Điều rừ ràng là cơ chế điều khiển cần phải bao gồm cả quỏ trỡnh hồi phục và khả năng cung cấp khụng chỉ cho lớp WDM mà cho cả lớp SONET/TDM và lớp sợi quang phớa dƣới. Do đú, vào khoảng năm 2000, IETF đó mở rộng MPλS thành GMPLS. Quỏ trỡnh mở rộng này mang đến một số cải tiến nhƣ: mở rộng nhón cho cả cỏc khe TDM, truyền hai chiều, tăng cƣờng khả năng bỏo hiệu, kết hợp cỏc khả năng định tuyến (khỏm phỏ topo mạng và topo dịch vụ).
Năm 2000 ban Viễn thụng của ITU và ANSI T1X1 cũng bắt đầu nghiờn cứu về mạng quang chuyển mạch tự động ASON, là một bộ phận của mạng truyền tải chuyển mạch tự động ASTN.
2.3.1.3 Sự cần thiết của GMPLS và ASON
Kiến trỳc mạng hiện tại gồm cú bốn lớp: IP, ATM, SONET/SDH và DWDM. Trong đú, IP mang cỏc dịch vụ và ứng dụng, ATM thực hiện chức năng xử lý lƣu lƣợng và QoS, SONET/SDH để tỏch/ghộp kờnh và đảm bảo độ tin cậy truyền tải và WDM cung cấp dung lƣợng truyền tải qua sợi quang. Vấn đề đối với kiến trỳc cú 4 lớp này là hạn chế khả năng nõng cấp của toàn mạng. Ở đõy cú sự chồng chộo cỏc chức năng giữa cỏc lớp mạng (chẳng hạn IP, ATM và SONET đều cung cấp cỏc mức về độ tin cậy và chức năng ghộp kờnh đƣợc thực hiện tại cả 4 lớp).
Để giảm chi phớ hoạt động, cần phải bỏ bớt cỏc chức năng chồng nhau bằng cỏch giảm cấp mạng. Hiện tại, IP cú thể bao gồm cả QoS và khả năng xử lý lƣu lƣợng dƣới ảnh hƣởng của MPLS. Điều này dựa trờn một số khỏi niệm sau:
L3 (Packet) IP L2 (data Link) ATM MPLS PNNI (Q.29 31) Q.931 /SS7 MPλS OSRP GMP LS ASON Kiểu mạng Giao thức bỏo hiệu và định tuyến
Năm 1980s 1996 1998 1998 2000 2001 L1(Physical)
TDM/ISDN SONET/SDH DWDM
- Mặt điều khiển tỏch biệt về mặt lụgic so với mặt số liệu
- Một lƣợc đồ phỏt chuyển đơn sử dụng cỏc label, cho phộp cỏc kỹ thuật định tuyến khỏc nhau.
- Cơ chế phỏt chuyển sử dụng ngăn xếp nhón.
- Cú độ mềm dẻo cao khi tạo cỏc lớp phỏt chuyển tƣơng đƣơng.
Việc tỏch biệt giữa mặt số liệu và mặt điều khiển cho phộp MPLS đƣợc sử dụng trờn cỏc thiết bị mà mặt điều khiển khụng cụng nhận cỏc tiờu đề IP (vớ dụ cỏc chuyển mạch ATM). Mặt điều khiển MPLS hoạt động dựa trờn cỏc khỏi niệm phỏt chuyển và trao đổi nhón. Khỏi niệm một cơ chế phỏt chuyển thụng qua ngăn xếp nhón cho phộp tƣơng tỏc với cỏc thiết bị mà cú khả năng hỗ trợ chỉ một khụng gian nhón.
Cỏc mạng hiện tại đƣợc thực hiện để mở rộng mặt điều khiển nhằm sử dụng khụng chỉ cho cỏc chuyển mạch gúi/cell mà cũn cho cỏc chuyển thời gian, bƣớc súng và khụng gian. Do đú kỹ thuật mới gọi là GMPLS đó đƣợc phỏt triển và hiện đang đƣợc chuẩn hoỏ bởi IETF.
