2.3.2.6.1 Yờu cầu của mặt điều khiển
Mặt điều khiển và mặt số liệu hoạt động đảm bảo độ tin cậy là vấn đề sống cũn đối với mạng quang. Mặt điều khiển phải được thiết kế sao cho khi xảy ra cỏc sự cố thỡ cỏc kết nối cũng khụng bị ảnh hưởng. Và ngay cả khi cỏc kết nối bị hỏng trong trường hợp mặt số liệu cú sự cố thỡ mặt điều khiển cũng phải cú khả năng định tuyến lại. Nhỡn chung mặt điều khiển GMPLS cần:
• Cú khả năng đỏp ứng cho tất cả cỏc mạng chuyển mạch gúi và mạng chuyển mạch kờnh như IP, ATM, OTN, SONET/SDH.
• Đủ linh hoạt để thớch nghi với cỏc kịch bản mạng khỏc nhau (cỏc mụ hỡnh kinh doanh của cỏc nhà cung cấp dịch vụ). Mục tiờu này đạt được bằng cỏch chia mặt điều khiển thành cỏc thành phần chức năng khỏc nhau. Mỗi thành phần cú thể yờu cầu nhiều cụng cụ cho cỏc kịch bản mạng khỏc nhau. Mỗi cụng cụ cần cú khả năng cấu hỡnh và mở rộng. Điều này cho phộp cỏc nhà cung cấp thiết bị và cỏc nhà cung cấp dịch vụ quyết định sắp xếp logic cỏc thành phần này, và cũng cho phộp nhà cung cấp dịch vụ thực hiện cỏc chớnh sỏch cũng như vấn đề an toàn mạng.
Về mặt chức năng, mặt điều khiển GMPLS cú thể chia thành cỏc thành phần như: Khỏm phỏ tài nguyờn lõn cận và quản lý kết nối, định tuyến, bỏo hiệu. Mặt điều khiển GMPLS cần một mạng trao đổi số liệu để tạo cỏc bản tin điều khiển. Nú
cú cỏc giao diện cho mặt quản lý và phần tử mạng như bộ điều khiển hệ thống, cơ cấu chuyển mạch.
2.3.2.6.2 Mạng thụng tin số liệu hỗ trợ mặt điều khiển GMPLS
Mặt điều khiển GMPLS bao gồm cỏc bộ điều khiển phõn tỏn để trao đổi và phối hợp với nhau nhằm hoàn tất cỏc hoạt động kết nối. Mạng thụng tin số liệu (DCN) cần thiết để trao đổi cỏc bản tin điều khiển giữa cỏc bộ điều khiển. Đối với mạng IP truyền thống, khụng cú mặt điều khiển riờng vỡ điều khiển và lưu lượng số liệu User dựng chung một mạng. Đối với cỏc mạng mạch, cần một mạng số liệu độc lập vỡ một chuyển mạch kờnh điển hỡnh khụng xử lý lưu lượng User trong mặt truyền tải của nú. Để mặt điều khiển GMPLS cú khả năng đỏp ứng cỏc mạng mạch, khỏi niệm DCN phải được giới thiệu. DCN hỗ trợ mặt điều khiển GMPLS cú thể sử dụng cỏc loại mụi trường vật lý:
• Lưu lượng điều khiển cú thể được truyền qua một kờnh thụng tin trong số cỏc liờn kết mạch mang số liệu giữa cỏc LSR. Chẳng hạn mụi trường cú thể là cỏc byte tiờu đề SONET/SDH hoặc OTN.
• Lưu lượng điều khiển cú thể được truyền qua kờnh thụng tin riờng, chia sẻ cựng liờn kết vật lý với cỏc kờnh số liệu. Chẳng hạn, mụi trường cú thể là bước súng riờng, một STS-1 hoặc một DS-1.
• Lưu lượng điều khiển cú thể truyền qua một liờn kết thụng tin riờng giữa cỏc LSR, riờng biệt so với cỏc liờn kết mang số liệu. Chẳng hạn mụi trường cú thể là một LAN riờng biệt hoặc một liờn kết điểm-điểm.
