L ời mở đầu
2.3.2.4Bộ 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 dưỡng 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:
Bảng 4. Cỏc giao thức và cỏc mở rộng của GMPLS 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 cường 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.
Bỏo hiệu
RSVP- TE CR- LDP
Giao thức bỏo hiệu dựng cho quỏ trỡnh thiết lập cỏc LSP mang lưu lượng. Cỏc tăng cường chớnh gồm:
- Trao đổi nhón, bao gồm cả cỏc mạng khụng phải chuyển mạch gúi.
- Thiết lập cỏc LSP 2 hướng.
- Bỏo hiệu để thiết lập đường dự phũng.
- Thỳc đẩy việc gỏn nhón thụng qua cỏc nhón được đề xuất. - Hỗ trợ chuyển mạch băng tần- tập cỏc bước súng gần nhau được chuyển mạch với nhau.
Quản lý
tuyến
LMP
Quản lý kờnh điều khiển: được 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 - như 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 Trong ngăn xếp, giao thức định tuyến IS-IS-TE tương tự với OSPF-TE nhưng thay vỡ dựng IP, giao thức mạng phi kết nối (CLNP) sử dụng để mang cỏc thụng tin IS-IS-TE.
Error!
Hỡnh 31. Ngăn xếp giao thức G-MPLS 2.3.2.5 Mục tiờu và cỏc chức năng mặt điều khiển GMPLS
Mặt điều khiển GMPLS trước hết để giải quyết vấn đề quản lý kết nối, bao gồm cả cỏc dịch vụ kết nối theo kiểu gúi và kờnh, cỏc khớa cạnh của quỏ trỡnh quản lý tớnh toỏn, quản lý thực hiện, an toàn và quản lý chớnh sỏch. Mặt điều khiển GMPLS cơ bản là một mặt điều khiển kết nối phõn tỏn dựa trờn IP. Điều này khụng loại trừ việc sử dụng GMPLS kết hợp với cỏc giải phỏp khỏc như hệ thống mạng quản lý tập trung. Sau đõy xem xột một số chức năng mức cao và cỏc yờu cầu dịch vụ của GMPLS.
Tự động hoạt động: Mặt điều khiển bao gồm cỏc chức năng quản lý phõn tỏn và cỏc giao diện cần thiết cho quỏ trỡnh quản lý kết nối tự động trong mạng. Một trong cỏc mục tiờu cơ bản của mặt điều khiển là cỏc hoạt động tự động. Mặt điều khiển phõn tỏn GMPLS cú thể cung cấp cỏc khả năng điều khiển mạng tăng cường và giảm cỏc hoạt động phức tạp, tốn nhiều thời gian khụng cần thiết. Đồng thời nú cũng thuận tiện cho việc phối hợp hoạt động và kết hợp giữa mạng với cỏc kỹ thuật mặt số liệu khỏc.
Tối ưu việc lựa chọn đường: Việc lựa chọn cỏc tuyến trong mảng điều khiển bởi GMPLS cú thể được tối ưu hoỏ để đảm bảo tớnh hiệu quả, sử dụng tài nguyờn mạng hiệu quả và cỏc thực hiện thoả món yờu cầu khỏc.
Phục hồi nhanh cỏc đường số liệu: Việc phục hồi này cú thể được thực hiện nhờ lựa chọn tuyến trước lỳc xảy ra sự cố (offline) hoặc được tớnh
LMP RSVP-TE CR-LDP BGP UDP OSPF-TE TCP IP PPP/Lớp thớch ứng SONET Chuyển mạch
bước súng MAC/GE ATM Chuyển tiếp
khung
toỏn đường ngay thời điểm cú sự cố (online). Việc tớnh toỏn online và cơ chế phục hồi phõn tỏn sẽ mang lại thời gian hồi phục nhanh hơn so với phương phỏp hiện tại của NMS tập trung. Khi cỏc sự cố mạng xảy ra đồng thời thỡ vấn đề hồi phục sẽ trở nờn phức tạp. Để đảm bảo cỏc yờu cầu về hồi phục số liệu, mặt điều khiển DCN phải được thiết kế tin cậy.
Xử lý cảnh bỏo: Cỏc cảnh bỏo liờn quan đến mặt điều khiển do chớnh cỏc thực thể quản lý phải được thụng bỏo cho mặt điều khiển. Việc xử lý cảnh bỏo phụ thuộc vào mặt quản lý.
Đặc trưng hơn, GMPLS dựa trờn mặt điều khiển phõn tỏn bao quanh cỏc mạng truyền tải đa lớp cần đỏp ứng được cỏc yờu cầu sau:
Tớnh khả mở: Quỏ trỡnh thực hiện của mặt điều khiển khụng nờn phụ thuộc nhiều vào kớch thước mạng dựng GMPLS (chẳng hạn số nỳt, số liờn kết vật lý, ...). Mặt điều khiển cần duy trỡ độ thực hiện ổn định càng nhiều càng tốt so với kớch thước mạng.
Tớnh mềm dẻo: Mặt điều khiển phải cú độ mềm dẻo về mặt chức năng và cung cấp cỏc điều kiện hoạt động về cấu hỡnh.
2.3.2.6 Kiến trỳc cỏc thành phần của mặt điều khiển GMPLS
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 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.
Cú hai giải phỏp để trỏnh tỡnh trạng này:
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