MÔ HÌNH TÍCH HỢP MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN GMPLS TRONG MẠNG OBS

Chia sẻ: Nguyen Quang Ha | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

87
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay với sự ra đời của phương pháp ghép kênh phân chia bước sóng – WDM (Wavelength Division Multiplexing) cùng với công nghệ chuyển mạch quang với những ưu điểm vượt trội về chất lượng truyền dẫn cao, đặc biệt là băng thông rộng tốc độ lớn (tới hàng ngàn Terabit) đã là một cuộc cách mạng không chỉ trong công nghệ truyền dẫn mà còn là giải pháp phát triển mạng viễn thông. Vì vậy, công nghệ thông tin quang đã và đang là một công nghệ chủ đạo của mạng viễn thông. Có ba công nghệ chuyển...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: MÔ HÌNH TÍCH HỢP MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN GMPLS TRONG MẠNG OBS

MÔ HÌNH TÍCH HỢP MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN GMPLS TRONG MẠNG OBS Đặng Thanh Chương 1. Tổng quan Ngày nay với sự ra đời của phương pháp ghép kênh phân chia bước sóng – WDM (Wavelength Division Multiplexing) cùng với công nghệ chuyển mạch quang với những ưu điểm vượt trội về chất lượng truyền dẫn cao, đặc biệt là băng thông rộng tốc độ lớn (tới hàng ngàn Terabit) đã là một cuộc cách mạng không chỉ trong công nghệ truyền dẫn mà còn là giải pháp phát triển mạng viễn thông. Vì vậy, công nghệ thông tin quang đã và đang là một công nghệ chủ đạo của mạng viễn thông. Có ba công nghệ chuyển mach quang chính, đó là chuyển mạch kênh quang (Optical Circuit Switching- OCS), chuyển mạch gói quang (Optical Packet Switching-OPS) và chuyển mạch chùm quang (Optical Burst Switching-OBS). Trong đó, tại thời điểm hiện tại, công nghệ OBS được xem là công nghệ đầy triển vọng vì nó kết hợp được những ưu điểm của cả hai công nghệ OCS và OPS, đạt được hiệu quả cao trong việc sử dụng băng thông và không cần sử dụng bộ đệm quang. Kiến trúc IP/WDM được xem như là các kiến trúc mạng chiếm ưu thế cho m ạng thông tin quang thế hệ sau. Trong mạng IP/WDM, sự kết hợp hài hòa gi ữa lớp IP và lớp quang là r ất quan trọng, nó cần một mặt phẳng điều khiển thống nhất để có thể tích hợp hai lớp này và có thể điều khiển, quản lý các hoạt động khác như báo hiệu hoặc định tuyến. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát – GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching) được phát triển từ công nghệ MPLS và được chuẩn hóa bởi IETF. Trong GMPLS, các giao thức định tuyến và báo hiệu được mở rộng từ MPLS, đồng th ời b ổ sung thêm m ột giao th ức mới, là giao thức quản lý kết nối LMP. GMPLS có khả năng h ỗ tr ợ nhi ểu lo ại chuy ển m ạch khác nhau như chuyển mạch gói, chuyển mạch khe thời gian TDM, chuyển m ạch b ước sóng và chuyển mạch quang. GMPLS cung cấp các tuyến đường tự động và kh ả năng qu ản lý mạng tối ưu, do đó nó được coi là công nghệ mặt phẳng đi ều khi ển lý t ưởng cho m ạng IP/WDM. Một trong những cải thiện về mặt kiến trúc mạng của GMPLS là tách bi ệt hoàn toàn m ặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển của các lớp mạng khác nhau. Công ngh ệ đ ược s ử dụng bởi mặt phẳng điều khiển dựa trên n ền IP, còn công nghệ s ử d ụng b ởi m ặt ph ẳng d ữ liệu (mặt phẳng lưu lượng) có thể đa dạng bao hàm nhiều kiểu l ưu l ượng nh ư (TDM, b ước sóng, gói tin,...). Ngoài ra nó còn tách mặt phẳng đi ều khi ển thành hai ph ần: ph ần báo hi ệu chứa chức năng báo hiệu và phần định tuyến chứa các chức năng định tuyến. Để các dịch vụ trao đổi được giữa các nút với nhau thì phải thiết lập đường chuyển m ạch