KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TIấN TIẾN
4.4.KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS
4.4.1. Tổng quan về kỹ thuật lưu lượng
Cỏc định nghĩa cơ bản về kỹ thuật lưu lượng đó được trỡnh bày trong chương 1, mục này chỳng ta xem xột một số vấn đề liờn quan tới kỹ thuật lưu lượng trong mạng hiện đại, chủ yếu là kỹ thuật lưu lượng trong MPLS. TE giải quyết vấn đề hoạt động của mạng trong việc hỗ trợ
gúi là đo lường lưu lượng và điều khiển lưu lượng. Hoạt động sau cựng giải quyết vấn đềđảm bảo cho mạng cú một nguồn tài nguyờn để hỗ trợ yờu cầu QoS của người dựng.
Kỹ thuật lưu lượng trong mụi trường chuyển mạch g úi thiết lập mục tiờu hướng tới 2 chức năng hoạt động : Định hướng lưu lượng và định hướng tài nguyờn.
Hoạt động định hướng lưu lượng hỗ trợ hoạt động QoS của lưu lượng người dựng. Trong một phõn lớp đơn, mụ hỡnh dịch vụ Internet nỗ lực tối đa, hoạt động định hướng lưu lượng then chốt với mục đớch cung cấp tổn thất lưu lượng nhỏ nhất, trễ nhỏ nhất,
độ thụng qua lớn nhất, nỗ lực của cỏc thoả thuận lớp dịch vụ (SLA).
Hoạt động định hướng tài nguyờn mục đớch giải quyết tài nguyờn mạng như cỏc liờn kết truyền thụng, cỏc router và cỏc server là cỏc thực thể gúp phần vào sự thực hiện mục đớch định hướng lưu lượng. Quản lý năng lực của những tài nguyờn này vấn đề
sống cũn đối với thành cụng của cỏc mục đớch hoạt động định hướng tài nguyờn. Băng tần sử dụng là vấn đềđầu tiờn, khụng cú băng tần thỡ bất cứ hoạt động nào của TE đều là vụ nghĩa. Việc quản lý năng lực của băng tần sử dụng là đặc trưng của kỹ thuật lưu lượng. Vỡ vậy, cỏc hiện tượng tắc nghẽn xảy ra trong cỏc hệ thống mạng cú thể do hai nguyờn nhõn cơ bản: thiếu tài nguyờn phục vụ và đủ tài nguyờn nhưng phục vụ khụng hiệu quả.
4.4.2. Điều khiển quản lý và truy nhập
Điều khiển quản lý và truy nhập lưu lượng là một vấn đề phức tạp, hầu hết cỏc mạng hiện nay đều cho phộp quản lý cỏc luồng lưu lượng của thiết bịđầu cuối dựa trờn cỏc thoả thuận mức độ dịch vụ SLA. Cụng nghệ ATM là cụng nghệ cú cơ chế chặt chẽ và nghiờm ngặt đối với việc quản lý luồng thụng tin đầu vào dựa trờn trường chức năng điều khiển luồng chung của tế
bào ATM UNI. Cỏc cơ chếđiều khiển quản lý lưu lượng hiện nay thường đi theo hướng này thụng qua cỏc lớp dịch vụ tương tự như trong ATM.
Phõn lớp Cỏc đặc điểm cơ bản
Lớp A Tốc độ bớt cốđịnh (CBR), cơ sở TDM, hướng kết nối, yờu cầu định thời, điều khiển luồng là tối thiểu, tổn thất nhỏ được phộp.
Lớp B Tốc độ bớt thay đổi (VBR), cơ sở STDM, hướng kết nối, yờu cầu định thời, điều khiển luồng là tối thiểu, tổn thất nhỏ được phộp.
Lớp C VBR, cơ sở STDM, khụng yờu cầu định thời, hướng kết nối, điều khiển luồng cho phộp, khụng cho phộp tổn thất Lớp D VBR, cơ sở STDM, khụng kết nối, khụng yờu cầu định
thời, điều khiển luồng cho phộp, khụng cho phộp tổn thất.