Bờn cạnh đú, cỏc mạng truyền tải hiện tại cung cấp cỏc dịch vụ SONET/SDH và WDM cú cỏc kết nối đƣợc cung cấp thụng qua cỏc giao thức quản lý mạng. Quỏ trỡnh này vừa chậm (mất hàng tuần đến hàng thỏng) và chi phớ lớn. Xu hƣớng phỏt triển của lƣu lƣợng số liệu cũng đặt ra một số thỏch thức khụng chỉ về lƣu lƣợng tổng mà cũn liờn quan đến tớnh khụng đối xứng và sự bựng nổ lƣu lƣợng. Sự xuất hiện cỏc mạng doanh nghiệp và cỏc ứng dụng đầu cuối là nguyờn nhõn dẫn đến sự thay đổi về nhu cầu băng tần một cỏch đột xuất. Cỏc mạng truyền tải cần phải đỏp ứng đƣợc cỏc yờu cầu mới nảy sinh nhƣ cung cấp đầu cuối - đầu cuối một cỏch nhanh chúng và tự động, khụi phục và định tuyến lại, hỗ trợ nhiều client, triển khai cỏc mạng riờng ảo quang (OVPN) và phối hợp hoạt động IP dựa trờn mạng truyền tải quang. Mạng quang chuyển mạch tự động sẽ đỏp ứng đƣợc những yờu cầu này.
2.3.2 G-MPLS
2.3.2.1 Khỏi niệm
Với sự bựng nổ nhu cầu lƣu lƣợng trong những năm gần đõy, mạng quang đƣợc xem là giải phỏp hữu hiệu để đỏp ứng nhu cầu. Cỏc hệ thống SDH, WDM và cỏc thiết bị đấu nối chộo OXC cũng phỏt triển mạnh mẽ nhằm tăng dung lƣợng và phạm vi mạng. Mảng điều khiển quang đƣợc thiết kế nhằm đơn giản hoỏ, tăng tớnh đỏp ứng và mềm dẻo trong việc cung cấp cỏc phƣơng tiện trong mạng quang. MPLS đó trở thành mụ hỡnh định tuyến mới cho mạng IP. G-MPLS là sự mở rộng của MPLS nhằm hƣớng tới mảng điều khiển quang cho mạng quang.
IETF và OIF đó phỏt triển tiờu chuẩn G-MPLS để đảm bảo sự phối hợp giữa cỏc lớp mạng khỏc nhau. Hiện tại lớp truyền tải (lớp quang) và lớp số liệu (điển hỡnh là Lớp 2 và/hoặc IP) tỏch hẳn nhau và hoạt động độc lập nhau. G-MPLS tập hợp cỏc tiờu chuẩn với một giao thức bỏo hiệu chung cho phộp phối hợp hoạt động, trao đổi thụng tin giữa lớp truyền tải và lớp số liệu. Nú mở rộng khả năng định tuyến lớp số liệu đến mạng quang. G-MPLS cú thể cho phộp mạng truyền tải và mạng số liệu hoạt động nhƣ một mạng đồng nhất.
GMPLS đƣợc phỏt triển trong nỗ lực nhằm làm đơn giản hoỏ và bỏ bớt mụ hỡnh mạng bốn lớp hiện tại. GMPLS loại bỏ cỏc chức năng chồng chộo giữa cỏc lớp bằng cỏch thu hẹp cỏc lớp mạng. Nú khụng phải là một giao thức đơn hay tập khụng đổi cỏc giao thức, mà đú là phƣơng thức để kết hợp nhiều kỹ thuật trờn cựng một kiến trỳc đơn và quản lý chỳng với một tập đơn cỏc giao thức quản lý.
Nhiều cụng ty hiện đang triển khai mạng GMPLS để đơn giản việc quản lý mạng và tạo ra một mặt điều khiển tập trung. Điều này cho phộp tạo ra nhiều dịch vụ hơn cho khỏch hàng trong khi đú giỏ thành hoạt động lại thấp.
GMPLS cũng hứa hẹn sẽ mang lại chất lƣợng dịch vụ tốt hơn và thiết kế lƣu lƣợng trờn internet, một xu hƣớng hiện tại và cũng là mục tiờu chớnh của bất cứ nhà cung cấp dịch vụ nào.