nhãn giữa các nút này. Trong mạng GMPLS, các quyết định chuyển m ạch c ần ph ải đ ược th ực hiện không chỉ dựa trên phần header của gói tin hay cell mà còn căn cứ vào khe thời gian, bước sóng và các cổng vật lý. Điều này chính là sự cải tiến của các giao thức trong GMPLS. Trong mạng OBS, dữ liệu được truyền qua mạng thông qua những chùm quang, nh ững chùm này được chuyển tiếp toàn quang thông qua mạng lõi. Các các gói đi ều khi ển đ ược truyền trên các kênh riêng biệt và được xử lý điện tử tại m ỗi nút. Các gói đi ều khi ển và chùm dữ liệu được ngăn cách bởi thời gian offset, là thời gian xử lý đi ện t ử các gói đi ều khi ển t ại các nút lõi. Sự kết hợp của việc chuyển tiếp dữ liệu toàn quang và xử lý đi ện tử (gói đi ều khiển) cho phép mạng OBS kết hợp hiệu quả khả năng chuyển ti ếp toàn quang v ới s ự x ử lý linh hoạt của mặt phẳng điều khiển điện tử. Do đó có thể xem mạng OBS như hai mạng song song, một mạng với mặt phẳng điều khiển điện/quang và m ột m ạng v ới m ặt phẳng d ữ li ệu toàn quang [8]. Công nghệ GMPLS với kỹ thuật mặt phẳng điều khiển kết hợp v ới m ạng OBS cung c ấp một mô hình chuyển đổi đầy hứa hẹn cho mạng IP/WDM và đang trở thành m ột lĩnh v ực 1
nghiên cứu đầy thú vị. Trong phạm vi của bài viết này, chúng tôi chỉ đề cập và tìm hiểu về mô hình, cấu trúc và cách thức hoạt động khi tích hợp m ặt phẳng đi ều khi ển GMPLS vào trong mạng OBS. 2. Mô hình tích hợp mặt phẳng điều khiển GMPLS trong mạng OBS 2.1 Nền tảng và động lực để xây dựng kiến trúc GMPLS/OBS Ngày nay, một trong những mối quan tâm lớn trong việc thông tin trên Internet là nhu c ầu về băng thông. Mạng thông tin quang thế hệ sau được đề xuất bởi ITU-T có kh ả năng cung cấp các dịch vụ viễn thông và cho phép sử dụng nhiều băng tần khác nhau, chất lượng dịch vụ cũng được bảo đảm. Mạng toàn quang là công nghệ có khả năng đáp ứng các nhu c ầu s ắp t ới với các khả năng như truyền thông tin nhanh, ít sai sót, thất thoát trong vi ệc truy ền t ải và v ới mức giá phù hợp hơn. Trong đó, mạng chuyển m ạch gói quang có kh ả năng cung c ấp l ưu lương băng thông cao nhất. Tuy nhiên chi phí cho công nghệ này v ẫn còn khá cao, và nó cũng chỉ đang ở mức độ nghiên cứu. Mạng chuyển mạch chùm quang OBS d ường như là s ự l ựa chọn tốt nhất, nó là sự cân bằng giữa các công nghệ mạng hiện có và khả năng th ực thi. Tuy nhiên mạng quang hiện nay vẫn gặp phải nhiều hạn chế do m ạng l ưới phân c ấp c ứng nh ắc trên quy mô lớn, không hiệu quả trong việc quản lý tài nguyên ho ặc quản lý m ạng l ưới ph ức tạp. Để khắc phục hạn chế này người ta nghĩ đến mô hình mặt phẳng đi ều khi ển. Hai mô hình mặt phẳng điều khiển tiêu biểu đó là: các giao di ện m ạng quang c ục b ộ (O-PNNI) và giao thức chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát (GMPLS). S ự khác bi ệt c ơ b ản c ủa ki ến trúc này là GMPLS có thể hỗ trợ việc tách biệt các mặt phẳng đi ểu khi ển và m ặt ph ẳng d ữ liệu. Một khi các mặt phẳng điều khiển được tách ra nó có th ể đ ược sử d ụng v ới m ột ho ặc nhiều kiểu mạng khác nhau. Trong việc tạo ra một mặt phẳng điều khiển ngăn cách với m ặt phẳng d ữ li ệu s ẽ tác đ ộng đáng kể đến hoạt động của mạng lưới quang học và hệ thống quản lý. Hệ th ống nh ư vậy s ẽ giảm được các chức năng chẳng hạn như thiết lập kết nối hoặc hủy bỏ kết nối và l ựa ch ọn tuyến đường. Mặt khác, nó cung cấp một cách linh hoạt trong việc xử lý các m ạng có dung lượng cao và tăng khả năng mở rộng góp phần hỗ trợ quá trình chuyển m ạch trên quy mô toàn cầu. Cấu trúc chức năng của mặt phẳng điều khiển bao gồm: báo hiệu, định tuyến, l