Điều khiển mạng IP/WDM â trên hình 2.1 chỉ ra kiến trúc phần mềm cho điều khiển mạng, nó gồm các modul riêng biệt. Một giao thức quản lý và điều khiển chuyển mạch cung cấp giao diện quản lý giữa các thành phần điều khiển mạng và chuyển mạch quang. Nó là một giao thức chủ tớ, chức năng dọc, kết nối các thành phần phân lớp. Các module định tuyến,báo hiệu, dành trước được thực hiện ngang hàng
Trước khi đề cập đến mặt phẳng điều khiển chúng ta sẽ xét tại một node quang. Mô hình tại một node quang, chúng ta giả sử rằng một node quang bao gồm một OXC và một mặt phẳng điều khiển mạng quang như hình 2.2
Giữa hai node láng giềng có một kênh điều khiển cấu hình trước, có thể là kênh điều khiển ngoài band hoặc trong band, cung cấp các kết nối IP cho truyền tải các thông tin điều khiển như định tuyến và báo hiệu. chức năng chuyển mạch trong một OXC được điều khiển bởi cấu hình thích hợp của cơ cấu kết nối chéo. Hay chính là việc thiết lập bảng kết nối chéo chứa các thông tin dạng (cổng vào, bước sóng vào, cổng ra, bước sóng ra), thể hiện rằng luồng dữ liệu đến tại cổng vào với bước sóng đầu vào sẽ được chuyển mạch tới cổng đầu ra với bước sóng ra
2.2 Mặt phẳng điều khiển MPλS/ GMPLS cho mạng quang
Hiện nay 2 mô hình được phát triển cho mạng quang là mô hình xếp chồng và mô hình ngang hàng. Để có thể liên kết mạng quang thì phải có một giao thức hỗ trợ cả hai mô hình này. giao thức đó phải có độ linh hoạt cao và cũng phải dựa trên cơ hội kinh doanh của các nhà khai thác.
Như vậy, chúng ta cần một mặt điều khiển chung thoả mãn được những yêu cầu cấp thiết như: hỗ trợ điều khiển lưu lượng khác nhau (ATM, IP, SONET/SDH,...) hỗ trợ cả mô hình ngang hàng và mô hình xếp chồng, hỗ trợ nhiều nhà cung cấp thiết bị và có khả năng cung cấp nhanh chóng. GMPLS chính là sự lựa chọn tất yếu vì nó có khả năng cung cấp nhanh chóng và khả năng thiết kế lưu lượng.
GMPLS là phương thức điều khiển được phát triển trong nỗ lực nhằm làm đơn giản hoá mô hình mạng 4 lớp hiện nay. GMPLS loại bỏ chức năng chồng chéo giữa các lớp bằng cách thu hẹp các lớp mạng. Nó không phải là một giao thức đơn hay tập không đổi các giao thức mà đó là phương thức để kết hợp nhiều kĩ thuật trên một kiến trúc đơn và quản lý chúng với một tập đơn các giao thức quản lý. Chính vì thế, nhiều công ty hiện nay đang triển khai mạng GMPLS để đơn giản việc quản lý mạng và tạo ra một mặt điều khiển tập trung. Từ đó, cho phép tạo ra nhiều dịch vụ hơn cho khách hàng trong khi giá thành hoạt động lại thấp. GMPLS cũng hứa hẹn mang lại chất lượng dịch vụ tốt hơn và thiết kế lưu lượng trên Internet, một xu hướng hiện tại và cũng là mục tiêu chính của bất kỳ nhà cung cấp dịch vụ nào.
