển chung chuẩn hóa, một phần tử thiết yếu trong sự phát triển mạng mở và tương hợp. Trước hết, một mảng điều khiển chung sẽ làm đơn giản hóa 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 giải pháp phát triển từ mô hình chồng đến mô hình đồng cấp. Một số sửa đổi và thêm tính năng vào giao thức định tuyến và báo hiệu MPLS để thích ứng với mạng chuyển mạch quang đưa ra bởi IETF. GMPLS là tên gọi mới của giao thức MPLS đã được mở rộng thành mảng điều khiển chung cho mạng truyền tải thế hệ sau.
Hình 4.1 Mô hình kiến trúc MPLS
Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một công nghệ mới 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. 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.
Nguyên lý hoạt động chủ yếu trong công nghệ MPLS là thực hiện gắn nhãn cho các loại gói tin cần chuyển đi tại các bộ định tuyến nhãn biên LER, sau đó các gói tin này sẽ được trung chuyển qua các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR. Các đường chuyển mạch nhãn LSP được thiết lập bởi người quản lý mạng trên cơ sở đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật như là mức độ chiếm dụng đường thông, khả năng tắc nghẽn, chức năng kiến tạo đường hầm… Như vậy, sự hoạt động chuyển mạch các LSP cho phép MPLS có khả năng tạo ra các kết nối đầu cuối – đầu cuối như đối với công nghệ ATM hoặc Frame Relay và cho phép truyền lưu lượng qua các tiện ích truyền tải khác nhau mà không cần bổ sung các giao thức truyền tải hoặc cơ cấu điều khiển ở lớp 2. Những chức năng chủ yếu của công nghệ MPLS đã được mô tả và đinh nghĩa
trong các tài liệu của IETF (RFC 3031, 3032). Phương pháp chuyển mạch nhãn ứng dụng trong MPLS cho phép các bộ định tuyến thực hiện định tuyến gói tin nhanh hơn do tính đơn giản của việc xử lý thông tin định tuyến trong nhãn. Một chức năng quan trọng nữa được thực hiện trong MPLS đó là thực hiện các kỹ thuật lưu lượng, các kỹ thuật này cho phép thiết lập các thông số cho đường thông để có thể truyền tải lưu lượng với các cấp dịch vụ và chất lưựong dịch vụ khác nhau (RFC 2702). Một tính năng quan trọng nữa của MPLS đó là khả năng kiến tạo những kết nối đường hầm để thiết lập mạng riêng ảo (VPN). Mạng thực hiện trên cơ sở công nghệ MPLS cho phép giảm mức độ phức tạp điều khiển và qủan lý cho việc truyền tải lưu lượng xuất phát từ nhiều loại hình dịch vụ khác nhau và nhiều giao thức khác nhau. Công nghệ MPLS hiện tại đang được phát triển theo hai hướng: MPλS (Multi Protocol lamda Switching) và GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching). MPλS tập trung vào xây dựng ứng dụng truyền tải IP qua mạng quang, cụ thể là tìm kiếm các giải pháp chuyển tải luồng IP vào các bước sóng quang. Trong khi đó GMPLS tập trung vào việc xây dựng nền tảng điều khiển cho mạng MPLS nhằm thích hợp các chức năng quản lý của các phương thức truyền tải khác nhau như là IP, SDH, Ethernet…trên một nền tảng quản lý thống nhất.
Mặc dù về cơ bản có thể hài lòng về MPLS nhưng các đặc tính tiên tiến như VPN và thiết kế lưu lượng vẫn đang còn nhiều tranh luận . Việc thực thi các đặc tính này là hoàn toàn đúng đắn, tuy nhiên rất có thể sẽ không liên kết hoạt động với những công nghệ khác. GMPLS chủ yếu tập trung vào mảng điều khiển để thục 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 thực hiện bốn chức năng cơ bản sau:
• Điều khiển định tuyến: cung cấp chức năng định tuyến, thiết kế lưu lượng và xác định cấu trúc.
• Phân bố tài nguyên: cung cấp cơ chế lưu lại 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 các dịch vụ khác. Chức năng này gồm tạo, thay đổi, truy vấn và xóa kết nối.
• Khôi phục kết nối: cung cấp mức độ bảo vệ phụ cho mạng.
GMPLS được phát triển với mục đích tạo ra một bộ giao thức mà có thể áp dụng cho tất cả các kiểu giao thức. Nó mở rộng kiến trúc của MPLS cho các kiểu giao tiếp trực tiếp hơn là giao tiếp dựa trên công nghệ gói. GMPLS cũng duy trì khả năng sẵn có của MPLS là tạo thành G-LSP. G-LSP sẽ tạo ra cấp phát chuyển, trên cùng là giao diện chuyển mạch sợi quang (FSC), kế đến là giao diện chuyển mạch lamda (LSC), giao diện chuyển mạch TDM và cuối cùng là giao diện chuyển mạch gói (PSC).