Bảng 4.3: Cỏc lớp dịch vụ lưu lượng
Cỏc phõn lớp này được định nghĩa nhằm tập trung tới cỏc hoạt động sau:
Điều chỉnh thời gian giữa phớa gửi và phớa nhận.
Xỏc lập tốc độ bit (biến đổi hoặc hằng số)
Đặc tớnh phiờn kết nối cú hướng và phi kết nối giữa bờn gửi và bờn nhận
Hoạt động điều khiển luồng.
Tớnh toỏn lưu lượng người sử dụng.
Phõn chia và tỏi hợp cỏc PDU.
Tớnh toỏn lưu lượng người dựng.
Sự phõn chia và tỏi hợp của cỏc PDU.
Trong dạng đơn giản nhất, kỹ thuật lưu lượng luụn nỗ lực đỏp ứng QoS của người dựng qua việc tạo ra tài nguyờn mạng tốt nhất để hỗ trợ những nhu cầu này. Dĩ nhiờn, tài nguyờn mạng là hạn chế. Do đú, với một mạng mà khụng cú đủ băng tần để hỗ trợ cỏc yờu cầu QoS của người dựng ở mọi thời điểm trong ngày, hoạt động kỹ thuật lưu lượng phải sắp xếp lưu lượng người dựng. Điều này nghĩa là cỏc kỹ thuật phải đưa ra quyết định cỏch thức hỗ trợ cỏc phõn lớp khỏc nhau của lưu lượng người dựng. Việc sắp xếp lưu lượng thường đặt tại biờn mạng, như trong mạng MPLS cỏc LER phải thiết lập hàng đợi và hoạt động trờn phõn cụng ưu tiờn lớp lưu lượng. Trờn hỡnh 4.18, mỗi lớp lưu lượng được phõn vào một hàng đợi khỏc nhau và lưu lượng bỏo hiệu được đưa vào trước cỏc lớp lưu lượng khỏc, đú là nguyờn lý hoạt động chung.
Hỡnh 4.18: Sắp xếp lưu lượng tại LER trong mạng MPLS
Cỏc loại hàng đợi thường được sử dụng trong bộđịnh tuyến MPLS gồm:
Hàng đợi FIFO: Truyền dẫn cỏc gúi được dựa trờn yờu cầu đến của chỳng, sắp xếp theo trỡnh tựđến. MPLS dựng phương phỏp này cho việc đưa ra một FEC.
Hàng đợi cõn bằng trọng số WFQ: Băng tần khả dụng dọc theo hàng đợi của lưu lượng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
được chia ra dựa trờn trọng số. Cỏc lớp lưu lượng được xử lý ngang bằng nhau. Điều này thường được dựng khi toàn bộ lưu lượng là sự hoà hợp của nhiều lớp lưu lượng. Lưu lượng lớp A được hoà hợp với khối lượng lớn hơn tức là lưu lượng lớp D. WFQ phự hợp với việc quản lý luồng MPLS.
Hàng đợi theo yờu cầu CQ: Băng tần được phõn cõn xứng cho mỗi lớp lưu lượng. Nú
đảm bảo mức dịch vụ tới tất cả cỏc lớp dịch vụ.
Hàng đợi ưu tiờn PQ: Tất cả cỏc gúi thuộc lớp ưu tiờn cao được truyền trước bất cứ lớp cú độ ưu tiờn nào thấp hơn. Do đú, một vài lưu lượng được truyền do lưu lượng khỏc chịu phớ tổn.
4.4.3. Điều khiển chống tắc nghẽn trong MPLS
Trong cỏc trường hợp, kỹ thuật điều khiển lưu lượng được ỏp dụng dựa vào cỏc tỡnh huống bất thường. Lưu lượng thụng thường được định tuyến bằng giao thức tỡm đường đi ngắn nhất.