2.3.2.2 Quỏ trỡnh phỏt triển G-MPLS từ MPLS 2.3.2.2.1 Giới thiệu tổng quỏt MPLS 2.3.2.2.1 Giới thiệu tổng quỏt MPLS
MPLS đó mở rộng bộ giao thức IP nhằm cải thiện quỏ trỡnh phỏt chuyển của cỏc Router. Đối với cỏc Router, khi nhận đƣợc một gúi tin phải qua quỏ trỡnh phõn tớch địa chỉ và tỡm kiếm tuyến khỏ phức tạp để xỏc định trạm kế tiếp bằng cỏch kiểm tra địa chỉ đớch trong header của gúi. MPLS đó đơn giản thủ tục này bằng cỏch dựa vào một nhón đơn giản khi phỏt chuyển. MPLS cũn cú khả năng đặt cỏc lƣu lƣợng IP trờn cỏc đƣờng xỏc định trƣớc qua mạng. Bằng cỏch này MPLS tạo ra sự bảo đảm về băng tần và cỏc đặc tớnh dịch vụ khỏc cho mỗi ứng dụng cụ thể của User (ngƣời sử dụng). Với mỗi dịch vụ cụ thể, một bảng lớp phỏt chuyển tƣơng đƣơng (FEC) biểu diễn một nhúm cỏc dũng lƣu lƣợng cú cựng yờu cầu về xử lý lƣu lƣợng đƣợc tạo ra. Một nhón đặc biệt sau đú đƣợc dựng để gỏn cho một FEC. Tại lối vào mạng MPLS, cỏc gúi IP đến đƣợc đƣợc kiểm tra và gỏn một “nhón” bởi router nhón ở biờn mạng (LER). Cỏc gúi đó đƣợc gỏn nhón sau đú đƣợc phỏt chuyển dọc theo một LSP và tại đõy cỏc Router chuyển mạch nhón (LSR) dựa vào trƣờng nhón trong gúi để đƣa ra quyết định chuyển mạch. LSR khụng cần kiểm tra tiờu đề IP của gúi để tỡm trạm kế tiếp. Nú đơn giản chỉ bỏ nhón hiện tại và đƣa vào một nhón mới cho trạm kế tiếp. Cơ sở thụng tin nhón tạo ra cỏc nhón mới (để chốn vào gúi) và một giao diện ra (dựa vào nhón vào trờn giao diện vào).
Bỏo hiệu để thiết lập LSP xử lý lƣu lƣợng đƣợc thực hiện nhờ sử dụng giao thức phõn phối nhón trờn mỗi nỳt MPLS. Cú một số giao thức phõn phối nhón khỏc nhau trong đú hai giao thức phổ biến nhất là RSVP- xử lý lƣu lƣợng (RSVP-TE) và CR-LDR. RSVP-TE là phiờn bản mở rộng của RSVP để phõn phối cỏc nhón và tạo khả năng xử lý lƣu lƣợng. CD-LDP đƣợc thiết kế riờng cho mục đớch này.
MPLS gồm cả cỏc mở rộng của cỏc giao thức định tuyến trạng thỏi tuyến IP hiện tại, cỏc mở rộng MPLS đối với OSPF và IS-IS cho phộp cỏc nỳt khụng chỉ trao đổi cỏc thụng tin về topo mạng mà những thụng tin về tài nguyờn và thậm chớ về chớnh sỏch cũng đƣợc trao đổi. Thuật toỏn định tuyến dựa trờn cỏc ràng buộc sử dụng cỏc thụng tin này để tớnh toỏn cỏc đƣờng tối ƣu cho cỏc LSP và cho phộp thực
hiện cỏc quyết định về quỏ trỡnh xử lý lƣu lƣợng phức tạp một cỏch tự động khi chọn tuyến qua mạng.
2.3.2.2.2 Quỏ trỡnh phỏt triển MPLS đến GMPLS
IETF đó mở rộng bộ giao thức MPLS để cú khả năng hỗ trợ cả cỏc thiết bị chuyển mạch theo thời gian, bƣớc súng và khụng gian qua G-MPLS. Điều này cho phộp mạng dựa trờn G-MPLS xỏc định và cung cấp đƣờng tối ƣu dựa trờn cỏc yờu cầu lƣu lƣợng của user (ngƣời sử dụng). Một số cấu trỳc G-MPLS đƣợc chỉ ra nhƣ ở bảng sau: Miền Chuyển mạch Loại lưu lượng Lược đồ phỏt chuyển Thiết bị điển hỡnh Thuật ngữ
Gúi, cell IP, ATM
Nhón nhƣ phần ghộp thờm vào header, kết nối kờnh ảo (VCC) IP Router, ATM switch Khả năng chuyển mạch gúi (PSC)
Thời gian TDM/SONET
Khe thời gian trong chu kỳ lặp lại Hệ thống kết nối chộo số DCS, ADM Khả năng TDM
Bƣớc súng Trong suốt Lambda DWDM
Khả năng chuyển mạch Lambda (LSC) Khụng gian vật lý
Trong suốt Quang, đƣờng OXC Khả năng
Chuyển mạch sợi (FSC) Bảng 3. Một số cấu trỳc của G-MPLS
Sự khỏc nhau giữa MPLS và GMPLS
G-MPLS đƣợc mở rộng từ MPLS, tuy nhiờn trong khi MPLS hoạt động trong mảng số liệu thỡ G-MPLS đƣợc ứng dụng trong mảng điều khiển, thực hiện quản lý
kết nối cho mảng số liệu gồm cả chuyển mạch gúi, chuyển mạch kờnh (nhƣ TDM, chuyển mạch bƣớc súng và chuyển mạch sợi).
