Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍCH HỢP IP/QUANG

1.1 Giới thiệu

1.1.1 Giao thức IP IP là giao thức cung cấp dịch vụ truyền thông theo kiểu không liên kết.

Phương thức này cho phép bên gửi và bên nhận không cần phải thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu, và do đó khi không truyền dữ liệu, không cần giải phóng

kết nối.

1.1.1.1 Cấu trúc của IP datagram trong IPv4

Hình 1.1 là cấu trúc của một datagram trong phiên bản IPv4. Việc xử lý

datagram xảy ra trong phần mềm, nội dung và định dạng của nó không bị ràng

buộc bởi bất kỳ phần cứng nào. Vì vậy, nó đáp ứng được yêu cầu của mạng

Internet là hoàn toàn độc lập các lớp thấp hơn

0 3 7 15 18 23 31

Ver HL TOS Total Length

Identification Flags Fragment Offset

TTL Protocol Header Checksum

Source IP Address

Destination IP Address

Padding (nếu cần) Options (nếu cần)

Data

Hình1.1 : Định dạng datagram của IPv4

Ý nghĩa của các trường như sau:

 Ver (4 bit): chứa giá trị của phiên bản giao thức IP đã dùng để tạo datagram. Nó đảm bảo cho máy gửi, máy nhận và các bộ định tuyến cùng thống nhất với nhau về định dạng gói datagram. Với IPv4 thì giá trị là (0100).

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

 HL – Header Length (4 bit): cung cấp thông tin về độ dài vùng tiêu

đề của datagram, được tính theo các từ 32 bit.

 TOS – Type of Service (8 bit): xác định cách các datagram được xử

lý nhờ vùng Identification của datagram đó như sau:

0 2 3 4 5 6 7

Precedence D T R 0 0

+ Precedence (3 bit): xác định độ ưu tiên của datagram, cho phép nơi gửi

xác định độ quan trọng của mỗi datagram. Nó cung cấp cơ chế cho phép điều

khiển thông tin, nghĩa là khi mạng có hiện tượng tắc nghẽn hay quá tải xảy ra thì những datagram có độ ưu tiên cao sẽ được ưu tiên phục vụ. 000 là độ ưu tiên thấp

nhất, 111 là độ ưu tiên mức điều khiển mạng.

+ D – Delay (1 bit): D = 0 độ trễ thông thường.

D = 1 độ trễ thấp.

+ T – Throughput (1 bit): T = 0 lưu lượng thông thường.

T = 1 lưu lượng cao.

+ R – Reliability (1 bit): R = 0 độ tin cậy thông thường.

R = 1 độ tin cậy cao.

+ Hai bit cuối cùng dùng để dự trữ, chưa sử dụng.

Các giao thức định tuyến mới như OSPF và IS – IS sẽ đưa ra các quyết định

định tuyến dựa trên cơ sở trường này.

 Total Length (16 bit): cho biết độ dài của IP datagram tính theo octet bao gồm cả phần tiêu đề và phần dữ liệu. Kích thước của

trường dữ liệu được tính bằng cách lấy Total Length trừ đi HL.

Trường này có 16 bit nên cho phép độ dài của datagram có thể lên

đến 65535 octet. Tuy nhiên, các tầng liên kết sẽ phân mảnh chúng vì hầu hết các host chỉ có thể làm việc với các datagram có độ dài tối đa là 576 byte.

 Identification (16 bit): chứa một số nguyên duy nhất xác định datagram do máy gửi gán cho datagram đó. Giá trị này hỗ trợ trong việc ghép nối các fragment của một datagram. Khi một bộ định tuyến phân đoạn một datagram, nó sẽ sao chép hầu hết các vùng tiêu đề của

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

datagram vào mỗi fragment trong đó có cả Identification. Nhờ đó,

máy đích sẽ biết được fragment đến thuộc vào datagram nào. Để

thực hiện gán giá trị trường Identification, một kỹ thuật được sử

dụng trong phần mềm IP là lưu giữ một bộ đếm trong bộ nhớ, tăng

nó lên mỗi khi có một datagram mới được tạo ra và gán kết quả cho vùng Identification của datagram đó.

 Flags (3 bit): tạo các cờ điều khiển khác nhau như sau:

0 DF MF

Bit 0: dự trữ, được gán giá trị 0.

Bit 1: DF → DF = 0: có thể phân mảnh.

→ DF = 1: không phân mảnh.

Bit 2: MF → MF = 0: fragment cuối cùng.

→ MF = 1: vẫn còn fragment.

 Fragment Offset (13 bit): trường này chỉ vị trí fragment trong datagram. Nó tính theo đơn vị 8 octet một (64 bit). Như vậy, độ dài

của các Fragment phải là bội số của 8 octet trừ Fragment cuối cùng.

Fragment đầu tiên có trường này bằng 0.

 TTL - Time to Live (8 bit): trường này xác định thời gian tối đa mà datagram được tồn tại trong mạng tính theo đơn vị thời gian là giây.

Công nghệ hiện nay gán giá trị cho trường Time to Live là số router lớn

nhất mà các datagram phải truyền qua khi đi từ nguồn tới đích. Mỗi khi datagram

đi qua một router thì giá trị của trường này sẽ giảm đi một. Và khi giá trị của

trường này bằng 0 thì datagram bị huỷ.

 Protocol (8 bit): giá trị trường này xác định giao thức cấp cao nào (TCP, UDP hay ICMP) được sử dụng để tạo thông điệp để truyền tải trong phần data của IP datagram. Về thực chất, giá trị của trường này đặc tả định dạng của trường Data.

 Header Checksum (16 bit): trường này chỉ dùng để kiểm soát lỗi cho tiêu đề IP datagram. Trong quá trình truyền, tại các router sẽ xử lý tiêu đề nên có một số trường bị thay đổi (như Time to Live) vì thế nó sẽ kiểm tra và tính toán lại tại mỗi điểm này.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

 Source IP Address (32 bit): xác định địa chỉ IP nguồn của IP datagram. Nó không thay đổi trong suốt quá trình datagram được

truyền.

 Destination IP Address (32 bit): xác định địa chỉ IP đích của IP datagram. Nó không thay đổi trong suốt quá trình datagram được truyền.

 Options (độ dài thay đổi): trường này chứa danh sách các thông tin được lựa chọn cho datagram. Nó có thể có hoặc không có, chứa một

lựa chọn hoặc nhiều lựa chọn.

 Padding (độ dài thay đổi): trường này được sử dụng để đảm bảo cho tiêu đề của IP datagram luôn là bội của 32 bit (bù cho trường option

có độ dài thay đổi). Nhờ đó đơn giản cho phần cứng trong xử lý tiêu

đề của IP datagram.

 Data (độ dài thay đổi): mang dữ liệu của lớp trên, có độ dài tối đa là

65535 byte.

Tiêu đề với các trường có độ dài cố định có thể tăng tốc độ xử lý bằng cách

cứng hoá quá trình xử lý thay cho xử lý bằng phần mềm. Tuy nhiên, việc sử dụng

phần cứng sẽ làm tăng chi phí thiết bị cũng như không mềm dẻo bằng phần mềm

khi có những điều kiện bị thay đổi.

1.1.1.2 Phân mảnh và tái hợp

a) Phân mảnh

Các IP datagram có độ dài tối đa là 65535 byte. Nhưng trong thực tế, frame

của các liên kết truyền dẫn có các kích thước vùng dữ liệu bị giới hạn. Giá trị giới

hạn này gọi là đơn vị truyền dẫn lớn nhất MTU của liên kết.

Mặt khác, các datagram lại phải qua nhiều liên kết khác nhau trước khi đến

đích nên MTU cũng thay đổi theo từng liên kết. MTU có giá trị nhỏ nhất trong các MTU của các liên kết tạo nên đường truyền dẫn được gọi là path MTU (MTU của đường truyền). Các datagram có thể định tuyến theo các con đường khác nhau nên path MTU giữa hai host không phải là một hằng số. Nó sẽ phụ thuộc vào tuyến được lựa chọn định tuyến tại thời gian đang sử dụng. Path MTU hướng thuận khác với path MTU hướng ngược.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Để các datagram có thể đóng gói vào các frame của tầng liên kết thì IP phải

có khả năng phân mảnh datagram thành các fragment có kích thước phù hợp. Việc

phân mảnh có thể ở ngay nguồn hay ở các bộ định tuyến mà tại đó datagram có

kích thước lớn hơn kích thước vùng dữ liệu của frame. Các fragment đầu sẽ có

kích thước tối đa sao cho vừa với vùng dữ liệu của frame, riêng fragment cuối cùng sẽ là phần dữ liệu còn lại (nhỏ hơn hoặc bằng vùng dữ liệu của frame). Quá

trình phân mảnh được thực hiện nhờ các trường Flag, Fragment Offset và làm thay

đổi các trường Total Length, Header Checksum.

b) Tái hợp

Các Fragment được truyền như những datagram độc lập cho đến máy đích mới được tái hợp lại. Thực hiện tái hợp sẽ nhờ vào trường Flag để biết được

Fragment cuối cùng cũng như sử dụng Identification để biết được fragment thuộc vào datagram nào. Như vậy, các fragment có giá trị bốn trường Identification,

Source Address, Destination Address và Protocol giống nhau thì sẽ thuộc cùng vào

một datagram để truyền lên lớp cao.

Chỉ khi phía thu nhận đủ fragment thì mới thực hiện quá trình tái hợp. Vì

vậy, cần có các bộ đệm, một bảng theo bit chỉ các khối fragment đã nhận được,

một bộ đếm thời gian tái hợp. Dữ liệu của fragment được đặt vào một bộ đệm dữ

liệu và vị trí của nó phụ thuộc vào Fragment Offset, bit trong bảng tương ứng với

Fragment nhận được sẽ được lập. Nếu nhận được fragment đầu tiên có Fragment

Offset bằng 0 tiêu đề của nó được đặt vào bộ đệm tiêu đề. Nếu nhận được

fragment cuối cùng (có MF của trường Fragment bằng 0) thì độ dài tổng sẽ được

tính. Khi đã nhận đủ các fragment (biết được bằng cách kiểm tra các bit trong bảng

bit khối Fragment) thì sau đó datagram được gửi lên tầng trên. Mặt khác, bộ đếm

thời gian tái hợp nhận giá trị lớn nhất là giá trị của bộ đếm thời gian tái hợp hiện

thời hoặc giá trị của trường Time to Live trong Fragment.

Chú ý: Trong quá trình tái hợp, nếu bộ đếm thời gian tái hợp đã hết thì các tài nguyên phục vụ cho quá trình tái hợp (các bộ đệm, một bảng theo bit chỉ các khối fragment đã nhận được) sẽ bị giải phóng, các fragment đã nhận được sẽ bị huỷ mà không xử lý gì datagram. Khi tái hợp, giá trị khởi đầu của bộ đếm thời gian tái hợp thường thấp hơn giới hạn thời gian thực hiện tái hợp. Đó là vì thời

gian thực hiện tái hợp sẽ tăng lên nếu Time to Live trong fragment nhận được lớn hơn giá trị hiện thời của bộ đếm thời gian tái hợp nhưng nó lại không giảm nếu nhỏ hơn.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Đối với các datagram có kích thước nhỏ, trong quá trình truyền không phải

phân mảnh (có trường Fragment Offset và vùng MF của trường Flag bằng 0) thì

phía thu không cần thực hiện tái hợp mà datagram được gửi luôn lên tầng trên.

Việc chỉ tái hợp các fragment ở đích cuối cùng có những hạn chế sau: sau

khi phân mảnh các fragment có thể đi qua mạng có MTU lớn hơn, do đó không tận dụng được hiệu quả truyền dẫn. Ngoài ra, như ta đã biết các fragment chỉ được tái

hợp lại khi đã nhận đủ. Với số lượng fragment lớn thì xác suất mất fragment cao

hơn, khi đó kéo theo xác suất mất datagram cũng cao vì chỉ cần một fragment

không về đến đích trước khi bộ đếm thời gian bằng 0 thì toàn bộ datagram sẽ mất.

Nhưng việc kết hợp các gói tin tại đích sẽ giúp cho chức năng của các router đơn giản hơn, xử lý nhanh hơn và tránh được tình trạng tái hợp rồi lại phân

mảnh. Vì thế, cơ cấu này vẫn được sử dụng trong IP.

1.1.1.3 Định tuyến

Định tuyến là một trong các chức năng quan trọng của IP. Datagram sẽ

được định tuyến bởi host tạo ra nó và có thể còn có một số host khác (có chức

năng như các router). Sau đây, sẽ tìm hiểu về định tuyến trong IP.

Định tuyến IP có thể được chia thành hai loại:

 Định tuyến tĩnh.

 Định tuyến động.

a, Định tuyến tĩnh

Phương pháp định tuyến tĩnh sử dụng một bảng định tuyến (cấu trúc đã

trình bày ở trên) để lưu trữ thông tin về các đích có thể đến và làm sao có thể đến

được đó. Vì cả máy tính và router đều phải chuyển datagram nên cả hai đều có các

bảng định tuyến. Để chuyển datagram đi thì trước hết phải tìm thông tin trong bảng định tuyến. Có ba bước tìm kiếm thông tin trong bảng định tuyến theo thứ tự như

+ Tìm xem có host nào có địa chỉ phù hợp với địa chỉ đích không (trùng hợp cả vùng net ID và vùng host ID). Khi này, có thể truyền trực tiếp datagram tới đích.

+ Tìm xem có host nào có địa chỉ phù hợp với địa chỉ đích không (trùng hợp vùng net ID). Khi này, datagram được gửi tới router (được xác định tại cột

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

next hop address) hay giao diện kết nối trực tiếp (được xác định tại cột interface)

với mạng trên.

+ Tìm kiếm một đầu ra mặc định (đầu ra mặc định trong bảng định tuyến

thường được xác định là một địa chỉ mạng). Datagram được gửi ra theo next hop

router được xác định tương ứng với dòng này.

Nếu không bước nào thực hiện được thì datagram sẽ không được chuyển đi.

Nếu datagram đang trên host tạo ra nó thì lỗi “host unreachable”, hay “network

unreachable” được gửi về ứng dụng đã tạo ra datagram này.

b, Định tuyến động

Định tuyến động là công nghệ tối ưu bởi nó thích ứng với những điều kiện thay đổi của mạng. Các router sử dụng các giao thức định tuyến động để trao đổi

các thông tin cần thiết cho nhau. Quá trình trao đổi thông tin này sẽ thực hiện cập

nhật bảng định tuyến cho các router. Và việc định tuyến sau đó lại dựa vào thông

tin của bảng định tuyến.

Bộ định tuyến sử dụng các số liệu được đánh giá theo một chỉ tiêu nào đó

để xây dựng đường dẫn tối ưu giữa hai host. Các chỉ tiêu có thể là: khoảng cách

ngắn nhất, giá thành rẻ nhất…Khi đó, nếu có nhiều tuyến để đi đến đích thì thông

tin về đường đi tốt nhất sẽ được cập nhật vào bảng. Đặc biệt khi có một liên kết

trên tuyến bị lỗi, tuyến đó sẽ được bỏ đi và thay thế bằng một tuyến khác nên đã

khắc phục được lỗi.

Có nhiều giao thức định tuyến khác nhau sử dụng các thuật toán khác nhau

để xác định đường đi tối ưu tới đích. Các thuật toán đó là: thuật toán véc tơ khoảng

cách DVA và thuật toán trạng thái liên kết LSA. Trong đó, các giao thức sử dụng

thuật toán DVA thường chỉ dùng cho các mạng có phạm vi nhỏ.

Các mạng của cùng một nhà cung cấp sử dụng chung giao thức định tuyến

để trao đổi thông tin giữa các router. Các giao thức này được gọi là giao thức trong cổng IGP. Các loại giao thức IGP bao gồm: giao thức RIP dựa trên thuật toán DVA, giao thức OSPF, IS – IS là những giao thức IGP được sử dụng thay thế cho giao thức RIP và dựa trên thuật toán LSA.

Để trao đổi thông tin giữa các router thuộc các nhà cung cấp khác nhau người ta sử dụng các giao thức định tuyến gọi chung là giao thức định tuyến ngoài

cổng EGP hoặc hiện nay sử dụng phổ biến là giao thức cổng biên BGP.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

IP phát triển rất nhanh chóng và cung cấp dịch vụ rất đa dạng. Chuyển

mạch gói IP được xem là cơ sở của mạng thế hệ sau, chính nhờ sự đơn giản trong

sử dụng mà giao thức IP đã trở thành một giao thức chuẩn cho các dịch vụ mạng

mới, dần dần sẽ thay thế các dạng giao thức khác

1.1.2 Công nghệ ghép kênh theo bƣớc sóng WDM

Công nghệ DWDM được coi là công nghệ then chốt trong mạng lõi. Với

dung lượng truyền dẫn lớn và khả năng cấu hình mềm dẻo của các bộ kết nối chéo

quang đã cho phép xây dựng mạng quang động hơn, nhờ đó các kết nối băng tần lớn có thể được thiết lập theo yêu cầu. Wavelength Division Multiplexing (WDM)

là công nghệ cho phép ghép nhiều kênh có bước sóng khác nhau trên cùng một sợi

quang để tận dụng tối đa băng tần của sợi, Hơn nữa, mỗi bước sóng quang có thể

mang các tải trọng ở các tốc độ số khác nhau( OC-3c, OC-12c, OC-48c, OC-

192c…)với các định dạng khác nhau (SONET,Ethernet, ATM…).Ví dụ, có rất

nhiều mạng WDM được hỗ trợ một bộ trộn tín hiệu SONET vận hành ở tốc độ xấp

xỉ 2,5Gbps và 10Gbps qua một sợi quang đơn, tạo ra sự nhảy vọt trong cấu trúc hạ

tầng mạng viễn thông đa dịch vụ được tối ưu cho truyền số liệu bởi nó tận dụng

được ưu thế băng thông lớn, tốc độ cao, không ảnh hưởng bởi sóng điện từ của sợi

quang. Ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM (Dense Wavelength

Division Multiplexing) được phát triển từ WDM với khoảng cách giữa các kênh

ghép sát nhau, sẽ trở thành phương tiện truyền dẫn chính trong các mạng ngày nay.

Nếu khoảng kênh ( khoảng cách giữa hai bước sóng kề nhau, được xác định bằng băng tần hoạt động của bộ khuếch đại quang và dung lượng của máy thu) bằng hay

nhỏ hơn 200Ghz được gọi là DWDM.

Hiện nay, các công nghệ mạng quang đang có sự phát triển nhảy vọt cả về

chức năng và năng lực. Mạng IP/quang và mối liên kết giữa hai miền quang - điện

ngày càng nhận đợc sự tập trung chú ý của các nhà cung cấp dịch vụ, thiết bị viễn thông cũng như các tổ chức tiêu chuẩn. Trong đồ án này thuật ngữ "optical

network" được sử dụng để chỉ cả mạng truyền tải trên cơ sở SONET/SDH và mạng toàn quang.

1.1.3 Các khái niệm liên quan đến mạng quang

Một bộ OXC là một bộ chuyển mạch phân chia theo không gian, có thể chuyển tín hiệu quang từ một cổng đầu vào đến một cổng đầu ra . Có thể thực hiện chuyển đổi quang điện ở đầu vào và chuyển đổi điện quang ở đầu ra, cũng có khi không cần xử lý tín hiệu điện, tín hiệu đều là quang. Loại thứ nhất gọi là OXC

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

không trong suốt, loại thứ hai là OXC trong suốt. Cấu tạo của OXC có 3 thành

phần chính:

♦ Bộ tách kênh chia bước sóng quang ở đầu vào: thực hiện tách các kênh

quang theo các bước sóng khác nhau từ các sợi quang vào khác nhau.

♦ Ma trận chuyển mạch: thực hiện đấu nối chéo từ một kênh quang đầu vào tới một kênh quang đầu ra. Trường chuyển mạch có thể là chuyển mạch chia thời

gian hoặc chuyển mạch chia bước sóng được trình bày ở mục sau.

♦ Bộ ghép kênh chia bước sóng quang ở đầu ra: thực hiện ghép các kênh

quang từ các đầu ra tương ứng của trường chuyển mạch để truyền dẫn trên một sợi

quang.

Khái niệm mạng truyền tải quang dùng ở đây là chỉ mạng gồm các OXC mà

hỗ trợ các đường kênh quang end –to-end cung cấp chức năng như định tuyến, giám sát, cấp nhóm lưu lượng, bảo vệ phuc hồi các kênh quang. Các liên kết giữa

các OXC trong mạng này có thể dựa trên topo lưới tổng thể. Các lớp con sau có

thể tồn tại trong với mạng này

Lớp kênh quang (Och): định nghĩa một kết nối quang (lighpath) giữa hai

thực thể client quang. Lớp kênh quang là trong suốt với các bản tin từ đầu cuối đến

đầu cuối (Kênh quang Och tương đương với một bước sóng trong DWDM). Nó

thực hiện các chức năng sau: định tuyến tin tức của thuê bao khách hàng, phân

phối bước sóng, sắp xếp kênh tín hiệu quang để mạng kết nối linh hoạt, xử lý các

thông tin phụ của kênh tín hiệu quang, đo kiểm lớp kênh tín hiệu quang và thực

hiện chức năng quản lý. Khi phát sinh sự cố, thông qua việc định tuyến lại hoặc cắt

chuyển dịch vụ công tác sang tuyến bảo vệ cho trước để thực hiện đấu chuyển bảo

vệ và khôi phục mạng.

Lớp đoạn ghép kênh quang (OMS): cung cấp phương tiện truyền cho các

kênh quang. Lớp này định nghĩa việc kết nối và xử lý trong nội bộ ghép kênh hay

một nhóm các kết nối quang ở mức kênh quang Och (OMS còn được gọi là một

nhóm bước sóng truyền trên cáp sợi quang giữa hai bộ ghép kênh DWDM). Nó đảm bảo truyền dẫn tín hiệu quang ghép kênh nhiều bước sóng giữa hai thiết bị truyền dẫn ghép kênh bước sóng lân cận, cung cấp chức năng mạng cho tín hiệu nhiều bước sóng. OMS có các tính năng như: cấu hình lại đoạn ghép kênh quang

để đảm bảo mạng định tuyến nhiều bước sóng linh hoạt, đảm bảo xử lý hoàn chỉnh tin tức phối hợp của đoạn ghép kênh quang nhiều bước sóng và thông tin phụ của đoạn ghép kênh quang, cung cấp chức năng đo kiểm và quản lý của đoạn ghép

kênh quang để vận hành và bảo dưỡng mạng.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Lớp đoạn truyền dẫn quang (OTS): cung cấp các chức năng truyền dẫn

cho tín hiệu quang thông qua các phương tiện khác nhau. Lớp này định nghĩa cách

truyền tín hiệu quang trên các phương tiện quang đồng thời thực hiện tính năng đo

kiểm và điều khiển đối với bộ khuếch đại quang và bộ lặp. Lớp này thực hiện các

vấn đề sau: cân bằng công suất, điều khiển tăng ích của EDFA, tích luỹ và bù tán sắc.

Lớp sợi quang: là tầng vật lý ở dưới cùng, gồm các sợi quang khác nhau

như: G.652, G.653, G.655...

Mạng truyền tải quang OTN sẽ cung cấp luồng quang tới client như là các bộ định tuyến IP, các phần tử mạng SONET/SDH và chuyển mạch ATM. Một lớp

điều khiển chuyển mạch cần để thiết lập tuyến trên mạng và nó tương tác với bộ

điều khiển OXC để khởi tạo chuyển mạch trong OXC. Một kênh báo hiệu giữa các

nút đảm bảo rằng mỗi OXC biết được trạng thái tài nguyên mạng, các tuyến khả

dụng.

Một lighpath được coi là thỏa mãn thuộc tính liên tục của bước sóng nếu

nó được truyền tải cùng một bước sóng end to end. Tính liên tục cuả bước sóng được yêu cầu trong mạng quang không có sự chuyển đổi bước sóng. Một lightpath

thỏa mãn thuộc tính liên tục của bước sóng được gọi là wavelength path. Có hai

loại mạng quang, mạng quang trong suốt và không trong suốt

Một mạng quang trong suốt là mạng mà trong đó tín hiệu quang được

truyền từ thiết bị truyền dẫn trong môt miền quang đến thiết bị thu mà không cần

chuyển đổi OEO. Tổng quát các node chuyển mạch trung gian trong một mạng

quang trong suốt không thể can thiệp gì vào các tín hiệu quang là tải trọng được

truyền qua. Chú ý rằng, sự khuếch đại tín hiệu qua node chuyển mạch được cho

phép trong mạng quang trong suốt, ví dụ sử dụng EDFA

Mặt khác, trong mạng quang không trong suốt , các node trung gian này có

thể thực hiện chuyển đổi tín hiệu quang truyền qua chúng, ví dụ như thực hiện chuyển đổi OEO, liên quan đến vận hành 3R, định dạng lại, định thời lại, tái tạo lại và có thể còn khuyếch đại

1.2 Động lực thúc đẩy tích hợp IP/quang

1.2.1 Giới thiệu

Việc tích hợp mạng IP và quang là xu thế tất yếu tạo nên mạng lõi Internet

quang - cơ sở mạng thế hệ sau. Các kết nối chéo quang OXC (optical crossconect)

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

ngày càng đã cho phép xây dựng mạng quang động hơn, nhờ đó các nối kết băng

thông lớn hơn. Luồng quang (lighpath) có thể được thiết lập theo nhu cầu. Quá

trình tích hợp không những giúp loại bỏ một số xử lý trung gian không cần thiết,

lắp lại giữa các lớp mạng mà còn có thể giảm bớt lớp mạng

1.2.2 Tích hợp IP/ quang nhằm giảm lớp mạng Sự phân lớp theo truyền thống của các giao thức mạng khiến cho nhiều lớp

độc lập có chức năng chồng chéo nhau dẫn đến thường xuyên có sự mâu thuẫn lẫn

nhau do có các chính sách khác nhau. Vì vậy một trong những giải pháp để giảm

chi phí xây dựng và quản lý mạng một cách triệt để đó là giảm số lớp mạng. Giảm

lớp mạng có nghĩa là loại bỏ cả một nhóm lớp giao thức được thực hiện trong lớp thiết bị hay mạng

Khi dung lượng và khả năng kết nối mạng trong cả công nghệ IP và quang tăng lên, thì càng cần thiết tối ưu mạng IP và bỏ qua tất cả các công nghệ lớp trung

gian để tạo nên mạng IP/ quang hiệu quả và mềm dẻo.

Trong giai đoạn lưu lượng IP chiếm ưu thế trong mạng thì cấu trúc mạng

phân làm nhiều lớp không còn thích hợp nữa. Mục đích là tối thiểu hóa truyền mào

đầu và cực đại hóa băng tần truyền dẫn hữu ích. Tất nhiên là độ phức tạp trong

giám sát, điều hành, lập kế hoạch mạng và kĩ thuật cũng cần giảm bớt để cực tiểu

hóa chi phí điều hành của nhà cung cấp dịch vụ và tăng lợi nhuận. Chúng ta có thể

loại bỏ hẳn ATM, SDH khi nhu cầu lưu lượng cao để truyền trực tiếp IP(MPLS)

trực tiếp trên quang WDM

Hình 1.2 : Xu hƣớng tích hợp IP/ quang

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

1.2.3 Tích hợp IP/ quang nhằm giảm lớp giao thức, thiết bị

Trước đây, chỉ có 1 cách duy nhất để truyền tải các gói tin IP trên sợi quang sử dụng công nghệ WDM là kết nối các bộ định tuyến IP tới các chuyển mạch ATM. Sau đó, các tế bào ATM sẽ được gửi qua các thiết bị SONET được kết nối tới hệ thống truyền dẫn WDM. Kết quả là ngăn xếp giao thức có đầy đủ 4 tầng.

Trong đó, IP mang ứng dụng và dịch vụ, ATM cần thiết cho tích hợp đa dịch vụ

(thoại và số liệu), SONET cần cho sự kết hợp và bảo vệ các luồng, ví dụ như kết

hợp các luồng ATM 155Mbit/s thành các luồng STM-16. Kiến trúc này có sự chồng chéo chức năng giữa các tầng, thời gian thiết lập đấu nối chậm, thời gian trễ

lớn. Do đặc tính băng tần không được thiết kế để bám theo kích thước gói IP nên

khả năng mở rộng kém trước sự bùng nổ lưu lượng, giới hạn khả năng mở rộng

của từng lớp do đó sẽ ảnh hưởng đến toàn mạng, tăng chi phí quản lý, bảo dưỡng.

Khi tầng ATM,SDH cũng bị loại bỏ, các gói tin IP được chuyển trực tiếp

xuống tầng quang. Việc loại bỏ tầng ATM và SDH tương đương với việc có ít tầng

phải quản lý hơn. Khi đó IP có chức năng xử lý lưu lượng dữ liệu và cả các loại

lưu lượng khác trong tương lai bao gồm ghép kênh, định tuyến, cơ chế phục hồi và

điều khiển lưu lượng, DWDM cung cấp chức năng truyền dẫn, bảo vệ và phục hồi.

Hinh 1.3 : Truyền tải gói IP qua bƣớc sóng

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

IP được tin rằng là giao thức hội tụ, nó được thiết kế cho giao thức lớp 3,

dùng địa chỉ mạng, định tuyến thông qua các mạng con khác nhau với các công

nghệ lớp 2 khác nhau. Dưới lớp IP, lớp quang sử dụng WDM hứa hẹn là công

nghệ. Các động cơ IP over optical được tổng kết sau:

 Mạng quang WDM có thể chú trọng phát triển của lưu lượng IP bằng cách triển khai trên kiến trúc sợi quang đã tồn tại sẵn. Sử dụng công nghệ WDM

tăng đáng kể khả năng tận dụng băng thông sợi quang

 Hầu hết lưu lượng dữ liệu qua mạng IP, gần như các dữ liệu ứng dụng đều sử dụng IP. Dữ liệu thoại truyền thống có thể sử dụng chuyển mạch gói bằng kĩ thuật VoIP. IP/WDM kế thừa tính linh hoạt , tương thích của giao thức điều khiển IP

 IP/WDM có thể đạt được mục tiêu cấp phát băng thông theo yêu cầu động ( hoặc cấp phát thời gian thực) trong mạng quang: Phát triển mạng truyền

thống, mạng quang điều khiển phân tán, mạng điều khiển riêng, mạng tích

hợp IP/WDM không chỉ giảm giá cả vận hành mạng, mà còn cung cấp tài

nguyên động theo yêu cầu dịch vụ

 IP/WDM được hy vọng phối hợp các nhà cung cấp phần tử mạng với sự giúp đỡ của giao thức IP: các mạng quang yêu cầu mặt phẳng điều khiển

thống nhất và dễ dàng thay đổi thông qua các mạng con được cung cấp bởi

các nhà cung cấp WDM, giao thức điều khiển IP được triển khai rộng rãi và

linh hoạt. MPLS không chỉ cung cấp kĩ thuật lưu lượng mà còn đạt được

mục đích có một mặt phẳng điều khiển thống nhất trung tâm IP.