Cung cấp các giao thức báo hiệu.
Giao thức báo hiệu là giao thức quan trọng 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 bắt buộc (CR-LDP) và mửo rộng thiết kế lưu lượng; Giao thức dự trữ trước tài nguyên (RSVP-TE). Bất cứ đối tượng nào được GMPLS định nghĩa cũng có thể 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.
Cung cấp chức năng định tuyến gắn với kỹ thuật lưu lượng.
Như đã trình bày ở trên, các chức năng của mảng điều khiển bao gồm quản lý kết nối, chức năng định tuyến, xác định cấu trúc, thiết kế lưu lượng và phân bố tài nguyên. Các Giao thức báo hiệu và GMPLS chỉe 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 thết kế lưu lượng phân bố gói tùy 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 là IS-IS và OSPF được sử dụng rộng rãi.
Cung cấp giao thức quản lý tuyến (LMP)
Nhằm đảm bảo thông tin nhãn GMPLS chính xác giưac 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 sự cố. LMP cũng được sử dụng cho bất cứ phần tử mạng nào, tuy nhiên nó thường được hướng cho chuyển mạch quang. Những chức năng như QoS, tự khôi phục và VPN thường được cung cấp từ lớp ATM và SDH sẽ được thay thế bằng GMPLS qua lớp IP và WDM. Nhu cầu VPN với QoS xác định được thực hiện qua ATM nay được đảm nhiệm bởi QoS IP và VPN IP. Tương tự như vậy, chức năng bảo vệ RING được thực hiện bởi SDH cũng được thay thế bằng khôi phục quang và IP. Có thể kiểm chứng nbhững điều này qua việc phân tích tính năng lớp IP và WDM dưới sự hỗ trợ của GMPLS.
IP QoS được sử dụng để truyền dẫn chính xác lưu lượng theo những yêu cầu bắt buộc đã được xác định như trễ hoặc jitter. Nó có thể chia thành những nội dung sau:
• Phân lớp dịch vụ qua phần mô tả lưu lượng để phân loại gói thành nhóm và tạo khả năng truy nhậpcho xử lý QoS trên mạng.
• Quản lý nghẽn tạo hàng chờ, phân chia gói vào hàng đợi theo loại gói và lấp kế hoạch truyền dẫn gói trong hàng đợi.
• Kỹ thuật tránh nghẽn, giám sát tải lưu lượng mạng để tiên liệu trước và tránh nghẽn tại những nút cổ chai chung của mạng.
• Cả hai cơ chế và sửa dạng lưu lượng sử dụng phần mô tả lưu lượng của gói (quy định bởi phân loại gói) để đảm bảo chất lượng dịch vụ.
• Báo hiệu QoS là một dạng thông tin của mạng mà đưa ra cách thông tin của nút mạng với nút lân cận để yêu cầu xử lý đặc biệt cho lưu lượng nào đó.
Kiến tạo IP-VPN
IP-VPN cung cấp dưng lượng dành trước qua mạng với một băng thông đảm bảo và các bộ định tuyến được phân cách trước. Dịch vụ này cung cấp một số mức độ bảo mật kết hợp với sự đảm bảo về QoS nghiêm ngặt cho thông lượng đầu ra, độ sẵn sàng, mất gói, trễ và jitter.
Khôi phục IP
Có một lợi ích rõ ràng từ khôi phục lớp IP đó là tính mềm dẻo cao khi cung cấp luồng khôi phụcvà biểu thị mức khôi phục. Ví dụ lưu lượng thọai rất nhạy cảm với độ trễ và jitter do đó có thể phân biệt và khôi phục ở mức độ cao nhất. Ngược lại, lưu lượng internet chỉ được khôi phục ở mức thấp nhất vì nó có thể lưu lại và định tuyến qua mạng dễ dàng.
Bảo vệ và khôi phục quang
Chức năng khôi phục quang bị giới hạn trong kết nối điểm – điểm hoặc phân mạng RING. Nguyên tắc chính của bảo vệ quang trong mạng đa bước sóng là cung cấp kết nối điểm – điểm tin cậy dùng để liên kết các nút lớp dịch vụ (IP).
ITU-T đã định nghiã lớp mạng quang theo ba phân lớp, và bảo vệ quang cũng được áp dụng tại ba phân lớp này.
• Bảo vệ đường quang: cung cấp khả năng chống chọi sự cố tại lớp đoạn truyền dẫn theo cơ chế bảo vệ 1+1 hoặc 1:1
• Bảo vệ kênh quang: cung cấp bảo vệ 1:1 cho các kênh quang dựa trên cơ sở kênh này đến kênh kia tại lớp kênh quang.
• Bảo vệ đoạn ghép kênh quang: OADM cung cấp khả năng phân bổ kênh bước sóng động và chuyển mạch bảo vệ để bảo vệ kênh quang chống lại sự cố mạng.