Cỏc yờu cầu mặt điều khiển GMPLS đối với DCN
Cỏc hoạt động của mặt điều khiển GMPLS phụ thuộc nhiều vào DCN khi trao đổi cỏc bản tin điều khiển. Do đú, DCN phải đỏp ứng cỏc yờu cầu sau:
• DCN hỗ trợ mặt điều khiển GMPLS cũng phải hỗ trợ IP.
• DCN phải cung cấp thụng tin (trực tiếp hoặc giỏn tiếp) giữa bất kỳ hai LSR nào cần trao đổi lưu lượng điều khiển.
• DCN phải an toàn: Yờu cầu này xuất phỏt từ hai khớa cạnh định tuyến và bỏo hiệu. Thực tế, thụng tin định tuyến được trao đổi qua mặt điều khiển là đặc trưng của nhà cung cấp dịch vụ. Nhà cung cấp dịch vụ khụng muốn tiết lộ cỏc thụng tin trong mạng ra ngoài biờn mạng của họ, thậm chớ cho chớnh cỏc
khỏch hàng của họ. Trong khi đú, mạng mặt điều khiển phải ngăn chặn tất cả tấn cụng của cỏc dịch vụ kết nối.
• DCN phải tin cậy và cung cấp khả năng chịu đựng lỗi. DCN là hệ thống truyền tải cho cỏc bản tin mặt điều khiển GMPLS. Nếu DCN lỗi, khụng bản tin GMPLS nào được trao đổi giữa cỏc bộ điều khiển GMPLS. Độ tin cậy của DCN phải được đảm bảo ngay cả khi mạng truyền tải dịch vụ cú cỏc lỗi nặng xảy ra.
• DCN phải hỗ trợ chức năng ưu tiờn phỏt chuyển bản tin. Quỏ trỡnh thực hiện tổng thể của mặt điều khiển GMPLS phụ thuộc nhiều vào việc truyền tải cỏc bản tin điều khiển của chỳng. Cỏc hoạt động nhạy cảm với thời gian như chuyển mạch bảo vệ cần đảm bảo QoS ở mức cơ bản. Hơn nữa, việc truyền cỏc bản tin cần được đảm bảo hoặc khụi phục nhanh chúng ngay cả khi mạng cú sự cố.
• DCN cần cú khả năng mở rộng, nõng cấp: Độ thực hiện của DCN khụng nờn phụ thuộc vào kớch cỡ mạng vỡ mặt điều khiển hỗ trợ mạng cú thể được mở rộng khi triển khai mạng mới.
• Việc phối hợp hoạt động DCN mặt điều khiển là bước đầu tiờn để hướng đến tớch hợp mặt điều khiển. Nhu cầu cần cú một kiến trỳc DCN mặt điều khiển chung và ngăn xếp giao thức để mặt điều khiển của cỏc mạng khỏc nhau cú thể thụng tin với nhau.
Tỏch riờng mặt điều khiển và mặt truyền tải
Mặt điều khiển GMPLS khụng nờn cú bất cứ giả định nào về loại mụi trường vật lý sử dụng cho DCN của nú, mà cần hàm ý rằng mặt điều khiển GMPLS và mặt truyền tải của nú cần phải tỏch nhau ra, ớt nhất cũng về mặt logic. Điều này ảnh hưởng đến thiết kế mặt điều khiển GMPLS ở một số khớa cạnh:
• DCN mặt điều khiển cú thể cú một topo vật lý khỏc so với mạng truyền tải của nú.
• Việc khỏm phỏ tài nguyờn lõn cận mặt điều khiển cú thể cần phải phụ thuộc cỏc cơ chế khỏc với việc khỏm phỏ lõn cận dựa trờn DCN.
• Giao diện điều khiển và truyền tải cú thể được tỏch riờng nhau. Do đú, hai mặt điều khiển gần nhau khụng yờu cầu phải cú một kờnh điều khiển trực tiếp miễn là chỳng trao đổi được với nhau qua DCN.
• Điều này hàm ý rằng việc định tuyến cỏc bản tin mặt điều khiển trong DCN mặt điều khiển được tỏch về mặt logic so với định tuyến cỏc LSP trong mặt truyền tải.
