MÔ HÌNH TÍCH H P M T PH NG ĐI U KHI N GMPLS TRONG M NG OBS
Đ ng Thanh Ch ng ươ
1. T ng quan
Ngày nay v i s ra đ i c a ph ng phápươ gp kênh pn chia b c sóng ướ – WDM (Wavelength
Division Multiplexing) cùng v i công ngh chuy n m ch quang v i nh ng u đi m v t tr i v ư ượ
ch t l ng truy n d n cao, đ c bi t ng thông r ng t c đ l n (t i ng ngàn Terabit) đã ượ
m t cu cch m ng không ch trong ng ngh truy n d n mà còn là gi i pháp phát tri n m ng
vi n thông. v y, công ngh thông tin quang đã và đang m t công ngh ch đ o c a m ng
vi n thông. ba ng ngh chuy n mach quang cnh, đó chuy n m ch nh quang (Optical
Circuit Switching- OCS), chuy n m ch i quang (Optical Packet Switching-OPS) chuy n m ch
chùm quang (Optical Burst Switching-OBS). Trong đó, t i th i đi m hi n t i, ng ngh OBS
đ c xem là công ngh đ y tri n v ng vì k t h p đ c nh ng u đi m c a c hai công nghượ ế ượ ư
OCS và OPS, đ t đ c hi u qu cao trong vi c s d ng ng thông và không c n s d ng b ượ
đ m quang.
Ki n trúc IP/WDM đ c xem nh các ki n trúc m ng chi m u th cho m ng thông tinế ượ ư ế ế ư ế
quang th h sau. Trong m ng IP/WDM, s k t h p hài hòa gi a l p IP l p quang r tế ế
quan tr ng, nó c n m t m t ph ng đi u khi n th ng nh t đ có th tích h p hai l p này và có
th đi u khi n, qu n lý các ho t đ ng khác nh báo hi u ho c đ nh tuy n. Công ngh chuy n ư ế
m ch nhãn đa giao th c t ng quát GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching)
đ c phát tri n t công ngh MPLS đ c chu n hóa b i IETF. Trong GMPLS, các giaoượ ượ
th c đ nh tuy n báo hi u đ c m r ng t MPLS, đ ng th i b sung thêm m t giao th c ế ượ
m i, giao th c qu n k t n i LMP. GMPLS kh năng h tr nhi u lo i chuy n m ch ế
khác nhau nh chuy n m ch gói, chuy n m ch khe th i gian TDM, chuy n m ch b c sóngư ướ
chuy n m ch quang. GMPLS cung c p các tuy n đ ng t đ ng kh năng qu n ế ườ
m ng t i u, do đó đ c coi công ngh m t ph ng đi u khi n t ng cho m ng ư ượ ưở
IP/WDM.
M t trong nh ng c i thi n v m t ki n trúc m ng c a GMPLS tách bi t hoàn toàn m t ế
ph ng d li u m t ph ng đi u khi n c a các l p m ng khác nhau. Công ngh đ c s ượ
d ng b i m t ph ng đi u khi n d a trên n n IP, còn công ngh s d ng b i m t ph ng d
li u (m t ph ng l u l ng) th đa d ng bao hàm nhi u ki u l u l ng nh (TDM, b c ư ượ ư ượ ư ướ
sóng, gói tin,...). Ngoài ra còn tách m t ph ng đi u khi n thành hai ph n: ph n báo hi u
ch a ch c năng báo hi u và ph n đ nh tuy n ch a các ch c năng đ nh tuy n. ế ế
Đ các d ch v trao đ i đ c gi a các nút v i nhau thì ph i thi t l p đ ng chuy n m ch ượ ế ườ
nhãn gi a các nút này. Trong m ng GMPLS, các quy t đ nh chuy n m ch c n ph i đ c th c ế ượ
hi n không ch d a trên ph n header c a gói tin hay cell mà còn căn c vào khe th i gian, b c ướ
sóng và các c ng v t lý. Đi u này chính là s c i ti n c a các giao th c trong GMPLS. ế
Trong m ng OBS, d li u đ c truy n qua m ng thông qua nh ng chùm quang, nh ng ượ
chùm này đ c chuy n ti p toàn quang thông qua m ng lõi. Các các gói đi u khi n đ cượ ế ượ
truy n trên các kênh riêng bi t và đ c x đi n t t i m i nút. Các gói đi u khi n và chùm ượ
d li u đ c ngăn cách b i th i gian offset, th i gian x đi n t các gói đi u khi n t i ượ
các nút lõi. S k t h p c a vi c chuy n ti p d li u toàn quang x đi n t (gói đi u ế ế
khi n) cho phép m ng OBS k t h p hi u qu kh năng chuy n ti p toàn quang v i s x ế ế
linh ho t c a m t ph ng đi u khi n đi n t . Do đó có th xem m ng OBS nh hai m ng song ư
song, m t m ng v i m t ph ng đi u khi n đi n/quang m t m ng v i m t ph ng d li u
toàn quang [8].