 Kĩ thuật điều khiển phân tán sẽ tạo cơ hội cho IP/WDM đạt tới được phục

hồi động

 Đứng trên quan điểm dịch vụ, mạng IP/WDM có các ưu điểm về quản lý chất lượng, các chính sách và các kỹ thuật dự kiến sẽ sử dụng và phát triển

trong mạng IP. Truyền tải IP hoặc tín hiệu SDH qua WDM. Một phần mềm điều khiển sẽ điều khiển cơ cấu chuyển mạch. IP đóng vai trò là một công nghệ lớp mạng dựa trên lớp liên kết dữ liệu để cung cấp:

o Khung(trong SONET hoặc Ethernet) o Phát hiện lỗi (CRC) o Điều khiển lỗi (yêu cầu phát lại tự động ARQ)

Một mục tiêu của mạng quang là cung cấp phương tiện truyền tải từ đầu cuối đến đầu cuối giảm thiệu được chi phí. Yêu cầu này đòi hỏi các giao diện toàn quang và các cơ cấu chuyển mạch toàn quang cho các phần tử mạng biên và giữa.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Transponder được sử dụng để tăng cường tín hiệu quang. Có các bộ transponder

toàn quang (laser điều hướng)và các bộ transponder chuyển đổi O-E-O

Giảm lớp giao thức đồng nghĩa với việc giảm xử lý trong thiết bị mạng.

Mô hình tích hợp cho phép tương tác giữa các lớp mạng chặt hơn do đó hiệu quả

về dung lượng, giảm lớp giao thức.... Hiện nay một số hãng (Tellium, Cisco, NEC, TILAB, Siemens, Alcatel...) đã đưa ra các giải pháp tích hợp IP/quang thống nhất,

cho phép phát triển mạng một cách liên tục. Tuy nhiên để đảm bảo có được môi

trường mạng cạnh tranh, thì cũng cần có các tiêu chuẩn phù hợp và thống nhất.

Tính tương thích và điều khiển kiểu IP đang trở thành hiện thực, hiện nay các tổ chức công nghiệp đang thử nghiệm và hy vọng tới đây sẽ có chuẩn thống nhất.

1.3 Mô hình tích hợp IP/optical

Kiến trúc mạng IP/quang có 3 mô hình :

 Mô hình xếp chồng (Overlay Model)

 Mô hình ngang hàng (Peer to peer Model)

 Mô hình lai gia tăng (Augmented Hybrid Model)

Chúng ta sẽ xét mô hình xếp chồng và mô hình ngang hàng.

1.3.1 Mô hình xếp chồng

Mô hình này đặt toàn bộ sự điều khiển lớp quang cho chính lớp quang như

hình 1.4 , còn gọi là mô hình chủ khách (server-client ). Nó dựa trên giả thuyết

điều khiển lớp quang là độc lập và lớp quang tạo nên một nền mở cho nhiều tín

hiệu khác nhau bao gồm cả IP. Mô hình này xem xét kiến trúc mạng dựa trên quan

điểm chuyển mạch kênh.

Trong mô hình này, các giao thức định tuyến báo hiệu, sự phân bố cấu hình

đều phụ thuộc vào miền quang và trong mô hình này việc phân phối cấu hình, tính toán tuyến, các giao thức báo hiệu được xác định cho miền quang và độc lập với miền IP.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Hình 1.4: Mô hình xếp chồng

Mô hình này cho phép mỗi router giao tiếp trực tiếp với mạng quang thông

qua giao diện mạng - người sử dụng UNI (User- Network Interface). Giao diện giữa các mạng con được thực hiện thông qua giao diện mạng-mạng NNI (Network

Network Interface). Mô hình giao diện UNI tương tự như mô hình trong mạng

chuyển mạch kênh truyền thống như mạng ISDN. Trong mô hình này mỗi mạng

con sẽ tiến triển độc lập, nhờ đó cho phép các nhà khai thác mạng đưa các công

nghệ mới mà không bị gánh nặng của các công nghệ cũ. Các nhà khai thác còn có

thể đáp ứng được các cơ sở hạ tầng kế thừa hiện có. Quan trọng hơn là các nhà

khai thác có thể tìm thấy được môi trường mạng quang nhiều nhà cung cấp, nó cho

phép thực hiện được tính tương thích trong tương lai gần nhờ các giao diện UNI và

NNI.

1.3.2 Mô hình ngang hàng

Ở mô hình này, mặt điều khiển IP hoạt động ngang hàng với mặt điều khiển

mạng truyền tải quang như hình 1.5. Mô hình này dựa trên giả thuyết là việc điều khiển lớp quang được chuyển sang lớp IP. Nó xem xét kiến trúc mạng trên quan

điểm chuyển mạch gói.

Khi có sự liên kết giữa mạng quang và mạng IP, cần phải có giao thức chung trong định tuyến và báo hiệu. Giải pháp ở đây là đánh địa chỉ IP cho cả hai miền quang và IP. Khi đó các phần tử mạng quang sẽ trở thành các thực thể được đánh địa chỉ IP.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Hình 1. 5: Mô hình ngang hàng

Mô hình này quá trình điều khiển thiết lập bước sóng quang động nhờ các

Router ở biên được nối với mạng quang. Khi Router có tắc nghẽn, thì hệ thống quản lý mạng NMS hay chính Router sẽ yêu cầu thiết lập luồng quang động. Sau

đó các chuyển mạch quang sẽ tạo mới hay cải thiện kênh quang trên lớp quang để

đáp ứng nhu cầu của Router. Vì vậy, thiết lập bước sóng động có thể thích nghi

được với nhu cầu lưu lượng. Mô hình ngang hàng giả định rằng các Router điều

khiển lớp mạng quang. Mối quan hệ giữa IP và OXC là bình đẳng về mặt điều

khiển. Vì vậy về mặt báo hiệu và định tuyến sẽ không có sự phân biệt nào giữa

UNI, NNI và giao diện giữa các Router. Trong mô hình này cần một khối lượng

lớn thông tin trạng thái và điều khiển chuyển qua lại giữa lớp IP và quang. Do đó

sẽ khó hơn cho việc kết nối trong môi trường nhiều nhà khai thác khi so với mô

hình xếp chồng.

1.3.3 Nhận xét

Cả hai mô hình đều giả định phát triển mạng quang thế hệ sau có Topo mắt

lưới với nền điều khiển IP dựa trên chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multi Protocol Label Switching). Các mô hình này đều sử dụng kiến trúc điều khiển theo IP, nhưng quản lý các ứng dụng khác nhau. Sau đây là bảng so sánh một số mặt

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Tiêu chí Mô hình xếp chồng Mô hình ngang hàng

Thống nhất về mặt điều khiển Không Có

Cần tìm hiểu bên trong mạng Không Có

Mức độ đơn giản Có Không

Độ khả mở - Tốt hơn

Hiệu năng mạng - Tốt hơn

Khả năng hỗ trợ thiết bị đời cũ Có Không

Khả năng duy trì - Tốt hơn

Hỗ trợ VPN Không Có

Khả năng tương thích Tốt hơn -

Điều khiển luồng đầu-cuối Không Có

Thông tin điều khiển Có Nhiều hơn

Bảng 1.1: So sánh giữa hai mô hình xếp chồng và ngang hàng

Mô hình chồng lần gần với hiện nay đang triển khai , các lớp mạng IP,

MPLS, SDH , WDM triển khai độc lập nhau, dễ triển khai. Do vậy, có lẽ tiến trình

phát triển mạng IP/quang sẽ bắt đầu trên cơ sở mô hình này và chưa có sự trao đổi

thông tin định tuyến giữa IP và quang. Bước tiếp theo có lẽ là sự tương tác giữa 2

vùng IP và quang cho phép luồng quang như là một phần của thiết lập chuyển

mạch nhãn LSP điểm-điểm. Và giai đoạn cuối sẽ hỗ trợ toàn bộ mô hình ngang

hàng với trao đổi đầy đủ thông tin định tuyến giữa hai miền IP và quang.

1.4 Kiến trúc truyền tải IP/quang

1.4.1 Kiến trúc dựa trên ATM (IP/ATM/ SDH/ WDM và IP/ATM/WDM)

IP/ATM/SDH/WDM là kiến trúc đầu tiên được thiết kế để truyền tải IP trên mạng quang. Trong giai đoạn này, muốn truyền tải IP qua lớp mạng quang phải qua các tầng ATM và SDH. Do đó, phải sử dụng các giao thức được định nghĩa cho mỗi tầng. Hiện nay, kiến trúc này vẫn được sử dụng rất rộng rãi trong mạng

đường trục. Tuy nhiên, nó không còn phù hợp với những yêu cầu đang nổi lên trong mạng trục do sự phức tạp, những giới hạn về chức năng, khả năng mở rộng

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Ngăn xếp được ngầm định sử dụng cho truyền tải IP qua ATM như hình

Hình 1.6 : Ngăn xếp giao thức IP/ATM/SDH/WDM

Tầng IP: Nhận dữ liệu (có thể là thoại, âm thanh, hình ảnh,...) từ tầng trên

và đóng gói thành các gói datagram có độ dài từ 250 đến 65535.

Tầng LLC/SNAP: Thực chất, có 2 cách để đóng gói các gói tin IP trong khung AAL5: Điều khiển liên kết logic LLC/SNAP và ghép kênh ảo. Tuy nhiên,

kỹ thuật được ngầm định trong hầu hết các giải pháp truyền tải IP trên mạng quang

là LLC/SNAP. Trong kỹ thuật này, các gói tin IP được gán thêm 8 byte mào đầu

để tạo nên AAL5-SDU.

Tầng AAL5: Lớp thích ứng ATM, được sử dụng để truyền dẫn dữ liệu phi

kết nối có tốc độ thay đổi VBR. Lớp này thực hiện gán thêm 8 byte tiêu đề tạo

thành AAL5-PDU. Sau đó, AAL5-PDU được cắt ra thành các tải 48 byte của tầng

ATM.

Tầng ATM: nhận các ATM-PDU từ tầng trên xuống và gán thêm 5 byte

tiêu đề tạo ra các tế bào ATM 53 byte.

Tầng SDH: sắp xếp các tế bào ATM vào các khung VC-n. Sau đó được

ghép vào các khung STM-N (N = 1,4,16 hay 64).

Cuối cùng các luồng STM-N sẽ được ghép kênh và truyền dẫn trên hệ thống

WDM tới đích.

Để giảm bớt lớp giao thức có thể sử dụng kiến trúc IP/ATM/WDM. Trong trường hợp này, các tế bào ATM không được đóng trong các khung SDH mà được gửi trực tiếp qua môi trường vật lý (các kênh WDM). Về mặt kiến trúc nó hoàn

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

toàn như kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM chỉ khác ở việc truyền dẫn trên cơ sở tế

bào.

1.4.2 Kiến trúc IP/ SDH/ WDM

Có thể thực hiện một cách đơn giản để truyền dẫn khung SDH có đóng gói các IP datagram qua mạng WDM nhờ sử dụng các Transponder (bộ thích ứng

bước sóng). Hoặc cũng có thể truyền dẫn các khung SDH mang thông tin của các

gói IP qua mạng truyền tải SDH đồng thời với các lưu lượng dịch vụ khác. Nhưng

cùng với sự phát triển của cơ sở hạ tầng mạng truyền tải quang thì truyền dẫn trên mạng WDM là xu thế tất yếu và có nhiều ưu điểm hơn.

Trong kiến trúc này tầng ATM đã bị loại bỏ và gói tin IP được chuyển trực

tiếp xuống tầng SDH. Do xu thế phát triển yêu cầu các bộ định tuyến IP cần phải

nhanh hơn nữa và khi QoS được đảm bảo ở lớp IP thì ATM sẽ không còn cần thiết

nữa. Do đó, đã loại bỏ được các chức năng, sự hoạt động và chi phí bảo dưỡng cho

riêng mạng ATM. Việc có thêm kỹ thuật MPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức)

bổ sung vào tầng IP sẽ xuất hiện 2 khả năng mới. Đầu tiên, nó cho phép thực hiện

kỹ thuật lưu lượng nhờ vào khả năng thiết lập kênh ảo giống như trong ATM. Thứ

hai, MPLS tách mặt điều khiển ra khỏi mặt chuyển tiếp nên cho phép giao thức

điều khiển có thể dễ dàng xử lí đối với những gói tin IP có độ dài thay đổi. Với hệ

thống SDH ta có thể thực hiện chuyển mạch bảo vệ cho các liên kết lưu lượng IP

khi đứt cáp nhờ các chuyển mạch bảo vệ tự động ASP. Quá trình thực hiện tại tầng

quang

Để thực hiện truyền dẫn IP trên SDH có thể sử dụng các giao thức

PPP/HDLC . Gói trên SDH hay IP trên SDH liên quan đến việc bổ sung thêm các

giao diện SDH vào bộ định tuyến kết cuối PPP. Các card đường dây trong các bộ

định tuyến IP sẽ thực hiện đóng khung PPP/HDLC và sắp xếp vào tải SDH.

Hình 1.7 : Ngăn xếp giao thức IP/SDH/WDM

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Có nhiều loại giao diện IP/SDH khác nhau:

• Các luồng VC-4 hay VC-4-X (nối móc xích, có sự đồng bộ về giữa tải tin

với ranh giới của khung VC-4): Cung cấp băng thông tổng mà không có sự phân

biệt giữa các loại dịch vụ IP khi chúng xuất hiện đồng thời trong một luồng

• Các giao diện kênh: Tại đây các đầu ra STM-16 quang có thể gồm 16 luồng VC-4 riêng biệt trong đó mỗi luồng VC-4 tương ứng với một loại dịch vụ.

Sau đó, các luồng VC-4 có thể được định tuyến qua mạng quang với các bộ định

tuyến đích khác nhau nhờ khả năng tách xen một luồng bất kỳ của hệ thống SDH.

PPP là một phương thức đã được chuẩn hoá để đóng gói các tin để truyền dẫn qua các phương tiện truyền dẫn. PPP cung cấp bao gói đa giao thức, điều

khiển lỗi và các tính năng điều khiển khởi tạo liên kết. Khuôn dạng của khung PPP

như hình

Hình 1.8 : Khuôn dạng khung PPP

Trường giao thức có chức năng chỉ loại dữ liệu được mang ở trong trường

thông tin. Dữ liệu có thể là gói tin IP hoặc dữ liệu điều khiển liên kết hoặc dữ liệu

điều khiển mạng.

Trường đệm nhằm đảm bảo cho độ dài của trường thông tin đạt độ dài quy

ước là 1500 byte. Cũng có thể không dùng trường này khi sử dụng bản tin LCP (Link Control Protocol) để thoả thuận trước độ dài của trường thông tin.

HDLC là một chuẩn của ISO, có khuôn dạng như hình.

Hình 1.9: Khuôn dạng khung HDLC

Khung HDLC có thêm các byte cờ để phân biệt đầu cuối của mỗi khung. Trường cờ ở trước trường địa chỉ được gọi là cờ mở đầu khung, trường kia gọi là cờ kết thúc khung hoặc có thể là cờ mở đầu của khung tiếp theo. Trường giao thức

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

để chỉ loại dịch vụ từ tầng trên đưa xuống được đóng gói, ở đây là PPP. Trường

FSC để kiểm soát lỗi cho khung HDLC.

Nhiều container được kết nối với nhau tạo ra một container và tải được sắp

xếp vào đó tạo tốc độ giao diện cao. Sự sắp xếp này còn được gọi là “kết chuỗi ảo”

tải SDH. Kết chuỗi ảo là một cơ chế cung cấp khả năng khai thác tải SONET/SDH hiệu quả và mềm dẻo. Từ “ảo” ngụ ý xâu chuỗi các tải trong SONET/SDH để cung

cấp băng tần mềm dẻo phù hợp với kích thước số liệu. Các luồng bậc cao tạo thành

có dung lượng phù hợp với giao diện của các bộ định tuyến.

Ngoài ra, còn có các kỹ thuật để truyền tải IP trên SDH sử dụng giao thức

SDL và LAPS

1.4.3 Kiến trúc IP/ RPR/WDM

RPR (Resilient Packet Ring) hay IEEE 802.17 là giao thức lớp MAC đang

được chuẩn hóa bởi IEEE. Bằng cách ghép thống kê gói IP truyền trên hạ tầng

vòng sợi quang, có thể khai thác hiệu quả dạng vòng quang và tận dụng ưu điểm

truyền gói. RPR là giao thức lớp MAC vận hành ở lớp 2 của mô hình OSI, nó

không nhận biết lớp 1 nên độc lập với truyền dẫn nên có thể làm việc với WDM,

SDH. Gồm có hai mức

 Mức giao thức tái sử dụng không gian

 Mức chuyển mạch bảo vệ thông minh IPS (Intelligent Protection

Switching).

RPR sử dụng vòng sóng hướng gồm hai sợi quang truyền ngược chiều nhau, cả hai vòng đồng thời được sử dụng để truyền gói dữ liệu và điều khiển.

RPR cho phép nhà cung cấp dịch vụ giảm chi phí thiết bị phần cứng cũng như thời

gian và chi phí của việc giám sát mạng. Trong RPR không có khái niệm khe thời

gian, toàn bộ băng thông được ấn định cho lưu lượng. Bằng cách tính toán khả

năng mạng và dự báo yêu cầu lưu lượng, RPR ghép thống kê và phân phối công bằng băng thông cho các node trên vòng để tránh tắc nghẽn có thể mang lại lợi ích hơn nhiều so với vòng SDH/SONET dựa trên ghép kênh phân chia theo thời gian. RPR phân biệt 2 mức lưu lượng có mức độ ưu tiên cao và thấp và chỉ có mức lưu lượng ưu tiên thấp là sử dụng thuật toán cân bằng(fairness) để cân bằng lưu lượng đảm bảo nút sẽ không bị nghẽn. Thuật toán cân bằng chỉ đạo sự truy nhập nút

trong ring.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

RPR được đặc trưng bởi: Topo vòng ring, số lượng các nút trong ring và

lưu ý rằng vòng ring hoạt động trên phương thức chia sẻ phương tiện, tất cả các

nút trong vòng ring phải có cùng tốc độ.

RPR là một giao thức MAC cung cấp chức năng chuyển mạch tương tự như

Ethernet và gói tin IP được bao gói trong các khung SRP trước khi được truyền dẫn trên mạng truyền tải quang

Hình 1.10: Khuôn dạng khung SRP

Các byte cờ để phân biệt đầu cuối của mỗi khung. Trường cờ ở trước trường

tiêu đề được gọi là cờ mở đầu khung, trường kia gọi là cờ kết thúc khung hoặc có

thể là cờ mở đầu của khung tiếp theo.

1.4.4 Kiến trúc IP/GbE/WDM

Gigabit Ethernet là mô hình mở rộng của tiêu chuẩn mạng Ethernet phiên

bản IEEE 802.3, có tốc độ truyền 1 Gbit/s. Chỗ ứng dụng thích hợp trước tiên của

nó là khuôn viên đại học, tại đây nó có thể được sử dụng để kết nối các hệ thống

mạng Ethernet 10 Mbit/s và 100 Mbit/s đang có sẵn. Gigabit Ethernet có thể cung

cấp thay thế cho đường trục FDDI (Fibre Distributed Data Interface) 100 Mbit/s,

và nó cạnh tranh với các công nghệ ATM trong môi trường mạng dùng riêng.

Gigabit Ethernet sử dụng giao thức truy nhập cảm nhận sóng mang có phát

hiện xung đột CSMA/CD (carrier sense multiple access/collision detection), cùng

định dạng khung, và vùng kích thước khung.

Như đã nói, Gigabit Ethernet được thiết kế dành cho đường trục băng thông

cao, kết nối các bộ định tuyến, các bộ chuyển mạch, hub, bộ lặp, và máy chủ cho các khu trường đại học hay các toà nhà công sở. Hiện nay, Ethernet chiếm tới 85% trong tổng số những ứng dụng mạng LAN. Chuẩn Gigabit Ethernet có thể được sử dụng để mở rộng dung lượng mạng LAN tiến tới MAN và thậm chí đến cả WAN

nhờ các card đường truyền Gigabit trong các bộ định tuyến IP. Các máy chủ được trang bị card mạng Gigabit Ethernet phải có khả năng quản lý hàng triệu gói tin mỗi giây. Những card này có giá rẻ hơn 5 lần so với card đường truyền cùng dung

lượng sử dụng công nghệ SDH. Nhờ đó, công nghệ Gigabit Ethernet trở nên hấp

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

dẫn trong môi trường mạng Metro để truyền tải lưu lượng IP qua các mạch vòng

WDM hoặc thậm chí cho cả các tuyến WDM cự li dài. Hơn thế nữa, các cổng

Ethernet 10Gbit/s sẽ được chuẩn hoá trong tương lai gần. Kết nối giữa Gigabit

Ethernet và Desktop rất cần thiết cho tương lai.

Khung Gigabit Ethernet có cấu trúc như hình 1.11

Hình 1.11 : Khung Gigabit Ethernet

Độ dài cực đại của khung Gigabit Ethernet là 1500 byte nhưng có thể mở rộng đến 9000 byte trong tương lai. Khung Ethernet được mã hoá trong sóng mang quang sử dụng mã 8B/10B. Do đó, thông lượng đầu ra 1Gbit/s thì tốc độ đường

truyền là 1,25Gbit/s. Việc mã hoá cũng được đảm bảo điền đầy khi các gói không

phát đi để đảm bảo khả năng khôi phục đồng hồ.

Gigabit Ethernet hỗ trợ chế độ truyền thông song công giữa hai thiết bị

chuyển mạch với nhau và giữa chuyển mạch và trạm đầu cuối, cũng như hỗ trợ chế

độ bán song công trên các liên kết mạng chia sẻ thông qua bộ lặp và phương pháp

đa truy nhập cảm nhận đa sóng mang có phát hiện xung đột CSMA/CD. Trong môi

trường chuyển mạch song công, thực ra không phải dò tìm xung đột (CSMA/CD)

bởi vì một liên kết dành riêng sẽ được thành lập giữa các trạm đầu cuối, và mỗi

trạm sẽ sử dụng ống dẫn dữ liệu của riêng nó trong quá trình truyền tải. Tuy nhiên,

CSMA/CD vẫn được giữ lại để duy trì tính tương thích với các tiêu chuẩn Ethernet

đang tồn tại.

Theo tiêu chuẩn của IETF việc sắp xếp khung Ethernet qua SDH sử dụng

thủ tục tạo khung HDLC. Mục đích của kỹ thuật này là truyền tải các khung

Ethernet qua mạng WAN ở tốc độ bit rất cao, hơn rất nhiều so với tốc độ đã cho trong họ giao thức Ethernet và với khoảng cách lớn hơn khoảng cách mà GbE thực hiện được cho đến nay.

1.4.5 Kiến trúc IP/WDM

Cuối cùng, kiến trúc mục tiêu mà các nhà cung cấp mong muốn đạt tới là IP(MPLS)/WDM, trong đó tầng SDH, ATM đều bị loại bỏ, các gói tin IP được chuyển trực tiếp xuống tầng quang. Việc loại bỏ tầng ATM và SDH tương đương với việc có ít tầng phải quản lý hơn. Khi đó IP có chức năng xử lý lưu lượng dữ

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

liệu và cả các loại lưu lượng khác trong tương lai bao gồm ghép kênh, định tuyến,

cơ chế phục hồi và điều khiển lưu lượng, WDM cung cấp chức năng truyền dẫn,

bảo vệ và phục hồi.

Hình 1.12: Kiến trúc tổng quát của mạng IP/WDM

Hình 1.12 là kiến trúc tổng quát của mạng IP/WDM. Có nhiều mạng quang

tồn tại trong miền quang, trong đó giao diện ENNI(Extent Network-Network

Interface) được sử dụng để báo hiệu giữa các mạng quang với nhau. Một mạng

quang riêng lẻ bao gồm các mạng nhỏ hơn và báo hiệu giữa chúng sử dụng giao

diện INNI( Inter Network-Network Interface). Một mạng quang nhỏ hơn đó gồm

nhiều node quang(bộ OXC) được nối với nhau bởi sợi quang. Các mạng khách

hàng như IP, ATM, SONET giao tiếp với mạng quang thông qua giao diện

UNI(User-Network Interface). Các kĩ thuật chuyển mạch quang quyết định loại

dịch vụ mà mạng quang có thể cung cấp cho mạng khách hàng

Với kiến trúc IP /WDM các datagram được xử lý hoàn toàn trong miền quang từ nguồn tới đích theo từng đơn vị truyền dẫn. Nó có thể lợi dụng được ưu điểm nổi bật của kỹ thuật gói là nâng cao được hiệu quả tài nguyên mạng (thiết bị truyền dẫn, thiết bị chuyển mạch) do các gói của cùng một đích có thể đi theo các hướng khác nhau tuỳ vào khả năng đáp ứng của tài nguyên theo hướng đó. Đồng thời kết hợp với hệ thống truyền dẫn quang tốc độ cao, băng thông rộng. Giai đoạn này chỉ có thể thực hiện khi công nghệ cho phép xử lý gói tại miền quang. Về cơ bản, chỉ cần nâng cấp các thiết bị tại các node của mạng IP over WDM sao cho

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

đáp ứng được năng lực xử lý gói quang. Các datagram khác nhau có thể nằm cùng

trên một bước sóng khi truyền dẫn nhưng tại các node nó được xử lý riêng rẽ mà

không cần thực hiện biến đổi E/O. Công nghệ chuyển mạch gói quang sẽ cố gắng

để đạt được hiệu năng nhóm gói tin truyền qua mạng quang tốt nhất. Luồng thông

tin tiêu đề hoặc thông tin điều khiển trên một kênh điều khiển riêng sẽ thiết lập đường truyền đơn hướng

Chúng ta sẽ xét ba kiến trúc mạng IP/ WDM

1.4.5.1 IP over point to point WDM

Các thiết bị như OADM không tạo thành mạng WDM mà cung cấp một liên

kết lớp vật lý giũa các router IP. SONET có thể được sử dụng để truyền các khung

trên các kênh WDM. Gói IP được đóng khung trong khung SONET. Hệ thống này

có thể trải rộng nên phát triển ở các mạng có khoảng cách xa. Kiến trúc này đòi hỏi

các router IP liên kết trực tiếp với nhau qua các liên kết sợi quang đa bước sóng.

Giao diện giữa hai router láng giềng là cố định, topo cố định, cấu hình mạng là

tĩnh, hệ thống quản lý tập trung, với sự tương tác giữa lớp IP và WDM là nhỏ nhất

Hình 1.13: kiến trúc IP/WDM điểm điểm

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

1.4.5.2 IP over WDM cấu hình lại

WDM cấu hình lại sử dụng trong mạng WDM chuyển mạch kênh, ở đó lighpath được hình thành bằng cách thiết lập các kênh có thể cấu hình lại đáp ứng sự thay đổi lưu lượng và kế hoặch mạng

Giao diện router IP được kết nối với giao diện client của mạng WDM.

Trong kiến trúc này, giao diện kết nối chéo và giao diện add/drop tương tác với

nhau trong các liên kết sợi đa bước sóng.

Hình 1.14: Kiến trúc IP/ WDM cấu hình lại

Mạng WDM có một topo vật lý, một topo lighpath riêng. Topo vật lý bao

gồm các NE liên kết với nhau bằng sợi quang, topo lighpath được tạo ra bởi các

kết nối kênh bước sóng. Do công nghệ WDM cấu hình lại là công nghệ chuyển

mạch kênh, nên việc thiết lập và giải phóng kênh bước sóng được xây dựng, duy trì bằng các pha. Chuyển mạch lưu lượng IP, chuyển mạch bước sóng không bao giờ làm việc trên cùng một lớp, nó tương đương với mạng xếp chồng

Lighpath ở đây được thiết kế để phù hợp với topo IP. Bằng việc cấu hình thích hợp các kết nối chéo, một giao diện có thể kết nối với bất kì giao diện khác tại bất kì một router nào. Kết quả là, với một giao diện router cho trước, hàng xóm của nó được cấu hình theo đó.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

1.4.5.3 IP over WDM chuyển mạch

WDM chuyển mạch sử dụng trong mạng WDM chuyển mạch gói, ở đó các header hoặc nhãn quang được gắn vào dữ liệu, truyền cùng tải trọng xử lý tại mỗi node. Dựa trên tỉ lệ thời gian xử lý tiêu đề gói và chi phí truyền dẫn gói có thể sử dụng chuyển mạch burst, chuyển mạch nhãn, hoặc chuyển mạch gói.

Kiến trúc này hỗ trợ dung lượng chuyển mạch từng gói, đi ngược với mục

đích đơn giản hóa việc cung cấp lighpath từ đầu vào đến đầu ra

Hình 1.15 : kiến trúc IP/ WDM chuyển mạch

OBS và OLS sử dụng kiểu chuyển mạch khác với IP truyền thống vì IPv4

sử dụng nỗ lực tối đa để chuyển gói tới đích khi đã định tuyến. OLS tương tự như

MPLS nhưng lại không hỗ trợ chuyển tiếp gói tin truyền thống do không hiểu các tiêu đề gói IP. Ngoài ra nó đưa ra lưu lượng có tính hạt trung bình

Hình OBS, OLS được xem là các OLSR. Điểm khác biệt chủ yếu giữa OBS, OLS là OBS sử dụng chuyển mạch gói, OLS sử dụng chuyển mạch luồng. OLS sử dụng một bước sóng inband để mang thông tin điều khiển ví dụ mào đầu của luồng. Trên hình OLSR được triển khai trong một cụm. Trong cụm đó chỉ có OLSR biên yêu cầu thực hiện nhiệm vụ của giao thức IP được cung cấp bộ đệm

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

điện, vì vậy các gói IP đến có thể chờ tại hàng đợi trong trường hợp thiết lập LSP

động

OLSR được kết nối với nhau bằng sợi có hỗ trợ kênh đa bước sóng. OPR có

thể được triển khai như một router điện nhưng khác ở một số giao diện.