• Khả năng hoạt động của mặt điều khiển và mặt truyền tải cần duy trỡ độc lập nhau. Điều này yờu cầu tỏch biệt giữa cỏc thụng bỏo và cỏc mó trạng thỏi cho mặt điều khiển và mặt truyền tải. Trong trường hợp sự cố mặt điều khiển (chẳng hạn lỗi kờnh thụng tin hoặc lỗi thực thể điều khiển), cỏc hoạt động kết nối LSP mạch mới cú thể khụng được chấp nhận nhưng cỏc kết nối đó tồn tại sẽ khụng bị hỏng.
• Cỏc bản tin bỏo hiệu khụng nhất thiết truyền dọc theo đường số liệu. Vỡ thế một số khỏi niệm cơ bản trong MPLS cần định nghĩa lại trong một phạm vi lớn hơn.
• Cả bỏo hiệu dựa trờn IP và cỏc giao thức định tuyến cần phải được tăng cường để phự hợp với sự thay đổi này.
2.3.2.7 Bỏo hiệu trong GMPLS
Bỏo hiệu là một trong cỏc chức năng quan trọng của mặt điều khiển GMPLS. Cỏc chức năng cơ bản bao gồm: Tạo LSP, loại bỏ LSP, thay đổi LSP, thụng bỏo lỗi LSP, xử lý lỗi LSP, khụi phục LSP. Để tạo ra giao thức bỏo hiệu mặt điều khiển GMPLS hiệu quả và tin cậy, cần tuõn thủ một số nguyờn tắc cơ bản.
2.3.2.7.1 Cỏc chức năng cơ bản
Mặt điều khiển GMPLS giả sử hỗ trợ cỏc mạng IP và mạng truyền tải. GMPLS cần thừa hưởng những giao thức bỏo hiệu của MPLS, chẳng hạn như tạo LSP, xoỏ LSP,... Ngoài ra, giao thức bỏo hiệu GMPLS cũn một số yờu cầu khỏc. Vỡ mạng truyền tải mang lượng băng tần khổng lồ và hỗ trợ nhiều ứng dụng, một sự cố về mạng như đứt cỏp sẽ gõy ra hậu quả rất nghiờm trọng. Việc phỏt hiện lỗi và khụi
phục LSP nhanh trở thành yờu cầu cơ bản đối với mạng truyền tải. Túm lại, bỏo hiệu mặt điều khiển GMPLS cần hỗ trợ:
• Tạo LSP • Xoỏ LSP • Thay đổi LSP • Khụi phục LSP • Xử lý loại bỏ LSP Tạo LSP
Hoạt động tạo LSP bắt đầu khi nỳt GMPLS đầu vào nhận một yờu cầu LSP. Nỳt này thường thực hiện cỏc quỏ trỡnh cấp phộp chớnh gồm điều khiển tiếp nhận và kiểm tra tài nguyờn. Nếu cấp phộp được xỏc nhận, nỳt GMPLS vào cần chọn một đường cho LSP với cỏc thụng tin cú thể và bắt đầu quỏ trỡnh. Một bản tin tạo LSP sẽ chuyển từ nỳt vào và di chuyển dọc theo đường được chọn. Trong mạng truyền tải, một bản tin xỏc nhận được yờu cầu từ nỳt ra đến nỳt vào. Đối với LSP hai hướng, bản tin bắt tay ba hướng sẽ cung cấp trong giao thức bỏo hiệu để thực hiện cả hai phớa của quỏ trỡnh thiết lập LSP.
Trong khi tạo LSP, tài nguyờn cú thể được cấp phỏt trước hoặc sau khi toàn bộ đường đó được đăng ký trước.
Xoỏ LSP
Khi LSP khụng cần nữa hoặc LSP mà mạng đó loại bỏ, tài nguyờn do cỏc LSP này sở hữu cần được giải phúng. Một bản tin yờu cầu xoỏ được tạo ra trong giao thức bỏo hiệu. Hoạt động xoỏ cú thể bắt đầu từ một nỳt GMPLS bất kỳ, bỏo hiệu xoỏ cần được thiết kế sao cho xử lý được ba trường hợp.