ựa ch ọn đường dẫn và quản lý liên kết trong khi tất cả các nguồn tài nguyên, d ữ li ệu truyền và l ưu lượng truy cập dữ liệu thông qua mạng quang học được thực hiện trên các m ặt phẳng d ữ liệu. GMPLS là kiến trúc được thực hiện dựa trên m ặt phẳng đi ều khi ển, nó có kh ả năng đ ối phó với nhiều loại chuyển mạch như chuyển mạch gói, chuyển mạch khe thời gian (Time Division Multiplexing-TDM), chuyển mạch bước sóng (WDM)... Vì những đ ặc đi ểm này c ủa GMPLS nên một ý tưởng nảy ra là tại sao không sử dụng mặt phẳng đi ều khi ển GMPLS cho mạng chuyển mạch quang OBS. Ý tưởng này là phải có một mặt phẳng đi ều khi ển có kh ả năng xử lý với tất cả các loại mạng kể cả các m ạng chuyển m ạch kênh quang (OCS), chuy ển mạch gói quang (OPS) và chuyển mạch chùm quang OBS. Mục đích chính vẫn là tích h ợp m ặt phẳng điều khiển GMPLS trong mạng OBS [5]. 2.2 Kiến trúc GMPLS/OBS Các kiến trúc mạng GMPLS – OBS [3,5] được dựa trên một m ặt phẳng toàn quang trong suốt (mặt phẳng dữ liệu OBS) và mặt phẳng điều khiển lai. Mặt phẳng lai bao gồm m ặt phẳng điều khiển GMPLS và một mặt phẳng điều khi ển OBS, n ơi mà m ặt phẳng đi ều khi ển và mặt phẳng dữ liệu được phân tách. 2
Mặt phẳng điều khiển này có thế khắc phục được những hạn chế của mạng OBS như khả năng xử lý các chùm, bảo đảm chất lượng dịch vụ, điều khiển các m ạng ph ức t ạp. M ặt khác mặt phẳng điều khiển có thể đơn giản hóa việc báo hiệu, định tuyến, phát hi ện ngu ồn, đ ơn giản hóa việc kiểm soát mạng lưới và quản lý một cách tự đ ộng. Mặt ph ẳng đi ều khi ển lai cung cấp các kết nối end-to-end, quản lý tài nguyên mạng, phân tách mặt phẳng điều khiển khỏi mặt phẳng dữ liệu và có khả năng chuyển tiếp nhanh với kỹ thuật lưu lương. Hình 1. Kiến trúc GMPLS/OBS . Tuy nhiên sự tích hợp mặt phẳng điều khiển GMPLS trong mặt m ạng OBS có m ột s ố mâu thuẫn, đó là OBS thường hoạt động với việc dự trữ tài nguyên một chiều trong khi GMPLS thực hiện dự trữ tài nguyên hai chiều. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để có th ể tích h ợp m ặt phẳng điều khiển GMPLS và mặt phẳng điều kiển OBS. Gi ải pháp cho tr ường h ợp này là tách hai mặt phẳng này ra thành hai mặt phẳng riêng biệt. Trong trường hợp này, các chức năng báo hi ệu, định tuyến và qu ản lý liên k ết đ ược th ực hiện bởi các giao thức GMPLS, trong khi việc dự trữ tài nguyên vật lý thông qua các thông tin từ các gói điều khiển (Burst Control Packet-BCP) là trách nhi ệm của m ặt phẳng đi ều khi ển OBS. Do đó, cả hai mặt phẳng được thực hiện độc lập ở mức độ cao, cung cấp một khả năng quản lý mạng tốt đẹp, và nó cũng góp phần cải thi ện sự sẵn có tài nguyên quang, dẫn đ ến việc giảm chi phí để phát triển. Ý tưởng của việc phân chia mặt phẳng điều khiển OBS và GMPLS, cũng dẫn đ ến m ột s ự phân chia các nhiệm vụ giữa hai mặt phẳng này: Nhiệm vụ của mặt phẳng điều khiển OBS. - Dành trước tài nguyên: là quá trình dự trữ băng thông đ ể truyền chùm d ữ li ệu trên m ặt phẳng dữ liệu, công việc này liên quan tới việc vận chuyển và xử lý các gói đi ều khi ển chùm BCP vì chúng chứa tất cả các thông tin cần thiết để định tuyến các chùm t ới đi ểm đích đ ến tương ứng. - Thông tin về mạng lưới tài nguyên sẵn có: mặt phẳng điều khiển OBS cũng ch ịu trách nhiệm thu thập tất cả thông tin về nguồn tài nguyên sẵn có của mạng lưới, để đạt đ ược một sự cân bằng lưu lượng tốt hơn và giảm xác suất bị mất các chùm dữ liêu. Nhiệm vụ của mặt phẳng điều khiển GMPLS. - Quản lý cấu trúc liên kết ảo: Mặt phẳng đi ều khi ển GMPLS có trách nhi ệm đi ều khi ển các quá trình truyền tín hiệu cũng như quy trình định tuyến. Về những gì liên quan đến báo hiệu, mặt phẳng điều khiển GMPLS phụ trách để thiết lập và sau đó chuyển xu ống các c ơ s ở kết nối trong mạng OBS theo một quy trình hai chiều. Về mặt định tuyến, nó có chức năng để 3
