a. Nhãn tổng quát và sự phân bổ nhãn
GMPLS đ-ợc mở rộng để hỗ trợ các phần tử mạng truyền tải thông tin từ đầu cuối tới đầu cuối thông qua nhiều mạng với các công nghệ khác nhau với tốc độ xử lý truyền tải khác nhau.
Để thực hiện đ-ợc điều này trong công nghệ GMPLS, ng-ời ta chèn thêm thông tin trong các nhãn MPLS. Định dạng mới này của nh±n được gọi l¯ “nh±n tổng qu²t”. Thông qua nh±n tổng qu²t các thiết bị thu nhận dữ liệu ở các dạng nguồn khác nhau (nh- là gói tin trong mạng chuyển mạch gói, các khung ghép kênh dữ liệu trong mạng TDM, b-ớc sóng mang dữ liệu trong mạch truyền tải quang..). Một nhãn tổng quát có thể đại diện cho một b-ớc sóng sợi quang đơn lẻ hoặc một time-slot, ngoài ra nó còn đại diện cho dữ liệu của các nguồn l-u l-ợng khác đã thực hiện với nhãn MPLS nh- là VCC trong ATM, phần gắn thêm (shim) trong gói tin IP. Các thông tin sau đây cần phải có trong nhãn tổng quát:
1. Dạng của LSP để chỉ thị loại l-u l-ợng mà LSP cần chuyển tải (ví dụ: gói tin, b-ớc sóng .v.v.)
2. Loại hình chuyển mạch để chỉ thị cho nút mạng khi nào sẽ thực hiện các loại hình chuyển mạch khác nhau: chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, chuyển mạch b-ớc sóng, chuyển mạch sợi quang để chuyển tiếp gói tin qua nút mạng.
3. Phần xác định tải tin để chỉ thị loại hình tải tin đ-ợc truyền tải bởi LSP (ví dụ nh-: ATM, Ethernet .v.v.)
T-ơng tự nh- MPLS, sự phân bố nhãn đ-ợc khởi đầu từ việc yêu cầu phân bố nhãn từ đ-ờng lên (upstream) đối với đ-ờng xuống (downstream) của LSP. GMPLS thực hiện bằng cách cho phép đ-ờng lên của LSR đề xuất tr-ớc giá trị của nhãn cho một LSP và giá trị nhãn này có thể đ-ợc thay thế bằng giá trị nhãn gửi trả lại từ đ-ờng xuống của LSP.
b. Kiến tạo các LSP trong mạng GMPLS
Thiết lập một LSP trong mạng GMPLS cũng giống nh- trong mạng MPLS. Các thành phần SDH trong mạng TDM hoạt động theo cấu trúc Ring UPSR STM-16. Trong hình 35, hai mạng TDM kết nối với nhau thông qua hai phân tử OXC có khả năng chuyển mạch các chùm b-ớc sóng mang l-u l-ợng STM-16. Mục tiêu cần thực hiện trong cấu trúc này là thiết lập đ-ợc một LSP giữa LSR1 và LSR4
Hình 35: Thiết lập LSP qua môi tr-ờng mạng không đồng nhất
Để thiết lập LSPpc giữa LSR1 và LSR4, các LSP trung gian trong mạng cần đ-ợc xây dựng theo kiểu đ-ờng hầm.
Quá trình này đ-ợc khởi động bằng việc gửi bản tin PATH/Label tới đầu kết cuối từ đ-ờng xuống, nó chứa đựng thông tin về cấu hình LSP. DCS- ingress sẽ gửi bản tin tới OXC1 và kết thúc bản tin tại DCS- egress. Khi OXC1 nhận đ-ợc bản tin nó sẽ tạo ra một LSP giữa nó và OXC2. Chỉ khi LSP này đ-ợc tạo lập thì các LSP giữa DCS-ingress và DCS-egress mới đ-ợc tạo lập (các LSPtdi).
Bản tin PATH/Label chứa thông tin yêu cầu nhãn tổng quát trong đó mô tả dạng của LSP và loại hình tải tin. Các tham số khác nh- loại báo hiệu, bảo vệ, h-ớng của LSP và các nhãn đề xuất đ-ợc chỉ thị trong bản tin này. Trên đ-ờng xuống, mỗi nút mạng sẽ gửi các bản tin theo h-ớng ng-ợc lại RESV/ label Manpping có nhãn tổng quát chứa một vài nhãn tổng quát khác.