Trong mạng truyền tải, LSP được xoỏ từng phần sẽ gõy phức tạp. Trong khi xoỏ LSP, một nỳt GMPLS lỗi dọc theo LSP sẽ dẫn đến khụng hoàn thành được việc xoỏ LSP. Một bản tin xỏc nhận xoỏ do nỳt đề xuất xoỏ yờu cầu để đảm bảo đó hoàn tất thủ tục xoỏ. Trong hoạt động xoỏ, cú thể xuất hiện cỏc tỡnh trạng chạy đua giữa bản tin yờu cầu xoỏ và việc cấp phỏt lại tài nguyờn. Dựa vào tỡnh trạng này, cỏc cảnh bỏo cú thể xuất hiện tại cỏc nỳt dọc theo LSP. Để hỗ trợ một mụi trường như vậy, cần một cơ chế để cho phộp hoặc khụng cỏc cảnh bỏo kết hợp với LSP trước để cấp phỏt lại tài nguyờn.
• Cỏc nỳt dọc theo đường sẽ thụng bỏo cơ cấu LSP, gần như tớn hiệu ASP SONET.
• Cỏc nỳt dọc theo đường sẽ được khai bỏo nhờ một phần trong bản tin xoỏ. Sau khi xỏc nhận, chỳng sẽ cấp phỏt lại tài nguyờn.
Thay đổi LSP
Một LSP cú thể yờu cầu được thay đổi cỏc đặc tớnh của nú, chẳng hạn như băng tần. Yờu cầu cơ bản của việc thay đổi LSP được gọi là “thay đổi trước khi khụng đỏp ứng được” (made - before – break). Giao thức bỏo hiệu cần được thiết kế để hỗ trợ chức năng này. Một giải phỏp thực hiện được cú thể bao hàm việc chia sẽ tài nguyờn giữa LSP cũ và LSP mới.
2.3.2.7.2 Hỗ trợ phục hồi
Phục hồi nhanh cỏc sự cố mạng là một khớa cạnh rất quan trọng của mạng truyền tải hiện tại và tương lai. Cỏc nhà cung cấp mạng truyền tải yờu cầu khả năng phục hồi nhanh để đảm bảo độ tin cậy và tớnh sẵn sàng cho cỏc kết nối của khỏch hàng. Việc chọn chớnh sỏch phục hồi cần cú sự cõn bằng giữa việc sử dụng tài nguyờn mạng và thời gian giỏn đoạn dịch vụ. Cỏc sơ đồ phục hồi khỏc nhau hoạt động với sự cõn bằng khỏc nhau giữa cỏc yờu cầu dung lượng dư và thời gian ngắt dịch vụ. Lược đồ phục hồi GMPLS cần bao gồm ớt nhất là bảo vệ tuyến, bảo vệ đường riờng, khụi phục đường dựng chung, định tuyến lại động.
2.3.2.7.3 Hỗ trợ xử lý loại trừ
Cỏc mức khỏc nhau của việc loại trừ cú thể xuất hiện trong mạng GMPLS ở cả mặt số liệu và mặt điều khiển. Một số loại trừ cần xem xột trong thiết kế bỏo hiệu GMPLS gồm:
• Nỳt vào, nỳt trung gian, nỳt ra cú thể từ chối việc tạo LSP. Nếu tài nguyờn được cấp phỏt trước khi xỏc nhận LSP, việc từ chối tạo thành LSP cú thể phải cấp phỏt lại những tài nguyờn này.
• Một nỳt phỏt hiện sự cố của thủ tục phục hồi, việc loại trừ này sẽ dẫn đến phục hồi tuyến LSP.
• Nếu một quỏ trỡnh phục hồi LSP lỗi, vỡ cỏc lý do như mặt điều khiển GMPLS dọc theo đường hồi phục cú sự cố hoặc thiếu tài nguyờn dọc theo đường hồi phục. Điều này cú thể dẫn đến cấp phỏt lại cỏc tài nguyờn đó được
cấp phỏt từng phần cho LSP hồi phục này ngay để những tài nguyờn này được dựng cho việc khởi tạo và khụi phục cỏc LSP khỏc.
Một quỏ trỡnh xoỏ LSP bị lỗi do lỗi mặt điều khiển dọc theo đường LSP.
2.3.2.7.4 Phối hợp bỏo hiệu
Tất cả cỏc bản tin bỏo hiệu khụng tồn tại độc lập. Những chức năng và hoạt động cần được phối hợp với nhau. Nếu khụng một bản tin bỏo hiệu cú thể làm cho một bản tin bỏo hiệu khỏc khụng được xử lý đỳng.