Nếu việc định tuyến theo đường đi ngắn nhất tạo thành cỏc nỳt tắc nghẽn trong mạng thỡ kỹ
thuật điều khiển lưu lượng sẽđược sử dụng để khắc phục phần nào ảnh hưởng do nhưng tỡnh huống này gõy ra. Trong cỏc cơ chế xử lý lưu lượng trong MPLS cú thể chia thành cỏc trường hợp kết nối tới một vựng núng, và cỏc đường khụng cõn bằng tải.
Trong trường hợp kết nối tới một vựng núng, cỏc lưu lượng bị dồn trong một khoảng thời gian khú dự bỏo mang và thường mang tớnh ngắn hạn. Kết quả cú thể dẫn đến tắc nghẽn trờn một vài liờn kết hay bộđịnh tuyến nhất định. giải phỏp với vấn đề này là định nghĩa một đường hầm CR-LDP khụng phải là đường đi ngắn nhất và đẩy một phần lưu lượng vào đường này. Khi cỏc đường ra khụng cõn bằng về lưu lượng, tải lưu lượng khụng cõn bằng giữa cỏc
đường cú thể gõy ra hiện tượng tắc nghẽn tại bộđịnh tuyến. Để sử dụng kỹ thuật điều khiển theo cỏc trường hợp này, cần phải cú dữ liệu về hệ số sử dụng cỏc liờn kết trong mạng và thống kờ ma trận lưu lượng. Khi cỏc thụng tin này được thu nhập thỡ mới cú thể lỏi lưu lượng dựa vào phần đầu địa chỉ hoặc đầu ra trỏnh cỏc chỗ tắc nghẽn trong mạng. Cỏc giải phỏp nõng chống tắc nghẽn thụng qua định tuyến sẽđược trỡnh bày trong chương 5.
4.4.3. Điều khiển lưu lượng đa lớp
Vấn đề hướng tới xõy dựng hạ tầng mạng chuyển mạch tớch hợp là thiết yếu đối với cỏc cụng nghệ mạng hiện nay, cỏc dịch vụ đa phương tiện cú xu hướng sử dụng IP là lớp trung gian vỡ tớnh mở và phổ biến của giao thức IP, điểm bất lợi là IP khụng hỗ trợ chất lượng dịch vụ nờn mụ hỡnh chồng lấn sử dụng cỏc kỹ thuật hướng kết nối như ATM và MPLS đểđảm bảo QoS. Cỏc mạng bảo vệ sử dụng cỏc chuyển tiếp nhanh như mạch vũng cỏp quang đểđảm bảo băng thụng và bảo vệ lưu lượng nằm tại cỏc lớp thấp hơn trong mụ hỡnh OSI.
Hỡnh 4.19: Mụ hỡnh mạng đa lớp
Quỏ trỡnh phõn lớp mạng tạo ra sự sai khỏc giữa cấu trỳc vật lý và cấu hỡnh logic của mạng. Kỹ thuật điều khiển đa lớp nhằm hướng tới sự phự hợp của cỏc dịch vụ đa phương tiện cung cấp hiện nay. Theo mụ hỡnh đảm bảo QoS cho người sử dụng, mạng được phõn chia thành vựng mạng lừi và mạng truy nhập, trong vựng mạng lừi mụ hỡnh phõn biệt dịch vụ DifferServ
được kết hợp với cỏc cụng nghệ mạng lừi nhằm đưa ra cỏc lớp lưu lượng khỏc biệt. Trong khi
đú, tại cỏc mạng truy nhập, mụ hỡnh tớch hợp dịch vụ InterServ được ỏp dụng nhằm tạo hỗ trợ
tối đa cỏc kiểu truy nhập cho người dựng và dành trước tài nguyờn hệ thống cho từng dịch vụ.