1.5 Giải pháp tích hợp về điều khiển ASON/GMPLS

1.5.1 Giới thiệu cơ chế điều khiển và MPLS

Trong thập kỉ vừa qua, công nghệ mạng quang đã phát triển nhảy vọt. Sau khi các OXC toàn quang hay còn gọi là OXC trong suốt được phát triển, các thành

phần mạng quang được hỗ trợ them nhiều đặc điểm và chức năng, cho phép topo

mạng quang thay đổi từ point- to- point đến Ring và mesh. Vì vậy các mạng quang

trở nên thông minh, có thể chuyển mạch tự động, có thể điều khiển. Một đường

truyền quang là một kết nối lớp quang point –to-point giữa hai điểm truy nhập(cặp

node client), chúng ta sẽ dùng với thuật ngữ lighpath. Mạng quang có sự trong suốt

về giao thức,cần một bộ máy điều khiển để thiết lập lighpath và giải phóng nó

Ở thời điểm hiện tại, mô hình mạng viễn thông của chúng ta là

IP/ATM/SONET,SDH. Mô hình chồng chéo này dẫn đến sự phức tạp trong mặt

phẳng quản lý, điều khiển cũng như vấn đề nâng cấp mạng. Cần quá nhiều mô

hình địa chỉ, cơ chế chuyển đổi khung, giao thức quản lý…Mục đích lâu dài của

tích hợp Optical là chuyển được lưu lượng của IP trực tiếp qua lớp quang, với một

mặt phẳng điều khiển thống nhất. Điều này có không ít những khó khăn

Chúng ta hãy bắt đầu bằng cách tìm hiểu một số khái niệm cơ bản cùng hai

loại điều khiển cho mô hình IP/ quang. Một cách cơ bản, tồn tại hai cách tiếp cận

với điều khiển mạng : tập trung và phân bố. Trong cơ chế điều khiển tập trung, nút

điều khiển trung tâm chứa toàn bộ thông tin về trạng thái mạng hiện tại và cung cấp các yêu cầu thiết lập lightpath. Cơ chế này có thể cấp phát các tài nguyên mạng hiệu quả hơn bởi vì nút điều khiển trung tâm biết được tất cả thông tin về

sự hư hỏng liên kết, số bước sóng sẵn có trên mỗi liên kết. Tuy nhiên cơ chế này có hai nhược điểm. Thứ nhất là khả năng mở rộng kém do nút trung tâm phải xử lý quá nhiều thông tin và trở thành mộtt điểm thắt nút cổ chai trong mạng. Nhược điểm thứ hai là khả năng sống còn thấp, nếu nút trung tâm có sự cố thì toàn bộ mạng sẽ bị mất điều khiển. Do đó cơ chế điều khiển tập trung chỉ thích hợp cho

các mạng loại nhỏ. Cơ chế điều khiển phân bố không có nút điều khiển trung tâm. Thay vào đó, mỗi nút điều khiển việc định tuyến và gán bước sóng thông

qua việc kết hợp với các nút lân cận. Cơ chế này có hai ưu điểm là khả năng mở

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

rộng cao và tính sống còn cao. Do đó, cơ chế này thích hợp hơn với các mạng lọai

lớn.

Trong các mạng viễn thông, điều khiển mạng được kết hợp với quản lý

mạng và được thực hiện như một phần của hệ thống quản lý và được gọi là mạng

quản lý và điều khiển(NC& M) nằm trong mạng quản lý viễn thông.

Internet có mô hình điều khiển mạng phân tán, có các giao thức rời rạc, các

chức năng phân phát và quản lý tài nguyên, chọn và ước tính tuyến đường được

thực hiện qua các giao thức định tuyến. Do Internet không có hướng kết nối nên

không cần các giao thức báo hiệu. Phát hiện lỗi và khôi phục được thực hiện thông qua định tuyến và định tuyến lại. Từ lâu, IP đã được coi là mạng được triển khai rộng rãi để hỗ trợ các ứng dụng theo phương thức gói. Chuyển mạch nhãn đa giao

thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) là một giải pháp chuyển mạch IP và được chuẩn hoá bởi IETF, ra đời vào năm 1996.

 Gọi là chuyển mạch nhãn vì: Sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn làm kỹ

thuật chuyển tiếp ở lớp bên dưới (lớp 2).

 Gọi là đa giao thức vì: MPLS có thể hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng

(lớp 3), không chỉ riêng IP.

MPLS là sự kết hợp hai kỹ thuật IP và ATM với nhau, cụ thể là kết hợp ưu

điểm của IP (ví dụ cơ cấu định tuyến) và của ATM (như phương thức chuyển

mạch, điều khiển lưu lượng),

MPLS gồm hai chức năng quan trọng:

 Chức năng chuyển tiếp gói tin: sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn. Bản chất là: tìm chặng kế tiếp của gói tin trong một bảng chuyển tiếp

nhãn, sau đó thay thế giá trị nhãn của gói, rồi chuyển ra cổng ra của

bộ định tuyến.

 Chức năng điều khiển: gồm các giao thức định tuyến lớp mạng có nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR( Label Switching Router thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của một mạng MPLS, nó tham gia trong việc thiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn) và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành bảng định tuyến chuyển mạch nhãn.

Việc thực hiện chuyển mạch chỉ xảy ra khi tìm kiếm và thay thế nhãn. Trong quá trình chuyển mạch không cần thêm bất kì thông tin gì. Do đó, khi gói

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

tin IP nằm trong miền MPLS thì các tiêu đề mạng của gói tin sẽ không cần xử lý

tại các nút tức là các LSR không cần kiểm tra tiêu để IP của gói để tìm trạm kế

tiếp. Nhãn thường là một số và được gán cho gói tin tại bộ định tuyến IP tại biên

của miền MPLS. Nhãn sẽ chỉ ra tuyến mà gói tin sẽ đi qua mạng vì thế các gói tin

sẽ được định tuyến nhanh hơn mà không cần xử lý phần địa chỉ đích trong gói tin (các gói tin sẽ được chuyển mạch thay vì định tuyến dựa trên các nhãn được gán).

MPLS còn có khả năng liên kết và phân lớp lưu lượng IP trên các đường

xác định trước khi truyền qua mạng. Đây chính là chức năng điều khiển kĩ thuật

lưu lượng. kĩ thuật lưu lượng là một đặc điểm nổi bật của MPLS. LSP là một

đường đi để gói tin qua miền MPLS từ điểm bắt đầu gán nhãn đến điểm nhãn bị loại bỏ khỏi gói tin. Các LSP được thiết lập trước khi truyền dữ liệu. Điều này

được thực hiện bởi một giao thức báo hiệu, ví dụ giao thức dành trước tài nguyên RSVP mở rộng và bằng định tuyến cưỡng bức (CR-LSP). Các thành phần của mặt

phẳng điều khiển kĩ thuật lưu lượng được phân chia và độc lập với nhau. Chúng

xác định các chức năng cơ bản và không hạn chế các thuật toán và giao thức .

Mặt điều khiển MPLS-TE (MPLS-Traffic Engineering) là mặt điều khiển

tích hợp. Các thành phần như OXC, LSR sẽ có một mặt điều khiển thống nhất.

Mặt điều khiển MPLS-TE phải đặc biệt phù hợp với OXC. OXC sử dụng mặt điều

khiển này sẽ là một thiết bị có địa chỉ IP.

Khung làm việc cho mô hình mặt điều khiển MPLS-TE gồm:

 Tìm kiếm tài nguyên bằng cách sử dụng các giao thức như giao thức

trong cổng (IGP).

 Trao đổi thông tin về trạng thái mạng (cấu trúc, các tài nguyên khả

dụng).

 Tình toán đường truyền để có các quyết định định tuyến.

 Quản lý tuyến: thực hiện các hoạt động như: đặt lại đường truyền, bảo

dưỡng, phân phối nhãn,...

Xây dựng mặt điều khiển dưới dạng module sẽ tăng cường hiệu quả của mạng. Mặt điều khiển MPLS sẽ chạy bằng cách sử dụng các module để thực hiện các hoạt động trên.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

1.5.2 Giới thiệu về ASON

Automatically-switched optical network (ASON) mạng quang chuyển mạch tự động là mạng dựa trên công nghệ cho phép phân phát một cách tự động các dịch vụ truyền tải. Kiến trúc này được các nhóm nghiên cứu của ITU-T nghiên cứu theo phương pháp tích hợp các lớp khác nhau trên đỉnh lớp quang. ASON mở rộng

OTN với một mặt phẳng điều khiển hiệu quả sẽ tiết kiệm chi phí và thao tác của

các nhà khai thác. ASON là một mạng truyền tải quang có năng lực kết nối động.

Mạng này bao gồm SDH, bước sóng và kết nối sợi quang trong mạng hỗn hợp (có cả điện và quang) và mạng toàn quang. Đặc biệt một ASON có thể không chỉ phân

phát các kết nối thuê riêng mà còn các dịch vụ truyền dẫn khác như các kết nối

quang chuyển mạch và cố định. ASON là một dạng chuyển mạch bảo vệ

Trong một ASON mỗi node mạng cần có một mặt phẳng điều khiển. Mặt

phẳng điều khiển thiết lập và giải phóng các kết nối và có thể phục hồi các kết nối

khi có lỗi. Mặt phẳng đó có thể được coi như một chuyển mạch, theo đó, cơ sở hạ

tầng cáp quang đã được thiết lập sẽ có khả năng chuyển mạch.

Kiến trúc ASON là mô hình client-server hay mô hình xếp chồng như biểu

diễn trong hình 1.16. Mô hình này giả thiết có sự riêng rẽ, nghĩa là phân biệt và

độc lập quản lý, sở hữu của các dịch vụ lớp 1 và 3.

Hình 1. 16 Kiến trúc phân lớp của ASON

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Các tiêu chuẩn ASON được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn mạng truyền

dẫn quang (Optical Transport Network - OTN) và sẽ là cơ sở để chuyển sang mạng

Internet quang. Theo ITU, các tiêu chuẩn này sẽ tạo ra các cơ hội kinh doanh lớn cho các nhà khai thác mạng và nhà cung cấp dịch vụ, cho phép họ cung cấp các

dịch vụ băng tần từ đầu cuối đến đầu cuối, được quản lý một cách hiệu quả, linh hoạt và với chi phí thấp. Các tiêu chuẩn ASON cũng có thể được triển khai để tăng

tính năng động của các mạng quang trong tương lai cũng như các mạng SDH đã

được thiết lập. ASON gồm ba mặt phẳng tách biệt trong mạng

o Mặt truyền tải quang : cung cấp các chức năng cần thiết cho việc

truyền tải các tín hiệu lớp client, có khả năng kết nối chéo

o Mặt điều khiển : cung cấp các chức năng cần thiết cho việc thiết lập các kết nối end-to-end cho các tín hiệu cliên với các đặc tính do

khách hàng yêu cầu trong giai đoạn thiết lập

o Mặt quản lý mạng : Thực hiện quản lý mặt truyền tải và điều khiển

ASON cũng gồm các giao diện UNI, INNI, ENNI. Giao diện UNI hoạt

động giữa lớp client và quang, mang thông tin báo hiệu giữa mạng báo hiệu và

ASON và user, nó cho phép client thực hiện một số chức năng : khởi tạo kết nối,

xóa kết nối, sửa kết nối, hỏi trạng thái của kết nối. Một số chức năng có thể được

cấu hình tự động hoặc nhân công như : đăng kí client, phân giải địa chỉ, phân phối

dịch vụ tới các node lân cận. Giao diện INNI mang bản tin báo hiệu giữa các bộ

điều khiển kết nối quang ASON và giới hạn trong một miền (một nhà khai thác).

Nhiêm vụ của INNI là định tuyến và báo hiệu. Giao diện ENNI giao tiếp giữa các

vùng quản lý khác nhau, mang thông tin báo hiệu giữa các vùng ASON tách biệt.

ENNI không chứa thông tin về topo mạng như INNI và cũng không điều khiển tài nguyên

Ngoài ra ASON gồm giao diện : Giao diện điều khiển kết nối CCI mang thông tin điều khiển giữa các phần tử báo hiệu ASON (OCC) và phần tử mạng truyền tải, giao diện quản lý mạng NNI-A/T quản lý giữa TMN và mặt điều khiển hoặc mặt truyền tải

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

1.5.3 Cơ chế điều khiển ASON

Các cơ chế điều khiển ASON có thể hỗ trợ cả các dịch vụ kết nối chuyển mạch theo bước sóng và theo bước sóng phụ trên các mạng truyền dẫn để cung cấp

băng tần theo yêu cầu (Các dịch vụ kết nối theo bước sóng sử dụng toàn bộ một

bước sóng, còn các dịch vụ dùng bước sóng phụ thì sử dụng một kênh trong một bước sóng.)

Các cơ chế điều khiển ASON cũng cho phép hồi phục mạng cáp quang rất

nhanh chóng. Trước đây các mạng truyền dẫn thường sử dụng phương pháp bảo vệ

chứ không phải phương pháp khôi phục để đảm bảo độ tin cậy của các kết nối. Theo phương pháp bảo vệ, các kết nối được chuyển sang các khe riêng hoặc khe

dùng chung trong trường hợp có sự cố của một tuyến cáp hoặc một thiết bị mạng.

Với phương pháp khôi phục, các điểm kết cuối có thể truy nhập lại (redial) để thiết

lập lại kết nối thông qua một kênh thay thế ngay khi có tín hiệu cho thấy kết nối

ban đầu bị đứt. Khôi phục là phương pháp có nhiều lợi ích cho các nhà khai thác

do tận dụng tối đa năng lực mạng lưới, và với các tiêu chuẩn mới được đưa ra,

phương pháp này còn có thể được thực hiện nhanh hơn rất nhiều so với các hệ

thống khôi phục ưu tiên hiện nay.

Nhà cung cấp hàng đầu cho thiết bị ASON đã đưa ra công nghệ điều khiển

ASON/ GMPLS, trong các sản phẩm SDH, WDM/ OTN và PTN đã được tích hợp

mặt phẳng điều khiển ASON/GMPLS. Loạt sản phẩm ASON cung cấp giải pháp

mạng truyền dẫn thông minh từ mạng đường trục đến mạng truy nhập. Hợp nhất và phân tán mặt phẳng điều khiển ASON/GMPLS làm tăng độ tin cậy mạng, cũng

như tận dụng tối đa băng thông mạng truyền tải và cùng trong một thời gian giảm

xử lý của mạng.

ASON mang tính thông minh đến cho mạng truyền tải. Phân phối topo và

tài nguyên tự động làm cho các phần tử mạng tự động nhận diện thiết bị và nạp driver để sử dụng ngay, chẳng cần setup phức tạp.

Trong bất cứ trường hợp nào thì mảng điều khiển cũng phải được thiết kế

đáng tin cậy, có khả năng mở rộng và hiệu quả. Hơn thế nữa, nó phải đem lại cho nhà cung cấp khả năng điều khiển tốt hơn để thiết lập kênh một cách nhanh chóng

và chính xác. Về cơ bản mảng điều khiển này cần phải thực hiện:

- Phục vụ cho nhiều công nghệ mạng truyền tải (như SDH, OTN, PXC)

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

- Đủ linh hoạt để thích ứng một loạt các kịch bản mạng khác nhau.

Mảng điều khiển ASON có một số thành phần chung như khám phá tài

nguyên, tách thông tin trạng thái, thành phần quản lý luồng và lựa chọn luồng. Các

modul chức năng bao gồm:

- Khám phá tài nguyên.

- Kết thông tin trạng thái.

- Lựa chọn luồng.

- Quản lý luồng.

1.5.4 MPλS (Multi Protocol lamda Switching) và GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching).

Nhằm tạo ra các mối quan hệ ngang hàng giữa MPLS và mạng quang. IETF

đề xuất mở rộng mặt phẳng điều khiển kĩ thuật lưu lượng tới lớp quang, gọi là mặt

phẳng điều khiển Multiprotocol Lambda switching(MPλS). Trong mạng quang,

các OXC sử dụng ma trận chuyển mạch để chuyển luồng dữ liệu( gắn liền với một lighpath) từ một đầu vào đến một đầu ra. Trong mạng dữ liệu, các chức năng chủ

chốt đều được thực hiện bởi mặt điều khiển kĩ thuật lưu lượng MPLS. Tương tự

như vậy, mạng quang cũng cung cấp những chức năng như: định tuyến, giám sát,

bảo vệ và phục hồi,... Trong đó, các OXC có khả năng lập trình, với cơ cấu chuyển

mạch được sắp xếp lại và các mặt điều khiển tương đối mềm dẻo, sẽ trở thành

phần tử chủ chốt của lớp quang.

LSR và OXC có khá nhiều điểm tương đồng nhờ cùng sử dụng một kiểu

định hướng: chuyển mạch thông tin từ cổng vào đến cổng ra, LSR công nghệ dựa

trên nhãn gán kèm theo mỗi gói tin, còn OXC chuyển mạch dựa trên số thứ tự của

cổng hoặc bước sóng. Cả LSR, OXC đều cần một phẳng điều khiển để phát hiện,

phân phối, duy trì thông tin trạng thái mạng cũng như các kết nối (LSP, lighpath)

dưới nhiều chính sách về kĩ thuật lưu lượng khác nhau. Tải trọng mà LSP hoặc lighpath mang đều trong suốt dọc theo đường đi. Một điểm tương đồng khác là cả kết nối LSR và OXC đều là các kết nối điểm-điểm không trực tiếp, được thiết lập thông qua một đường giữa hai nút LSR hoặc OXC đã được sắp đặt trước. Những điểm tương đồng này cho thấy MPLS sẽ là một sự lựa chọn đúng đắn để thiết kế một mặt điều khiển nhằm hợp nhất quang và IP. MPλS là khái niệm được sử dụng

để mở rộng MPLS-TE trên quang. Sự khác nhau giữa OXC và LSR là OXC không có xử lý mức gói trong mặt bằng dữ liệu, trong khi LSR có hoạt động ở mức gói.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Hình 1.17 : Mạng MPλS

Hình 1.17 biểu diễn cách nhìn tổng quát đối với mạng MPλS. Một mạng

MPλS gồm các thiết bị LSR và OXC kết nối với nhau bằng các liên kết quang. Các

giao thức trong cổng (IGP), giao thức quản lý liên kết (LMP), giao thức chiếm tài

nguyên (RSVP),.... được truyền trên kênh điều khiển, cho phép thiết lập một kết

nối quang.

1.5.4.1 Các bó liên kết và các kênh điều khiển

Để đảm bảo đặc tính mở rộng của mạng, một nhóm gồm một hoặc nhiều

kênh sử dụng để kết nối một cặp OXC được điều khiển bằng MPLS (MPLS-OXC)

hay một cặp LSR cùng với một kênh điều khiển sóng hướng được lưu hành như

một liên đơn. Kênh điều khiển chỉ mang thông tin điều khiển giữa các MPLS-OXC

kế tiếp nhau và có thể hoạt động trên một sợi quang, bước sóng cụ thể hay thậm

chí một kết nối ngoài băng.

Trong MPλS, thay vì tráo đổi các nhãn như trong MPLS là tráo đổi bước

sóng, chuyển đổi giữa bước sóng tại đầu vào và bước sóng tại đầu ra của bộ chuyển mạch kết nối chéo quang trong mỗi nút.

Hai vấn đề trong thiết kế kiến trúc logic mạng MPλS là chọn tuyến và gán bước sóng tương ứng. Nhiều phương pháp đã được đưa ra nhằm tối ưu hoá chi phí và tận dụng nguồn tài nguyên bước sóng. Khi dùng bước sóng thay cho nhãn trong

MPλS là cần một số lượng bước sóng rất lớn. Công nghệ DWDM hiện tại cho phép ghép khoảng 200 bước sóng, thậm chí với sợi quang đa mode và có biến đổi

bước sóng. Vì thế, nó rất hữu hiệu trong việc tập hợp các bước sóng thì có thể 2 LSP vào trong một LSP quang lớn hơn để khắc phục sự hạn chế tài nguyên và sự

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

bùng nổ lưu lượng. Điều này có thể thúc đẩy phát triển một vài loại LSR quang có

dung lượng rất cao. Đường ánh sáng được phân chia ra và cần một số đường ánh

sáng để truyền các gói tin đến LER. Khi đó, khả năng định tuyến IP vẫn cần thiết

trong mạng vì các gói trong cùng một đường ánh sáng từ một nút có thể đến 2 địa

chỉ đích khác nhau.

1.5.4.2 Các công nghệ chuyển mạch MPλS là phiên bản đầu tiên áp dụng điều khiển cho mạng quang chuyển

mạch bước sóng WDM, sau này có thể áp dụng cho nhiều công nghệ chuyển mạch

như TDM và Ethernet, kể cả chuyển mạch chùm quang... IETF đã tổng quát hoá

lên thành GMPLS. Sự mở rộng MPLS thành GMPLS là sự hỗ trợ them các công nghệ chuyển mạch sau :

 Chuyển mạch gói: Dung lượng chuyển tiếp là gói, thành phần mạng điển

hình là router IP

 Chuyển mạch lớp 2, các thành phần mạng (các bộ chuyển mạch ATM,FR,

Ethernet) có thể dựa trên tế bào hoặc Frame để chuyển dữ liệu

 Chuyển mạch khe thời gian: Dựa trên ghép kênh phân chia theo thời gian, dữ liệu được đóng gói theo khe thời gian, ở lớp SONET SDH, các thành

phần DCS và ADM là các thành phần tiêu biểu

 Chuyển mạch λ: chuyển mạch λ được thực hiện bởi các OXC, dữ liệu đầu

vào ở một bước sóng, chuyển ra đầu ra ở một bước sóng khác

 Chuyển chuyển mạch sợi: Tính hạt của chuyển mạch quang nằm ỏ lớp sợi.

Thành phần là các OXC có khả năng chuyển mạch sợi

MPλS tập trung vào xây dựng ứng dụng truyền tải IP qua mạng quang, củ thể

là tìm kiếm các giải pháp chuyển tải luồng luu luợng IP vào các buớc sóng quang.

Trong khi đó GMPLS tập trung vào việc xây dựng nền tảng diều khiển cho mạng MPLS nhằm tích hợp chức năng quản lý các phương thức truyền tải khác nhau

như là IP, SDH, Ethernet … trên một nền tảng quản lý thống nhất.

Mặt phẳng điều khiển GMPLS tập trung vào chuyển mạch λ, GMPLS gần như ảnh hưởng đến hầu như các công nghệ chuyển mạch và các cố gắng hợp nhất mặt phẳng điều khiển của tất cả các mạng. Trong GMPLS, một LSP có thể chỉ được thiết lập giữa các thành phần mạng, đặc biệt hơn là giữa các giao diện.

GMPLS có một số tính năng cải tiến như: mở rộng nhãn cho cả các khe TDM, truyền hai chiều, tăng cường khả năng báo hiệu, kết hợp các khả năng định tuyến.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Hình: 1.18 Các khả năng chuyển mạch GMPLS hỗ trợ

Các LSR có thể kết nối chéo hoặc chuyển tiếp không chỉ dựa vào gói mà

còn dựa vào bước sóng, khe thời gian(lớp SDH), cổng vật lý (lớp sợi) tạo thành

các cấp, trên cùng là giao diện chuyển mạch sợi FSC(khả năng chuyển mạch sợi),

tiếp đến là giao diện chuyển mạch bước sóng LSC (các SDM quang hoặc các

OXC, khả năng chuyển mạch Lambda), các giao diện chuyển mạch theo thời gian

TDM (các bộ DXC, ADM SONET/SDH, khả năng TDM) và cuối cùng là giao

diện chuyển mạch gói PSC (các bộ định tuyến, các chuyển mạch ATM, khả năng

chuyển mạch gói) như trên hình. Các LSP của các giao diện khác nhau có thể được

xếp chồng vào một LSP khác.

1.5.4.3 ngăn xếp giao thức

Ngăn xếp của giao thức GLMPS được thể hiện ở trong hình 1.19

Hình 1.19 : Ngăn xếp giao thức GMPLS

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

• Giao thức báo hiệu

Giao thức báo hiệu là một giao thức quan trọng được sử dụng trong mảng

điều khiển. Sự phát triển của MPLS thành GMPLS đã mở rộng giao thức báo hiệu.

Hiện nay, chỉ có 2 giao thức được sử dụng rộng rãi là: giao thức phân bố nhãn định

tuyến bắt buộc (CR-LDP) và mở rộng thiết kế lưu lượng - giao thức dành trước tài nguyên (RSVP-TE). Bất cứ đối tượng nào được GMPLS định nghĩa cũng có thể

mang các bản tin báo hiệu của những giao thức này. Giao thức báo hiệu có trách

nhiệm đối với tất cả các hoạt động quản lý kết nối. Nó dùng để thiết lập LSP, gỡ

bỏ LSP, thay đổi LSP, khôi phục LSP và hỗ trợ xử lý loại trừ.

Trong vấn đề báo hiệu này, các tăng cường chính của GMPLS tập trung vào: trao đổi nhãn, bao gồm cả mạng không phải chuyển mạch gói, báo hiệu để

thiết lập các đường dự phòng, thiết lập các LSP hai hướng, xúc tiến việc gán nhãn thông qua các nhãn được đề xuất, hỗ trợ chuyển mạch băng tần - tập các bước sóng

gần nhau được chuyển mạch với nhau.

• Mở rộng giao thức định tuyến OSPF-TE, IS-IS-TE

Giao thức định tuyến dùng cho việc khám phá một cách tự động về topo

mạng, thông báo tài nguyên khả dụng như băng tần, kiểu bảo vệ. Một số tăng

cường chính của GMPLS tập trung vào: thông báo kiểu bảo vệ tuyến là 1+1, 1:1

hay không bảo vệ, khám phá các tuyến khác cho các đường dự phòng, nhận và

thông báo các liên kết không có địa chỉ của giao diện vào/ra.

Giao thức định tuyến (OSPF hay IS-IS) phải được mở rộng để mã hoá và

thông báo tình trạng của các kết nối quang. Thông tin này được sử dụng trong suốt

quá trình tính toán đường truyền. Giao thức định tuyến phải đưa ra những thông tin

 Mã hoá và tốc độ bit của liên kết.

 Liên kết có phải là một phần của một nhóm liên kết hay không? Một

nhóm liên kết sẽ bị hỏng nếu một liên kết tách ra.

 Bù lại sự suy giảm tín hiệu về mặt quang do những nguyên nhân như suy hao hay tán sắc trên một liên kết. Sự suy giảm này làm ảnh hưởng đến chất lượng của tín hiệu quang.

 Khả năng bảo vệ (nếu có) mà các cấu hình liên kết yêu cầu.

• Giao thức quản lý tuyến LMP

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

Đây là một giao thức mới dùng để quản lý và bảo dưỡng mặt điều khiển và

mặt số liệu giữa hai nút lân cận hay chính là đảm bảo sự thông tin nhãn GMPLS

chính xác giữa các phần tử mạng. LMP là giao thức dựa trên IP, hoạt động giữa

các hệ thống lân cận cho phép cung cấp tuyến và cô lập lỗi. LMP cũng được sử

dụng cho bất cứ phần tử mạng nào, tuy nhiên nó thường được hướng cho chuyển mạch quang. Chức năng của LMP là:

- Quản lý kênh điều khiển: được thiết lập bởi các tham số tuyến và đảm bảo

sự an toàn cho cả tuyến.

- Kiểm tra việc kết nối tuyến: đảm bảo kêt nối vật lý tuyến giữa các nút lân

cận, sử dụng bản tin kiểm tra tuyến PING.

- Mối liên hệ giữa các đặc tính tuyến: xác định các đặc tính tuyến của các

nút liền kề.

- Cô lập lỗi: cô lập các lỗi đơn hoặc lỗi kép trong miền quang

- Quyết định kết nối quang nào sẽ được kết cuối tại nút.

1.6 Tiếp cận mặt bằng quản lý

Mặt bằng quản lý được sử dụng để gắn tới một tập các cơ cấu và thuật toán

liên quan đến tới tất cả hệ thống. Nó thỏa thuận với năm vùng chức năng FCAPS.

FCAPS là viết tắt của Fault, Configuration, Accounting, Performance, Security là

những danh mục quản lý mạng chủ yếu. trong một số trường hợp Accounting

được thay thế bởi Administration. Nó cung cấp định tuyến hỗ trợ QoS, tự động

khôi phục hỏng hóc, bảo mật, thanh toán...

Chức năng quản lý chủ yếu tồn tại ở vùng điện IP, vùng WDM quang một

cách độc lập chứ không có sự tích hợp hai vùng. Mục tiêu là phải tích hợp quản lý

của IP với WDM và các lớp trung gian nếu có. Giải pháp đưa ra dựa vào mô hình

xép chồng. Khi định tuyến được giao cho một cấu hình hai lớp, thực ra nó thực hiện một cách trừu tượng trong môi trường tích hợp IP/WDM sử dụng các truy nhập biên, còn các chi tiết định tuyến đều được thực thi bên trong các miền IP và WDM

Với mục tiêu xác định mỗi hệ thống quản lý cho mỗi công nghệ (IP có khả năng MPLS, WDM ) kết hợp với một hệ thống quản lý liên công nghệ, giải pháp quản lý đưa ra dự đoán bên trong một miền quản trị cho các nhà cung cấp dịch vụ

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1: Tổng quan về tích hợp Ip/ quang

sở hữu cả thiết bị IP và WDM hoặc các nhà khai thác hiện thời sử dụng thiết bị đa

lớp

1.7 Kết luận

Truyền dẫn cáp sợi quang ra đời đã đem đến một phương pháp truyền dẫn

mới có băng thông rộng, tốc độ cao và chất lượng truyền dẫn tốt vì ít chịu ảnh

hưởng của sóng điện từ cũng như các điều kiện của môi trường xung quanh. Ngoài ra, các hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM cũng đang được ứng dụng trên

mạng, có khả năng đáp ứng được tất cả các yêu cầu của người sử dụng cũng như

của các nhà cung cấp.

Kết hợp với giao thức IP, một giao thức đơn giản và hiệu quả, IP/ quang đang

được phát triển bởi rất nhiều tổ chức ví dụ như tổ chức IETF đã đề xuất việc mở

rộng MPLS cho quang gọi là chuyển mạch bước sóng đa giao thức MPλS

(MultiProtocol Lambda Switching). Sau này để tổng quát cho tất cả các công nghệ

truyền dẫn đã phát triển GMPLS. Còn ITU-T xây dựng tiêu chuẩn ASON, mạng

quang chuyển mạch tự động cho cấu trúc đa lớp

Ngoài ra, còn có tổ chức Diễn đàn kết nối mạng quang (OIF) đang sử dụng

các giao thức chuẩn cho phép các thực thể client (ví dụ như Router IP) báo hiệu và

thiết lập kết nối qua mạng truyền tải quang (OTN).