Khi LSR1 nhận đ-ợc nhãn tổng quát nó thực hiện việc thiết lập một LSP qua từng chặng của mạng bằng bản tin RSVP/PATH . Quá trình nói trên diễn ra nh- sau:
b1. Tạo lập LSP giữa OXC1và OXC2 (LSP) với dung l-ợng truyền tải STM-64 làm đ-ờng hầm cho các LSP khác (tdi, tdm, pi, pc).
b2. Tạo lập LSP giữa DS-1 và DS-2 (LSP bên trong hai mạng TDM đ-ợc tạo lập tr-ớc khi tạo lập LSP này).
b3. Tạo lập LSP giữa LSR2 và LSR3 (LSPpi). b4. Tạo lập LSP giữa LSR1 và LSR4.
c. Cấu hình LSP (LSP Configuration).
Để tạo lập một LSP từ phạm vi mạng truy nhập, cần phải thiết lập vài LSP khác dọc theo tuyến từ nút đầu tới nút cuối. Các LSP trung gian có thể đ-ợc tạo lập thông qua các thiết bị TDM hoặc LSC. Các thiết bị này có thể có những đặc điểm riêng khác nhau do vậy chức năng GMPLS cần phải thống nhất đ-ợc các đặc tính khác nhau đó để tạo lập các LSP từ đầu cuối tới đầu cuối.
Để giải quyết đ-ợc bài toán trên có 2 khái niệm quan trọng đ-ợc xây dựng trong GMPLS đó là nhãn đề xuất (Suggested Label) và LSP hai h-ớng (Bidirectional LSP).
(1) Nhãn đề xuất:
Một đ-ờng lên tại một node có thể lựa chọn một nhãn đề xuất với đ-ờng xuống có quyền từ chối các tham số thiết lập LSP do nhãn đề xuất đ-a ra và đề xuất các tham số của mình.
Nhãn đề xuất cho phép các DCS tự định cấu hình của mình bằng nhãn đề nghị (Proposed Lable) thay vì chờ nhãn phản hồi từ h-ớng ng-ợc lại trên đ-ờng xuống, nhãn đề xuất đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập các đ-ờng dự phòng LSP trong tr-ờng hợp có sự h- hỏng tuyến. Tuy nhiên, nếu trong tr-ờng hợp thiết bị đ-ờng truyền xuống từ chối nhãn đề xuất và đ-a ra đề nghị riêng của node về tham số kiến tạo LSP thì thiết bị đ-ờng xuống sẽ phải định lại cấu hình với nhãn mới.
(2) LSP hai h-ớng:
LSP hai h-ớng có nhiệm vụ bảo vệ chống lại những h- hỏng của mạng, giống nh- cấu hình RING trong mạng truyền dẫn cáp quang. Bài toán này đ-ợc giải quyết bằng cách thực hiện các LSP hai chiều đơn h-ớng, mỗi LSP một h-ớng sẽ là dự phòng cho LSP h-ớng kia. LSP hai h-ớng sẽ thực hiện kỹ thuật
l-u l-ợng và cơ chế phục hồi giống nhau trên mỗi h-ớng. GMPLS thực hiện chức năng kiến tạo các LSP hai h-ớng thông qua một tập các bản tin giao thức báo hiệu (ví dụ các bản tin RSVP/PATH và RESV).
d. Chuyển tiếp LSP cận kề (Forwarding Adjacency LSP)
Chức năng FA_LSP này đ-ợc thực hiện trên cơ sở các LSP của mạng GMPLS để truyền tải các LSP khác. Khi một FA- LSP đ-ợc thiết lập giữa hai nút mạng GMPLS, nó đ-ợc xem nh- là một đ-ờng kết nối ảo có những đặc tính kỹ thuật l-u l-ợng riêng biệt và đ-ợc thông báo cho chức năng OSPF/IS-IS nh- một đ-ờng thông giống nh- một đ-ờng thông vật lý. Một FA-LSP đ-ợc l-u vào dữ liệu định tuyến đ-ờng và có thể đ-ợc đánh số hoặc không đánh số tuỳ thuộc vào việc nó có đ-ợc xem là một đ-ờng thông bình th-ờng hay không.
Hình 36 mô tả hoạt động của một LSPtdm. ở đây nó đ-ợc xem nh- là một đ-ờng thông kết nối giữa hai thiết bị định tuyến gói trong mạng PSC thay vì đó là một đ-ờng thông kết nối vật lý nh- trong mạng TDM.
Hình 36: Cơ chế chuyển tiếp cận kề
e. Phân cấp LSP
Hình 37 đ-a ra một cấu trúc mạng (bao gồm các lớp truy nhập, lớp lõi và lớp mạng trục). Khi nhu cầu kết nối trên mạng tăng lên, nếu nh- các node mạng không có cơ chế sử dụng băng thông một cách mềm dẻo, thì vấn đề là rất khó giải quyết vì mỗi băng thông kết nối vật lý STM-64 giữa hai chuyển mạch OXC của mạng đ-ờng trục cũng không thể truyền tải một dòng l-u l-ợng yêu cầu với
tốc độ 100Mbps từ lớp truy nhập. Bài toán này có thể dễ dàng giải quyết bằng cơ chế LSP nh- mô tả ở trên.