tính toán đường đi ngắn nhất để thành lập kênh quang gi ữa hai nút OBS, và c ập nh ật b ảng chuyển tiếp của chúng được lưu trữ trong các đơn vị điều khiển trong mặt phẳng dữ liệu. - Thông tin về cấu trúc liên kết mạng: Tính năng này quan tâm đến các ch ức năng qu ản lý trạng thái liên kết mạng có thể thực hiện bởi các giao thức định tuyến OSPF-TE. Giao th ức này phụ trách cảnh báo cho các nút OBS về kết nối liên kết, quản lý lỗi và các thông tin quan trọng khác như sự phân bố lưu lượng trong mạng OBS, nhằm cân bằng lưu lượng truy c ập đ ể tránh khả năng làm mất các chùm. 2.3 Cơ chế hoạt động của mạng GMPLS/OBS Mạng GMPLS/OBS là một loại mạng IP trên WDM, thực hi ện OBS và sử d ụng GMPLS cho mặt phẳng điều khiển. Kỹ thuật điều khiển dựa trên GMPLS bao gồm định tuyến, báo hiệu, quản lý và phục hồi liên kết sẽ được đưa vào mạng OBS để cung c ấp m ột n ền t ảng điều khiển và quản lý, sử dụng tối ưu các nguồn tài nguyên m ạng. Theo lo ại m ạng này, l ớp IP và lớp WDM có thể tích hợp hoàn hảo tiềm năng của m ạng IP trên mạng WDM và hi ệu suất mạng có thể được cải thiện [10]. Hình 2. Mạng GMPLS/OBS Mô hình GMPLS/OBS được thể hiện trên hình 2 bao gồm các nút biên và các nút lõi đ ược liên kết bởi các kết nối WDM. Các nút biên được liên kết với mạng bên ngoài, các liên kết WDM giữa các nút lõi được chia làm 3 loại [3,10]: - Kênh điều khiển GMPLS (GMPLS Control Channel-GCC): GCC đ ược sử d ụng cho vi ệc truyền tải thông tin điều khiển GMPLS (như: thông tin định tuyến, báo hiệu, quản lý liên kết). - Nhóm kênh điều khiển (Control Channel Group-CCG): CCG có chức năng vận chuyển gói điều khiển chùm (BCP). - Nhóm kênh dữ liệu (Data Channel Group-DCG): DCG được sử dụng cho vi ệc truyền t ải dữ liệu chùm (DB). Các bước sóng tại GCC và CCG được đưa đến bộ chuyển đ ổi O/E/O nh ưng các b ước sóng DCG thì không. Số lượng các kênh bước sóng trong CCG, GGC và DCG ph ải đ ược c ấu hình khi mạng được khởi tạo. Các mối quan hệ số lượng giữa các nhóm kênh được xác đ ịnh b ởi hai nút liền kề dựa trên năng lực thực tế và yêu cầu c ủa chúng. Các ngu ồn tài nguyên d ự phòng của mỗi nhóm có thể được chia sẻ cho các nhóm khác khi các mạng đang hoạt động. Khi một nút biên vào nhận được yêu cầu lưu lượng từ các m ạng bên ngoài thì nút biên vào sẽ xác định các thông số lưu lượng và tính toán các thông số yêu cầu cho lưu lượng của DB và BCP. Một tuyến đường sẽ được tính toán dựa trên các thông số yêu c ầu. Sau đó các giao th ức báo hiệu GMPLS sẽ cố gắng thiết lập một đường chuyển m ạch nhãn t ừ nút biên vào t ới nút biên ra trên các nhóm kênh điều khi ển CCG cho các BCP thu ộc các l ưu l ượng này. N ếu LSP này không được thỏa mãn thì yêu cầu lưu lượng sẽ bị từ ch ối. Các tuyến đ ường c ủa chùm d ữ 4
liệu DB (các nút mà nó đi qua) là giống với BCP tương ứng, nhưng các b ước sóng DCG mà các DB sẽ đi qua không chỉ được định trước mà chúng còn đ ược xác đ ịnh b ởi các nút c ụ th ể dựa trên một số thuật toán sắp lịch dựa trên các thông tin ch ứa trong BCP. Ngay sau khi LSP của BCP được hoàn thành, các gói dữ liệu thuộc cùng lưu lượng đ ược t ập h ợp d ựa trên m ột số thuật toán hợp chùm và được gửi tới nút biên ra. Tại nút biên ra các chùm d ữ li ệu sẽ đ ược phân tách thành các gói dữ liệu gốc và gửi tới đích của chúng. Hình 3. Truyền gói tin trong mạng GMPLS/OBS Trên hình 3, sự chuyển tiếp các gói BCP là dựa trên nhãn của GMPLS chứ không phải d ựa trên nền IP. BCP của mỗi địa chỉ IP nguồn được thay thế bởi m ột nhãn. Và các b ước sóng mà DB (Data Burst) đi qua là hạn chế tại mỗi nút chứ không phải toàn bộ DCG [10]. 