Công ngh GMPLS v i k thu t m t ph ng đi u khi n k t h p v i m ng OBS cung c p ế
m t hình chuy n đ i đ y h a h n cho m ng IP/WDM đang tr thành m t lĩnh v c
1
nghiên c u đ y thú v . Trong ph m vi c a bài vi t này, chúng tôi ch đ c p và tìm hi u v ế
hình, c u trúc cách th c ho t đ ng khi tích h p m t ph ng đi u khi n GMPLS vào trong
m ng OBS.
2. Mô hình tích h p m t ph ng đi u khi n GMPLS trong m ng OBS
2.1 N n t ng và đ ng l c đ xây d ng ki n trúc GMPLS/OBS ế
Ngày nay, m t trong nh ng m i quan tâm l n trong vi c thông tin trên Internet nhu c u
v băng thông. M ng thông tin quang th h sau đ c đ xu t b i ITU-T kh năng cung ế ượ
c p các d ch v vi n thông và cho phép s d ng nhi u băng t n khác nhau, ch t l ng d ch v ượ
cũng đ c b o đ m. M ng toàn quang là công ngh kh năng đáp ng các nhu c u s p t iượ
v i các kh năng nh truy n thông tin nhanh, ít sai sót, th t thoát trong vi c truy n t i v i ư
m c giá phù h p h n. Trong đó, m ng chuy n m ch gói quang kh năng cung c p l u ơ ư
l ng băng thông cao nh t. Tuy nhiên chi phí cho công ngh này v n còn khá cao, cũngươ
ch đang m c đ nghiên c u. M ng chuy n m ch chùm quang OBS d ng nh s l a ườ ư
ch n t t nh t, nó s cân b ng gi a các công ngh m ng hi n có kh năng th c thi. Tuy
nhiên m ng quang hi n nay v n g p ph i nhi u h n ch do m ng l i phân c p c ng nh c ế ướ
trên quy l n, không hi u qu trong vi c qu n tài nguyên ho c qu n m ng l i ph c ướ
t p. Đ kh c ph c h n ch này ng i ta nghĩ đ n hình m t ph ng đi u khi n. Hai ế ườ ế
hình m t ph ng đi u khi n tiêu bi u đó là: các giao di n m ng quang c c b (O-PNNI)
giao th c chuy n m ch nhãn đa giao th c t ng quát (GMPLS). S khác bi t c b n c a ki n ơ ế
trúc này GMPLS th h tr vi c tách bi t các m t ph ng đi u khi n m t ph ng d
li u. M t khi các m t ph ng đi u khi n đ c tách ra th đ c s d ng v i m t ho c ượ ượ
nhi u ki u m ng khác nhau.ềểạ
Trong vi c t o ra m t m t ph ng đi u khi n ngăn cách v i m t ph ng d li u s tác đ ng
đáng k đ n ho t đ ng c a m ng l i quang h c và h th ng qu n lý. H th ng nh v y s ế ướ ư
gi m đ c các ch c năng ch ng h n nh thi t l p k t n i ho c h y b k t n i l a ch n ượ ư ế ế ế
tuy n đ ng. M t khác, cung c p m t cách linh ho t trong vi c x các m ng dungế ườ
l ng cao và tăng kh năng m r ng góp ph n h tr quá trình chuy n m ch trên quy mô toànượ
c u.