Hình 37: Cấu trúc phân cấp mạng
Trong hình 37, các PSC-LSP sẽ đ-ợc nhóm vào trong các TDM-LSP, các TDM-LSP này lại tiếp tục đ-ợc nhóm vào trong các FSC-LSP tại các thiết bị LSC, các LSC-LSP này lại tiếp tục đ-ợc nhóm vào trong các FSC-LSP tại các thiết bị FSC.
Nh- vậy băng thông của các dòng l-u l-ợng sẽ đ-ợc thực hiện theo cơ chế ghép nhóm và chuyển tiếp theo cấu hình phân cấp. Trong GMPLS đã chỉ rõ cấu hình phân cấp này để tạo ra các cấp LSP khác nhau từ cao đến thấp. Hình 38 thể hiện cấu trúc phân cấp này.
g. Bó đ-ờng
Trong t-ơng lai một mạng cáp quang cần phải quản lý có thể lên tới hàng chục tới hàng trăm sợi quang trên cùng một tuyến, mỗi một sợi quang lại có thể truyền tải hàng trăm tới hàng ngàn b-ớc sóng quang. Việc quản lý tuyến, quản lý đ-ờng sẽ trở nên rất phức tạp nếu nh- không có một cách thức hợp lý.
Ph-ơng thức bó đ-ờng (link bundling) cho phép ghép một vài đ-ờng vào làm một và thông báo về đ-ờng đó cho các giao thức định tuyến, chẳng hạn nh- OSPF, hoặc IS-IS. Thông tin truyền tải theo ph-ơng thức này mang tính chất rút gọn và không đầy đủ nh-ng -u điểm là dung l-ợng xử lý sẽ giảm đi rất nhiều nếu nh- sử dụng ph-ơng pháp l-u trữ cơ sở dữ liệu định tuyến. Kỹ thuật bó đ-ờng chỉ cần một đ-ờng điều khiển, điều đó cho phép giảm số l-ợng bản tin báo hiệu điều khiển cần phải xử lý.
GMPLS cho phép bó đ-ờng một cách mềm dẻo theo ph-ơng thức điểm-điểm (PTP), tuy nhiên ph-ơng thức bó đ-ờng này cũng bộc lộ một số hạn chế nh-.
(1) Tất cả các đ-ờng trong cùng một bó phải bắt đầu và kết thúc trong cùng một cặp LSP.
(2) Tất cả các đ-ờng trong cùng một bó phải cùng chung một loại (ví dụ nh- PTP hoặc quảng bá).
(3) Tất cả các đ-ờng trong cùng một bó phải có cùng một cơ chế chuyển mạch- PSC, TDMC, LSC, hoặc FSC.
h. Xử lý h- hỏng trong mạng GMPLS
Các giao thức GMPLS cho phép xử lý các h- hỏng trên mạng một cách tự động. Khi xảy ra h- hỏng tại một phần mạng nào đó, nó sẽ đ-ợc phát hiện, định vị và cách ly với các phân mảnh mạng khác. Đây là một điểm quan trọng khi kiến tạo các LSP từ đầu cuối tới đầu cuối bằng ph-ơng thức đ-ờng hầm qua các LSP có cấu hình cao hơn. Các b-ớc để quản lý một h- hỏng (xác định, định vị, cách ly và phục hồi) đ-ợc thể hiện trong hình 40.
Hình 40: Xử lý các h- hỏng trong mạng GMPLS
GMPLS có cơ chế bảo vệ chống lại các h- hỏng trên kênh kết nối giữa hai nút mạng cận kề hoặc bảo vệ từ đầu cuối tới đầu cuối. Các chức năng mở rộng định tuyến OSPF và IS-IS trong mạng GMPLS có thể cung cấp các thông tin định tuyến ngay cả khi tuyến đang trong quá trình kiến tạo.
Hình 41 mô tả các cơ cấu thực hiện chức năng bảo vệ đ-ợc hỗ trợ bởi mạng GMPLS. Chức năng phục hồi đ-ờng trong mạng GMPLS đ-ợc thực hiện theo cơ chế phục hồi động. Ph-ơng pháp này đòi hỏi có các cơ cấu cài đặt tài nguyên động trên các tuyến đấu nối.
Có hai ph-ơng pháp phục hồi áp dụng trong mạng GMPLS đó là phục hồi kênh kết nối và phục hồi đoạn kết nối. Phục hồi kênh kết nối là tìm tuyến thay thế tại một nút mạng trung gian. Phục hồi đoạn kết nối là phục hồi tuyến cho một LSP cụ thể nào đó đ-ợc thực hiện bắt đầu từ nút mạng nguồn để tìm tuyến thay thế xung quanh phạm vi mạng có sự h- hỏng.