Lưu lượng IP chiếm ưu thế so với các lưu lượng khác trong mạng dữ liệu tương lai, các mạng quang đang trở thành mạng truyền tải cho lưu lượng IP. Để phục vụ tốt và đồng nhất cần có mặt phẳng điều khiển quang trung tâm IP. Chúng ta sẽ xét lần lượt các thành phần của mặt phẳng
Hình 2.3 Các thành phần trong mặt phẳng điều khiển MPλS/ GMPLS cho mạng quang
2.2.1 Quảng bá thông tin trạng thái liên kết và phân phối tài nguyên
Định tuyến lighpath trong các mạng quang yêu cầu thông tin topo và tài nguyên sử dụng. vì vậy mỗi node quang phải quảng bá tài nguyên sử dụng và các liên kết xung quanh cho các node khác để mỗi node đều có topo toàn mạng và thông tin về tài nguyên( có thể là một cách tổng quát). Trong mặt phẳng điều khiển MPS/ GMPLS giao thức định tuyến được sử dụng để giải quyết vấn đề này. Có hai giao thức IGP chuẩn hóa OSPF và ISIS kế thừa và mở rộng, được đề xuất làm giao thức định tuyến trong mặt phẳng điều khiển MPS/GMPLS.
Các giao thức định tuyến này dùng cho việc khám phá một cách tự động về topo mạng, thông báo tài nguyên khả dụng Dựa trên các cấu hình ban đầu, giao thức định tuyến có thể dựa vào các bản tin trao đổi giữa các node xung quanh để xác định các kết nối và thông tin về tài nguyên, ví dụ như số của cổng, các cổng/node ngang hàng, số bước sóng ở mỗi sợi quang, dung lượng kênh. Các thông tin này được gắn vào các bản tin link-state của giao thức định tuyến để quảng bá về mạng. Bản tin trao đổi điển hình cần sự trao đổi trong band của các kênh mang.
Với các OXC có lõi điện với đầu cuối SONET, một trường hợp cần thiết có giao thức quản lý tương tác giữa các node hàng xóm bằng các bản tin. Các byte mào đầu được sử dụng cho các kênh thông tin. Với các OXC trong suốt, bản tin trao đổi giữa các node lân cận sử dụng một giao thức riêng biết như LMP(link Management Protocol)
Mạng quang có một vấn đề nảy sinh khi them các liên kết và sự quảng bá các link-state. Trong mạng PMLS, có một vài liên kết giữa hai LSR, mỗi liên kêt được gán địa chỉ duy nhất dựa vào địa chỉ IP của 2 giao diên cuối trên router. Trong mạng quang có nhiều liên kết quang sóng sóng, mỗi sợi quang chứa hàng chục thậm chí hàng trăm kênh bước sóng, hỗ trợ băng thông rất lớn cho mạng lõi. Mỗi kênh bước sóng có thể được coi như một “link” theo quan điểm định tuyến. Vì vậy có hàng ngàn link giữa hai OXC, và giữa hai router trong mạng MPLS còn nhiều hơn nữa. Chỉ có duy nhất một địa chỉ duy nhất IPv4 cho một giao diện là không thực tế, vì không gian địa chỉ đang cạn kiệt, thậm chí với IPv6 có không gian địa chỉ lớn hơn, vấn đề LSA vẫn còn tồn tại. Thông tin bổ sung sẽ cực kì lớn, nếu trao đổi được hết các thông tin giữa các link giữa các cặp node. Hơn nữa cơ sở dữ liệu của link-state sẽ lớn kinh khủng, vì vậy quá trình lưu trũ và xử lý sẽ rất khó khăn.