2.4 Các module chức năng của các nút mạng GMPLS/OBS Trong mạng OBS, các khối chức năng và các module cần phải sửa đổi và bổ sung để có thể tích hợp một cách hoàn hảo với mặt phẳng điều khiển m ạng GMPLS. D ựa vào các ch ức năng khác nhau các nút mạng GMPLS/OBS được xếp vào hai nhóm: các nút biên và các nút lõi. 2.4.1. Các chức năng của nút lõi Chức năng chính của nút lõi là xử lý và chuyển ti ếp các chùm d ữ li ệu DB và các gói tiêu đ ề chùm BCP của nó. Công việc này cần sự liên lạc và hợp tác của t ất c ả các module ch ức năng của các nút lõi. Các module chức năng chung của các nút lõi được thể hiện trong hình 4: 5
Hình 4. Module chức năng của nút lõi Module điều khiển GMPLS (GMPLS Control Module-GCM): GCM thi ết lập LSP cho o việc truyền các BCP, cung cấp các thông tin tr ực tuyến v ề tình tr ạng c ủa m ạng cho OCM, chẳng hạn như các bảng chuyển tiếp nhãn. GCM cũng có th ể cung c ấp các thông tin liên quan tới mạng cho SCANMU dưới sự giúp đỡ của các GCM thuộc các nút khác. Các ch ức năng mà GCM đạt được là do hoạt động của các giao thức điều khiển GMPLS (như định tuyến, báo hiệu, LMP). o Module điều khiển OBS (OBS Control Module-OCM): Chức năng c ủa OCM cũng giống như sự điều khiển của đơn vị chuyển đổi (SCU). Sau khi nhận được m ột BCP, OCM lấy các thông tin có trong BCP và dự trữ nguồn băng thông tài nguyên thích hợp trong DCG cho chùm dữ liệu DB tương ứng với sự giúp đỡ của GCM. Sau đó nó sẽ gửi thông tin d ự tr ữ t ới SCANMU cho việc cấu hình bộ chuyển mạch quang. Cùng lúc đó OCM s ửa đ ổi, c ập nh ập và gửi BCP tới nút kế tiếp. o Bộ điều khiển chuyển mạch và đơn vị quản lý mạng (Switching Control And Network Manage Unit-SCANMU): SCANMU được xem như là nhà đi ều hành và qu ản tr ị m ạng tr ực tiếp cho quá trình chuyển đổi quang, nó có thể c ấu hình tài nguyên theo yêu c ầu c ủa OCM hoặc cũng có thể thực hiện một số hoạt động khác để quản lý và duy trì m ạng d ựa trên thông tin từ GCM. 2.4.2 Các module chức năng của nút biên Nút biên là nút liên kết với mạng ngoài và là xương s ống c ủa m ạng OBS, nó t ập h ợp l ưu lượng đến từ các mạng ngoài (như IP, ATM) vào mạng lõi OBS (hình 5). Khi một yêu cầu lưu lượng nhận được từ mạng khách hàng, module điều khiển GMPLS sẽ kiểm tra xem những yêu cầu này có được thỏa mãn hay không. Các yêu c ầu s ẽ b ị t ừ ch ối n ếu nó không được phép, ngược lại sẽ được cung cấp các tuyến đường b ởi module đi ều khi ển GMPLS và xây dựng một LSP (Label Switched Path) cho BCP c ủa nó. Khi m ột gói tin đ ến s ẽ được nút biên đưa vào bộ phận phân loại để phân loại các gói tin dựa vào đích đến và ch ất lượng dịch vụ của chúng và đưa chúng vào các lớp chuyển ti ếp tương đ ương khác nhau v ới sự giúp đỡ của GCM. Tiếp theo là tập hợp các gói thành các chùm d ữ li ệu OBS và gán nhãn cho các BCP dựa trên các giao thức của OBS và GMPLS. Sau đó các BCP đ ược lên l ịch và được gửi vào mạng lõi OBS, DB của nó cũng được gửi đi sau một khoảng thời gian offset T. Hình 5. Module chức năng cua nút biên 6