C u trúc ch c năng c a m t ph ng đi u khi n bao g m: báo hi u, đ nh tuy n, l a ch n ế
đ ng d n qu n liên k t trong khi t t c các ngu n tài nguyên, d li u truy n l uườ ế ư
l ng truy c p d li u thông qua m ng quang h c đ c th c hi n trên các m t ph ng dượ ượ
li u. GMPLS là ki n trúc đ c th c hi n d a trên m t ph ng đi u khi n, nó kh năng đ i ế ượ
phó v i nhi u lo i chuy n m ch nh chuy n m ch gói, chuy n m ch khe th i gian (Time ư
Division Multiplexing-TDM), chuy n m ch b c sóng (WDM)... nh ng đ c đi m này c a ướ
GMPLS nên m t ý t ng n y ra t i sao không s d ng m t ph ng đi u khi n GMPLS cho ưở
m ng chuy n m ch quang OBS. Ý t ng này ph i m t m t ph ng đi u khi n có kh ưở
năng x v i t t c các lo i m ng k c các m ng chuy n m ch kênh quang (OCS), chuy n
m ch gói quang (OPS) và chuy n m ch chùm quang OBS. M c đích chính v n là tích h p m t
ph ng đi u khi n GMPLS trong m ng OBS [5].
2.2 Ki n trúc GMPLS/OBSế
Các ki n trúc m ng GMPLS OBS [3,5] đ c d a trên m t m t ph ng toàn quang trongế ượ
su t (m t ph ng d li u OBS) m t ph ng đi u khi n lai. M t ph ng lai bao g m m t
ph ng đi u khi n GMPLS và m t m t ph ng đi u khi n OBS, n i m t ph ng đi u khi n ơ
và m t ph ng d li u đ c phân tách. ượ
2
M t ph ng đi u khi n này có th kh c ph c đ c nh ng h n ch c a m ng OBS nh kh ế ượ ế ư
năng x các chùm, b o đ m ch t l ng d ch v , đi u khi n các m ng ph c t p. M t khác ượ
m t ph ng đi u khi n th đ n gi n a vi c báo hi u, đ nh tuy n, phát hi n ngu n, đ n ơ ế ơ
gi n hóa vi c ki m soát m ng l i qu n m t cách t đ ng. M t ph ng đi u khi n lai ướ
cung c p các k t n i end-to-end, qu n tài nguyên m ng, phân tách m t ph ng đi u khi n ế
kh i m t ph ng d li u và có kh năng chuy n ti p nhanh v i k thu t l u l ng. ế ư ươ
Hình 1. Ki n trúc GMPLS/OBS .ế
Tuy nhiên s tích h p m t ph ng đi u khi n GMPLS trong m t m ng OBS có m t s mâu
thu n, đó OBS th ng ho t đ ng v i vi c d tr tài nguyên m t chi u trong khi GMPLS ườ
th c hi n d tr tài nguyên hai chi u. V n đ đ t ra làm th nào đ th tích h p m t ế
ph ng đi u khi n GMPLS m t ph ng đi u ki n OBS. Gi i pháp cho tr ng h p này ườ
tách hai m t ph ng này ra thành hai m t ph ng riêng bi t.
Trong tr ng h p này, các ch c năng báo hi u, đ nh tuy n qu n liên k t đ c th cườ ế ế ượ
hi n b i các giao th c GMPLS, trong khi vi c d tr tài nguyên v t thông qua các thông tin
t các gói đi u khi n (Burst Control Packet-BCP) trách nhi m c a m t ph ng đi u khi n
OBS. Do đó, c hai m t ph ng đ c th c hi n đ c l p m c đ cao, cung c p m t kh năng ượ
qu n m ng t t đ p, cũng góp ph n c i thi n s s n tài nguyên quang, d n đ n ế
vi c gi m chi phí đ phát tri n.