Do sự phát triển về công nghệ còn nhiều hạn chế mà kỹ thuật IP over Optical

không thể thực hiện ngay lập tức các gói IP trực tiếp trên quang. Để đạt được kỹ

thuật này cần phải trải qua một quá trình phát triển. Quá trình này được chia ra làm

3 giai đoạn phát triển: Giai đoạn I: IP over ATM, Giai đoạn II: IP over SDH,

Giai đoạn III: IP over Optical. Các giai đoạn về sau thì các tầng ATM, SDH

càng giảm do ít sử dụng vì một số hạn chế vốn có của nó trong khi WDM tăng lên do có những ưu điểm ưu việt cho việc tích hợp các gói tin IP trên quang.

Tuy nhiên đây chỉ là một cách nhìn nhận, một quan điểm theo một hướng. Với một công nghệ lớn như IP/quang bao gồm rất nhiều công nghệ con của nó việc đưa ra một cái nhìn tổng quan là rất khó, vì vậy với chương tổng quan về tích hợp IP/quang này không trách khỏi một cách nhìn phiến diện. Mặc dù vậy, trong đồ án, em cũng đã cố gắng rất nhiều để có được một phác thảo sơ bộ về toàn cảnh của vấn đề theo một cách nhìn nào đó

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

CHƢƠNG II: MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN THỐNG NHẤT VÀ KĨ THUẬT LƢU LƢỢNG

2.1 Giới thiệu

Mô hình mạng viễn thông IP/ATM/SONET,SDH rất chồng chéo nên rất

phức tạp trong mặt phẳng quản lý, điều khiển cũng như vấn đề nâng cấp mạng.

Cần quá nhiều mô hình địa chỉ, cơ chế chuyển đổi khung, giao thức quản lý. Để có

một mặt phẳng điều khiển thống nhất cần thiết kế chung mặt phẳng điều khiển cho

IP và lớp lõi quang. Có nghĩa xây dựng mô hình địa chỉ, giao thức báo hiệu, cơ chế tái tạo đường, cách thức quản lý ...thống nhất. Một Router trong mạng IP có thể hiểu được tôpô của mạng lõi quang, và có thể đưa ra quyết định thiết lập một

đường quang, qua các OXC trong mạng lõi quang, tới một mạng IP khác, với các

tham số xác định về QoS cho LighPath đó. Ngược lại, các OXC trong lõi quang

cũng có thể thực hiện tương tự. Thường thì các giao thức trong IP đã được nghiên

cứu thực nghiệm nhiều, nên được tận dụng triệt để.

Vấn đề nảy sinh nữa là giữa các giao diện logic cần phải có, đó là UNI giữa

IP (hay một mạng Client khác) với lõi quang và NNI giữa các Optical Network với

nhau. Bản thân NNI có hai loại, là INNI cho các tương tự như giữa các Sub-

Optical net với nhau, còn ENNI như các AS trong IP vậy. Các giao diện khác nhau

bởi luồng thông tin về định tuyến, bảo mật, cơ chế báo hiệu, và các dịch vụ thực

hiện trên chúng cũng khác nhau.

Có hai mô hình dịch vụ được xem xét để thực hiện trên giao diện UNI, là

mô hình tập trung và mô hình phân tán Với mô hình phân tán thông tin trao đổi

giữa giao diện bị hạn chế bởi các chính sách bảo mật, quản lý,...do đó lượng thông

tin báo trao đổi qua giao diện không nhiều. Ở mô hình này, việc thực hiện cơ chế định tuyến chuyển tiếp thông tin là khá phức tạp...Ngược lại, mô hình tập trung

cho phép IP client hiểu được lõi quang, ngôn ngữ thông nhất nên quá trình trao đổi thông tin giữa hai node biên thuận tiện hơn

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

2.1 : Kiến trúc phần mềm cho điều khiển mạng

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

Hình 2.2 : mô hình tại một node quang

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

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

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

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)

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

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

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

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 bƣớc 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

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

a. Bài toán tĩnh

Bài toán này cho trước topo vậy lý (các node mạng và các liên kết vật lý) .

cho trước các yêu cầu kết nối hoặc ma trận lưu lượng tĩnh từ đó xác định các yêu

cầu kết nối. Bài toán này thích hợp cho trạng thái lưu lượng được biết trước và có

tính ổn định. Đường dẫn và bước sóng được xác định cho từng kết nối, không phụ thuộc vào sự thay đổi thông tin trạng thái đang diễn ra trên mạng. khi đường dẫn

và bước sóng đã được xác định, các bộ OXC tại các node mạng được lập trình để

thiết lập các lighpath đã được chỉ định trước. Cần đạt mục tiêu tối thểu hóa bước

sóng cần sử dụng hoặc tối đa số kết nối có thể thiết lập ứng với số lượng bước

sóng và tập kết nối cho trước. bài toán này trả lời cho câu hỏi liệu topo vật lý hiện tại có thể đáp ứng được yêu cầu lưu lượng đó không, nếu không ta phải them vào

mạng các kết nối mới

Trong mạng WDM định tuyến theo bước sóng, rang buộc về tính liên tục

bước sóng có thể loại bỏ nếu ta sử dụng các bộ chuyển đổi bước sóng để chuyển

dữ liệu đến trên một bước sóng ở một liên kết thành một bước sóng khác tại một n

ode trung gian trước khi chuyển tiếp đến các liên kết kế tiếp. Các mạng định tuyến

theo bước sóng như vậy được gọi là wavelength-convertible . Một lighpath trong

mạng này có thể sử dụng các bước sóng khác nhau dọc theo đường đi. Sự chuyển

đổi bước sóng làm cải thiện hiệu suất của mạng bằng việc giải quyết vấn đề xung

đột bước sóng giữa các lighpath. Thông thường với một giải thuật định tuyến cho

sẵn, sự chuyển đổi bước sóng cung cấp một giới hạn dưới về xác suất tắc nghẽn có

thể đạt được ứng với một giải thuật gán bước sóng

b. Bài toán động

Xem xét lưu lượng mạng là động, các yêu cầu kết nối xuất hiện một cách

ngẫu nhiên tùy theo nhu cầu liên lạc giữa các node mạng. các kết nối này được

yêu cầu tồn tại trong khoảng thời gian ngẫu nhiên. Thiết lập và giải phóng lighpath

động. việc thiết lập phụ thuộc vào trạng thái của mạng ở thời điểm xảy ra yêu cầu kết nối .mỗi khi có kết nối xuất hiện, các thuật toán động sẽ xem xét tài nguyên mạng có đủ đáp ứng yêu cầu kết nối đó không . nếu có thì thực hiện định tuyến và gán bước sóng tại các node trung gian cần thiết để thiết lập lighpath. Còn nếu một yêu cầu kết nối không được đáp ứng vì thiếu tài nguyên thì xem như tắc nghẽn .

mục tiêu tận dụng hiệu quả tài nguyên mạng để cực đại hóa xác suất thiết lập thành công lighpath hay tối thiểu hóa số yêu cầu tắc nghẽn

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

Dựa vào khả năng trao đổi bước sóng trong mạng vật lý, thuật toán có thể

được thiết lập để đạt được những mục tiêu nhất định ví dụ tối ưu số bước truyền

trong mạng hoàn toàn trao đổi bước sóng, tối ưu sự chuyển đổi bước sóng với tập

bước sóng cho trước. Để tiết kiệm thời gian tính toán cho mỗi cặp node có thể xây

dựng cây định tuyến hướng node nguồn. Đường chính có thể không được kết nối trong một môi trường động vì một số lý do như không có sẵn bước sóng. Để khắc

phục điều này, các đường thay thế có thể cũng được tính toán và tồn tại cùng

đường chính. Khi một yêu cầu đường quang được nhận, thuật toán cố gắng định

phần bước sóng cho đường chính. Với các giao thức phân tán, thông tin trạng thái liên kết có thể được cập nhật và quảng bá trong thời gian hội tụ, định tuyến thích nghi được sử dụng. Khi một liên kết được xác định, bước tiếp theo là định phần

kênh bước sóng tới đường liên kết

Có năm phương pháp được sử dụ để lựa chọn bước sóng. Hai phương pháp

đơn giản nhất là lựa chọn bước sóng ngẫu nhiên, và lựa chọn bước sóng theo thứ

tự. Phương pháp ngẫu nhiên chọn ngẫu nhiên từ tập bước sóng sẵn có, phương

pháp theo thứ tự chọn chỉ số bước sóng nhỏ nhất từ tập bước sóng, trong đó chỉ số

bước sóng được thiết lập theo một tiêu chuẩn nào đó là một số nguyên. Ngoài ra

còn có phương pháp chọn bước sóng tải ít nhất, bước sóng sử dụng nhiều nhất, và

dựa vào tốc độ kết nối dữ liệu phù hợp với yêu cầu đường quang

2.2.4 Các yêu cầu chức năng báo hiệu GMPLS

Trong GMPLS, hai node đầu cuối (LSR) của một LSP nên có năng lực tương đương nhau(ví dụ cùng OXC). Báo hiệu GMPLS mở rộng thêm hỗ trợ cả

những liên kết chuyển mạch không phải gói hoặc tế bào

Trong GMPLS các yêu cầu nhãn từ luồng up và luồng down có loại mã hóa

LSP, loại chuyển mạch liên kết được yêu cầu, và số ID của tải trọng. loại mã hóa

LSP cho biết mã hóa của LSP ví dụ lambda (lighpath), hoặc gói (LSP truyền

thống). Chỉ số của tải trọng cho biết lớp client sẽ sử dụng trong LSP này

2.2.4.1 Giao thức báo hiệu

Chúng ta đã biết thủ tục báo hiệu để thiết lập 1 lighpath trong mạng quang. Tuy nhiên thực tế giao thức báo hiệu có nhiều chức năng và khả năng hơn. Trong mặt phẳng điều khiển MPLS có hai giao thức báo hiệu chính: giao thức phân phối

nhãn LDP và giao thức dành trước tài nguyên (RSVP). Cả hai giao thức đều phải mở rộng để hỗ trợ kĩ thuật điều khiển lưu lượng.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

Cách thức hoạt động của giao thức RSVP: khi một nút nào đó gửi dữ liệu,

nó gửi một bản tin qua các nút trung gian tới nút nhận, bản tin này chứa đặc điểm

lưu lượng sẽ gửi, đặc điểm của các nút mạng trên đường đi. Nút nhận sau khi nhận

được thông điệp, căn cứ vào đặc điểm lưu lượng và đặc điểm đường đi, sẽ gửi lại

một thông điệp để đăng ký tài nguyên tại các nút trung gian trên đường đi đó. Nếu việc đăng ký thành công, nút gửi bắt đầu truyền dữ liệu. Nếu không, thông điệp đi

đến nút gửi sẽ báo lỗi.

RSVP là giao thức báo hiệu cung cấp thủ tục để thiết lập và điều khiển quá

trình chiếm giữ tài nguyên, hay nói cách khác RSVP cho phép các chương trình

ứng dụng thông báo cho mạng những yêu cầu về mức chất lượng dịch vụ; và mạng sẽ hồi đáp chấp nhận hoặc không chấp nhận yêu cầu đó. Các bản tin RSVP được

các bộ định tuyến hay các bộ chuyển mạch trên liên kết giữa hai đầu cuối gửi và nhận trao đổi với nhau để đáp ứng yêu cầu về mức chất lượng dịch vụ của ứng

dụng.

RSVP có 2 bản tin cơ bản: bản tin Path và bản tin Resv. Bản tin Path mang

thông tin về đặc tả luồng lưu lượng và các thông tin như: địa chỉ IP của nút gửi, địa

chỉ IP nút nhận, chỉ số cổng UDP. Và khi nhận được bản tin Path, nút mạng đích

sẽ gửi lại bản tin Resv. Bản tin Resv sẽ gửi kèm theo phần mô tả yêu cầu chỉ định

kiểu dịch vụ tích hợp là kiểm soát tải hay đảm bảo dịch vụ; ngoài ra còn có dấu

hiệu nhận dạng luồng mà mỗi bộ định tuyến dùng để nhận diện mỗi phiên chiếm

giữ tài nguyên.

Khi nhận được bản tin Resv, mỗi bộ định tuyến trung gian sẽ tiến hành quá

trình điều khiển chấp nhận (admission control). Nếu yêu cầu không được chấp

nhận, do không đủ tài nguyên mạng thì bộ định tuyến sẽ báo lỗi về phía đầu thu.

Nếu yêu cầu được chấp nhận thì bộ định tuyến sẽ gửi bản tin Resv đến bộ định

tuyến đã gửi bản tin Path cho nó.

Ngoài ra, RSVP là giao thức mềm, có nghĩa là các bản tin Path và Resv sẽ được gửi lại sau khoảng thời gian nhất định để duy trì lâu dài sự chiếm giữ tài nguyên. Nếu sau khoảng thời gian này không có bản tin nào gửi đi, sự dự trữ tài nguyên sẽ bị xóa bỏ.

Mặt khác, lưu lượng RSVP có thể đi qua bộ định tuyến không hỗ trợ RSVP. Tại những bộ định tuyến này dịch vụ được phục vụ theo mô hình nỗ lực tối

đa. RSVP đóng vai trò quan trọng trong quá trình triển khai việc chuyển tải nhiều dịch vụ như: âm thanh, hình ảnh và dữ liệu trong cùng một hạ tầng mạng. Các ứng

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

dụng có thể lựa chọn nhiều mức chất lượng dịch vụ khác nhau cho luồng lưu lượng

của mình.

Giao thức phân phối nhãn định tuyến dựa trên ràng buộc CR-LDP được sử

dụng để điều khiển cưỡng bức LDP. Giao thức này là phần mở rộng của LDP cho quá trình định tuyến cưỡng bức của LSP. Cũng giống như LDP, nó sử dụng các

phiên TCP giữa các LSR đồng cấp để gửi các bản tin phân phối nhãn.

Để hiểu rõ hơn về định tuyến cưỡng bức dựa trên ràng buộc, ta xét việc

định tuyến với một mạng IP truyền thống. Một mạng có thể được xem như là một tập hợp các hệ thống tự trị AS, trong đó việc định tuyến ở mỗi AS tuân theo giao thức định tuyến trong miền. Việc định tuyến giữa các AS lại tuân theo định tuyến

liên miền. Các giao thức định tuyến trong miền có thể là RIP, OSPF, IS-IS còn giao thức định tuyến liên miền đang được sử dụng là BGP. Trong phạm vi một hệ

thống tự trị, cơ chế xác định tuyến trong các giao thức định tuyến trong miền

thường tuân theo thuật toán tối ưu. Ví dụ trong giao thức định tuyến RIP thì đó là

sự tối ưu về số nút mạng trên tuyến đường mà gói tin đi từ nguồn tới đích.

Đối với định tuyến cưỡng bức, ta có thể xem một mạng như là một tập hợp

các nút mạng và một tập hợp các kết nối gữa các nút mạng đó. Mỗi kênh sẽ có các

đặc điểm riêng. Để kết nối giữa hai nút bất kỳ thì cần phải thoả mãn một số yêu

cầu ( ràng buộc ) và coi các ràng buộc này như là các đặc điểm của các kênh. Chỉ

có nút đầu tiên trong cặp đóng vai trò khởi tạo đường kết nối mới biết đặc điểm

này. Nhiệm vụ của định tuyến cưỡng bức là tính toán xác định đường kết nối từ

nút này đến nút kia sao cho thoả mãn một số điều kiện ràng buộc đã được đặt ra

với liên kết đó, các điều kiện ràng buộc có thể là một trong nhiều các tiêu chí. Ví

dụ như:Số nút ít nhất, đường đi ngắn nhất, băng thông rộng nhất, dung lượng

đường truyền, thời gian thực…Tuy nhiên việc tối ưu hoá theo các tiêu chí khác

nhau không thể được đáp ứng một cách đồng thời. Một thuật toán chỉ tối ưu theo một tiêu chí nào đó chứ không thể đáp ứng một thời điểm nhiều tiêu chí vì hai yêu cầu hai tiêu chí đó có thể xung đột nhau, chẳng hạn: đường đi ngắn nhất số nút ít nhất chưa chắc băng thông rộng nhất. Do vậy thuật toán định tuyến ràng buộc cũng không thể đáp ứng tối ưu theo tiêu chí. Nó chỉ thực hiện tối ưu theo một tiêu chí

nào đó đồng thời thoả mãn một số điều kiện ràng buộc được đặt ra. Khi xác định được một đường kết nối thì định tuyến cưỡng bức sẽ thực hiện thiết lập, duy trì và chuyển trạng thái kết nối dọc theo các kênh phù hợp nhất trên tuyến đường.

Ngoài các điều kiện ràng buộc được đặt ra đối với kênh, còn có các điều

kiện được đặt ra đối với việc quản trị. Chẳng hạn nhà quản trị muốn ngăn không

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

cho một lưu lượng nào đó đi qua một số kênh nhất định trong mạng được xác định

bởi một số đặc điểm nào đó. Do đó, thuật toán định tuyến mà nhà quản trị phải

thực hiện là tìm các kênh xác định mà nó cho qua lưu lượng trên, đồng thời thoả

mãn một số điều kiện ràng buộc khác nữa.

Định tuyến cưỡng bức còn có thể là sự kết hợp của cả hai điều kiện ràng buộc là quản lý và đặc điểm kênh một cách đồng thời chứ không phải chỉ từng

điều kiện riêng rẽ. Ví dụ, định tuyến cưỡng bức phải tìm ra một đường vừa phải có

độ rộng băng tần nhất định, vừa phải loại trừ ra một số kênh có đặc điểm nhất

định.

Điểm khác biệt chính giữa định tuyến IP truyền thống với định tuyến cưỡng bức là: thuật toán định tuyến IP truyền thống chỉ tìm ra một đường tối ưu ứng với

duy nhất một tiêu chí được đặt ra, trong khi thuật toán định tuyến cưỡng bức vừa tìm ra một tuyến đường tối ưu theo một tiêu chí nào đó đồng thời phải thoả mãn

một số điều kiện ràng buộc nhất định.Chính vì điều này mà thuật toán định tuyến

cưỡng bức trong mạng MPLS có thể đáp ứng được yêu cầu trong khi các mạng sử

dụng các thuật toán tìm đường khác không thể có được, kể cả giao thức định tuyến

IP.

Đối với phương pháp định tuyến cưỡng bức thì việc tính toán xác định

đường phải tính đến các thông tin về đặc điểm tương ứng của từng kênh trong

mạng. Đối với các phương pháp IP đơn giản không hỗ trợ khả năng này. Ví dụ

giao thức định tuyến truyền thống dựa vào trạng thái kênh ( như OSPF…)chỉ

truyền duy nhất các thông tin bận, rỗi của từng kênh và độ dài của từng kênh, các

giao thức định tuyến vector khoảnh cách như RIP thì chỉ truyền đo các thông tin

địa chỉ nút tiếp theo và khoảng cách.

Do định tuyến cưỡng bức yêu cầu đường đi phải được tính toán và xác định

từ phía nguồn. Các nguồn khác nhau có các ràng buộc khác nhau đối với một

tuyến đường trên cùng một đích. Các điều kiện ràng buộc ứng với bộ định tuyến của một nguồn cụ thể chỉ được biết đến bởi bộ định tuyến đó mà thôi, không một bộ định tuyến nào khác trên mạng được biết về các điều kiện này. Ngược lại trong bộ định tuyến IP thì đường đi được xác định và tính toán bởi tất cả các bộ định tuyến phân tán toàn mạng.

2.2.4.2. Sự mở rộng các giao thức báo hiệu cho quang

Trong một tuyến báo hiệu, vấn đề quan trọng là địa chỉ thành phần tử mạng.

để chỉ ra một tuyến báo hiệu và gửi bản tin báo hiệu đến node đích và node trung gian đúng , phần tử mạng phải có. Chức năng khôi phục quang bị giới hạn trong

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

kết nối điểm-điểm hoặc trong mạng ring. Nguyên tắc chính của bảo vệ quang trong

mạng đa bước sóng là cung cấp kết nối điểm-điểm tin cậy dùng để liên kết các nút.

Bảo vệ quang được áp dụng tại ba phân lớp của mạng quang là:

 Bảo vệ đường quang: cung cấp khả năng chống chọi sự cố tại lớp đoạn

truyền dẫn theo cơ chế bảo vệ 1+1 hoặc 1:1.

 Bảo vệ kênh quang: cung cấp bảo vệ 1:1 cho các kênh quang dựa trên cơ sở

lớp kênh quang.

 Bảo vệ đoạn ghép kênh quang: OADM cung cấp khả năng phân bổ kênh bước sóng động và chuyển mạch bảo vệ kênh quang chống lại sai hỏng lỗi

Tuy nhiên, nhà cung cấp dịch vụ yêu cầu mạng phải có tính sẵn dùng cao để hỗ trợ các yêu cầu của khách hàng. Để có được tính sẵn dùng cao nhất, mạng phải

thực hiện các kỹ thuật phục hồi cả ở lớp IP và lớp quang. Các kỹ thuật phục hồi

này được thiết kế để bảo vệ mạng khỏi tất cả các lỗi như đứt cáp, hỏng card router,

nguồn,... GMPLS thực hiện kỹ thuật phục hồi đa lớp linh động hơn. Ngoài việc

phục hồi các sự cố quang, lớp quang còn tham gia vào phục hồi các lỗi router. Khi

có một lỗi IP xảy ra, với khả năng phục hồi và bảo vệ của GMPLS, nhà cung cấp

dịch vụ có thể giảm chi phí trong một số khía cạnh như: dung lượng dự phòng,

cổng định tuyến, thời gian thực hiện,....

Trong GMPLS, hai node đầu cuối (LSR) của một LSP nên có năng lực

tương đương nhau(ví dụ cùng OXC). Báo hiệu GMPLS mở rộng thêm hỗ trợ cả

những liên kết chuyển mạch không phải gói hoặc tế bào

Trong GMPLS các yêu cầu nhãn từ luồng up và luồng down có loại mã hóa

LSP, loại chuyển mạch liên kết được yêu cầu, và số ID của tải trọng. loại mã hóa

LSP cho biết mã hóa của LSP ví dụ lambda(lighpath), hoặc gói (LSP truyền

thống). Chỉ số của tải trọng cho biết lớp client sẽ sử dụng trong LSP này

a. Quá trình MPLS hỗ trợ RSVP

RSVP được sử dụng trong mạng MPLS để hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS và điều khiển lưu lượng. MPLS sử dụng RSVP để cho phép các LSR dựa vào việc phân loại gói tin theo nhãn chứ không phải theo mào đầu IP để nhận biết các gói tin thuộc các luồng của cổng dành riêng. Vì vậy, cần phải có sự kết hợp phân phối giữa các luồng và các nhãn cho các luồng có các cổng dành riêng RSVP. Ta có thể

xem một tập các gói tin tạo bởi cổng dành riêng RSVP như là một trường hợp riêng của FEC.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

Chúng ta định nghĩa một đối tượng RSVP mới là đối tượng Lable được

mang trong bản tin RSVP RESV. Khi một LSR muốn gửi bản tin RESV cho một

luồng RSVP mới, LSR cấp phát một nhãn từ trong tập nhãn rồi, tại một lối vào

trong LFIB của nó với nhãn lối vào được đặt cho nhãn cấp phát và gửi bản tin

RESV có chứa nhãn này.

Khi nhận được bản tin RESV chứa đối tượng cần gán nhãn, một LSR thiết

lập LFIB của nó với nhãn này là nhãn lối ra. Sau đó, nó cấp phát một nhãn để sử

dụng như là nhãn lối vào và chèn nó vào bản tin RESV trước khi nó gửi đi .

Khi các bản tin RESV truyền đến các LSR ngược, LSP được thiết lập dọc theo tuyến đường. Khi các nhãn được cung cấp trong các bản tin RESV, mỗi LSR có thể dễ dàng kết hợp các tài nguyên QoS phù hợp với LSR.

Việc thiết lập cho một luồng dành riêng RSVP là chỉ có bộ định tuyến đầu tiên trong LSP liên quan tới việc xem xét các gói tin thuộc luồng dành riêng nào.

Điều này cho phép RSVP được áp dụng trong môi trường MPLS theo cách mà nó

không thể thực hiện được trong mạng IP truyền thống. Tuy nhiên cũng có thể đặt

cấu hình của bộ định tuyến để chọn các gói dựa trên một số tiêu chuẩn ví dụ định

tuyến có thể xem xét các tiền tố ứng với cùng một đích và đặt chúng vào LSP. Vì

vậy, thay vì có một LSP cho mỗi luồng ứng dụng riêng, một LSP có thể cung cấp

QoS cho nhiều luồng lưu lượng. Do vậy, đặc tính này có thể áp dụng cho khả năng

cung cấp băng thông đảm bảo yêu cầu cho một đường thuê bao thay vì phải sử

dụng nhiều đường thuê bao riêng để có được cùng giải thông như trên. Ở đây một

lưu lượng lớn cần được gửi dọc theo các LSP với băng thông đủ để tải lưu lượng.

Để hỗ trợ một số cách sử dụng tăng cường của RSVP, MPLS định nghĩa

một đối tượng RSVP mới có thể mang trong bản tin PATH là đối tượng cần gán

nhãn.

b. Khả năng mở rộng của RSVP

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

Hình 2.4 : ví dụ về mạng WDM với RSVP quang

Một trong những điều chắc chắn về RSVP là nó có thể chịu tổn thất về khả

năng mở rộng ở một mức nào đấy. Trong thực tế, đặc tính này không chính xác

hoàn toàn. RSVP khởi đầu được thiết kế để hỗ trợ dự trữ tài nguyên cho các luồng

ứng dụng riêng và đây là nhiệm vụ với những thách thức về khả năng mở rộng vốn

có. Nói chung thuật ngữ này được sử dụng để chỉ giới hạn sử dụng tài nguyên tăng

nhanh như thế nào khi mạng tăng trưởng. Ví dụ, trong mạng IP quy mô lớn chúng

ta có thể quan tâm đến việc liệu một bảng định tuyến sẽ chiếm bộ nhớ của bộ định

tuyến lớn đến mức nào, khả năng bộ xử lý và băng thông liên kết.

Dự trữ tài nguyên cho các luồng ứng dụng riêng rõ ràng là ảnh hưởng xấu

đến khả năng mở rộng. Chúng ta có thể cho rằng mỗi người sử dụng sẽ dự trữ tại nguyên tại một vài tốc độ trung bình, vì thế số tài nguyên dự trữ được tạo ra qua

mạng lớn có khả năng tăng nhanh bằng số người sử dụng của mạng. Điều này sẽ

dẫn đến chi phí lớn nếu mỗi bộ định tuyến phải lưu trữ trạng thái và tiến trình một vài bản tin cho mỗi tài nguyên dự trữ cho luồng ứng dụng riêng.

Tóm lại, sẽ chính xác hơn nếu nói rằng mức dự trữ tài nguyên cho các luồng ứng dụng là kém hơn so với RSVP. Sự khác nhau này đặc biệt quan trọng khi chúng ta xem xét rằng RSVP không những đòi hỏi cho việc dự trữ tài nguyên cho các luồng ứng dụng riêng mà còn dự trữ tài nguyên cho lưu lượng tổng hợp

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

c. CR-LDP và mở rộng cho quang Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong quá trình gán nhãn cho các

gói tin. CR-LDP sử dụng định tuyến cưỡng bức đã xét ở trên. Giao thức này là một

tập hợp thủ tục trao đổi các bản tin cho phép các LSR sử dụng giá trị nhãn thuộc

FEC nhất định để truyền gói tin.

Một kết nối TCP được thiết lập giữa các LSR đồng cấp để đảm bảo các bản

tin LDP được truyền theo đúng thứ tự. Các bản tin LDP có thể xuất phát từ bất kỳ

một LSR (điều khiển đường chuyển mạch LSP độc lập ) hay từ LSR biên lối ra

(điều khiển LSP theo lệnh ) và chuyển từ LSR phía trước đến LSR phía sau cận kề

Bất cứ đối tượng nào được GMPLS định nghĩa cũng có thể mang các bản tin báo hiệu của những giao thức RSVP và CR-LDP. Giao thức báo hiệu có trách

nhiệm đối với tất cả các hoạt động quản lý kết nối. Nó dùng để thiết lập LSP, gỡ bỏ LSP, thay đổi LSP, khôi phục LSP và hỗ trợ xử lý loại trừ.

Trong vấn đề báo hiệu này, các tăng cường chính của GMPLS tập trung

vào: trao đổi nhãn, bao gồm cả mạng không phải chuyển mạch gói, báo hiệu để

thiết lập các đường dự phòng, thiết lập các LSP hai hướng, xúc tiến việc gán nhãn

thông qua các nhãn được đề xuất, hỗ trợ chuyển mạch băng tần - tập các bước sóng

gần nhau được chuyển mạch với nhau.