Tại các nút biên ra thực hiện nhiệm vụ ngược lại, là tách các chùm d ữ li ệu v ề các gói tin gốc và chuyển tới đích. Khi một BCP và chùm dữ liệu tương ứng tới nút biên đích, b ộ phân tách sẽ thực hiện công việc tách rời các DB trở về các gói dữ li ệu gốc dựa trên các giao th ức của OBS và GMPLS. Module điều khiển GMPLS sẽ cập nhập thông tin liên quan đ ến DB và đích đến cho các BCP. Sau đó các gói dữ liệu gốc này được truyền tới đích của nó. 2.5. Mặt phẳng điều khiển cho mạng GMPLS/OBS 2.5.1. Các module điều khiển của mặt phẳng điều khiển Các thành phần của mặt phẳng điều khiển dựa trên GMPLS được th ể hi ện trong hình 6 gồm ba thành phần chính là: Khối điều khiển OBS, khối đi ểu khiển GMPLS, Module OAM&P. Hình 6. Các thành phần của mặt phẳng điều khiển dựa trên GMPLS Khối điều khiển OBS thực hiện việc xử lý BCP tại mỗi nút. Giao thức JET, các thuật gi ải hợp chùm và lập lịch là các thành phần chính của khối điều khiển OBS. Khối điều khiển GMPLS là kết quả của sự hợp tác và giao ti ếp gi ữa các module đi ều khiển GMPLS do thực hiện các giao thức GMPLS theo kênh đi ều khi ển GMPLS (GCC). Dựa theo các chức năng khác nhau, khối điều khiển GMPLS có thể được chia thành 4 phần: o Giao thức định tuyến: cung cấp thông tin về các tuyến đường cần thi ết để truyền và phục hồi lưu lượng. OSPF với kỹ thuật lưu lượng (OSPF-TE), ISIS-TE, giao th ức c ổng biên (BGP) là các giao thức định tuyến được sử dụng. o Các giao thức báo hiệu: các chức năng chính là truyền tải lưu lượng và ph ục h ồi các tuyến đường, với các giao thức phân phối nhãn (CR-LDP), giao thức d ự phòng tài nguyên v ới ký thuật lưu lượng (RSVP-TE) là hai giao thức báo hiệu quan trọng nhất trong mạng GMPLS. o Quản lý liên kết : giao thức quản lý liên kết là một giao thức rất quan trọng c ủa m ạng GMPLS, trách nhiệm của nó là quản lý và giám sát tất cả các loại tài nguyên liên kết. o Bảo vệ và phục hồi: phục hồi lỗi là một kĩ thuật không thể thiếu trong tất c ả các loại mạng. Phần này cung cấp theo yêu cầu và hỗ trợ phục hồi đa cấp khi l ỗi xu ất hi ện theo c ấp độ thỏa thuận dịch vụ (SLA) của nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng [10]. Module OAM&P là khối chức năng liên quan đến quản lý vận hành và duy trì tài nguyên mạng, nó cung cấp một mặt phẳng để quản lý và hoạt động m ạng chẳng hạn nh ư cung c ấp, bảo trì, cấu hình các thiết bị quang học. 7
2.5.2 Xử lý các gói tin điều khiển trong mạng GMPLS/OBS Việc xử lý điện tử BCP của module điều khiển OBS trải qua các bước sau: o Ghi lại thời gian tới của BCP, lấy nhãn đầu vào và các thông tin khác về DB của nó. o Tìm nút tiếp theo và nhãn chuyển tiếp của BCP bằng cách kết h ợp các b ảng c ơ s ở chuyển tiếp nhãn, xác nhận các bước sóng đầu vào và thời gian tới của DB, và d ự tr ữ băng thông thích hợp cho các DB trong một kênh DCG kết nối với nút kế tiếp. o Giải quyết tranh chấp giữa các chùm dữ liệu, được xử lý trong trường h ợp xung đ ột về việc dự trữ băng thông cho DB theo các thông tin có trong BCP t ương ứng c ủa nó. Một trong ba phương án giải quyết tranh chấp là chuyển đổi bước sóng, FDLs và đ ịnh tuy ến l ệch hướng có thể được lựa chọn. o Nếu việc cấu hình chuyển đổi của DB là thành công thì m ột BCP m ới đ ược t ạo. Và sau đó, nhãn mới của BCP được chèn vào đầu ra của hàng đợi để truyền tới nút k ế ti ếp thông qua kênh CCG, và cung cấp những thông tin về c ấu hình chuyển mạch tới b ộ đi ều khi ển chuyển mạch và các đơn vị quản lý mạng (SCANMU). Việc xử lý điện tử các gói tin điều khiển GMPLS (gói định tuyến, gói báo hiệu, quản lý liên kết) trong mô-đun điều khiển GMPLS trải qua các bước sau: o Nhận được địa chỉ đích của gói tin gửi đến thì chuyển ti ếp gói tin này theo đ ịa ch ỉ đích của nó một cách trực tiếp mà không qua bất kì quá trình nào nếu đi ểm đến của nó là c ục b ộ, ngược lại xác định gói tin này thuộc loại giao thức nào và hoàn thành vi ệc xử lý t ướng ứng dựa trên giao thức đó. o