Ý t ng c a vi c phân chia m t ph ng đi u khi n OBS và GMPLS, cũng d n đ n m t sưở ế
phân chia các nhi m v gi a hai m t ph ng này:
Nhi m v c a m t ph ng đi u khi n OBS.
- Dành tr c tài nguyên: quá trình d tr băng thông đ truy n chùm d li u trên m tướ
ph ng d li u, công vi c này liên quan t i vi c v n chuy n và x các gói đi u khi n chùm
BCP chúng ch a t t c các thông tin c n thi t đ đ nh tuy n các chùm t i đi m đích đ n ế ế ế
t ng ng. ươ
- Thông tin v m ng l i tài nguyên s n có: m t ph ng đi u khi n OBS cũng ch u trách ướ
nhi m thu th p t t c thông tin v ngu n tài nguyên s n c a m ng l i, đ đ t đ c m t ướ ượ
s cân b ng l u l ng t t h n và gi m xác su t b m t các chùm d liêu. ư ượ ơ
Nhi m v c a m t ph ng đi u khi n GMPLS .
- Qu n c u trúc liên k t o: M t ph ng đi u khi n GMPLS trách nhi m đi u khi n ế
các quá trình truy n tín hi u cũng nh quy trình đ nh tuy n. ư ế V nh ng liên quan đ n báo ế
hi u, m t ph ng đi u khi n GMPLS ph trách đ thi t l p và sau đó chuy n xu ng các c s ế ơ
k t n i trong m ng OBS theo m t quy trình hai chi u.ế V m t đ nh tuy n, nó có ch c năng đ ế
3
tính toán đ ng đi ng n nh t đ thành l p kênh quang gi a hai nút OBS, c p nh t b ngườ
chuy n ti p c a chúng đ c l u tr trong các đ n v đi u khi n trong m t ph ng d li u. ế ượ ư ơ
- Thông tin v c u trúc liên k t m ng: Tính năng này quan tâm đ n các ch c năng qu n ế ế
tr ng thái liên k t m ng th th c hi n b i các giao th c đ nh tuy n OSPF-TE. Giao th c ế ế
này ph trách c nh báo cho các nút OBS v k t n i liên k t, qu n l i các thông tin quan ế ế
tr ng khác nh s phân b l u l ng trong m ng OBS, nh m cân b ng l u l ng truy c p đ ư ư ượ ư ượ
tránh kh năng làm m t các chùm.
2.3 C ch ho t đ ng c a m ng GMPLS/OBSơ ế
M ng GMPLS/OBS m t lo i m ng IP trên WDM, th c hi n OBS s d ng GMPLS
cho m t ph ng đi u khi n. K thu t đi u khi n d a trên GMPLS bao g m đ nh tuy n, báo ế
hi u, qu n ph c h i liên k t s đ c đ a vào m ng OBS đ cung c p m t n n t ng ế ượ ư
đi u khi n qu n lý, s d ng t i u các ngu n tài nguyên m ng. Theo lo i m ng này, l p ư
IP l p WDM th tích h p hoàn h o ti m năng c a m ng IP trên m ng WDM hi u
su t m ng có th đ c c i thi n ượ [10].
Hình 2. M ng GMPLS/OBS
hình GMPLS/OBS đ c th hi n trên hình 2 bao g m các nút biên các nút lõi đ cượ ượ
liên k t b i các k t n i WDM. Các nút biên đ c liên k t v i m ng bên ngoài, các liên k tế ế ượ ế ế
WDM gi a các nút lõi đ c chia làm 3 lo i ượ [3,10]:
- Kênh đi u khi n GMPLS (GMPLS Control Channel-GCC): GCC đ c s d ng cho vi c ượ
truy n t i thông tin đi u khi n GMPLS (nh : thông tin đ nh tuy n, báo hi u, qu n lý liên k t). ư ế ế
- Nhóm kênh đi u khi n (Control Channel Group-CCG): CCG có ch c năng v n chuy n gói
đi u khi n chùm (BCP).