Tại lớp vật lý, báo hiệu quy tới sự truyền một tín hiệu quang qua một sợi,

tại lớp điều khiển mạng, báo hiệu liên quan tới một chuỗi quá trình phân tán ví dụ

thiết lập một kênh qua mạng

2.3 Sự mở rộng kĩ thuật lƣu lƣợng

2.3.1 Giới thiệu

Kĩ thuật lưu lượng của IP over WDM là kĩ thuật lưu lượng (TE ) hướng tới

sử dụng các tài nguyên của IP/WDM (ví dụ như các router IP và các bộ đệm quang, các bộ chuyển mạch WDM, bước sóng và sợi quang), truyền dẫn các luồng,

gói IP một cách có hiệu quả. Kĩ thuật lưu lượng IP/ WDM bao gồm kĩ thuật lưu lượng IP/ MPLS và kĩ thuật lưu lượng WDM. Kĩ thuật lưu lượng của MPLS giải quyết vấn đề cấp luồng và gán nhãn, kĩ thuật lưu lượng WDM liên quan đến điều khiển tắc nghẽn và phục hồi đường quang

2.3.2. Mô hình hóa kĩ thuật lƣu lƣợng của IP over WDM

Có hai mô hình kĩ thuật lưu lượng được đề cập là kĩ thuật lưu lượng chồng

lấp và kĩ thuật lưu lượng tích hợp.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

Hình 2.5 : kĩ thuật lƣu lƣợng chồng lấp

Kĩ thuật lưu lượng chồng lấp có một module cho mỗi lớp IP và WDM, nó

vận hành độc lập với các mạng khác. Các kĩ thuật lưu lượng đã phát triển cho

mạng IP hoặc WDM có thể được áp dụng cho từng lớp . mạng chồng lấn(client-

server) là một sự tương thích tự nhiên với các khái niệm của kĩ thuật lưu lượng

chồng lấp

Nguyên lý của kĩ thuật lưu lượng tích hợp là sự tối ưu hóa được thực hiện

cả mạng IP và WDM đồng thời. điều này có nghĩa là giải pháp quang tổng thể

được yêu cầu trong không gian đa chiều. điều khiển lưu lượng tích hợp được ứng

dụng cho mạng mà các thiết bị đã tích hợp cả IP và WDM. Khi đã có thiết bị tích

hợp, một mặt phẳng tích hợp dễ dàng thực hiện một cách tự nhiên. Quản lý lưu

lượng IP và điều khiển và quản lý tài nguyên WDM được xem xét cùng với nhau

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

Hình 2.6 kĩ thuật lƣu lƣợng tích hợp

Mối quan hệ giữa tối ưu hiệu suất và cấp phát tài nguyên là khác nhau ở hai

chế độ điều khiển lưu lượng tích hợp và điều khiển lưu lượng chồng lấp. với điều

khiển lưu lượng chồng lấp, tối ưu hiệu suất như cân bằng tải và định tuyến lưu

lượng có thể thực hiện tại lớp IP, hoàn toàn tách biệt với chức năng cấp phát tài

nguyên được thực hiện bởi lớp WDM. Bởi vì điều này mà tối ưu hiệu suât tại lớp

IP có thể sử dụng cấu hình lại tương tự như kĩ thuật truyền thống mà không liên

quan tới cấu hình lại, tức là tối ưu hiệu suât được thực hiện trong một tập cố định của tài nguyên. Khi cấu hình lại được triển khai, cấp phát nguồn động cho topo ảo

liên quan. Khi việc tối ưu hóa hiệu suất tại lớp IP có sự lựa chọn thì nó cần xem

xét trạng thái tài nguyên taị lớp WDM, nơi mà cấp phát các tài nguyên vật lý. Mặt khác, tối ưu hóa hiệu suất và cấp phát tài nguyên được tích hợp và kết hợp ở kĩ

thuật lưu lượng. nếu tối ưu hóa hiệu suất liên quan đến nhiều tập hợp tài nguyên mạng, cấp phát tài nguyên sẽ được hoàn thành tự động với sự tối. Các chế độ kĩ

thuật lưu lượng có thể được thực hiện tập trung hoặc phân tán. Vì vậy có 4 chế độ có thể lựa chọn được cho dưới bảng

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

Mô hình chồng lấp Mô hình tích hợp

Thực hiện tập trung Mô hình chồng lấp thực Mô hình tích hợp thực

hiện tập trung hiện tập trung

Thực hiện phân tán

Mô hình chồng lấp thực hiện tập trung Mô hình tích hợp thực hiện phân tán

Chế độ chồng lấp, có thể thực hiện tập trung hoặc phân cấp, sẽ có một lớp

kĩ thuật lưu lượng IP, một lớp kĩ thuật lưu lượng WDM, có hai TE giao tiếp với

nhau thông qua UNI biên của WDM hoặc giao diện giữa hệ thống quản lý mạng

NMS của IP với của WDM. Trong chế độ chồng lấn thực hiện tập trung, quản lý NC&M của lớp IP trung tâm và lớp WDM tập hợp thông tin trạng thái của chính

lớp mình riêng. Tuy nhiên điều này có thể không cân bằng vì tạo ra nốt cổ chai tại

các phần quản lý của cả IP, WDM. Với chế độ tích hợp tương thích một cách tự

nhiên với sự thực thi phân tán. Khi nãy mỗi site có khả điều khiển tắc nghẽn hiệu

quả và quyết định cấp phát tài nguyên dựa trên duy trì thông tin trạng thái mạng

IP/WDM. Thực hiện phân tán kĩ thuật lưu lượng làm tăng độ linh hoạt và khả dụng

nhưng đồng bộ phức tạp

Tóm lại, kiểu chồng lấn có thể không hiệu quả về hiệu suất khi kích cỡ

mạng tăng vì cả server NMS của IP và WDM trở thành nốt cổ chai. Cách tích hợp

phức tạp trong thực thi. Chọn kiểu nào để thực hiện tùy thuộc vào đặc điểm của

lưu lượng mà mạng áp dụng. Tuy nhiên khung chức năng kĩ thuật lưu lượng bao

gồm cả hai chế độ. Các thành phần trong khung làm việc tổng quát cho kĩ thuật lưu

lượng áp dụng cho mạng IP/WDM

2.3.3. Khung chức năng của kĩ thuật lƣu lƣợng

Các nền tảng kĩ thuật cho phép khung làm việc của kĩ thuật lưu lượng là

việc cung cấp các lighpath và tuyến ảo theo yêu cầu. thuộc tính duy nhất trong

mạng WDM đó là khả năng cấu hình lại các lighpath và topo ảo. trong topo sợi vật lý, mạng WDM vật lý có thể hỗ trợ một số topo ảo định dạng bằng lighpath như hình 2.7

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

Hình 2.7 Khung chức năng của kĩ thuật lƣu lƣợng IP/WDM

Thành phần chức năng chính trong một kĩ thuật lưu lượng có sự chuyển đổi

khung làm việc cấu hình lại gồm:

 Giám sát lưu lượng: thành phần này đáp ứng sự tập trung lưu lượng tĩnh từ các router, switch hoặc các liên kết. Để hỗ trợ khung làm việc kĩ thuật lưu

lượng mạng IP/ WDM phải giám sát lưu lượng IP

 Phân tích lưu lượng: thành phần này ứng dụng để tập trung lưu lượng tĩnh cho quyết định cứng. trong trường hợp có sự thay đổi, cần update bộ phân

tích

 Kế hoạch cho băng thông: thành phần này được sử dụng để dự đoán yêu cầu băng thông trong tương lai gần dựa trên các phép đo ở quá khứ và hiện tại

và đặc điểm của lưu lượng

 Giám sát hiệu suất tín hiệu : thành phần này có thể đáp ứng cho sự quan sát QoS tín hiệu quang cho các kênh bước sóng. QoS tín hiệu là sự kết hợp phức tạp của các hệ số động để định tuyến bước sóng và quản lý lỗi. Quản lý lỗi không tập trung trong một khung làm việc TE. Vì vậy QoS tín hiệu chỉ có thể được sử dụng để cấu hình lại các lighpath

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

 Trigger cấu hình lại kĩ thuật lưu lượng: thiết bị này bao gồm tập hợp các chính sách có thể quyết định khi nào nên có sự cấu hình lại ở một mức

mạng. Điều này dựa trên điều kiện lưu lượng, kế hoạch băng thông và các

vấn đề vận hành khác ví dụ loại trừ ảnh hưởng của các hệ số chuyển giao và

dành thời gian thích đáng cho hội tụ mạng

 Thiết kế topo lighpath: thành phần này tính toán topo dựa trên đo đạc và dự đoán lưu lượng. điều này có thể xem như một đồ thị được tối ưu( các router

được kết nối bằng lighpath trong lớp WDM) cho đối tượng đặc biệt ví dụ

như thông lượng lớn nhất Lúc này sẽ có một ma trận yêu cầu thể hiện các

ràng buộc (ví dụ như ma trận tải lưu lượng ứng dụng trên mạng). trong đó là tổng thể các vấn đề của NP. Tìm kiếm một đồ thị tối ưu có thể là một sự

tính toán rất nhiều, tốn kém. Từ việc cấu, một đồ thị tối ưu có thể chưa đạt tới sự tối ưu nếu sự tính toán chưa hoàn thành

 Chuyển đổi topo: thành phần này gồm thuật toán lập lịch thay đổi trạng thái mạng từ topo cũ thành topo mới. Thậm chí tài nguyên lớp WDM đầy đủ để

hỗ trợ sự chuyển đổi nào. Vẫn còn một số vấn đề khác liên quan đến sự

chuyển đổi, ví dụ sự cấu hình lại WDM với các kênh có dung lượng lớn,

thay đổi sự cấp phát tài nguyên trong trường hợp tính hạt không mịn có ảnh

hưởng đáng kể tới một số lượng lưu lượng người dùng. Một thủ tục chuyển

đổi bao gồm một chuỗi các thiết lập và giải phóng các lighpath WDM riêng

biệt. Luồng lưu lượng phải tương thích với sự thay đổi lighpath trong cả

quá trình thay đổi từng bước

 Cấu hình lại lihgpath: bộ phần này được sử dụng để cấu hình các lighpath

riêng biệt, giải phóng và thiết lập. Nó yêu cầu các modul sau:

- Thuật toán định tuyến lighpath: cần để tính toán lighpath. Khi các

tuyến lighpath không đặc trưng, thành phần này tính toán một cách tỉ

mỉ tuyến. Nếu có một giao thức định tuyến, giả sử là OSPF mở rộng cho quang tuyến được định tuyến cũng cần có mặt trong bảng định tuyến

- kĩ thuật thiết lập, giải phóng tuyến: cần một giao thức báo hiệu

- Quản lý giao diện đáp ứng cho giao diện cùng các thông tin update liên quan. Cấu hình lại lighpath có thể gán lại các giao diện client WDM cho một lighpath khác, nó sẽ ảnh hưởng tới giao diện WDM

và mạng IP.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

2.3. 3.1 Cơ sở dữ liệu về thông tin trạng thái mạng IP/WDM

Một cơ sở dữ liệu về thông tin trạng thái mạng được yêu cầu để quản lý và điều khiển mạng IP/WDM. Dựa trên chế độ kĩ thuật lưu lượng cách thức thực hiện nó, cơ sở dữ liệu về thông tin trạng thái mạng (bao gồm cả TE) được tạo và duy trì theo cách riêng . Ví dụ kĩ thuật lưu lượng tích hợp cơ sở dữ liệu được bảo trì tại

mỗi site và đồng bộ toàn thể được đảm bảo nếu giao thức phân phối sử dụng.

Trong kĩ thuật lưu lượng chồng lấn, cơ sở dữ liệu IP được lưu trữ một cách triêng

biệt với cơ sở dữ liệu của WDM

Thông tin trạng thái mạng dùng cho kĩ thuật lưu lượng gồm hai mặt: tài

nguyên và cách sử dụng chúng. Thể hiện của tài nguyên trong định tuyến gói

truyền thống có thể chỉ đơn giản là thông tin topo. Tuy nhiên, trong kĩ thuật lưu

lượng cần có thêm nhiều thông tin hơn, ví dụ tổng băng thông và thông tin sử dụng

hiện tại trên mỗi link. Hai mức định tuyến tồn tại trong mạng IP/WDM xếp chồng.

Một là định tuyến các lighpath thông qua mạng vật lý, hai là định tuyến dữ liệu

thông qua các lighpath này. Kĩ thuật lưu lượng có thể thực hiện ở cả hai mức này.

Kĩ thuật lưu lượng WDM không chỉ quan tâm các trạng thái sử dụng của tài

nguyên mạng mà còn quan tâm tới các đặc điểm quang của các kết nối quang và

chất lượng tín hiệu. Trong khi đó kĩ thuật lưu lượng chồng lấn được thử nghiệm,

các chức năng khách quan tại các lớp khác nhau thậm chí có thể khác nhau. Trong

trương hợp kĩ thuật lưu lượng tích hợp, điều khiển lưu lượng và cấp phát tài

nguyên được xem xét cùng với nhau vì vậy các vấn đề tối ưu phải được xem xét kết hợp

Mặc dầu các chế độ kĩ thuật lưu lượng khác nhau yêu cầu các thiết kế và

thực thi cơ sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng khác nhau. Rất nhiều các đặc điểm

chung được chia sẻ trong cả hai trường hợp đề cập sau. Trong phương pháp chồng

lấp, cơ sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng của lớp IP bao gồm các thông tin sau:

 Topo ảo IP: là một đồ thị có hướng, trục dọc là các router IP và các cạnh dại diện cho các lighpath. Đồ thị sẽ xác định những yêu cầu của giao thức định tuyến trạng thái liên kết chuẩn. Nó còn bao gồm tốc độ dữ liệu, và định dạng tín hiệu mà mỗi giao diện IP cần được hỗ trợ. Nó rất có ích cho các cấu hình động

 Trạng thái liên kết IP: bao gồm dung lượng liên kết, và tỉ lệ sử dụng nó, và các tham số như số gói bị drop tại một giao diện được yêu cầu trong kĩ thuật lưu lượng

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

Tại lớp WDM, đối tượng được quản lý là mạng vật lý, ở đó tải trọng được

xem là các lighpath. Kĩ thuật lưu lượng thực hiện tại lớp này được đảm nhận thông

qua việc đưa vào topo ảo IP trong mạng vật lý. Các thao tác quản lý mạng gồm có

định tuyến và gán bước sóng. Nếu đòi hỏi có sự liên tục trong khoảng rộng thì một

bước sóng đơn phải được gán. Nếu một thành phần mạng WDM có khả năng chuyển đổi bước sóng, các bước sợi khác nhau có thể sử dụng các bước sóng khác

nhau. Vì vậy cơ sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng tại lớp WDM gồm các thành

phần sau

Topo vật lý là một đồ thị có hướng, trên đó, đỉnh biểu thị các thành phần

mạng WDM và các cạnh biểu thị cho sợi quang

Các thuộc tính của NE biểu thị khả năng chuyển mạch, độ khả dụng của

cộng. Một NE có thể thực hiện chuyển mạch sợi (kết nối tất cả các bước sóng trên một sợi đầu vào tới một sợi đầu ra sử dụng cùng một bước sóng) hoặc chuyển

mạch bước sóng( kết nối một bước sóng riêng biệt trên sợi hướng vào và cùng một

bước trong một hoặc nhiều sợ hướng ra) . Hơn nữa, một tín hiệu có thể chuyển đổi

thành một tần số khác thông qua bộ chuyển đổi bước sóng. Một NE có giới hạn số

ượng cổng add/drop, vì vậy có thể có sự bất đồng giữa tín hiệu chèn và drop tại cơ

cấu chuyển mạch

Trạng thái sợi bao gồm số bước sóng, hướng , loại bảo vệ liên kết và chất

lượng tín hiệu quang như tổng công suất bước sóng cho sợi, đăng kí bước sóng,

công suất bước sóng riêng biệt, SNR cho từng bước sóng

Trạng thái lighpath chứa ID của tài nguyên thành phần mạng, ID của cổng

add, ID của cổng drop, ID của bước sóng( cho mỗi sợi) và hướng của nó, ID của

sợi, tốc độ bit, SNR quang từ đầu cuối đến đầu cuối, ID của SRLG , và các tùy

chọn gồm độ ưu tiên lighpath, mức chiếm trước lighpath

Trong kĩ thuật lưu lượng tích hợp, topo bước sóng và topo sợi được kết hợp,

sự tối ưu thực hiện trên định tuyến bước sóng. Vì vậy, sự xung đột giữa cơ sở dữ iệu lớp IP và cơ sở dữ liệu lớp WDM trong kiểu chồng lấp đã đề cập trên sẽ được kết hợp làm một trong cơ sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng IP/WDM

2.3.3.2 Quản lý giao diện từ IP đến WDM

Cách thức để điều khiển giao diện giữa IP và WDM hiệu quả là giới hạn kĩ

thuật lưu lượng thích hợp trong mạng IP/WDM. Hiện tại một giao diện IP đơn có thể cặp đôi với chỉ một lighpath, lighpath đó sẽ tương ứng với một mạng IP/WDM

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

không có nhiều đặc tính hơn các mạng truyền tải IP qua bất kì mạch ảo nào. Kĩ

thuật lưu lượng hoặc điều khiển và quản lý mạng là chung, nó có thể mở rộng

tương thích với bất kì sự phát triển kĩ thuật nào từ các kĩ thuật đang tồn tại

Nếu xét phần mềm, IP/WDM đòi hỏi một phần mềm tương ứng để quản lý

giao diện phần cứng từ IP đến WDM và biên dịch địa chỉ giữa IP và WDM. Trong mô hình chồng lấp, biểu đồ phân giải địa chỉ cần được duy trì và ánh xạ giữa hai

lớp. Chú ý rằng lớp WDM có thể cũng sử dụng địa chỉ IP thay cho địa chỉ vật lý

nhưng biểu đồ phân giải địa chỉ thì vẫn cần bởi hai lớp sử dụng hai không gian địa

chỉ khác nhau và định tuyến khác nhau. Một ưu điểm của kiểu tích hợp chồng lấn

là kế thừa các kĩ thuật điều khiển đang tồn tại cho mạng IP và mạng WDM. Trong phương pháp tích hợp, mỗi giao diện NE của IP/WDM có địa chỉ IP vì vậy chỉ có

một biểu đồ địa chỉ được sử dụng

2.3.3.3 Ví dụ về các Trigger cấu hình lại

Cấu hình lại có thể được thực hiện trigger hóa một vài hệ số:

 Kĩ thuật lưu lượng

 Lỗi

 Bảo vệ, phục hồi

 Duy trì mạng

Trigger lỗi có thể phát hiện lỗi, phân tích nguyên nhân sâu xa và quản lý lỗi.

Một lỗi được phát hiện và nguyên nhân được xác định. Thành phần mạng có thể

được cô lập và các kết nối chịu ảnh hưởng sẽ được định tuyến ại.

Trigger bảo vệ và phục hồi có thể được sử dụng để hỗ trợ cho phục hồi

động. Nếu một tuyến ban đầu down, thuật toán phục hồi sẽ tính toán tuyến dự

phòng.

Kĩ thuật cấu hình lại cung cấp chức năng thiết lập và giải phóng ví dụ giao thức báo hiệu. Phân phối giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ phục hồi. Duy trì mạng lien quan đến lập lịch vận hành và thay thế

Có ba thành phần chính trong kĩ thuật cấu hình lại: thiết kế topo, di chuyển topo và cấu hình lại lighpath. Bộ phận cấu hình lại lighpath bao gồm ba module: quản lý giao diện, thuật toán định tuyến lighpath và giao thức báo hiệu.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

2.3.3.4 Đo và giám sát lƣu lƣợng

Đo lưu lượng mạng nằm trong kĩ thuật thu thập và giám sát IP là một khung làm việc của kĩ thuật lưu lượng . Độ chính xác của phép đo trực tiếp ảnh hưởng tới hiệu suất làm việc do phép đo cung cấp đầu vào của cơ cấu mô tả điều kiện mạng động. Trong một quá trình vòng kín, liên tục, đo lưu lượng mạng có thể thực hiện

bởi thuật toán cấu hình lại trên trigger để dánh giá hiệu quả của cấu hình lại

Dựa vào tính khách quan của kĩ thuật lưu lượng, đo lưu lượng và thu thập

các con số tải trọng phải có thể lựa chọn linh hoạt giữa tập hợp các mẫu và các phép đo giám sát lưu lượng và thu thập các con số là nhiệm vụ không dễ do khối

lượng lớn của lưu lượng. Nếu xem xét không cận thận, hiệu suất mạng có thể giảm

đáng kể. Hơn nữa, đánh giá ma trận lưu lượng có thể các tải trọng liên kết không

tồn tại cùng với các router. Trường hợp các tải trọng liên kết có thể tồn tại, nhưng

vẫn không đủ thông tin để đánh giá ma trận một cách hợp lý. Kĩ thuật lưu lượng

nên thực hiện theo các hướng dẫn sau

 Sử dụng các số đo chuẩn

 Đo các tham số theo một hướng

 Sử dụng kĩ thuât riêng cho các phép đo chính xác

 Đo một cách liên tục

 Cung cấp hiệu suất dữ liệu tính trong khoảng thời gian dài

 Cung cấp truy cập thời gian thực cho hiệu suất dữ liệu

 Cung cấp phép đo end-to-end

2.3.3.5 Giám sát hiệu suất tín hiệu quang

Khung làm việc chi tiết của kĩ thuật lưu lượng thiết kế nên mạng và topo

thông qua yêu cầu thực hiện các ràng buộc vầ tài nguyên mạng, khả năng sống sót

và QoS của tín hiệu. Một số phạm vi, các đặc tính lớp quang có ảnh hưởng quyết định mức mạng. ví dụ QoS của tín hiệu có thể giới hạn số lượng kênh bước sóng được hỗ trợ qua một sợi liên kết và hơn nữa thì tốc độ dữ liệu được hỗ trợ trên từng kênh bước sóng. Hơn nữa QoS của tín hiệu quang xử lý các hệ số động không như trong các tín hiệu điện thông thường. Để không xét đến đặc điểm lớp WDM thì ta phải hy vọng không có một ràng buộc tài nguyện nào ở lớp WDM. Một topo

IP ảo dựa trên yêu cầu về lưu lượng được sinh ra, giả sử rằng topo này luôn hỗ trợ sử dụng mạch ánh sang. Tinh tế hơn, khi các quá trình tính toán các lighpath được

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

xử lý đồng thời với sự tối ưu . Trong một khung làm việc IP/WDM tích hợp các

đặc tính quang này cần được liên kết để tương thích với các giao thức điều khiển

IP. Một mạng WDM có thể có hệ thống quản lý lỗi riêng, nhưng vẫn nên tích hợp

với giao thức IP. Như thế mạng IP/WDM tích hợp vẫn xử lý các đặc điểm chính

một cách linh hoạt và tương thích

Giám sát hiệu suất trong mạng toàn quang là một quá trình phức tạp, tốn

kém đòi hỏi chia nhỏ tín hiệu quang bằng các thiết bị chuyên dụng hoặc tại NE.

Tuy nhiên, sau khi chia nhỏ tín hiệu quang ban đầu gần như là suy biến vì vậy

khoảng cách sẽ bị giới hạn rất nhiều nếu không tái tạo tín hiệu ban đầu. Tái tạo tín

hiệu quang ví dụ sử dụng trasponder quang còn mới là và tốn kém. Trên thực tế, tại thời điểm hiện tại, giám sát hiệu suất tín hiệu trong mạng toàn quang là một vấn

đề mở. Trong mạng quang có biến đổi O-E-O, QoS của tín hiệu nhỏ, và một vấn đề tài mỗi node đó là tái tạo 3R

2.4 Kết luận

Quá trình điều khiển thống nhất xuyên suốt các lớp số liệu và quang sẽ đơn

giản quá trình quản lý mạng có nhiều lớp và cải thiện hiệu quả sử dụng tài nguyên

thông qua kỹ thuật lưu lượng giữa các lớp. Các giao thức định tuyến IP giúp cho

việc nhận biết Topo mạng còn các giao thức báo hiệu MPLS được sử dụng cho

thiết lập tự động các lighpath. Ngoài ra sử dụng các giao thức này cho điều khiển

lớp quang sẽ giúp cho các nhà sản xuất thiết bị đảm bảo tính tương tích nhờ có các

tiêu chuẩn rất phổ biến.

Thông thường, lớp truyền tải (lớp quang) và lớp số liệu (lớp 2, điển hình là

lớp IP) tách biệt hẳn nhau và hoạt động độc lập nhau. GMPLS tập hợp các tiêu

chuẩn với một giao thức báo hiệu chung cho phép phối hợp hoạt động, trao đổi

thông tin giữa lớp truyền tải và lớp số liệu. Nó mở rộng khả năng định tuyến lớp số

liệu đến mạng quang. GMPLS có thể cho phép mạng truyền tải và mạng số liệu

hoạt động như một mạng thống nhất.

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

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương2 :Điều khiển và kĩ thuật lưu lượng

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.

Ngoài ra, hiện nay có 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.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

CHƢƠNG III: MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHÁC LIÊN QUAN ĐẾN IP/QUANG

3.1 Giới thiệu

Trong các mạng tích hợp IP trên quang, một trong những thách thức quan

trọng đó là vấn đề điều khiển các luồng quang (lighpath) tức là phát triển các cơ

chế và thuật toán cho phép thiết lập các luồng quang nhanh và cung cấp khả năng khôi phục khi có sự cố, trong khi vẫn đảm bảo được tính tương tác giữa các nhà

cung cấp thiết bị. Tuy nhiên ngoài ra còn rất nhiều vấn đề liên quan đến hướng tới một mạng thống nhất, tích hợp, có ít sự chồng chéo, tối ưu hóa hoạt động, giảm số lớp nhưng vẫn sử dụng được một số chức năng có giá trị, như kỹ thuật lưu lượng

và khôi phục của các lớp trung gian. Những chức năng này cần phải được giữ lại

trong mạng IP/WDM bằng cách đưa chúng lên lớp IP hoặc xuống lớp quang hoặc

tốt nhất trên một lớp con riêng. Ngoài vấn đề về mặt phẳng điều khiển thống nhất

và kĩ thuật lưu lượng chúng ta sẽ xem xét một số vấn đề mang tính chất rời rạc

nhưng rất quan trọng dưới góc độ so sánh và đưa ra nhận xét mang tính chủ quan

3.2 vấn đề truyền tải

Hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch trong mô hình mạng viễn thông hiện

nay thực sự chồng chéo, mỗi công nghệ mạnh một kiểu, ví dụ SONET/SDH và

ATM đều đưa ra khả năng hỗ trợ IP, không thực sự cần thiết dù rằng mỗi công

nghệ này, cho phép tối ưu việc truyền dẫn lưu lượng trong một phạm vi tốc độ nhất

định. Công nghệ chồng chéo khác nhau dẫn đến quá trình “roaming” giữa các

mạng là rất khó khăn. Với kiến trúc truyền tải IP/ ATM/ SONET/WDM có ưu

điểm là sử dụng ATM, nó có khả năng truyền nhiều loại tín hiệu khác nhau trong

cùng đường truyền với yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau, đồng thời có tính

mềm dẻo khi cung cấp dịch vụ mạng(sử dụng tế bào có độ dài cố định). Tuy nhiên giải pháp này quản lý và điều khiển phức tạp vì sự chồng chéo đó.

Với kiến trúc IP/ATM/ WDM sử dụng truyền tải trên cơ sở tế bào có ưu

điểm là

 Công nghệ truyền dẫn trở nên đơn giản khi các tế bào ATM được

ngẫu nhiên hoá và truyền trực tiếp trên các phương tiện vật lý.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

 Phần tiêu đề nhỏ hơn rất nhiều ( khoảng 16 lần so với truyền dẫn trên

cơ sở SDH).

 Vì ATM là phương thức truyền dẫn không đồng bộ nên nó không đòi

hỏi bất kỳ một cơ cấu đồng bộ nào được lắp đặt trong mạng.

Tuy nhiên, với mô hình này cũng có nhiều nhược điểm lớn:

 Tuy vậy trong tế bào ATM cũng vẫn có phần tiêu đề tế bào, giống như các byte quản lý trong truyền dẫn SDH, nhưng công nghệ truyền

dẫn này chỉ có thể thực hiện cho các tế bào ATM.

 Việc tách, xen các luồng nhánh không linh hoạt.

Vì các nhược điểm của truyền dẫn ATM rất khó khắc phục, trong khi SDH lại được định nghĩa như một phương thức truyền dẫn cho các mạng quang. Vì thế,

SDH vẫn được sử dụng rộng rãi và các mạng hiện nay đều sử dụng mô hình

IP/ATM/SDH/WDM

với kiến trúc IP/SDH/WDM Sử dụng giao thức lớp 2 là PPP hoặc HDLC để

đóng gói dữ liệu dưới dạng IP rồi dc chuyển vào trong tải tin SDH. Ưu điểm của

nó là

 Dữ liệu điều khiển giảm đi vì các gói IP chuyển trực tiếp và khung SONET/SDH không cần qua lớp trung gian là ATM nên giảm đầu tư và

đơn giản thiết bị. Kiến trúc này được dùng nhiều trong mạng trục WAN.

Có thể nâng cấp SDH truyền thống bằng SDH thế hệ sau bằng cách chỉ thay

đổi phần tử mạng biên.

 SONET/SDH có cấu trúc tách ghép tín hiệu quang tiêu chuẩn, nhờ đó tín

hiệu tốc độ thấp có thể ghép, tách thành tín hiệu có tốc độ cao.

 SONET/SDH cung cấp khung truyền chuẩn.

 SONET/SDH có khả năng bảo vệ, khôi phục, nhờ đó tín hiệu được truyền

trong suốt tới lớp cao hơn (Như lớp IP).

 Khai thác, quản lý, bảo dưỡng OAM&P là tính năng nổi bật của mạng SONET/SDH để truyền cảnh báo, điều khiển, các thông tin về chất lượng ở cả mức hệ thống và mức mạng.

Tuy nhiên nhược điểm của kiến trúc này là dựa trên công nghệ TDM cấu trúc

khe thời gian cố định và độ dài khung truyền cố định nên phù hợp cho lưu lượng thoại. Thực tế nó được thiết kế để tối ưu hoá để truyền tải các lưu lượng

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

dịch vụ thoại. Khi truyền tải các lưu lượng dựa trên dịch vụ IP, các mạng sử

dụng công nghệ SDH truyền thống gặp phải một số hạn chế sau:

 Sử dụng công nghệ TDM với các liên kết cứng: các tuyến kết nối giữa hai điểm kết nối được xác lập cố định, có băng tần không đổi, thậm chí không

có lưu lượng đi qua hai điểm này thì băng thông này cũng không thể được tái sử dụng để truyền tải lưu lượng của kết nối khác dẫn tới không sử dụng

hiệu quả băng thông của mạng. Cách xác lập kết nối cứng như vậy làm giới

hạn băng thông tối đa khi truyền dữ liệu đi qua hai điểm kết nối, đây là một

hạn chế cơ bản của mạng SDH truyền thống khi truyền tải dịch vụ IP, do

các dịc vụ này thường có sự bùng nổ về nhu cầu lưu lượng một cách ngẫu nhiên.

 Các lưu lượng truyền dữ liệu quảng bá: trong các Ring SDH, việc truyền tải các dữ liệu quảng bá chỉ có thể thực hiện được khi phía phát và tất cả các

điểm thu đều đã được xác lập kết nối logic. Các gói tin quảng bá được sao

chép lại thành nhiều bản và gửi đến từng điểm đích dẫn tới việc phải truyền

nhiều lần cùng một gói tin trên vòng ring. Điều này gây lãn phí lớn đối với

băng thôg của mạng.

 Lãng phí băng thông cho việc bảo vệ mạng: Thông thường đối với các mạng SDH 50%, băng thông của mạng được dành cho việc dự phòng cho

mạng. Mặc dù việc dự phòng này là hết sức cần thiết nhưng các công nghệ

SDH truyền thống không cung cấp khả năng cho phép nhà cung cấp dịch vụ

lựa chọn băng thông sử dụng cho việc dự phòng các sự cố.