Nếu có một số kết quả xử lý có liên quan đến các kh ối ti ến trình khác (OCM ho ặc SCANMU) thì chuyển giao chúng tới các khối tiến trình cụ thể. 2.6 Sự chia sẻ tài nguyên trong GMPLS/OBS Mạng tích hợp GMPLS- OBS có khả năng chia sẻ tài nguyên cao, mỗi kết nối end-to-end có thể thiết lập trước các bước sóng, một số bước sóng có thể được chia sẻ giữa một vài kết nối end-to-end [6]. Hình 7 thể hiện quá trình thiết lập một kết nối end-to-end xảy ra sau khi m ạng khách hàng giao tiếp với nút OBS biên thông qua giao diện báo hiệu UNI [1]. Tại các nút GMPLS, sau khi nhận được yêu cầu thiết lập LSP đến từ nút OBS tương ứng với các thông tin liên quan t ới client (địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, chất lượng dịch vụ QoS và sự truyền tải), nó s ẽ s ử d ụng các giao thức báo hiệu để gửi các thông điệp yêu c ầu k ết n ối và s ử d ụng các giao th ức đ ịnh tuyến để tính toán đường đi ngắn nhất để tới đích. Trong trường h ợp này các tin nh ắn PATH được chuyển đi cùng với các bước sóng được chia sẻ trên m ỗi c ặp nút GMPLS li ền k ề. Những thông điệp này được chuyển tới đích theo phương pháp hop-by-hop. Ngay sau khi đích nhận được các thông tin trên sẽ gửi trả lời bằng tin nhắn xác nh ận RESV cũng theo ph ương pháp hop-by- hop để trở về nguồn. Khi nút GMPLS nguồn nhận đ ược tin nh ắn xác nh ận, nó cập nhập thông tin xuống nút OBS tương ứng về các thông tin liên quan đ ến đ ường LSP v ừa được thiết lập cùng với các bước sóng được chia sẻ giữa các c ặp nút, đ ồng th ời l ộ trình này cũng được cập nhập vào bảng chuyển tiếp trong mỗi nút OBS tương ứng. 8
Hinh 7. Truyền tín hiệu và chia sẻ bước sóng trong GMPLS/OBS. Khi một kết nối end-to-end được thiết lập, mạng khách hàng truyền dữ li ệu đến các nút OBS biên (hình 8). Các bộ tập hợp chùm ở nút biên sẽ tập hợp dữ liệu tạo thành các chùm và gửi nó cùng việc chọn các tham số λ (bước sóng) đã được dựng sẵn. Trong hình 8, bước sóng λ0 được sử dụng như là một bước sóng chuyên dụng để mang các gói điều khiển chùm BCP. Cùng với phương pháp dành trước tài nguyên một chi ều c ủa m ặt ph ẳng đi ều khi ển OBS, thời gian offset được tính bằng tổng thời gian xử lý các gói điều khiển chùm tại các nút trung gian. Và sau một khoảng thời gian offset, chùm được truyền cùng với bước sóng đã được dành riêng. Quá trình này lặp lại tương tự để truyền tiếp các chùm khác cùng v ới các b ước sóng λ tương ứng cho đến khi toàn bộ dữ liệu của client đã được chuyển hết. Hình 8. Truyền dữ liệu trong GMPLS/OBS 2.7 Trao đổi giữa mặt phẳng điều khiển GMPLS và mặt phẳng điều khiển OBS Khi xây dựng mặt phẳng điều khiển GMPLS/OBS ta quan tâm đến vấn đề: các thông tin nào sẽ được trao đổi giữa các nút GMPLS và các nút OBS, và chúng trao đ ổi v ới nhau nh ư th ế nào? Các thông tin từ phía GMPLS gửi tới OBS : Gửi các thông tin về việc tạo các LSP giữa các cặp nút biên phục vụ cho việc thiết lập bảng chuyển tiếp ở nút OBS. Các thông tin cần gửi là: + Gửi các thông tin về kênh điều khiển (sử dụng giao thức LMP) như là vi ệc t ạo và duy trì các kết nối. + Gửi báo cáo về LSP bị lỗi tới các nút biên nguồn. + Thông tin cập nhập dung lượng LSP cho mỗi LSP thuộc một cặp nút biên. Các thông tin từ phía OBS gửi tới GMPLS: o Thông tin về tài nguyên 9