- Nhóm kênh d li u (Data Channel Group-DCG): DCG đ c s d ng cho vi c truy n t i ượ
d li u chùm (DB).
Các b c sóng t i GCC và CCG đ c đ a đ n b chuy n đ i O/E/O nh ng các b c sóngướ ượ ư ế ư ướ
DCG thì không. S l ng các kênh b c sóng trong CCG, GGC DCG ph i đ c c u hình ượ ướ ượ
khi m ng đ c kh i t o. Các m i quan h s l ng gi a các nhóm kênh đ c xác đ nh b i ượ ượ ượ
hai nút li n k d a trên năng l c th c t yêu c u c a chúng. Các ngu n tài nguyên d ế
phòng c a m i nhóm có th đ c chia s cho các nhóm khác khi các m ng đang ho t đ ng. ượ
Khi m t nút biên vào nh n đ c yêu c u l u l ng t các m ng bên ngoài thì nút biên vào ượ ư ượ
s xác đ nh các thông s l u l ng và tính toán các thông s yêu c u cho l u l ng c a DB và ư ượ ư ượ
BCP. M t tuy n đ ng s đ c tính toán d a trên các thông s yêu c u. Sau đó các giao th c ế ườ ư
báo hi u GMPLS s c g ng thi t l p m t đ ng chuy n m ch nhãn t nút biên vào t i nút ế ườ
biên ra trên các nhóm kênh đi u khi n CCG cho các BCP thu c các l u l ng này. N u LSP ư ượ ế
này không đ c th a mãn thì yêu c u l u l ng s b t ch i. Các tuy n đ ng c a chùm dượ ư ượ ế ườ
4
li u DB (các nút đi qua) gi ng v i BCP t ng ng, nh ng các b c sóng DCG ươ ư ướ
các DB s đi qua không ch đ c đ nh tr c chúng còn đ c xác đ nh b i các nút c th ượ ướ ượ
d a trên m t s thu t toán s p l ch d a trên các thông tin ch a trong BCP. Ngay sau khi LSP
c a BCP đ c hoàn thành, các gói d li u thu c cùng l u l ng đ c t p h p d a trên m t ượ ư ượ ượ
s thu t toán h p chùm đ c g i t i nút biên ra. T i nút biên ra các chùm d li u s đ c ượ ượ
phân tách thành các gói d li u g c và g i t i đích c a chúng.
Hình 3. Truy n gói tin trong m ng GMPLS/OBS
Trên hình 3, s chuy n ti p các gói BCP d a trên nhãn c a GMPLS ch không ph i d a ế
trên n n IP. BCP c a m i đ a ch IP ngu n đ c thay th b i m t nhãn. Và các b c sóng ượ ế ướ
DB (Data Burst) đi qua là h n ch t i m i nút ch không ph i toàn b DCG ế [10].
2.4 Các module ch c năng c a các nút m ng GMPLS/OBS
Trong m ng OBS, các kh i ch c năng và các module c n ph i s a đ i và b sung đ có th
tích h p m t cách hoàn h o v i m t ph ng đi u khi n m ng GMPLS. D a vào các ch c năng
khác nhau các nút m ng GMPLS/OBS đ c x p vào hai nhóm: các nút biên và các nút lõi. ượ ế
2.4.1. Các ch c năng c a nút lõi
Ch c năng chính c a nút lõi là x lý và chuy n ti p các chùm d li u DB và các gói tiêu đ ế
chùm BCP c a. Công vi c này c n s liên l c h p tác c a t t c các module ch c năng
c a các nút lõi. Các module ch c năng chung c a các nút lõi đ c th hi n trong hình 4: ượ
5