 SONET/SDH mang số lượng thông tin mào đầu đáng kể, thông tin mào đầu này được mã hoá ở nhiều mức. Mào đầu đoạn POH được truyền từ đầu cuối

tới đầu cuối. Mào đầu đường LOH được sử dụng cho tín hiệu giữa các thiết

bị đầu cuối như các bộ tách ghép kênh OC-n (STM-n). Mào đầu phân đoạn

SOH được sử dụng để thông tin giữa các phần tử mạng lân cận như các bộ lặp.

 Ngoài ra giải pháp SDH dựa trên một lớp điạ chỉ MAC nên khó triển khai

ứng dụng Multicast.

Với kiến trúc IP/RPR/WDM có ưu điểm

- Thích hợp cho việc tryền tải lưu lượng dạng dữ liệu với cấu trúc Ring.

- Cho phép xây dựng mạng ring cấu hình lớn (tối đa có thể đến 200 nde)

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

- Hiệu suất sử dụng dung lượng băng thông lớn do thực hiện nguyên tắc

ghép kênh thống kê và dùng chung băng thông tổng.

- Hỗ trợ triển khai các dịch vụ multicast / broadcast.

- Quản lý đơn giản (mạng được cấu hình một cách tự động).

- Cho phép cung cấp kết nối với nhiều mức SLA (Service Level

Agreement) khác nhau.

- Phương thức cung cấp kết nối nhanh và đơn giản

- Công nghệ đã được chuẩn hoá

Công nghệ RPR phù hợp với việc xây dựng mạng cung cấp kết nối với

nhiều cấp độ thoả thuận dịch vụ kết nối khác nhau trên một giao diện duy nhất. Nược lựa chọn do tính đơn giản, khả năng mở rộng, rất phù hợp với các mạng ring

tương lai được thiết kế tối ưu cho dữ liệu.

Tuy nhiên nó cũng có một số nhược điểm

- Giá thành thiết bị ở thời điểm hiện tại còn khá đắt

- RPR chỉ thực hiên chức năng bảo vệ phục hồi trong cấu hình ring đơn lẻ.

Với cấu hình ring liên kết, khi có sự cố tại node liên kết các ring với nhau RPR

không thực hiên được chức năng phục hồi lưu lượng của các kết nối thông qua

node mang liên kết ring.

- Công nghệ mới được chuẩn hoá do vậy khả năng kết nối tương thích kết

nối thiết bị của các hãng khác nhau là chưa cao.

Kiến trúc IP/GbE/WDM sử dụng định dạng khung giống Ethernet 10Mbit/s

và Ethernet nhanh 100Mbit/s. Định dạng khung nhất quán giữa Ethernet 10Mbit/s,

100Mbit/s và Gigabit Ethernet làm cho chuyển mạch và phát chuyển khung giữa

Ethernet tốc độ khác nhau đơn giản hơn. Do đó, không cần phải thay đổi các

trường trong khung.

Mạng Gigabit Ethernet sẽ được hỗ trợ bởi mạng truyền tải quang/WDM. Tuy nhiên, chỉ nên sử dụng trong mạng WAN bởi vì chuyển mạch GbE có một vài yếu điểm nếu sử dụng trong mạng đường trục. Cấu hình này gọi là “GbE định tuyến”.

Với kiến trúc IP/WDM sử dụng IP/MPLS trực tiếp trên WDM. Đây là giải pháp hiệu quả nhất trong ba giải pháp. Tuy nhiên nó yêu cầu lớp IP phải kiểm tra đường bảo vệ và khôi phục. Nó cũng cần dạng khung đơn giản để xử lý lỗi đường

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

truyền. Có nhiều dạng khung IP over WDM. Một số công ty đã phát triển tiêu

chuẩn khung mới như Slim SONET/SDH. Dạng khung này có chức năng tương tự

như SONET/SDH nhưng với kỹ thuật mới hơn khi thay thế mào đầu và tương

thích kích thước khung với kích thước gói. Một ví dụ khác là thực hiện dạng

khung Gigabit Ethernet. 10 Gigabit Ethernet được thiết kế đặc biệt cho hệ thống ghép bước sóng quang mật độ cao DWDM. Sử dụng dạng khung Ethernet, kết nối

Ethernet không cần thiết phải ghép tín hiệu sang dạng giao thức khác (Như ATM)

để truyền dẫn.

3.3 Bảo vệ và phục hồi

3.3.1 Giới thiệu

Khả năng sống sót của mạng là vấn đề then chốt của mạng quang khi xét

băng thông lớn của lighpath. Lớp IP cũng cung cấp phục hồi lỗi nhưng thời gian

phục hồi tính bằng chục giây thậm chí bằng phút không thích hợp cho lưu lượng

quan trọng. Phục hồi trong MPLS đã giảm đáng kể thời gian nhưng vẫn chưa

nhanh bằng phục hồi ở lớp quang. Mỗi lighpath có thể gồm nhiều LSP nên tiết

kiệm rất nhiều thông tin mào đầu phục vụ cho phục hồi. Mặt khác một số lớp

client ví dụ như SONET cũng cung cấp sự phục hồi có chất lượng cao yêu cầu lớp

quang không cần cung cấp sự phục hồi tránh chồng chéo. Vì vậy quản lý và phối

hợp hoạt động phục hồi giữa các lớp là rất cần thiết. có thể phân thành bảo vệ liện

kết và bảo vệ tuyến hoặc phục hồi có thể được thực thi theo hai mô hình cung

cấp, không cung cấp. phục hồi cung cấp hay là sự bảo vệ, đối phó với sự khôi phục

lỗi đã xác định trước do tài nguyên bảo vệ được dành trước và có thể được sử dụng

lại cho lưu lượng có độ ưu tiên thấp nếu sự thỏa thuận trước thành công. Phục hồi

không cung cấp thỏa thuận với các tuyến thiết lập động thay thế tài nguyên cho lưu

lượng chịu ảnh hưởng của lỗi. phục hồi

Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM là một kiến trúc điển hình của mạng đa lớp.

Vấn đề bảo vệ và phục hồi có thể đạt được tại các mức độ khác nhau.

Trong kiến trúc mạng này, tất cả 4 lớp đều có cơ chế duy trì mạng riêng. Chuẩn SDH đã cung cấp một loạt những cơ chế bảo vệ và phục hồi mạng cho cả lớp luồng và đoạn ghép kênh và chúng hoàn toàn phù hợp với kiểu mạng ring hoặc

mesh. Còn chuẩn ATM cũng chuẩn hoá kỹ thuật duy trì mạng ở lớp luồng ảo. Khả

năng duy trì của các lớp mạng khác nhau trong kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM được cho trong bảng 3.1

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Lớp Bảo vệ Phục hồi

IP X

ATM X X

Tuyến SDH X X

SDH MS X

WDM Och X X

WDM OMS X

Bảng 3.1 : Tính năng bảo vệ & hồi phục của các lớp mạng trong kiến trúc

IP/ATM/SDH/WDM

Mạng SDH và mạng WDM tương tự như nhau và do đó có đặc tính trong

cơ chế duy trì mạng cũng tương tự như nhau. Chỉ có hai sự khác biệt chính. Thứ

nhất, là đặc tính hạt băng tần của SDH mịn hơn còn dung lượng truyền tải của

WDM lớn hơn. Tính hạt băng tần ở đây liên quan đến sự phân cấp băng tần truyền

dẫn của một công nghệ truyền dẫn xác định. Trong SDH, tính hạt băng tần thể hiện

ở phân cấp tốc độ truyền dẫn STM-1, STM-4, STM-16,... Điểm khác biệt thứ hai

là việc trao đổi khe thời gian trong bộ ghép kênh xen/rẽ và bộ kết nối chéo SDH cũng giống như việc biến đổi bước sóng trong mạng WDM chỉ có điều là chi phí

thực thi hoàn toàn khác nhau.

3.3.2 Bảo vệ và phục hồi trong mạng IP over ATM

Trong ATM, thời gian phục hồi có thể dài hơn lớp SDH và WDM nhưng

phát hiện lỗi ở ATM là rất nhanh.

Việc thực thi các chức năng bảo vệ và phục hồi cần quan tâm đến một vài khía cạnh. Khi chức năng này được phân bố ở lớp thấp có nghĩa là đã thực hiện

bảo vệ đồng thời tất cả lưu lượng và do đó chi phí thực thi thấp. Ngược lại, khi chức năng này được phân bố cho lớp cao hơn thì có thể lựa chọn khả năng bảo vệ

cho lưu lượng ưu tiên. Do vậy, cần có một giải pháp thống nhất và cơ chế được lựa chọn là cơ chế bảo vệ nhanh trong lớp mạng thấp kết hợp với quá trình phục hồi mạng chậm trong lớp mạng cao.

Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM thường được phát triển trong mạng trục, trong đó IP trở thành giao thức lớp khách hàng chính và WDM cung cấp băng tần khả dụng cho truyền dẫn và giảm chi phí. Trong kiến trúc này, lớp SDH đã phát

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

triển hoàn thiện nên người ta có xu hướng dùng lớp SDH để cung cấp chức năng

bảo vệ cho mạng thay vì tiếp tục hoàn thiện tính năng này trong lớp WDM mặc dù

cả 2 lớp có chức năng như nhau. Trong khi đó, phục hồi IP lại là một giải pháp

phát triển rất mạnh.

Trong kiến trúc IP over ATM, có thể tóm tắt chức năng bảo vệ và phục hồi

như sau:

Lớp Bảo vệ Phục hồi

(*)

Kiểu Thời gian Tính hạt Lưu lượng

ngừng phụ

IP Không bảo - - - Tự động

vệ

ATM Bảo vệ Có ≤STM-1 Có Tự động

VP/VC

SDH SNCP Có ≤STM-1 Không Nhân công

Bảo vệ MS Không STM-x Không

WDM Bảo vệ Không STM-x Không Nhân công

OCH chuẩn hoá chuẩn hoá

Bảo vệ Không nxSTM-x Không

OMS chuẩn hoá chuẩn hoá

Bảng 3.2: Tính năng bảo vệ & hồi phục trong kiến trúc IP over ATM

(*): lưu lượng ưu tiên thấp được mang trên các kênh bảo vệ 1:1 khi kênh

đó không dùng cho lưu lượng làm việc. Bất cứ khi nào kênh bảo vệ được yêu cầu

thì lưu lượng phụ bị loại bỏ.

Tính năng bảo vệ và phục hồi trong các lớp rất lớn. Để có sự bảo vệ đa lớp thì phải có sự liên kết giữa các lớp. Khi không có sự liên kết này thì chỉ có sự lựa chọn duy nhất là sử dụng thời gian tạm ngừng (hold-off time). Khi đó, MSP trong SDH và bảo vệ trong WDM sẽ loại trừ lẫn nhau.

Khi ATM sử dụng cùng với khung SDH (khung SDH sử dụng trong thiết bị tích hợp) thì trong lớp SDH chỉ có bảo vệ MS. Còn nếu dựa trên cơ sở tế bào ATM

thì lớp SDH không có.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Phục hồi có thể thực hiện tại các lớp IP, SDH hoặc quang.

Lớp IP cung cấp cơ chế phục hồi rất mạnh dựa trên chức năng định tuyến

lại gói trong trường hợp sai hỏng và tích hợp các giao thức định tuyến. Phục hồi

bằng cách cập bảng định tuyến thông qua các giao thức định tuyến. ứng với các

tiêu chuẩn POS, các gói IP được thích ứng để truyền tải trong lớp SDH nhờ giao thức PPP và khung HDLC.

Bảo vệ có thể thực hiện tại lớp SDH hoặc lớp quang. Các chuẩn SDH tạo

nên một loạt các cơ chế bảo vệ và phục hồi. Tuy nhiên, chỉ có cơ chế bảo vệ mới

áp dụng cho trong kiến trúc này.

Lớp SDH có thể phân theo chức năng làm hai lớp: lớp tuyến và lớp đoạn

(bao gồm lớp đoạn ghép kênh và lớp đoạn lặp). Ở đây có 2 sự lựa chọn:

• Mạng SDH thực sự với cả hai tính năng lớp đoạn và lớp tuyến.

• Mạng SDH chỉ với giao diện bộ định tuyến và do đó chỉ có tính năng lớp

đoạn được sử dụng.

Trong trường hợp đầu tiên, SDH cũng có thể thực hiện định tuyến qua thiết

bị ADM hoặc DXC. Trường hợp này có thể áp dụng khi mạng SDH được xem như

lớp chủ cho mạng khách hàng khác và IP chỉ là một trong số chúng.

Trường hợp thứ hai, vai trò của SDH là chỉ cung cấp truyền dẫn điểm -

điểm các gói IP giữa các bộ định tuyến. Do vậy cần đến tính năng lớp đoạn và thiết

bị SDH được tích hợp trong các giao diện bộ định tuyến. Trường hợp này điển

hình cho mạng trục được tối ưu để truyền tải IP. Ở đây, SDH được tích hợp trong

giao diện của bộ định tuyến theo cấu hình MSP tuyến tính 1+1 (bảo vệ đoạn ghép

kênh). Đây là một cơ chế bảo vệ nhanh có thể bảo vệ tín hiệu STM-n với thời gian

chuyển mạch nhỏ hơn 50ms.

Với cơ chế bảo vệ và phục hồi như vậy có thể thấy là có sự chồng chéo rất

nhiều, lãng phí băng thông cũng như thời gian. Tuy nhiên để có được độ tin cậy cao hiện tại cấu trúc này vẫn được sử dụng chủ yếu

3.3.3 Bảo vệ và phục hồi trong mạng IP/SDH/WDM

Lớp WDM có thể cung cấp chức năng bảo vệ nhanh cho cả lớp OMS và

Och trong khi phục hồi chỉ được thực hiện trong lớp Och.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Lớp Bảo vệ Phục hồi

IP X

SDH Path

SDH MS X

WDM Och X X

WDM OMS X

Bảng 3.3 : Tính năng bảo vệ & hồi phục của các lớp mạng trong kiến trúc

IP/SDH/WDM

Xu hướng là đơn giản hoá lớp SDH với chức năng phục hồi chủ yếu trong

lớp IP và bảo vệ Och trong lớp quang.

Bảo vệ Och có thể cung cấp khả năng phục hồi nhanh chóng trong trường

hợp một lỗi đơn xuất hiện trong lớp quang, bao gồm cả bộ thích ứng bước sóng,

trong khi tái định tuyến IP cho phép duy trì đối với những kiểu sai hỏng khác.

Bảo vệ MSP 1+1 trong lớp SDH không có sử dụng rõ rệt vì hầu như nó có

cùng đặc tính như bảo vệ Och. Tuy nhiên, thời gian phát hiện và chuyển mạch của

SDH và bảo vệ quang cũng tương tự như nhau nên hai cơ chế chuyển mạch này sẽ

cạnh tranh nhau nếu chúng cùng phát hiện ra sai hỏng.

Hình 3.1 đưa ra mô hình một mạng đơn giản, trong đó chuyển mạch quang

thực hiện trong mỗi OADM còn phục hồi IP thực hiện chống lại sai lỗi tại giao

diện các bộ định tuyến. Đó có thể là một sai lỗi của một trong những liên kết nội

đài hoặc một đa lỗi trong mạng WDM.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Hình 3.1 : Ví dụ về khả năng duy trì đa lớp trong kiến trúc IP/SDH/WDM

Mạng SONET/SDH thường sử dụng cấu hình mạng vòng (Ring).Một số cấu

hình bảo vệ có thể sử dụng là - Cấu hình 1+1 có nghĩa là số liệu được truyền trên hai đường trong hai hướng

ngược nhau, tín hiệu có chất lượng tốt hơn sẽ được chọn ở đích.

- Cấu hình 1:1 có nghĩa là đường dự phòng tách biệt đối với đường hoạt động.

- Cấu hình n:1 có nghĩa là n đường hoạt động sử dụng chung một đường dự phòng.

3.3.4 Bảo vệ và phục hồi trong IP/RPR/WDM

Với hai mức xử lý Phát hiện và điều khiển tắc nghẽn và chuyển mạch bảo vệ thông minh, tính duy trì mạng trong kiến trúc IP/RPR/ WDM tăng lên. RPR

cung cấp cơ chế bảo vệ riêng gọi là IPS. IPS cung cấp tính năng bảo vệ tương tự

APS (Automatic Protection Switching) trong SDH nhưng trong IPS không có băng tần bảo vệ dự phòng. Ngoài ra, IPS có vài đặc tính nhằm tối ưu hoá khác như

không dựa vào các byte mào đầu như SONET/SDH, có sự phân cấp bảo vệ trong

bất kì trường hợp nào, cung cấp thời gian phục hồi ≤ 50ms, không cần băng tần

bảo vệ riêng.

IPS hoạt động hoàn toàn độc lập với giao thức định tuyến lớp IP (ngoại trừ

giao thức IS-IS bao gói trực tiếp ở lớp trên). Bởi vậy, chuyển mạch bảo vệ IPS

không cản trở sự hội tụ định tuyến IP. IPS cũng độc lập với cơ chế các lớp thấp

hơn. IPS tự động phục hồi những sai lỗi của nút hoặc sợi quang hoặc những suy

giảm tín hiệu. Dù sao, vẫn có sự tương tác khi DPT chạy trên nền SONET/SDH

hoặc WDM và khi chuyển mạch bảo vệ được cung cấp trong các lớp này. IPS bảo

vệ các vòng RPR khỏi các sai lỗi liên kết, sai hỏng nút và sai hỏng lớp 3.

Lớp Bảo vệ Phục hồi

IP X

RPR X

WDM Och X X

WDM OMS X

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Bảng 3.4 : Tính năng bảo vệ & hồi phục của các lớp mạng trong kiến trúc

IP/RPR/WDM

Hiện nay RPR là vấn đề khá phức tạp và chưa được chuẩn hoá đầy đủ,

nhiều nhà sản xuất có sản phẩm RPR 802.17 nhưng khả năng tương thích giữa sản phẩm của các hãng khác nhau là không chắc chắn.

3.3.5 Bảo vệ và phục hồi trong kiến trúc IP/GbE/WDM

Để truyền IP/GbE/WDM có thể thực hiện truyền qua khung SDH hoặc trực

tiếp. Trong kiến trúc IP/GbE/WDM, như trên đã nói chỉ GbE kiểu khung cho các

kết nối điểm-điểm giữa các bộ định tuyến IP là phù hợp cho mạng đường trục. Còn kiểu GbE chuyển mạch có một số nhược điểm khi ứng dụng trong mạng này. Do

đó, chỉ lớp gói IP đảm nhiệm việc định tuyến mức gói còn lớp quang thực hiện

định tuyến bước sóng. Lớp GbE không thực hiện bất kỳ một cơ chế duy trì mạng

nào. Bảo vệ và phục hồi chỉ có ở các lớp mạng WDM và IP.

Lớp Bảo vệ Phục hồi

IP X

GbE

WDM Och X X

WDM OMS X

Bảng 3.5: Khả năng duy trì của các lớp mạng trong kiến trúc IP/GbE/WDM

Như vậy, giải pháp hợp lý nhất là kết hợp bảo vệ OCh với khôi phục IP.

Bảo vệ Och cung cấp khả năng khôi phục nhanh trong trường hợp có đơn lỗi trong lớp quang, bao gồm các lỗi của bộ chuyển tiếp bước sóng (transponder), trong khi

tái định tuyến trong lớp IP cho phép chống lại những lỗi có nguyên nhân khác như lỗi cổng bộ định tuyến hoặc đa lỗi.

Sự khác biệt đáng kể về tốc độ giữa 2 cơ chế này tránh được bất kỳ sự tương tác không mong muốn nào giữa chúng. Khi nút WDM sai hỏng và lại không có phần dự phòng cho nút Ethernet thì dịch vụ sẽ bị mất. Để không gây gián đoạn cho dịch vụ thì nút Ethernet cần được kết nối đồng thời với một nút WDM khác. Nếu sai hỏng thiết bị trong nút WDM thì sử dụng bảo vệ Och.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

3.3.6 Bảo vệ và phục hồi trong kiến trúc IP/RPR/WDM

Đạt đến băng thông cân bằng và chia sẻ tài nguyên trong kiến trúc mạng vòng tốc độ cao bao phủ một khu vực thành phố rộng lớn là một mong đợi và cũng là thách thức kĩ thuật. Fairness là một ưu điểm thiết kế của RPR so với kĩ thuật truyền gói trong MAN như Gigabit Ethernet để làm việc trong môi trường như thế.

Fairness điều khiển truy nhập của các node đến băng thông sẵn sàng trên vòng một

cách công bằng tránh tình trạng một node tham lam chiếm băng thông, tạo ra trễ và

tắc nghẽn. Giải thuật fairness (RPR-fa) chỉ áp dụng cho gói ưu tiên thấp, gói ưu tiên cao không theo RPR-fa và có thể truyền chừng nào bộ đệm còn đủ trống.

RPR-fa thực hiện những chức năng sau trong lớp MAC:

- Xác định khi nào ngưỡng tắc ngẽn bị vượt qua và khi nào tắc nghẽn giảm.

- Xác định fair rate để quảng bá bản tin điều khiển fairness.

- Truyền thông tin về fair rate đến các node phát lưu lượng qua điểm tắc

nghẽn để các node điều chỉnh tốc độ phát lưu lượng được phép của chúng.

3.3.7 Kết luận Một khả năng đặc biệt đáng chú ý trong cơ cấu bảo vệ và phục hồi đó là

cung cấp tới sự phân lớp trong các kiến trúc IP/quang. Một mạng IP/Quang có thể

truyền dẫn trực tiếp IP/MPLS trên quang hay IP/ATM/SONET/vWDM bảo vệ,

phục hồi có thể cung cấp trong từng lớp riêng lẻ trong chế độ ngang hang giữa các

lớp. Bảo vệ, phục hồi ở lớp thấp thường sử dụng các chế độ cơ bản như chuyển

mạch tự động trong SONET, trong khi bảo vệ phục hồi ở lớp cao thường hướng tới

mức dịch vụ

Hình 3.2 Phục hồi trong IP/ quang

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Hình 3.2 miêu tả một vài kiểu phục hồi trong IP/quang. Đầu tiên mỗi liên kết sợi được bảo vệ bởi một sợi dự phòng trong vòng ring sử dụng chuyển mạch tự động. Kiểu bảo vệ này chỉ cần cơ cấu quản lý và điều khiển mạng đơn giản mà lại có khả năng cung cấp phục hồi nhanh. Tuy nhiên phương pháp này chưa sử dụng

hết khả năng. Một kiểu khác là bảo vệ phục hồi đường, hiệu quả băng tần nhưng

thời gian phục hồi chậm. Phục hồi đường đưa ra tính hạt tốt ví dụ kênh bước song.

Trong mạng IP/MPLS bảo vệ đường có thể được thiết kế cho các kênh ảo. Về nguyên lý, bảo vệ, phục hồi có ba loại

 Bảo vệ và phục hồi liên kết: Một đường liên kết dự phòng riêng được thiết lập trong quá trình tạo lighpath hoặc LSP cho các lien kết sơ cấp. Trong

trường hợp liên kết bị lỗi, node gần kề theo đường lên phát hiện ra và

chuyển mạch sang tuyến dự phòng nếu có một đường bảo vệ hoặc nó sẽ

tính toán động một tuyến để thay thế liên kết hỏng

 Bảo vệ phục hồi đường quang LSP: Khi một lien kết lỗi được phát hiện, node liền kề thong báo cho các node vào và ra của các đường quang LSP.

Các node lối vào, lối ra sử dụng đường dự phòng end to end đã cung cấp

hoặc tính toán một đường dự phòng end-to-end mới dựa vào khả năng của

mạng. Khi đã thiết lập một đường dự phòng, node vào và ra chuyển từ

tuyến sơ cấp bị lỗi sang tuyến dự phòng

 Bảo vệ phục hồi riêng từng phần: Cung cấp sự phục hồi cho một đoạn của đường hay một vài liên kết. Nó ở giữa phục hồi liên kết và phục hồi đường

Bảo vệ đường có thể sử dụng các tuyến chuyên dụng hoặc dùng chung. Cả 1+1

và 1:1 đều có những tuyến dự phòng chuyên dụng trong khi 1:N và M:N tận dụng

các đường bảo vệ chia sẻ. Trong bảo vệ 1+1, một tín hiệu được truyền đồng thời

trên cả hai đường một cách riêng biệt và một bộ chọn sử dụng tại node nhận để

chọn tín hiệu tốt hơn.

Phục hồi ở lớp thấp tập trung vào khả năng sống sót của mạng trong khi phục

hồi ở lớp cao hơn như MPLS tập trung vào lưu lượng. Khi MPLS chuyển các gói tới một LSP dựa vào nhãn, bắt buộc phải có khả năng cung cấp và phục hồi lưu lượng. MPLS hỗ trợ báo hiệu nhanh và đưa ra các chế độ ưu tiên bảo vệ phục hồi khác nhau với từng kĩ thuật khác nhau để phục vụ tốt cho các ứng dụng yêu cầu độ

tin cây cao. Phục hồi IP/MPLS đòi hỏi có bốn bước phát hiện lỗi, cô lập lỗi, thông báo lỗi và phục hồi

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

3.4 Chuyển mạch

3.4.1 Giới thiệu về chuyển mạch trong mạng WDM

Có hai loại IP/WDM như sau: WDM cấu hình lại sử dụng trong mạng

WDM chuyển mạch kênh, ở đó lighpath được hình thành bằng cách thiết lập các kênh có thể cấu hình lại đáp ứng sự thay đổi lưu lượng và kế hoặch mạng. Loại

WDM chuyển mạch sử dụng trong mạng WDM chuyển mạch gói, ở đó các header

hoặc nhãn quang được gắn vào dữ liệu, truyền cùng tải trọng xử lý tại mỗi node. Dựa trên tỉ lệ thời gian xử lý tiêu đề gói và chi phí truyền dẫn gói có thể sử dụng

chuyển mạch burst, chuyển mạch nhãn, hoặc chuyển mạch gói.

IP/WDM cấu hình lại IP/ WDM chuyển mạch

Công nghệ Chuyển mạch Chuyển mạch Chuyển mạch Chuyển mạch

chuyển mạch kênh Burst nhãn gói

khiển Ngoài band Ngoài band và Trong band

Điều lưu lượng Trong ngoài band

Tính hạt của Lớn Trung bình Trung bình Nhỏ

lưu lượng

Đơn vị chuyển Kênh bước Burst dữ liệu Luồng gói

mạch sóng, sợi

Forward dữ Thiết lập Kênh ảo Kênh ảo Next hop

mạch liệu

WDM cấu hình lại là công nghệ nhiều triển vọng nhất cho mạng truyền tải

backbone, nơi lưu lượng ít có tính bùng nổ. Vấn đề chính đó là tập hợp lưu lượng, WDM chuyển mạch vẫn đặc biệt dùng cho mạng metro và mạng truy nhập.

Nó hướng tới lưu lượng có tính hạt ít hoặc trung bình, sẽ yêu cầu kiến trúc mạng linh hoạt và cần hiểu và phân chia các chức năng điều khiển mạng. Có thể hỗ trợ 3 kiểu chuyển mạch. Chuyển mạch nhãn, chuyển mạch burst, chuyển mạch gói. Hệ thống chuyển mạch quang là một hệ thống chuyển mạch cho phép các tín hiệu bên trong các sợi cáp quang hay các mạch quang tích hợp được chuyển mạch có lựa chọn từ một mạch này tới một mạch khác. Quá trình chuyển mạch gói quang tương tự như mạng IP truyền thống tù việc điều khiển trong band đến mô hình lưu và chuyển tiếp. tuy nhiên chuyển mạch gói quang thuần túy không có các

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

bộ đệm quang. Các đường trễ quang có thể xem như bộ đệm quang . chúng ta chú

ý tới các mạng WDM cấu hình lại và mạng chuyển mạch nhãn quang

Có bốn chuyển mạch đề cập ở trên, hai chuyển mạch WDM cạnh và hai

chuyển mạch WDM lõi. Trong khi đó mặt bằng điều khiển có sau node điều khiển.

mỗi chuyển mạch WDM có một node điều khiển được kết nối vật lý sử dụng các liên kết Ethernet point to point

Chuyển mạch kênh là kỹ thuật chuyển mạch mà các thông tin được trao đổi

dưới dạng thời gian thực, là một phương pháp sử dụng để thiết lập mạch cho thông

tin giữa 2 điểm. Số liệu được truyền trên cùng một tuyến

Chuyển mạch gói thực hiện truyền các gói số liệu độc lập. Mỗi gói đi từ một cổng tới một cổng khác theo một đường nào đó. Các gói không thể gửi tới nút

kế tiếp khi chưa thực hiện thành công tại nút trước đó. Mỗi nút cần có các bộ đệm

để tạm thời lưu các gói. Mỗi nút trong chuyển mạch gói yêu cầu một hệ thống

quản lý để thông báo điều kiện truyền thông tin tới nút lân cận trong trường hợp số

liệu truyền bị lỗi.

Trong các mạng chuyển mạch burst quang, các chùm dữ liệu bao gồm nhiều

gói được chuyển mạch thông qua mạng toàn quang. Một bản tin điều khiển được

truyền đi trước chùm để thiết lập cấu hình chuyển mạch trên tuyến truyền của

chùm. Các chùm dữ liệu truyền sau tiêu đề mà không cần đợi bản tin xác nhận kết

nối đã hoàn thành.

Khi công nghệ chuyển mạch quang cải thiện, chúng ta có thể thực hiện

mạng chuyển mạch quang dựa trên gói, khi đó các gói được định tuyến và chuyển

mạch độc lập qua mạng trong miền quang mà không cần biến đổi điện tại mỗi

node. Chuyển mạch gói quang điều khiển chum lưu lượng tốt hơn chuyển mạch

kênh

3.4.2. Chuyển mạch kênh quang

Chuyển mạch kênh quang được thực hiện trong mạng quang định tuyến bước sóng thực hiện thiết lập các bước sóng toàn quang giữa hai nút mạng. Sự thiết lập các luồng quang bao gồm một số bước thực hiện. Những bước này bao gồm tìm ra cấu hình và tài nguyên, định tuyến, gán bước sóng báo hiệu và đặt

trước tài nguyên.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Tìm ra cấu hình và tài nguyên bao gồm phân bổ và duy trì thông tin trạng

thái mạng. Thông tin sẽ bao gồm cấu hình mạng vật lý và trạng thái liên kết của

mạng. Trong mạng định tuyến bước sóng WDM, những thông tin mày bao gồm

các bước sóng có thể sử dụng trên một tuyến đưa ra trong mạng. Một giao thức

phổ biến dành cho duy trì thông tin trạng thái tuyến trong mạng internet là giao thức đường ngắn nhất theo thứ tự mở (OSPF - Open Shortest Path First).