+ Báo cáo các lỗi vật lý tới các GMPLS để các nút GMPLS thực hiện các cơ chế bảo vệ và phục hồi nhờ giao thức LMP. + Thông tin về trạng thái nút và các liên kết riêng lẻ, các thông tin này s ẽ đ ược s ử d ụng bởi các giao thức OSPF-TE trong GMPLS để tìm đường đi mới. + Các thông tin về trạng thái LSP toàn cục (ở nút biên): giúp cho vi ệc lên k ế ho ạch l ưu lượng. o Yêu cầu thiết lập một LSP mới: + Tự động: do các yêu cầu về lưu lượng, các thay đổi của mạng hoặc các yêu c ầu LSP khác. + Tường minh: do khách hàng xác định các tuyến đường mong muốn (LSP). 3. Kết luận Việc tích hợp mặt phẳng điều khiển GMPLS trong m ạng OBS mang l ại nhi ều l ợi ích. Th ứ nhất, việc quản lý, cung cấp băng thông lưu lượng của mạng GMPLS sẽ cải thi ện kh ả năng mở rộng của mạng OBS. Giao thức quản lý liên kết của GMPLS sẽ cung c ấp khả năng giám sát trực tiếp và quản lý tài nguyên mạng bao gồm các trạng thái kết n ối và các thu ộc tính liên quan của liên kết. Các liên kết không đánh số có thể giảm bớt sự yêu c ầu c ủa đ ịa ch ỉ IP và tăng khả năng mở rộng của mạng. Thứ hai, kĩ thuật lưu lượng trong mặt phẳng đi ều khi ển GMPLS sẽ giúp cho việc cấu hình và sử dụng tài nguyên mạng OBS m ột cách h ợp lý và cân bằng. Kĩ thuật này dựa trên định tuyến cưỡng bức cung cấp theo nhu c ầu đ ịnh tuyến d ựa trên hiện trạng sử dụng tài nguyên trực tiếp, nó sẽ tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và đạt được sự cân bằng trọng tải trong các mạng OBS. Vi ệc sử dụng nhãn s ẽ đ ẩy nhanh vi ệc x ử lý chuyển tiếp các BCP và đơn giản hơn nhiều lần so với việc sử dụng địa chỉ IP, vì thế mà chất lượng dịch vụ được đảm bảo hơn. Thứ ba là, khả năng của mạng OBS sẽ được cải thiện nhờ cơ chế phục hồi lỗi của GMPLS bao gồm cả việc phát hiện lỗi, kĩ thu ật ph ục h ồi và cô l ập lỗi, tăng cường khả năng phản ứng và xử lý lỗi c ủa các mạng OBS. Ngoài ra chính sách chia sẻ tài nguyên giữa ba loại kênh: kênh điều khiển GMPLS, nhóm kênh điều khi ển và nhóm kênh dữ liệu tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng tối ưu các ngu ồn tài nguyên và c ải thiện tốc độ xử lý của BCP. Việc tích hợp mặt phẳng GMPLS trong m ạng OBS s ẽ là m ột mô hình tối ưu nhất cho mạng Internet thế hệ sau. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. T.S Hoàng Văn Võ, “Mạng thông tin quang thế hệ sau” , nhà xuất bản bưu điện – Hà Nội, 2008. [2]. Adrian Farrel, Igor Bryskin, “GMPLS-achitecture and aplication”, Morgan Kaufmann, 2006. [3]. Anna Manolova Sarah Ruepp, “The OBS control plane : GMPLS intergration or not?” , DTU Fotonik, OErsteds Plads, Building 343/130, Teachnical University of Denmark. [4]. Dr. Davide Careglio, “Offset Time-Emulated Architecture for Optical Burst Switching - Modelling and Performance Evaluation”, Arquitectura i Tecnologia de Computadors, 2007. [5]. João Pedro Nunes Caldeira Baião, “GMPLS-controlled OBS Network Simulator: Implementation of the signaling protocol “, The academic services of ISCTE and UPC, 2010. [6]. Josep Solé- Pareta, “Reaching Optical MPLS from an OBS network interoperable with GMPLS”, Centre De Comminication Advancades De Banda Ampla, 2009 [7]. Naoaki Yamanaka, Kohei Shiomoto, Eiji Oki, “ GMPLS Technologies Broadband Backbone Networks and Systems “,CRC Press; 1 edition, 2006. 10
Neil Barakat and Thomas E. Darcie, “Control-Plane Congestion and Provisioning [8]. Guidelines for OBS networks”, Department of Electrical and Computer Engineering University of Victoria, 2008. [9]. Pedro Pedrosol, Josep Sol-Paretal, Davide Caregliol, Miroslaw Klinkowskit, “Integrating GMPLS in the OBS Networks Control Plane” , IST project NOBEL II (FP6-027305) and by MEC (Spanish Ministry of Education andScience) under the CATARO project (TEC 2005-08051-C03- 01), 2005. [10]. Xin Yang, Keping Long, XiaoLong Yang, Yi Zhang, “A General Framework for GMPLS- Based OBS Networks”, Proc. Of SPIE vol. 6022 60224A-2, 2005. 11