Bỏo hiệu GMPLS cần phõn biệt giữa thiết lập đường hoạt động và thiết lập đường phục hồi. Bỏo hiệu MPLS cú thể thiết lập 2 LSP tỏch riờng liờn kết/nỳt cựng lỳc cho mỗi yờu cầu. Lưu lượng số liệu cú thể được chia vào cỏc LSP hoặc chuyển vào một đường. Một đường khỏc được sử dụng chỉ khi đường đầu tiờn bị lỗi. Điều này cú tớnh khả thi vỡ LSP thứ hai khụng chiếm băng tần nếu khụng cú số liệu phỏt trong đường này. Trong mạng truyền tải, vấn đề lại khỏc. Để sử dụng hiệu quả băng tần, đường hồi phục cú thể cần được thiết lập sau khi đường dịch vụ bị lỗi. Đường hồi phục được tớnh toỏn trước hoặc ngay lỳc đú. Một điểm khỏc nữa giữa thiết lập đường hoạt động và đường phục hồi là vấn đề trễ thời gian. Cụ thể là thiết lập đường hồi phục yờu cầu trễ thời gian lõu hơn. GMPLS cần cú khả năng hỗ trợ cả cỏc LSP đơn hướng và LSP hai hướng. Cỏc mạng viễn thụng truyền thống điển hỡnh là hai hướng. Cỏc nghiờn cứu gần đõy cho thấy lưu lượng số liệu trờn Internet là khụng đối xứng. Cỏc LSP đơn hướng cho lưu lượng số liệu là hợp lý hơn. Mặc dự cỏc dịch vụ dựng cả LSP đơn hướng và đa hướng hiện nay chưa xỏc định, giao thức bỏo hiệu GMPLS cần phải chuẩn bị để hỗ trợ cả cỏc ứng dụng trong cựng một cấu trỳc. Điều này tạo ra sự tranh giành nhau giữa LSP đơn hướng và LSP hai hướng cũng như giữa cỏc LSP hai hướng từ hai hướng khỏc nhau.
Hoạt động xoỏ LSP và quỏ trỡnh hồi phục nhanh LSP cú thể phối hợp tốt với nhau. Mặt điều khiển GMPLS là một hệ thống phõn tỏn. Hoạt động của một nỳt sẽ khụng làm cho nỳt khỏc khú hiểu.
Mặt điều khiển GMPLS cú thể xảy ra sự cố. Sau khi khụi phục, giao thức bỏo hiệu sẽ thiết kế một số cơ chế để đồng bộ cỏc cơ sở thụng tin quản lý LSP và cỏc tài nguyờn liờn kết với tài nguyờn lõn cận của chỳng. Trong thời gian mặt điều khiển bị lỗi, LSP cú thể bị xoỏ bỏ và tài nguyờn liờn kết được cập nhật. Hai giải phỏp thực hiện cú thể là:
• Sử dụng bản tin thẩm vấn lõn cận để đồng bộ hoỏ cơ sở thụng tin của nú.
• Sử dụng bản tin làm mới LSP để đồng bộ cơ sở thụng tin của nú.
2.3.2.8 Cỏc lợi ớch của G-MPLS
G-MPLS mang lại nhiều lợi ớch nổi bật, thể hiện cụ thể trong cỏc vấn đề sau:
• Thiết kế lưu lượng qua lớp
• Tớch hợp việc khụi phục và bảo vệ
• Cung cấp dịch vụ nhanh chúng
• Tăng lợi nhuận
• Cho phộp thực hiện cỏc quỏ trỡnh linh hoạt, tự động và cú tớnh mềm dẻo cao trong mụi trường mạng quang tĩnh.
• Cỏc tiờu chuẩn mở: G-MPLS cú thể hoạt động trong mụi trường đa nhà cung cấp thiết bị, đa lớp và đa nhà khai thỏc.
• Cỏc mạng đồng nhất: Cỏc mạng quang và mạng số liệu cú thể được giỏm sỏt, quản lý, bảo dưỡng như một mạng đơn sử dụng một hệ thống quản lý đơn.