Vấn đề tìm các tuyến và gán bước sóng cho luồng quang được gọi là bài

toán định tuyến và gán bước sóng (RWA- Routing and Wavelength Assignment). Các yêu cầu kết nối có hai dạng, dạng tĩnh và dạng động. Kỹ thuật ghép kênh phân

chia theo bước sóng trong các mạng quang đã được phát triển nhanh, nó đã đáp

ứng các yêu cầu về băng tần của người sử dụng mạng. Trong mạng định tuyến các

nút truy nhập thông tin với nhau qua các kênh toàn quang, các kênh này được xem

như các luồng quang.

Chúng ta giả sử rằng mỗi chuyển mạch quang được nối tới một nút truy

nhập. Với lưu lượng tĩnh toàn bộ tập các kết nối được biết trước và bài toán khi đó

thiết lập luồng quang cho các kết nối này cấu thành toàn bộ trong khi các tài nguyên mạng tối thiểu hoá số bước sóng hoặc số các sợi trong mạng. Với lựa chọn

như vậy, nó có thể thiết lập nhiều kết nối này cho số các bước sóng cố định đưa ra.

Trong trường hợp lưu lượng động, một luồng quang được thiết lập cho mỗi yêu

cầu kết nối đến và luồng quang được giải phóng sau khi một thời gian hạn định.

Đối tượng trong trường hợp lưu lượng động là để thiết lập luồng quang và gán

bước sóng theo cách tối thiểu tổng số kết nối tắc nghẽn hoặc tối đa số các kết nối

được thiết lập trong mạng tại bất cứ thời điểm nào.

3.4.3. Chuyển mạch burst quang

Trong các mạng chuyển mạch burst quang, các chùm dữ liệu bao gồm nhiều

gói được chuyển mạch thông qua mạng toàn quang. Một bản tin điều khiển được truyền đi trước chùm để thiết lập cấu hình chuyển mạch trên tuyến truyền của chùm. Các chùm dữ liệu truyền sau tiêu đề mà không cần đợi bản tin xác nhận kết

nối đã hoàn thành.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Hình 3.3 Cấu trúc mạng OBS

Mỗi sợi quang có thể hỗ trợ các kênh đa bước sóng sử dụng ghép kênh

WDM. Một chuyển mạch chùm quang truyền tải một chùm từ một cổng đầu vào

tới cổng đầu ra tại đích của nó. Các sợi liên kết có thể mang nhiều bước sóng, mỗi

bước sóng có thể được xem như một kênh mang thông tin (truyền các chùm thông

tin). Gói điều khiển có thể được truyền trong băng trên cùng kênh dữ liệu hoặc trên

một kênh điều khiển riêng. Một chùm có thể mang một hay nhiều gói IP.

Chuyển mạch burst quang là sự kết hợp các lợi thế của chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Nó cho phép truyền tải lưu lượng trực tiếp qua mạng WDM

mà không cần bộ đệm quang, sử dụng các sơ đồ định trước một hướng, truyền tức thời. Burst dữ liệu đi sau gói điều khiển tương ứng. Dữ liệu và các thông tin điều khiển được truyền đi thông qua các kênh có bước sóng khác nhau trong hệ thống ghép kênh phân chia theo bước sóng. Khi các burst và mào đầu được phân tách và truyền theo các kênh khác nhau,cần có các giao thức tránh mất các burst . Thực chất OBS xem lớp quang như phương tiện truyền thông trong suốt cho các ứng dụng

Các đặc trưng

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

- tách biệt giữa kênh điều khiển và kênh dữ liệu(truyền ở các bước sóng khác

nhau)

- Tài nguyên được cấp phát một chiều, node nguồn không cần đợi thông tin

phản hồi từ node đích trước khi nó bắt đầu truyền burst

- Kích thước của burst có thể thay đổi theo yêu cầu - Không cần bộ đêm quang trong các node trung gian. Khả năng tận dụng

băng thông, khả năng thích ứng cao như chuyển mạch gói

Bước sóng điều khiển được sử dụng đê truyền các khe điều khiển. Trong một vòng

Ring N nút có N khe điều khiển, mỗi khe cho một node được nhóm lại thành khung

Tại lối vào nút biên các gói đến được kết hợp từ các đầu cuối client thành

các chùm. Các chùm được truyền toàn quang trên các bộ định tuyến lõi OBS. Lối

ra nút biên trên chùm thu về sẽ tách thành các gói và chuyển tiếp các gói tới các

client đích

Trong mạng chuyển mạch chùm quang. Đầu vào nút biên thực hiện kết hợp

thành chùm, định tuyến, gán bước sóng và lập lịch cho các chùm tại nút biên. Nút lõi thực hiện báo hiệu, lập lịch các chùm trên các liên kết lõi và giải quyết tranh

chấp. Đầu ra nút biên chủ yếu là tách các gói từ các chùm và chuyển các gói tới

lớp mạng cao hơn.

Bộ định tuyến lõi bao gồm một bộ nối chéo OXC và một khối điều khiển

chuyển mạch (Switching Control Unit - SCU). Khối điều khiển chuyển mạch tạo

và duy trì bảng chuyển tiếp và thực hiện cấu hình OXC. Khi SCU nhận được một

gói tiêu đề chùm nó xác định đích của chùm và chỉ thị cho bộ định tuyến xử lý báo

hiệu để tìm ra cổng ra mong muốn. Nếu cổng ra khả dụng khi đó chùm số liệu đến,

SCU cấu hình cho OXC cho số liệu đi qua. Nếu cổng ra không khả dụng thì OXC

sẽ được cấu hình phụ thuộc trên mức độ tranh chấp bổ sung trong mạng. Tóm lại SCU thực hiện phiên dịch tiêu đề, lập lịch, phát hiện tranh chấp, quyết định, tra cứu bảng định tuyến, điều khiển ma trận chuyển mạch, ghi lại tiêu đề chùm và điều khiển chuyển đổi bước sóng. Trong trường hợp một chùm số liệu đến OXC trước gói điều khiển của nó, chùm khi đó sẽ bị mất.

Bộ định tuyến biên thực hiện các chức năng sắp xếp các gói, đệm các gói, kết hợp các gói thành chùm, tách các gói nguyên thuỷ của nó. Kiến trúc định tuyến

biên bao gồm một khối định tuyến (Routing Module - RM), một bộ kết hợp chùm

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

một bộ lập lịch. Khối định tuyến lựa chọn cổng ra thích hợp cho mỗi gói và gửi

mỗi gói đến khối kết hợp chùm tương ứng. Mỗi khối kết hợp chùm thực hiện kết

hợp các gói với các tiêu đề cho bộ định tuyến lối cụ thể. Trong khối kết hợp chùm,

có một hàng đợi gói riêng cho từng lớp lưu lượng. Bộ lập lịch tạo ra một chùm

theo kỹ thuật kết hợp chùm và truyền chùm ra cổng ra mong muốn. Tại bộ định tuyến đầu ra, chùm được tách ra thanh các gói và chuyển lên lớp mạng cao hơn.

Hình 3.4 IP over OBS sử dụng MPLS

MPLS đóng vai trò quan trọng trong kĩ thuật lưu lượng và cả trong mạng

OBS. Mỗi kết nối chéo quang sẽ có thong tin trao đổi nhãn về các tuyến đã tính

toán tính toán trước trong cơ sở thong tin nhãn LIB. LIB có thể thiết lập bằng cách

sử dụng các giao thức định tuyến, giao thức phân phối nhãn định tuyến cưỡng bức CR-LDP để phân phối nhãn. Bất kì khi nào router vào có chum dữ liệu cần phát thì nó sẽ tham chiếu LIB xác định nhãn phù hợp. Nhãn này có trong gói điều khiển đi

trước chum dữ liệu. Nhãn điều khiển chứa thong tin về giao diện ra, ưu tiên, thong

tin QoS. Khi gói điều khiển đi tới một node trung gian bất kì thì sẽ có các hoạt động sau:

Thiết lập kết nối chéo để chuyển mạch chum dữ liệu tương ứng với gói điều khiển trong phạm vi toàn quang. Sử dụng thong tin về chiều dài và offset của chum dữ liệu để xác định. Gói điều khiển sau đó được trao đổi nhãn, gán them thômg tin

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

về bước song và được chuyển tiếp trên trên kênh điều khiển riêng của sợi quang do

LIB chỉ định

3.4.4. Chuyển mạch gói quang

Hình 3.5 là một ví dụ của nút chuyển mạch gói quang cơ bản. Một nút bao

gồm một chuyển mạch quang có khả năng cấu hình dựa trên gói. Khối chuyển

mạch tái cấu hình dựa trên thông tin tiêu đề của một gói. Tiêu đề gói được xử lý bằng điện nó hoặc có thể mang trong băng cùng gói hoặc trên một kênh điều khiển

riêng. Phải mất một thời gian để tiêu đề và chuyển mạch thiết lập, các gói có thể bị

trễ bằng cách truyền qua đường trễ sợi quang

Về nguyên tắc chuyển mạch gói toàn quang tổ chức dựa trên gói tiêu đề và

điều khiển được thực hiện trong miền quang, tuy nhiên phải trong nhiều năm nữa

mới thực hiện được. Trong thời điểm hiện nay chuyển mạch gói quang sử dụng

điều khiển điện tử để xử lý tiêu đề gói là thực tế hơn. Trong chuyển mạch gói

quang tiêu đề được đọc và so sánh với một bảng định tuyến. Gói sau đó sẽ được

định tuyến tới cổng ra tương ứng. Điều quan trọng là tải tin được truyền trong suốt

qua chuyển mạch.

Hình 3.5 Kiến trúc một chuyển mạch gói quang

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Kĩ thuật này cho phép xây dựng mạng truyền dẫn quang linh hoạt và đảm

bảo cho những tín hiệu lớn, nâng cao tính thông minh cho lớp quang trong khi vẫn

đơn giản được nhiều cấu trúc mạng. Mục tiêu của mạng truyền tải quang là hướng

tới mạng toàn quang, chuyển mạch tiến tới chuyển mạch gói quang. Chuyển mạch

gói quang thực hiện truyền các gói số liệu độc lập. Mỗi gói đi từ cổng vào đến cổng ra theo một đường nào đó. Mỗi node cần có các bộ đệm tạm thời lưu tạm thời

các gói. Mỗi node yêu cầu một hệ thống quản lý để thông báo điều kiện truyền

thông tin tới node lân cận trong trường hợp số liệu truyền bị lỗi. Một node bao có

một khối chuyển mạch cấu hình lại dựa trên thông tin tiêu đề của một gói. Tiêu đề gói được xử lý bằng điện hoặc mang trong band của gói hoặc kênh điều khiển riêng. Tiêu đề hoặc nhãn được đọc và so sánh với bảng định tuyến Chuyển mạch

này có tương lai điều khiển trong miền quang

3.4.5 Chuyển mạch nhãn quang

Chuyển mạch nhãn quang cũng tương tự như chuyển mạch burst quang

ngoại trừ việc nó theo sau lối vào MPLS, ví dụ sử dụng các nhãn cục bộ và chuyển tiếp dữ liệu thông qua các tuyến chuyển mạch nhãn

Hình 3.6: IP over OLSR

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Hình 3.6 ta xét kĩ thuật chuyển mạch nhãn được cung cấp bới các OLSR,

dụa vào mạng chuyển mạch gói. OLSR có thể được triển khai trong một nhóm để

mạng lại ưu điểm về tiết kiệm băng thông và giao diện. Lõi OLSR chỉ ở lớp hai, và

không cần thực hiện chức năng mặt phẳng dữ liệu. IP over OLSR có dạng một

mạng chồng lấp, ở đó gói IP được đóng gói thành các gói quang tại cạnh OLSR. Tuy nhiên OLSR linh hoạt hơn OXC do mỗi gói quang được kiểm tra tại mỗi

node trung gian. Hơn nữa tuyến chuyển mạch nhãn trong phân lớp chuyển tiếp là

các tuyến ảo, nó sử dụng kĩ thuật điều khiển trạng thái mềm để duy trì trạng thái

của chúng. Trên hình, các gói IP được tập hợp tại cạnh của mạng OLSR. Trong mạng OLSR, gói quang được chuyển tiếp dựa trên nhãn. Trong mặt phẳng điều khiển một OLSR có thể được thực thi sử dụng OBS hoặc OLS. Ở đậy chúng ta sẽ

xét cách sử dụng OLS. Nội dung nhãn của OLS tương tự như MPLS. Để thiết lập các tuyến ảo và phân phối nhãn, OLS có thể dành trước kênh bước sóng để truyền

tải thông tin điều khiển. Các nhóm OLSR có thể được điều khiển bởi giao thức

OSPF với mở rộng cho quang. Do OLSR sử dụng địa chỉ IP nên mạng IP và mạng

OLSR có thể hỗ trợ một mặt phẳng điều khiển thống nhất ví dụ MPLS, giao thức

báo hiệu chung ví dụ RSVP, hoặc LDP-CR

Việc thiết lập mạng truyền tải quang động sẽ cho phép cung cấp nhanh các

tuyến dung lương cao, do vậy trong tương lai bước phát triển công nghệ cho phép

cung cấp số lượng lớn các kênh quang. Nếu được như vậy trong tương lai chỉ cần

chuyển mạch kênh quang là thoả mãn nhu cầu băng tần. Tuy nếu nguồn lưu lượng

là chùm, dung lượng kênh được sử dụng có thể sẽ xảy ra xung đột trên phạm vi mạng.

3.5 Truyền thông nhóm trong IP/WDM

3.5.1 IP multical

Truyền thông nhóm được yêu cầu trong vài ứng dụng ví dụ hội thảo truyền hình, khi đó các gói được phân phối đến nhóm các host đặc biệt. Một dạng được sử dụng trong multical backbone là MBone. Trong mạng IP truyền thống, hỗ trợ truyền thông nhóm (multical) vì không chỉ giảm tải trong xử lý host và sever ma còn tiết kiệm băng thông. Phạm vi multicast được giới hạn vì nó sử dụng trường thời gian sống (Time To Live - TTL) trong phần tiêu đề của gói tin IP. Quy tắc chuyển tiếp cơ bản cho các giao diện có cài đặt ngưỡng TTL là một gói tin không

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

được chuyển tiếp qua các giao diện trừ khi thời gian sống TTL của nó lớn hơn

ngưỡng.

Hình 3.7 Truyền thông nhóm, Multical

3.5.1.1 Cơ chế hoạt động

Khi mạng IP hỗ trợ multicast được xây dựng, các trạm báo hiệu tới router

biết chúng muốn tham gia vào một nhóm multicast qua giao thức quản lý nhóm

(Internet Group Management Protocol - IGMP). IGMP được dùng để các trạm độc

lập đăng ký tự động vào một nhóm multicast. Các trạm tham gia làm thành viên

nhóm phải gửi bản tin IGMP tới router multicast của chúng. Các router lắng nghe

các bản tin IGMP và gửi định kỳ các truy vấn để phát hiện nhóm nào hoạt động

hay không trên mạng con. IGMP là một phần không thể thiếu của IP multicast.

Giao thức này được tất cả các trạm thực hiện nếu muốn nhận lưu lượng multicast.

IGMP là một phần của lớp IP, nó sử dụng gói IP (bao gồm 20 byte mào đầu IP và

8 byte bản tin IGMP) để truyền thông tin về các nhóm multicast. Các bản tin

IGMP được đặc tả trong IP datagram.

Trong IP multicast và nhiều giao thức multicast khác, bên gửi không hề biết trạm nào đã tham gia nhóm. Thực tế, có khi nhóm không có thành viên nhưng dữ . liệu vẫn được chuyển đến . Thoả thuận này dùng để ngăn tình trạng tràn bên gửi Nếu bên gửi phải giữ một danh sách về thành viên nhóm thì máy gửi có thể bị suy giảm khả năng khiến nó không thể truyền dữ liệu multicast như thông thườ ng . Điều này đặc biệt quyết định trong những trường hợp liên quan đến truyền dẫn dữ liệu thời gian thực.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Một sự phức tạp khác nảy sinh từ thực tế: thành viên nhóm multicast nên là

động. Điều này giúp cho người sử dụng dễ dàng hơn trong việc tham gia và rời

nhóm khi họ muốn , tuy nhiên nó gây ra những vấn đề trong việc giám sát các

thành viên tích cực . Các router phải chịu trách nhiệm cập nhật các thành viên

nhóm liên quan lẫn nhau mà chúng phục vụ . Tính chất động của thành viên nhóm ép các router thăm dò định kỳ các mạng con của chúng để tìm ra mạng nào chứa các thành viên củ a nhóm.

Sau khi đăng nhập nhóm, ta xem xét đến môi trường chuyển mạch lớp 2

cho multicast, các cơ chế phân phối gói tin dựa theo cây và chuyển tiếp gói tin

multicast. Hoạt động mặc định của chuyển mạch lớp 2 là gửi tất cả các lưu lượng multicast ra các cổng tới LAN đích trên switch. Hoạt động này làm giảm hiệu suất

của switch khi mục đích là giới hạn lưu lượng tới các cổng cần nhận dữ liệu.

Có ba phương pháp quản lý hiệu năng IP multicast tại môi trường chuyển

mạch lớp 2 là CGMP (Cisco Group Management Protocol), IGMP snoooping và

RGMP (Router-Port Group Management Protocol). Trong đó CGMP và IGMP

snooping được dùng trên các mạng con bao gồm những người dùng cuối và các

máy trạm nhận, RGMP được dùng trên các phân đoạn định tuyến chỉ chứa các

router (backbone).

3.5.1.2 Chuyển tiếp bản tin multicast

Trong quá trình chuyển tiếp multicast , nguồn đang gửi lưu lượng tới một

nhóm máy tuỳ ý được đặc trưng bởi địa chỉ nhóm. Router phải xác định được hướng nào là hướng luồng lên (về phía nguồn ) và hướng nào là hướng luồng xuố ng. Nếu có nhiều đường cho luồng xuống , router sẽ nhân bản gói tin và chuyển nó xuố ng những đường truyền luồng xuống thích hợp (không nhấ t thiết là tất cả các đường). Việc chuyển tiếp lưu lượng multicast đi thay vì từ nguồn , mà từ các máy nhận (đích) được gọi là chuyển tiếp ngược Reverse Path Forwarding (RPF).

Chuyển tiếp ngươ ̣c (Reverse Path Forwarding - RPF) giúp các router có khả . RPF sử

năng chuyển tiếp chính xác lưu lượng multicast xuống cây phân phối dụng bản tin định tuyến unicast đã có để xác định các láng giềng luồng lên và luồng xuống. Một router chỉ chuyển tiếp gói tin khi nó đã nhận được trên giao diện luồng lên. RPF sẽ kiểm tra để đảm bảo rằng cây phân phối không bị vòng lặp (loop-free).

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Khi một gói tin multicast đến , router sẽ thực hiện kiểm tra RPF trên gói tin . Nếu kiểm tra RPF thành công , thì gói tin đó được chuyển tiếp . Ngươ ̣c lại , nó bị loại. Thủ tục kiểm tra RPF hoạt động như sau:

1. Router tìm địa chỉ nguồn trong bảng định tuyến unicast để xác định liệu gói tin đã đến có ở trên giao diện trên đường truyền ngược trở về nguồn không.

2. Nếu gói tin ở trên giao diện dẫn trở về nguồn, thì sự kiểm tra RPF thành

công và gói tin đó được chuyển tiếp.

3. Nếu việc kiểm tra RPF ở bước 2 sai, gói tin bị loại.

3.5.1.3 Giao thức định tuyến multical

Các yêu cầu cho một giao thức định tuyến multicast khác xa so với giao

thức định tuyến unicast . Các router multicast không chỉ cần phải đáp ứng những thay đổi về tôpô mạng mà còn phải đáp ứng những thay đổi về thành viên nhóm . Thêm nữa, chúng cần phải thực hiện đúng thời điểm, tránh lãng phí băng thông khi

gửi đi dữ liệu tới những thành viên đã từ bỏ hoặc lỗi khi truyền tới những thành

viên mới.

Một giao thức định tuyến phải thoả mãn một số yêu cầu trái ngược nhau:

 Trước tiên, phải tối thiểu hoá không gian bảng định tuyến; điều này ảnh hưởng đến RAM của router và các trạm cũng như băng thông mạng, vì

bảng định tuyến càng lớn, mào đầu trong việc trao đổi các bảng định tuyến càng lớn.

 Thứ 2, giao thức định tuyến phải sử dụng tối thiểu điều khiển các bản tin để

tối thiểu mào đầu trong các hoạt động của hệ thống.

 Thứ 3, giao thức phải đủ mềm dẻo. Điều này liên quan tới việc ngăn chặn sự mất định tuyến gói tin hay tránh hoàn toàn những vấn đề nghiêm trọng như các vòng lặp định tuyến và sự dao động khi thông tin định tuyến thay đổi.

 Cuối cùng, giao thức định tuyến có thể được thiết kế để sử dụng đường đi tối ưu. Đây là điểm khác nhau giữa các giao thức. Các nhà quản lý mạng

khác nhau, các tình huống khác nhau sử dụng các tiêu chí khác nhau để xác

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

định thế nào là tối ưu. Ví dụ như: trễ nhỏ nhất, kết nối an toàn nhất hay chi

phí giá thành nhỏ nhất.

Giao thức định tuyến multical có thể phân thành 3 loại chính sau:

a. Giao thức định tuyến vectơ khoảng cách (DVMRP)

Giao thức vectơ khoảng cách DVMRP đươ ̣c thiết kế để hỗ trợ chuyển tiếp các gói multicast qua liên mạng . DVMRP tạo ra các cây phân phối multicast gốc là

nguồ n sử dụng thuật toán multicasting đường ngược (Reverse-Path). Nó xuất phát

từ giao thức Routing Information Protocol (RIP) và sử dụng công nghệ Truncated

Reverse-Path Broadcasting (TRPB). Sự khác biệt chủ yếu giữa RIP và DVMRP là RIP tính toán bướ c truyền tiếp theo về phía đích trong khi đó DVMRP tính toán bướ c truyền về phía nguồn trướ c đó . DVMRP đã sử dụng thuật toán Reverse-Path (RPM).

Các router DVMRP có thể hỗ trợ cả giao diện vật lý trực tiếp với mạng con

(như trong được kết nối và giao diện đườ ng hầm tới các ốc đảo multicast khác mạng MBone). Mỗi giao diện bao gồm một đơn vị định rõ chi phí cho các cổng và một ngưỡng TTL để giới hạn phạm vi truyền multicast . Mỗi giao diện đường hầm cũng phải được cấu hình thêm với hai thông số : địa chỉ IP củ a giao diện đường hầm của router nội hạt và địa chỉ IP của giao diện của router ở xa.

b. Multicast Extensions to Open Shortest Path First (MOSPF) Sự độc lập của DVMRP vớ i giao thứ c định tuyến unicast ở dưới làm cho việc thực thi DVMRP trong một vùng Internet hay Intranet sử dụng thuật toán định tuyến

. MOSPF (mở đường dẫn ngắn nhất trước ) bổ

khác như OSPF là không thực tế sung multicasting hỗ trợ cho OSPF bằng việc cho phép các router sử dụng các cơ sở dữ liệu trạng thái kết nối của mình để xây dựng lên các cây phân phối multicast cho sự chuyển tiếp lưu lươ ̣ng multicast . Chuẩn MOSPF cho phép các router MOSPF làm việc với các router OSPF không phải multicast để chuyển tiếp lưu lươ ̣ng IP unicast.

c. Protocol Independant Multicast (PIM)

PIM có tên xuất phát từ thực tế là nó không phu ̣ thuô ̣c giao thứ c đi ̣nh tuyến unicast nào. Các giao thức PIM không định nghĩa các bản tin cập nhật định tuyến theo cách OSPF (Open Shortest Path First ), RIP, và cá c giao thứ c đi ̣nh tuyến unicast thực hiê ̣n.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Giao thứ c PIM thực tế là hai giao thứ c PIM -Dense Mode (PIM-DM) và PIM-Sparse Mode (PIM-SM). PIM-DM và PIM-SM có các bản tin điều khiển liên quan, chúng thực sự là hai giao thức hoàn toàn độ c lâ ̣p. PIM-DM và PIM-SM đều đươ ̣c thiết kế để xây dựng và duy trì các cây phân phối multicast .

Protocol-Independent Multicast_Dense Mode PIM-DM sử du ̣ng

–router trên đỉnh củ a giao thứ c đi ̣nh tuyến

multicasting ngươ ̣c, và cũng giống như DVMRP , các nhánh không cần nữa được lươ ̣c bỏ bở i các bản tin Prune . Vì nó là giao thức độc lập nên PIM -DM phải tự thiết lâ ̣p các trang hô ̣i thoa ̣i router unicast dùng cho liên ma ̣ng.

Protocol-Independent Multicast_Sparse Mode PIM-SM đươ ̣c phát triển

như mô ̣t giao thứ c cung cấp sự truyền tin hiê ̣u quả giữa các thành viên củ a các nhóm được phân bố thưa thớt. Kiểu nhóm này rất phổ biến trong WAN

3.5.1.4 phân phối gói tin và định tuyến multical

Các router multicast có khả năng tạo lập các cây phân phối để kiểm soát

đường dẫn đảm bảo lưu lượng IP multicast có thể tới được tất cả các trạm nhận.

cây phân phối sẽ tự động cập nhật. Khi tất cả các thành viên trên một nhánh ngừng

yêu cầu lưu lượng multicast từ một nhóm, các router bị cắt khỏi cây.

Có hai loại là: cây dựa trên nguồn (source-base trees) và cây chia sẻ (share

trees). Cây phân phối là cây dựa trên nguồn với gốc của cây đặt tại nguồn và các

nhánh tạo thành 1 cây. Do cây này dùng đường ngắn nhất qua mạng nên nó cũng

được gọi là cây đường ngắn nhất (shortest path tree - SPT). Cây chia sẻ dùng một gốc chung, gọi là điểm hội tụ (RP). buộc phải gửi lưu lượng tới gốc sau đó gốc sẽ

chuyển lưu lượng tới tất cả các máy nhận theo cây.

Để duy trì cây phân phối đơn giản nhất dùng tràn lụt. Khi router sử dụng

thuật toán tràn nó nhận một gói tin được gửi tới nhóm multicast , nó sẽ kiểm tra

xem liệu đã nhận được gói này lần nào chưa . Nếu là lần đầu tiên, nó sẽ chuyển tiếp

tới tất cả các giao diện trừ giao diện gói tin đến . Nếu router đã từng nhận được gói tin này trước đó, gói tin sẽ bị loại bỏ để tránh các vòng lặp định tuyến.

Các router thực hiện thuật toán tràn không phải lập bảng định tuyến mà chỉ cần giám sát các gói tin nhận được gần nhất. Vì flooding tạo ra rất nhiều gói tin giống nhau và sử dụng tất cả các đường truyền sẵn có, mỗi router phải duy trì một

bảng riêng cho mỗi gói tin nhận được mới đây nhất.nên sử dụng bộ nhớ của các router không được hiệu quả

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Ngoài sử dụng thuật toán tràn lụt ra còn có thể sử dụng Spanning-tree ngăn

chặn sự lặp vòng trong một mạng chuyển mạch dư thừa bằng cách khoá lưu thông

trên các đường liên kết dư thừa. Nếu đường liên kết chính có sự cố, thì spanning-

tree cho phép các đường dẫn phụ hoạt động. Giao thức spanning-tree hoạt động

trong suốt đối với trạm cuối.

Router chạy các giao thức định tuyến multicast sử dụng giao thức IGMP để giám sát thành viên nhóm multicast kết nối trực tiếp với các mạng con . Các router

duy trì một cơ sở dữ liệu nhóm nội bộ , cơ sở dữ liệu này liệt kê các nhóm kết n ối trực tiếp và xác định trách nhiệm của router trong việc phân phối các gói multicast tới các nhóm này. Thu thập trạng thái đường truyền và thu thập hội viên nhóm. Cần thu thập thông tin trạng thái đường truyền từ tất cả các router trong miền để

tìm kiếm và tính toán một cây thích hợp cho mỗi nhóm multicast. Còn biết về hội viên nhóm để tìm kiếm một cây thích hợp hay thiết lập một cây mới cho một nhóm

multicast

Khi có một nhóm mới xuất hiện, nếu một trình quản lý cây không thể tìm

thấy một cây đang tồn tại phù hợp, nó cần tính toán một cây mới cho nhóm đó

thông qua module định tuyến multicast. Tính toán một cây tối ưu cho một nhóm

multicast là NP cứng, sử dụng một vài thuật toán thích hợp, RP tương ứng hay nút

lõi có thể được lựa chọn một cách thích hợp để đạt được cân bằng tải. Chúng ta sử

dụng những cây sóng hướng thay vì những cây đơn hướng đểm bất kỳ khi nào một

cây bao phủ các thành viên của một nhóm, nó có thể được sử dụng để phân phát

các gói cho nhóm đó, mà không bị kiểm tra hướng truyền dẫn

3.5.2 IP multicat trong GMPLS

Như đã biết GMPLS có thể điều khiển luồng dữ liệu một cách chính xác

thông qua thiết lập LSP. LSP có thể xem như chuyển mạch lớp hai. Trong các LSP IP multical sẽ xem LSP là những liên kết ảo và thiết lập với hàng xóm liền kề như

IP unicast. Hơn nữa multicast yêu cầu thời gian thiết lập dài, băng thông lớn. IP multical có thể thúc đẩy khả năng về kĩ thuật lưu lượng của GMPLS

Sau khi một cây multicast mới được tính toán, cây MPLS tương ứng cần được thiết lập. Khi một cây (multicast kết hợp) được thiết lập trong các mạng MPLS, chúng ta có thể gọi nó như là một cây MPLS.