Một điểm khỏc nữa giữa MPLS và G-MPLS là MPLS yờu cầu luồng chuyển mạch nhón (LSP) thiết lập giữa cỏc bộ định tuyến biờn, trong khi đú G-MPLS mở rộng khỏi niệm LSP, LSP trong G-MPLS cú thể thiết lập giữa bất kỳ kiểu bộ định tuyến chuyển mạch nhón nhƣ nhau nào ở biờn mạng. Chẳng hạn, cú thể thiết lập LSP giữa cỏc bộ ghộp kờnh ADM SDH tạo nờn TDM LSP hoặc cú thể thiết lập giữa hai hệ thống chuyển mạch để tạo nờn LSC LSP hoặc giữa cỏc hệ thống nối chộo chuyển mạch sợi để tạo nờn FSC LSP.
2.3.2.2.3 Bộ giao thức G-MPLS
Sự phỏt triển MPLS thành G-MPLS đó mở rộng giao thức bỏo hiệu (RSVP- TE, CR-LDP) và giao thức định tuyến (OSPF-TE, IS-IS-TE). Cỏc mở rộng này gồm cỏc đặc tớnh mạng quang và TDM/SONET. Giao thức quản lý tuyến là một giao thức mới để quản lý và bảo dƣỡng mặt điều khiển và mặt số liệu giữa hai nỳt lõn cận. LMP là giao thức dựa trờn IP bao gồm cả cỏc mở rộng đối với RSVP-TE và CR-LDP.
Bảng sau túm tắt cỏc giao thức và cỏc mở rộng của G-MPLS:
Định tuyến OSPF- TE, IS-IS- TE
Giao thức định tuyến dựng cho việc khỏm phỏ một cỏch tự động về topo mạng, hiển thị cỏc tài nguyờn khả dụng. Một số tăng cƣờng chớmh gồm:
- Cho biết loại bảo vệ tuyến (1+1, 1:1, khụng bảo vệ).
- Nhận và thụng bỏo cỏc liờn kết khụng cú địa chỉ IP-ID link. - Giao diện ID vào, ra.
- Khỏm phỏ tuyến khỏc nhau cho dự phũng.
RSVP-
Giao thức bỏo hiệu dựng cho quỏ trỡnh thiết lập cỏc LSP mang lƣu lƣợng. Cỏc tăng cƣờng chớnh gồm:
- Trao đổi nhón, bao gồm cả cỏc mạng khụng phải chuyển mạch gúi.
Bỏo hiệu TE CR- LDP - Thiết lập cỏc LSP 2 hƣớng.
- Bỏo hiệu để thiết lập đƣờng dự phũng.
- Thỳc đẩy việc gỏn nhón thụng qua cỏc nhón đƣợc đề xuất. - Hỗ trợ chuyển mạch băng tần- tập cỏc bƣớc súng gần nhau đƣợc chuyển mạch với nhau.
Quản lý tuyến
LMP
Quản lý kờnh điều khiển: đƣợc thiết lập bởi cỏc tham số tuyến và đảm bảo sự an toàn cho cả tuyến.
Kiểm tra việc kết nối tuyến: Đảm bảo kết nối vật lý tuyến giữa cỏc nỳt lõn cận, sử dụng một PING - nhƣ bản tin kiểm tra. Liờn hệ cỏc đặc tớnh tuyến: Xỏc định cỏc đặc tớnh tuyến của cỏc nỳt gần kề
Cụ lập lỗi: Cụ lập cỏc lỗi đơn hoặc lừi kộp trong miền quang. Bảng 4. Cỏc giao thức và cỏc mở rộng của GMPLS
Trong ngăn xếp, giao thức định tuyến IS-IS-TE tƣơng tự với OSPF-TE nhƣng thay vỡ dựng IP, giao thức mạng phi kết nối (CLNP) sử dụng để mang cỏc thụng tin IS-IS-TE.
Hỡnh 24 mụ tả ngăn xếp bộ giao thức G-MPLS:
Error!