Điều khiển lưu lượng trong vựng mạng lừi thường được xử lý tại cỏc mức tổng thể, một số kỹ
thuật chọn đường, bảo vệ đường dẫn và quản lý đường dẫn được đề xuất. Cỏc chức năng này thuộc về lớp 3 của mụ hỡnh OSI. Thờm vào đú là cỏc lớp điều khiển phiờn truyền thụng cho cỏc
hỗ trợ kỹ thuật lưu lượng được thực hiện trong cả vựng mạng lừi và mạng truy nhập. Tại phớa mạng truy nhập nơi luồng lưu lượng được đưa vào mạng, cỏc giải phỏp kỹ thuật hỗ trợ kỹ thuật như chia cắt, đúng gúi và phõn loại cỏc luồng lưu lượng dựa trờn cỏc yờu cầu của mạng và người sử dụng, cấu trỳc lại cỏc nhúm luồng chủ yếu thực hiện tại mức 2 của mụ hỡnh OSI. Kỹ thuật điều khiển lưu lượng đa lớp xuất phỏt từ cỏc mụ hỡnh chồng lấn, trong hỡnh vẽ 4.19 chỉ ra một mụ hỡnh kịch bản mạng chung hiện đang sử dụng phổ biến trờn thế giới. Cỏc đường liờn kết quang tạo ra cỏc nhúm bước súng và mang trờn đú một số LSP, cỏc LSP được phõn biệt với nhau bởi cỏc đặc tớnh về băng thụng. Cỏc đặc tớnh băng thụng của mỗi LSP phụ thuộc vào cấu trỳc IP/MPLS. Trong cấu trỳc mụ hỡnh chồng lấn việc điều khiển lưu lượng của cỏc LSP trờn từng phõn lớp sẽ thực hiện tương tự kiểu điều khiển chủ tớ tại mỗi nỳt. Một số chiến lược kỹ thuật lưu lượng đa lớp đó được đề xuất và tập trung vào giải quyết cỏc vấn đề sau: (i). Độ phức tạp của chức năng định tuyến ràng buộc tham số: Cỏc yờu cầu và điều kiện ràng buộc đến từ cả phớa mạng và phớa người sử dụng, với cỏc mạng lớn đõy là một vấn đề khú khăn và phức tạp khi cỏc thành phần của mạng phức tạp.
(ii). Xử lý QoS: Việc quản lý QoS yờu cầu một vài phõn lớp quản lý là một vấn đề cần phải giải quyết, đặc biệt là cỏc tuyến đường cú nhiều độ ưu tiờn và yờu cầu mức chiếm dụng khỏc nhau.
(iii). Bỏo hiệu: để thực hiện hiệu quả truyền thụng cho cỏc dịch vụ cỏc định tuyến ràng buộc tham số phải biết rừ trạng thỏi liờn kết của toàn mạng, điều đú cú nghĩa là sẽ cú một số lượng lớn cỏc thụng tin tràn lụt qua mạng, một số chiến lược nhằm tối ưu cỏc lưu lượng bỏo hiệu trong mạng đó được đề xuất dựa trờn cỏc mụ hỡnh phõn vựng và phõn lớp.
Để giải quyết cỏc vấn đề trờn cỏc kỹ thuật điều khiển lưu lượng đa lớp hiện nay được đề xuất theo hướng phõn thành hai lớp: Lớp IP/MPLS và lớp truyền dẫn quang.
Trờn lớp IP/MPLS cỏc giao thức định tuyến được mở rộng thờm cỏc phần quản lý băng thụng và cỏc chiến lược định tuyến dựa trờn hệ thống quang như tỏi định tuyến lại nhanh và hướng luõn phiờn, hướng phỏt triển dựa trờn cấu trỳc truyền dẫn quang tập trung vào cỏc vấn đề xử lý
định tuyến nhanh và cú độ dự phũng đường dẫn cao. Dự phũng và bảo vệđường dẫn cú thể
thực hiện trờn từng khu vực hoặc toàn mạng.
Tại cỏc lớp truyền dẫn quang, cỏc nhiệm vụấn định đường dẫn LSP vào trong cỏc bước súng quang và cỏc yờu cầu dành trước tài nguyờn cho cỏc LSP được thực hiện nhờ vào cỏc thụng tin
điều khiển từ một mặt bằng điều khiển duy nhất. Mặt bằng điều khiển này biết rừ cỏc cấu hỡnh của cả phõn lớp IP/MPLS và lớp quang, cho phộp điều khiển cỏc thứ tự ưu tiờn trong từng LSP.