Có hai giải pháp để thiết lập cây MPLS sóng hướng: một loại tập trung và một loại phân bố. Trong giải pháp tập trung, trình quản lý cây phát ra tất cả các

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

nhãn MPLS cho cây sóng hướng và sau đó phân bố chúng (bao gồm cả các trạng

thái chuyển tiếp nhãn) tới trực tiếp các router tương ứng. Ngoài ra, trình quản lý

cây phải giữ tất cả các nhãn được phân công cho các cây multicast sóng hướng kết

hợp hiện tại. Sau khi một cây multicast được tính toán, trình quản lý cây cần phát

các nhãn cho tất cả các giao diện liên quan

Phương pháp phân bố mở rộng cơ chế thiết lập cây MPLS đơn hướng được

bắt đầu từ gốc hay được bắt đầu từ lá. Ý tưởng này rất đơn giản: cây sóng hướng

có thể được xem là sự kết hợp của các cây đơn hướng. Mỗi cây đơn hướng có một

router lá của của cây sóng hướng như là gốc của nó. Do hầu hết cây sóng hướng

luôn sẵn có nên nó không gặp khó khăn gì để tạo ra các đối tượng cây đơn hướng. Do đó, trình quản lý cây có thể gửi các đối tượng cây đơn hướng n tới các router

gốc tương ứng. Sau đó, mỗi router gốc sử dụng phương thức thiết lập cây MPLS đơn hướng được bắt nguồn từ gốc. Tương tư như phương pháp tập trung, mỗi

router biên được định hình như là LSR vào/ra.

Từ các luận cứ trên, chúng ta thấy rằng giải pháp tập trung trở thành gánh

nặng cho trình quản lý cây còn giải pháp phân bố lại gây ra lượng mào đầu lớn

hơn.

Hình 3.8 IP multical với các LSP

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Hình 3.8 là ví dụ về IP multical với LSP. Sau khi tắc nghẽn được phát hiện

trong mạng, các LSP được thiết lập để tránh các điểm nóng, cây multical được tính

toán dựa trên updae topo

3.5.3 IP over WDM multicast IP over WDM cấu hình lại và IP over WDM chuyển mạch là hai kiến trúc

quan trọng WDM cấu hình lại xem xét lớp IP qua lighpath ở mặt phẳng dữ liệu,

WDM chuyển mạch trong mặt phẳng dữ liệu, mô hình xếp chồng trong trường hợp

OBS hoặc OLS, mô hình mạng ngang hàng ở trường hợp OPS. Trong mặt phẳng

dữ liệu của mô hình xếp chồng mạng WDM có 1 topo lighpath ảo ngoài topo sợi vật lý. IP multicast tính toán thông qua topo lighpath ảo đó. Hơn nữa LSP có thể

được thiết lập kênh chia sẻ bởi các lighpath. Các LSP này mang lưu lượng nhóm và chia sẻ thời gian kênh bước sóng. ở lớp vật lý, lighpath point-to multipoint có

thể được thiết lập. IP multicast có thể xem là một ứng dụng của kiến trúc IP/

WDM đa lớp

Hình 3.9 Multical cho mạng IP/WDM với mặt phẳng dữ liệu chồng lấp

Thành viên nhóm multicast có thể là dựa trên người gửi hoặc dựa trên

người nhận, ví dụ việc thiết lập kết nối để hình thành một nhóm multicast có thể do người nhận hoặc người gửi thực hiện.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Trong trường hợp dựa trên người gửi (sender-based case), thì bên

nguồn phải chịu trách nhiệm thu nhập các thành viên mới. Bên nguồn duy trì

một danh sách những người nhận trong nhóm. Một máy muốn gia nhập nhóm

multicast gửi các yêu cầu gia nhập trực tiếp tới nguồn mà nguồn này sẽ quyết

định có chấp nhận thành viên mới hay không. Phương pháp tiếp cận dựa trên người gửi hoạt động tối cho các nhóm nhỏ, nhưng khó phân cấp thành các

nhóm lớn hoặc nhóm động vì mỗi thành viên mới phải thông báo với người gửi

để được bổ sung vào danh sách nhận.

Trong trường hợp dựa trên người nhận (receiver-based case), những

người nhận tham gia một nhóm phiên multicast cụ thể và lưu lượng được phân . Bên gửi phát tới tất cả các thành viên của nhóm đó nhờ hạ tầng của mạng

không cần phải duy trì danh sách những người nhận và không phải kiểm soát các thành viên. Đa số các yêu cầu tham gia sẽ được các router chấp nhận trước khi yêu cầu đến nguồn.

3.6 TCP over Optical Network

3.6.1 TCP trong mạng IP truyền thống

TCP là mô ̣t thành phần củ a tầng chuyển tải

(transport layer ) trong bô ̣ giao thứ c TCP/IP củ a Internet . Nó nằm trên giao thức IP (Internet Protocol) trong ngăn . TCP sau xếp giao thứ c cà cung cấp di ̣ch vu ̣ truyền dữ liê ̣u tin câ ̣y qua các kết nối đó dù ng IP để gở i thông tin qua ma ̣ng . Lý thú thay , IP là giao thứ c ma ̣ng phi kết nố i không bảo đảm truyền dữ liê ̣u mô ̣t cách tin câ ̣y . Các bản tin và dữ liê ̣u TCP (gọi là segment , sẽ được mô tả sau ) đươ ̣c bao bo ̣c trong các datagram IP và đươ ̣c chuyển qua ma ̣ng.

 Đảm bảo dữ liệu đến đích đúng thứ tự

 Sửa lỗi dữ liệu ở mức độ tối thiểu  Loại bỏ dữ liệu trùng lặp  Gửi lại các gói tin bị thất lạc, gửi lỗi  Kiểm soát tắc nghẽn dữ liệu bằng cách điều khiển luồng

IP không phải là giao thức hướng kết nối. TCP là một giao thức định hướng kết nối. Nó giải quyết nhiều vấn đề độ tin cậy để cung cấp một dòng byte đáng tin cậy, gồm các chức năng sau

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Hình 3.10 Mạng IP truyền thống với các bộ đệm cho TCP

Sử dụng các bộ đệm trong truyền dẫn các segment được thực hiện để giảm

số lượng truyền thông, TCP cố gắng sử dụng tối thiểu các segment do vâỵ sẽ sử

dụng tối đa độ dài của có thể của segment. Ở trên hình 3.9, trong mạng xảy ra tắc

nghẽn nhờ sử dụng bộ đệm lưu gói tin nên sau thời gian timeout chưa nhận được

gói tin ACK giao thức TCP đã tiến hành gửi lại gói tin

3.6.2 TCP trong mạng IP/WDM

Trong mạng IP/ quang có một số đặc điểm riêng mà gây khó khăn cho

thuật toán TCP. Đó là sự tồn tại của các tuyến sóng sóng và định tuyến hiện, việc

không có bộ đệm quang

Trong phương pháp định tuyến hiện không một node nào được lựa chọn

chặng kế tiếp, thay vào đó một bộ định tuyến chuyển mạch nhãn được lựa chọn trước thường là LSR lối vào hoặc lối ra, sẽ xác định danh sách là LSP đi qua.

Đường dẫn có thể không tối ưu. Sóng do các tuyến có tuyến có thể chọn trước nên định tuyến hiện cho phép đơn giản hóa các xử lý và quản trị. Dọc đường đi các tài nguyên có thể đặt trước để đảm bảo QoS cho lưu lượng dữ liệu, làm cho kĩ thuật lưu lượng được thực hiện dễ dàng hơn. Các đường đi trong định tuyến hiện được mã hóa trong bản tin yêu cầu nhãn và có thể thiết lập bằng việc sử dụng các bản tin LDP

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Trên thực tế các tuyến sóng sóng (không chỉ là các sợi sóng sóng mà là các

kênh bước sóng sóng sóng) hoặc là các tuyến có giá bằng nhau giữa hai node. Để

tối ưu việc định tuyến, cần phải cân bằng lưu lượng giũa các tuyến đó. GMPLS

giới thiệu một kĩ thuật định tuyến thông qua các thiết lậpLSP, định tuyến hiện. Các

LSP theo một hướng duy nhất đã định sẵn và việc tối ưu định tuyến thông qua các tuyến có giá bằng nhau . một số mở rộng phá vỡ sự cân bằng lưu lượng là nguyên

nhân các gói tin phân phối, và các gói ACK đi thoe một tuyến khác. Điều này sẽ

làm cho trễ việc hồi đáp trong TCP. Biểu đồ định tuyến động cũng có thể gây nên

các đoạn TCP đến sai thứ tự

không có bộ đệm quang: cho tới bây giờ, chưa có bộ nhớ quang, vì vậy một nội dung xuất hiện tại giao diện của một OPR là chỉ có một gói đi qua tại một thời

điểm còn lại sẽ bị drop. Mạng gói không có bộ đệm trong chuyển mạch gói quang là một thách thức cho thuật toán điều khiển tắc nghẽn của TCP truyền thống

QoS cho tín hiệu quang . Bất kì một suy hao tín hiệu do truyền dẫn nào trên

một kênh có chất lượng kém hoặc có nhiều tắc nghẽn sẽ gây giảm tốc độ gửi gói

toàn cục. để giảm tắc nghẽn, thì mạng truyền dẫn toàn quang không có chuyển đổi

O-E-O tại các node lõi, vì vậy dữ liệu hoặc tín hiệu trong các kênh bước sóng có

thể bị ngắt quãng mà không có bất kì

Hình 3.11 TCP trong mạng IP/ WDM

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

100

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Hình 3.11 thể hiện TCP qua mạng quang, gồm có mạng GbE/ WDM, OXC

và mạng OPR. Trong các mạng sợi đơn mode, topo sợi là topo IP, vì vậy TCP qua

mạng quang tương tự như TCP qua mạng IP truyền thống

Mạng IP over WDM có thể dựa trên WDM cấu hình lại, hoặc WDM chuyển mạch mà các thiết hỗ trợ các cơ chế tương tác mạng. trong mạng mà mặt phẳng dữ

liệu chồng lấp, ví dụ như IP over OXC, một topo IP sử dụng các lighpath ảo để

thiết lập trước khi luồng lưu lượng TCP truyền qua. Trong trương hợp như vậy,

WDM khác biệt với các công nghệ lớp 2 khác như ATM. WDM chỉ có thể giải quyết các vấn đề lớp liên kết đặc biệt. trong mạng ngang hàng như IP over OPR có một topo tích hợp đơn, sẽ ấn định cho kênh bước sóng trong các liên kết sợi

Trong mạng chuyển mạch gói toàn quang không tồn tại bộ nhớ quang vì vậy thuật toán điều khiển tắc nghẽn dành cho TCP cần phải được sửa đổi. Tuy

nhiên, kế hoặch mạng về mạng chuyển mạch gói không bộ đệm được gợi ý là

phương pháp tốt nhất để trách tắt nghẽn trong. Điều này có nghĩa là nếu tắc nghẽn

xảy ra, các phần khác của mạng hầu như được sử dụng không đúng mức. GPLMS

có thể giải quyết vấn đề này bằng cách thiết lập các LSP hiện

3.7 Những vấn đề tồn tại

Bên cạnh những ưu điểm, lợi ích do GMPLS mang lại so với các phương

thức điều khiển hiện tại như: thiết kế lưu lượng, phối hợp bảo vệ và khôi phục,

cung cấp các dịch vụ nhanh chóng, linh hoạt, tự động, mềm dẻo, đồng nhất,.... nó

cũng bộc lộ một số vấn đề

3.7.1 Quản lý phục hồi

Khả năng sống sót của mạng là vấn đề then chốt của mạng quang khi xem

xét băng thông lớn của lighpath. Lớp IP cũng cung cấp phục hồi lỗi nhưng thời gian phục hồi tính bằng chục giây thậm chí bằng phút không thích hợp cho lưu

lượng quan trọng. Phục hồi trong MPLS đã giảm đáng kể thời gian nhưng vẫn chưa nhanh bằng phục hồi ở lớp quang. Mỗi lighpath có thể gồm nhiều LSP nên tiết kiệm rất nhiều thông tin mào đầu phục vụ cho phục hồi. Mặt khác một số lớp client ví dụ như SONET cũng cung cấp sự phục hồi có chất lượng cao yêu cầu lớp quang không cần cung cấp sự phục hồi tránh chồng chéo. Vì vậy quản lý và phối hợp hoạt động phục hồi giữa các lớp là rất cần thiết. có thể phân thành bảo vệ liện kết và bảo vệ tuyến hoặc phục hồi có thể được thực thi theo hai mô hình cung cấp, không cung cấp. phục hồi cung cấp hay là sự bảo vệ, đối phó với sự khôi phục

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

101

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

lỗi đã xác định trước do tài nguyên bảo vệ được dành trước và có thể được sử dụng

lại cho lưu lượng có độ ưu tiên thấp nếu sự thỏa thuận trước thành công. Phục hồi

không cung cấp thỏa thuận với các tuyến thiết lập động thay thế tài nguyên cho lưu

lượng chịu ảnh hưởng của lỗi.

3.7.2 Vấn đề chuẩn hóa

Trước tiên, IP truyền tải trên mạng quang phải được chuẩn hoá tức là cần

xác định các yêu cầu cho giao diện IP quang, trao đổi thông tin trên giao diện này và kỹ thuật lưu lượng.

Một khu vực cần chuẩn hoá đó là phần điều khiển dựa trên MPLS cho mạng quang gồm nhiều mạng con nối kết, vấn đề này bao gồm thiết lập động và khôi

phục nhanh xuyên suốt các mạng quang con cũng như giao thức định tuyến và báo hiệu. Một số vấn đề đang được thực hiện đó là cơ chế đánh địa chỉ toàn cầu cho

các điểm luồng quang, sự lan truyền thông tin xuyên qua các mạng con, thiết lập

luồng đầu cuối sử dụng các báo hiệu chuẩn, các hỗ trợ chính sách (tính cước, bảo mật...) và hỗ trợ cho thiết lập mạng con riêng biệt và các thuật toán khôi phục

trong một mạng con. Vấn đề nổi cộm hiện nay là thiết lập luồng quang tự động sử

dụng báo hiệu, khôi phục topo tự động, các thuật toán tối ưu dung lượng bảo vệ

các luồng để thiết lập dọc theo mỗi đoạn và khôi phục luồng đầu cuối sử dụng bảo

vệ dùng chung.

Về vấn đề nhận biết topo cục bộ đã có một danh sách các yêu cầu về điều

khiển. Những vấn đề này ít được giải quyết và bao gồm xác định thông tin nào

phải được trao đổi, thông tin nào là cần thiết, các tham số tuyến, cổng nào cần

được định nghĩa và giao thức nào cho nhận biết tự động topo cục bộ.

Các nhà kỹ thuật làm việc theo nhóm, mỗi nhóm giải quyết một lĩnh vực.

Nhóm giải quyết lĩnh vực IP/WDM thuộc IETF nghiên cứu các vấn đề sau: MPLS/MPlS (Chuyển mạch bước sóng đa giao thức)/ GMPLS (Generalized MPLS). Chức năng lớp 2 và lớp 3 trong mạng quang. Các tiêu chuẩn kết nối mạng NNI quang (Network to Network Interface). Nhóm giải quyết lĩnh vực IP/WDM thuộc ITU-T nghiên cứu các vấn đề: Đặc điểm lớp 1 trong mô hình OSI, Kiến trúc và các giao thức mạng quang thế hệ sau (OTN), Kiến trúc của mạng quang chuyển

mạch tự động. Với các ưu điểm của mạng quang, ngày 20/04/1998, Cisco Systems và Ciena Corporation đưa ra diễn đàn kết nối mạng quang (Optical

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

102

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

Internetworking Forum - OIF). Đây là diễn đàn mở, quan tâm đến việc thúc đẩy

nhanh việc triển khai mạng Internet quang.

OIF là nơi gặp gỡ của các nhà sản xuất thiết bị, người sử dụng, người cung

cấp dịch vụ cùng nhau đưa ra các giải pháp và các vấn đề khác để đảm bảo sự cùng

hoạt động của các mạng quang. Hiện tại, có năm nhóm làm việc trong OIF: Kiến trúc (Architecture), truyền dẫn (Carrier), khai thác, bảo dưỡng (OAM&P), lớp vật

lý và kết nối (Physical and link layer), báo hiệu (Signalling). OIF đang triển khai

các công việc thuộc lĩnh vực: Giao diện quang với người sử dụng (Optical UNI -

User to Network Interface), Giao diện quang giữa các mạng (Optical NNI - Network to Network Interface).

Trong các tổ chức chuẩn hoá, thì OIF đã đưa ra sớm nhất về giao diện UNI.

IETF cũng có nhóm đặc biệt về IP Over Optic đang phát triển chuẩn về kiến trúc

mạng. Cả hai nhóm này cũng tích cực hợp tác để đưa ra chi tiết về báo hiệu

IP/Optic. nghiên cứu ở IETF dưới cái tên GMPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức

tổng quát).

Một vài xu hướng nổi lên trong quá trình chuẩn hoá. Thiết lập luồng quang sẽ tái sử dụng cấu trúc công nghệ lưu lượng MPLS và sẽ sử dụng giao thức CR-

LDP/RSVP cho báo hiệu thiết lập và huỷ bỏ luồng quang. Nhận biết topo tự động

đang chuyển hướng sang giao thức quản lý tuyến LMP về thông tin trạng thái và

thuộc tính của tuyến/cổng. Ngoài ra các giao thức định tuyến mới mở rộng khả

năng TE cho nhận biết topo đang được phát triển. Gần đây OSPF đang được xem

xét cho mục đích này. Các giao thức này với mở rộng TE có thể được sử dụng để

quảng cáo thông tin phụ về trạng thái tuyến bao gồm khả năng của tài nguyên và

phân tập của tuyến vật lý.

Giao thức LMP để nhận biết các nút bên cạnh có thể được sử dụng giữa hai

chuyển mạch quang cạnh nhau. Điều này cho phép nhận biết tự động OXC, ID cổng tương ứng, tốc độ và kiểu của tuyến và trạng thái của kênh /cổng. LMP sẽ sử dụng các byte mào đầu của SONET/SDH để thực hiện.

Cuối cùng, các giao thức báo hiệu dựa trên cả CR-LDP và RSVP đã được đề nghị. Các đề nghị này cho phép ánh xạ phân cấp mạng vật lý vào cấu trúc nhãn và định ra các TLV cho các tham số TE của luồng quang. Hiện nay cũng đang được mở rộng RSVP/CR-LDP để trang bị khôi phục động từng phần cũng như tạo

ra tương tác có điều khiển giữa Router IP và chuyển mạch quang.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

103

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

3.7.3. Bảo mật

Định tuyến IP truyền thống kiểm tra nội dung header của gói nhận để xác định trạm kế tiếp. Bước này mất thời gian nhưng cho phép thiết lập được firewall, vì các thông tin cần thiết trong tiêu đề gói như địa chỉ đích, địa chỉ nguồn là không đổi trong cả quá trình. Ngược lại, các nhãn MPLS/GMPLS được sử dụng để thúc

đẩy quá trình phát chuyển và chỉ có giá trị trong nội bộ, chẳng hạn, nhãn được hiểu

và sử dụng chỉ trong các thiết bị GMPLS. Những nhãn này không thể được dùng

để điều khiển truy nhập hoặc cho mục đích bảo mật mạng. Chỉ có một cách để thiết lập bảo mật mạng GMPLS là bắt buộc bảo mật truy nhập trong thời gian thiết

lập kết nối, như các mạng hướng kết nối khác.

Các vấn đề bảo mật tổng quan bao gồm: Nhân thực các thông tin trao đổi

giữa các thực thể, ví vụ báo hiệu, định tuyến, quản lý liên kết thông qua mặt phẳng

điều khiển. Đảm bảo toàn vẹn thông tin được trao đổi thông qua các giao diện. Bảo

vệ khỏi sự xâm phạm và các cách thức khác từ các đối tượng bên ngoài

Bởi vì các kết nối quang có thể mang khối lượng lưu lượng lớn và các kĩ

thuật chung được yêu cầu bảo mật chống lại sự xâm phạm bất hợp pháp các mạng

quang tương đối tốn kém. Hơn nữa phương diện bảo mật liên quan đến mặt phẳng

điều khiển, mặt phẳng dữ liệu cũng cần được bảo vệ khỏi sự tấn công từ bên ngoài

Một khía cạnh quan trọng trong mạng quang là sự tách biệt của mặt phẳng

dữ liệu và mặt phẳng điều khiển tách biệt nhau. Sự tách biệt này chỉ ra rằng trạng

thái của các kênh mang mạng lưu lượng người dùng không thể được suy ra trạng thái của các kênh điều khiển. Cũng tương tự như vậy trạng thái của kênh điều

khiển không thể suy ra trạng thái của kênh dữ liệu. khả năng bảo mật được chỉ ở

đây nên được tính vào giao thức điều khiển thích hợp trong mạng IP/quang

Vấn đề khác trong mạng IP/quang cần quan tâm thực tế là các phần tử mạng

quang cơ bản có thể không tồn tại trong các node IP client, đặc biệt trong mô hình

chồng lấn. Điều này có nghĩa rằng các công cụ IP truyền thống như router không

thể được sử dụng ở các node IP client để loại trừ trừ tấn công trong miền quang

Trong một miền tin cậy, có một nhà quản trị riêng các phương thức bảo mật nên được thiết lập để ngăn chặn sự xậm phạm trái phép. Cần nhấn mạnh rằng trong một miền tin cậy node bị phá hoại có thể gửi bản tin điều khiển thỏa hiệp với toàn mạng

Truyền thông nói chung thường yêu cầu hai kĩ thuật bảo mật chính: Nhận thực, xác thực nguồn gốc và toàn vẹn dữ liệu vì vậy sự xâm phạm trái phép có thể bị loại trừ hoặc gỉam. Kĩ thuật nhận thực đảm bảo dữ liệu được kiểm tra nguồn

gốc, toàn vẹn có thể ngăn chặn ý đồ từ sự tăng nhanh của kiểu tấn công từ chối

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

104

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

dịch vụ denial of service liên quan đến một số các kết nối thừa được yêu cầu tạo ra

qua giao diện UNI. Vấn đề quan trọng khác của bảo mật là cần loại trừ các gói

được điều khiển lại. khả năng này có thể tăng cường việc chống lại một số dạng

của tấn công denial of service. Có thể thực hiện kết hợp với các kĩ thuật nhận thực.

Sự tin cậy của các bản tin báo hiệu là một điều cần thiết nhất là trong trường hợp bản tin trao đổi giữa các thực thể cần tính thận trọng hay là các thông

tin cá nhân, ví dụ các phiên thanh toán, cần đưa các giấy chứng nhận. Trường hợp

yêu cầu các kết nối quang từ các mạng client, cũng phải lọc và sử dụng các chính

sách thích hợp để bảo vệ những sự xâm phạm và sử dụng tài nguyên vượt quá. Hơn nữa, có thể cần sự tin cẩn trong SRLG trong một số trường hợp. Mạng quang có thể cũng là một đối tượng để thực hiện các kiểu tấn công denial of service một

cách tinh vi. Ví dụ yêu cầu một kết nối quang sử dụng định tuyến hiện mà dẫn đến blocking ở mức cao ngay sau yêu cầu. Điều này có thể thể hiện yêu cầu có sự kết

hợp toàn cụa hoặc cấp phát tài nguyên.

Một dạng khác liên quan đến kiểu tấn công denial of servicecó thể xảy ra

khi các tuyến quang không chắc có thực được yêu cầu như các tuyến mà tài

nguyên dự trữ không cung cấp đủ. Với những yêu cầu cho các tuyến không thực

này, có thể sử dụng các cổng trên các phần tử chuyển mạch quang dẫn đến denial

of service đến ngay sau các yêu cầu kết nối

3.7.4 Vấn đề phối hợp hoạt động

Sự thành công của GMPLS phụ thuộc vào khả năng thông tin với nhiều cơ sở hạ tầng mạng hiện nay như ATM, FR. Phối hợp hoạt động với mạng ATM và

FR sẽ cho phép truyền tải các thông tin mặt số liệu và điều khiển được trao đổi

giữa hai mạng giống nhau (ví dụ hai mạng ATM) thông qua một mạng khác như

GMPLS. Việc thực hiện chức năng phối hợp hoạt động giữa những mạng này gặp

một số vấn đề:

 Phối hợp ở mặt điều khiển là rất phức tạp vì mỗi mạng sử dụng một tập các giao thức khác nhau (ví dụ giao thức định tuyến, giao diện mạng đến mạng riêng PNNI trong mạng ATM so với giao diện OSPF-TE trong mạng GMPLS).

 Chuyển mạch GMPLS có thể dựa trên gói, TDM, bước sóng, sợi, băng tần. Điều này tạo ra sự phối hợp về mặt số liệu giữa mạng GMPLS và mạng

ATM hoặc FR.

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

105

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

 Về lý thuyết, khi bị sự cố, mạng GMPLS cần nhiều thời gian hơn mạng IP truyền thống để cân bằng trở lại do phải đưa ra các tham số lưu lượng, kết

hợp các liên kết số liệu, định tuyến dựa trên các ràng buộc thực hiện, LSP,

 Hệ thống quản lý mạng: tham số quan trọng nhất trong việc quản lý một mạng IP truyền thống là địa chỉ đích. Trong khi đó, đối với một mạng GMPLS cần phải lưu vết của hàng nghìn, hàng triệu LSP cho trạng thái hoạt

động của chúng, các đường định tuyến, thiết kế lưu lượng.... Điều này dẫn

đến hệ thống quản lý mạng GMPLS phức tạp hơn nhiều so với mạng IP

truyền thống.

Như vậy, GMPLS được phát triển trong mối tương quan với mạng số liệu dựa trên nền IP, xuất phát từ những khái niệm và giao thức IP, là một bộ phận

không thể thiếu của mạng truyền tải thế hệ sau. Nó tạo thành cầu nối giữa lớp IP và lớp quang. Với vai trò làm cầu nối động giữa mạng truyền tải truyền thống với

các lớp IP, GMPLS sẽ mở ra triển vọng mới cho phép triển khai dịch vụ nhanh

chóng, hoạt động hiệu quả cũng như là cơ hội tăng doanh thu.

3.7.5 Kết luận

IP over WDM là mạng quang sử dụng công nghệ WDM có thể cung cấp

băng thông rất lớn. Hơn nữa, các ứng dụng, điều khiển trong mạng IP over WDM

là IP rất linh hoạt và đã được biết đến từ lâu. IP over WDM có rất nhiều triển vọng

và sẽ được sử dụng rộng rãi trong thời gian gần đây.

Tiềm năng truyền dẫn của cáp quang là rất lớn, có thể nói là vô hạn so với nhu cầu sử dụng hiện nay. Công nghệ này cho phép đạt đến 150Tb băng thông trên

một sợi quang đơn mode, không bị nhiễu điện từ, có tính bảo mật. Để sử dụng

được tiềm năng to lớn này, mô hình mạng hiện tại cần đến các lớp "giao diện" để

kết nối dữ liệu IP tới lớp quang. Mô hình điển hình hiện nay là

IP/ATM/SONET,SDH/Optical...Mô hình chồng chéo này có rất nhiều vấn đề cần

giải quyết: phức tạp trong giao tiếp, không đồng nhất trong mặt phẳng điều khiển tốn kém trong việc nâng cấp bảo trì, vận hành và sửa lỗi. Người ta đã và đang tiến đến mô hình mạng mới, ở đó lưu lượng IP được truyền trực tiếp qua lớp quang, với một mặt phẳng điều khiển thống nhất. Khái niệm Optical Layer hình thành với ý nghĩa là thực hiện tất cả các chức năng mà L2 và L1 của mô hình OSI vẫn làm. Về chi tiết, việc thực hiện có thể rất khác nhau, do môi trường truyền dẫn Optical khác

hoàn toàn với môi trường điện (ví dụ các phương thức chuyển mạch L2, phương thức thiết lập LP động/tĩnh...)

Nguyễn Thị Quỳnh Trang Lớp D04VT –Học viện công nghệ bưu chính viễn thông

106

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương3 : Một số vấn đề khác

GMPLS sẽ được triển khai rộng rãi trong vòng vài năm tới bởi lý do: Một

số công nghệ trụ cột hiện thời như ATM hay SDH cũng phải mất thời gian khoảng

5 năm để có được chỗ đứng vững chắc trong mạng của nhà khai thác. Công nghệ

GMPLS cũng sẽ đi theo con đường đó. Hiện tại nhiều tổ chức công nghiệp như

IETF và OIF đã phối hợp với nhau dưới sự hỗ trợ mạnh mẽ từ các nhà cung cấp dịch vụ truyền tải và Internet để nỗ lực đưa GMPLS thành một mảng điều khiển

chuẩn .

GMPLS hiện đang được phát triển như một chuẩn mở cho phép nhà cung

cấp dịch vụ phát triển và triển khai dịch vụ mới một cách nhanh chóng. Nhờ đó,

tránh được vấn đề không tương hợp thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau trên cùng một phân đoạn mạng. Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều việc cần làm để chuẩn

hoá GMPLS.

Hiện nay một số hãng đã cho ra đời các thiết bị hay giao diện sử dụng hệ

thống truyền dẫn quang nhưng vẫn sử dụng SDH là chủ yếu. IP/WDM đòi hỏi thời

gian vì tất cả các thiết bị định tuyến chuyển mạch L2 đều hoạt động trên nền tín

hiệu Optical.

Mục đích rõ ràng của mạng IP/WDM là tách biệt đường điều khiển và

đường truyền số liệu, đường điều khiển được sử dụng để khởi tạo đường dẫn, các

gói tin được chuyển tới các node mạng kế tiếp theo nhãn trong bảng chuyển tiếp.

Phân loại các gói tin dựa theo các chính sách, các gói tin được tập hợp vào nhóm

chuyển tiếp tương đương dựa vào nhãn. Sắp xếp các gói tin vào FEC được thực

hiện tại biên, ví dụ dựa theo nhóm của dịch vụ hoặc địa chỉ đích trong mào đầu gói

tin.

IP/WDM cung cấp khả năng điều khiển lưu lượng, nhờ đó có thể sử dụng

để cân bằng tải bằng cách giám sát lưu lượng và điều khiển luồng trực tiếp hoặc

theo tiến trình định trước. Trong mạng IP hiện tại, kỹ thuật điều khiển lưu lượng

rất khó khăn nếu không muốn nói là không thể thực hiện được bởi vì định tuyến lại không hiệu quả bằng điều chỉnh định tuyến gián tiếp và nó có thể là nguyên nhân gây tắc nghẽn tại một nơi khác trong mạng. MPLS cung cấp định tuyến nguồn vì vậy nó có tính hội tụ cao và có khả năng chuyển tiếp theo nhóm. Ngoài ra, MPLS còn có một số công cụ khác như tạo kênh an toàn(đường hầm), ngăn ngừa, tránh

vòng lặp (loop), hợp nhất các luồng để điều khiển lưu lượng.