GMPLS sử dụng hai kĩ thuật để giải quyết vấn đề này: Các liên kết không được gán số và bó các liên kết. Một liên kết không được gán số không có một địa chỉ IP duy nhất cho nó. Địa chỉ nó có thể được gán thông qua bô chọn cục bộ, là duy nhất cho mỗi OXC. Vì vậy liên kết không được gán số có thể được gán địa chỉ toàn cục thông qua cộng LSR ID với bộ chọn cục bộ. Kĩ thuật tập trung các liên kết được sử dụng nhằm giảm overhead của các LSA và kích thước cơ sở dữ liệu của nó. Các thuộc tính liên kết của của rất nhiều kênh bước sóng được kết hợp, thậm chí các liên kết sợi quang có thể cũng được tập hợp lại, đại diện cho một liên kết logic tổng, vì vậy việc quảng bá các thông tin của các liên kết phối hợp này có thể là các bước sóng được cấp phát, dung lượng kênh và các thuộc tính. Các thông tin này được quảng bá một cách định kì ở trong một miền quản trị IGP. Mỗi node có thông tin tài nguyên và topo sử dụng các thông tin cần thiết để tính toán tuyến trong quá trình định tuyến. liên kết tổng có hạn chế là mỗi link đơn phải bắt đầu và kết thúc cùng một cặp đầu cuối và phải có cùng loại liên kết, chính sách quản trị và đặc điểm của kĩ thuật lưu lượng
2.2.2 Thuật toán tính toán tuyến CSPF
Trong một mặt phẳng điều khiển kĩ thuật lưu lượng MPLS, sử dụng thuật toán CSPF (CONSTRAINED SHORTED PATH FIRST) thuật toán tìm đường ngắn nhất có ràng buộc. Có hai điểm khác biệt đáng quan tâm giữa SPF thông thường do các giao thức định tuyến thực hiện và CSPF của MPLS -TE. Thứ nhất, tiến trình thiết lập tuyến không được thiết kế để tìm ra đường đi tốt nhất đến mọi bộ định tuyến mà chỉ đến điểm cuối đường hầm.Thứ hai, thay vì chỉ quan tâm đến
một loại chi phí trên kết nối giữa hai láng giềng còn phải quan tâm đến: Băng thông (bandwidth), các thuộc tính kết nối (link attributes), trọng số quản trị (Administrative weight), giá của liên kết là sự kết hợp theo một cách nào đó của các tham số trong tập hợp{link, cost, next hop, available bandwidth}
Bắt buộc điển hình đó là băng thông yêu cầu cho lighpath. Mục tiêu của việc tính toán tuyến là tối thiểu hóa tổng dung lượng yêu cầu của việc định truyến lighpath
Trong các mạng quang, hai khái niệm mới xuất hiện cho thuật toán này: Bó liên kết và sự tính toán tuyến phục hồi. Do bó liên kết nên thông tin có thể bị mất, việc khôi phục tuyến yêu cầu là rất khó, vì vậy các bó liên kết cần có đủ thông tin cho việc tính toán tuyến phục hồi điển hình là thông tin SRLG (Shared risk link group). Đó là một nhóm liên kết quản trị với một vài tài nguyên quang mà có thể chia sẻ.
SPF thông thường (dùng trong OSPF, IS-IS) có thể sử dụng nhiều đường đi đến đích có cùng chi phí. Điều này thỉnh thoảng được gọi là tập đường đi cùng chi phí (ECMP – Equal-Cost MultiPath), và nó rất hữu dụng trong giao thức định tuyến nội (IGP – Interior Gateway Protocol). Tuy nhiên trong CSPF, không được tính mọi đường đi tốt nhất đến mọi đích có thể. Bạn phải tìm một đường đi đến một đích.
2.2.3 Gán bước sóng
Trong các mạng quang các OXC trong suốt chỉ có thể kết nối cho một kênh bước sóng(bước sóng đầu vào và đầu ra giống nhau) gọi là ràng buộc tính liên tục bước sóng. OXC không trong suốt lại dễ dàng kết nối một bước sóng đầu vào và một bước sóng đầu ra khác nhau do 3R, định tuyến lại, định thời lại và định dạng lại. đó gọi là chuyển đổi bước sóng
Hiện có ba kĩ thuật chuyển mạch quang trong mạng IP đó là OCS chuyển mạch kênh quang, OPS chuyển mạch gói quang, OBS chuyển mạch burst quang, ứng với một loại chuyển mạch sẽ có một kĩ thuật định tuyến và chọn bước sóng. Trong OCS lighpath để dùng chỉ kênh bước sóng
Cho một tập yêu cầu kết nối, để thiết lập được các kết nối quang trước hết chúng ta cần tìm một đường đi tốt nhất giữa hai node đầu cuối(routing). Sau đó ta cần xác định chọn bước sóng nào để thiết lập lighpath(WA). Có hai kiểu tĩnh và động