Tài liệu Nghiên cứu công nghệ gmpls và ứng dụng trên mạng viễn thông của vtn

TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH – VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH – VIỄN THÔNG ---------------- TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GMPLS VÀ ỨNG DỤNG TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG CỦA VTN Chuyên ngành: Điện tử Viễn thông Mã số: 60.52.70 Họ và tên:KIỀU THẾ HÙNG Người hướng dẫn khoa học:TS HOÀNG VĂN VÕ HÀ NỘI – 2009 Luận văn được hoàn thành tại : HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Văn Võ Người phản biện 1: Người phản biện 2: Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn theo quyết định số...................................ngày............tháng...năm 2009 họp tại:........................................................................... Vào hồi:.....giờ........ngày........tháng............năm 2009 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU ........................................................................................................1 Chương 1 - Tổng quan về công nghệ GMPLS .............................................................2 1.1. Giới thiệu công nghệ GMPLS..........................................................................2 1.2. Sự phát triển MPLS hướng tới GMPLS ...........................................................2 1.3. Các giao thức trong GMPLS............................................................................2 Chương 2 - Công nghệ GMPLS...................................................................................3 2.1. Các đặc tính của GMPLS.................................................................................3 2.2. Báo hiệu trong mạng GMPLS..........................................................................5 2.3. Giao thức RSVP-TE ứng dụng và mở rộng cho mạng chuyển mạch quang tự động ASON ............................................................................................................9 2.4. Mở rộng giao thức định tuyến RSVP-TE cho ASON trong mạng GMPLS.....11 2.5. Chức năng GMPLS mở rộng cho quản lý điều khiển truyền tải SDH trong mạng NGN.....................................................................................................................11 2.6. Một số vấn đề tồn tại trong mạng GMPLS .....................................................12 Chương 3 - Tình hình triển khai công nghệ GMPLS của một số nước trên thế giới....13 Chương 4 - Ứng dụng công nghệ GMPLS cho mạng đường trục của VNPT..............14 4.1. Hiện trạng mạng viễn thông đường trục của VNPT........................................14 4.2. Các phương án áp dụng công nghệ GMPLS trên mạng đường trục của VNPT14 4.3. Mô hình tổ chức mạng GMPLS trong mạng vùng của VNPT ........................16 4.4. Mô hình tổ chức mạng GMPLS cho mạng tổng thể (mạng đường trục và mạng vùng) của VNPT...................................................................................................19 KẾT LUẬN ...............................................................................................................20 LỜI GIỚI THIỆU Ngày nay, mạng truyền tải chủ yếu là các hệ thống truyền dẫn trên sợi quang bao gồm các thiết bị ghép tách luồng ADM, thiết bị ghép bước sóng quang WDM, thiết bị đấu chéo luồng quang OXC... Sự đa dạng và phức tạp trong quản lý các phần tử mạng tại các phân lớp mạng khác nhau là nhân tố cơ bản thúc đẩy việc nghiên cứu cải tiến bộ giao thức MPLS (Multiprotocol Labed Switching) thành GMPLS (Generalized Multiprotocol Labed Switching) nhằm mục đích thống nhất quản lý giữa các thực thể mạng không chỉ ở phương thức chuyển mạch gói (MPLS đã thực hiện) mà còn cả trong lĩnh vực chuyển mạch thời gian, không gian. Luận văn này nghiên cứu về công nghệ GMPLS và ứng dụng của GMPLS trong mạng viễn thông của VNPT, nội dung chia làm 4 chương: Chương 1. Tổng quan về công nghệ GMPLS Chương 2. Công nghệ GMPLS Chương 3. Tình hình triển khai công nghệ GMPLS của một số nước trên thế giới Chương 4. Ứng dụng công nghệ GMPLS cho mạng đường trục của VNPT Chương 1 - Tổng quan về công nghệ GMPLS 1.1. Giới thiệu công nghệ GMPLS Công nghệ GMPLS là bước phát triển tiếp theo của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, thực chất là sự mở rộng chức năng điều khiển của mạng MPLS, nó cho phép kiến tạo mặt phẳng điểu khiển quản lý thống nhất không chỉ ở lớp mạng mà còn thực hiện đối với các lớp ứng dụng, truyền dẫn và lớp vật lý. GMPLS mở rộng chức năng hỗ trợ giao thức IP để điều khiển thiết lập hoặc giải phóng các đường chuyển mạch nhãn LSP cho mạng hỗn hợp bao gồm cả chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, mạng quang. GMPLS có chức năng tự động quản lý tài nguyên mạng và cung ứng kết nối truyền tải lưu lượng khách hàng từ đầu cuối tới đầu, ngoài ra nó cho phép các nút mạng tự động cung cấp các kết nối theo yêu cầu. 1.2. Sự phát triển MPLS hướng tới GMPLS Trong những năm gần đây, tổ chức IETF đã tập trung hướng phát triển các giao thức MPLS hỗ trợ các phần tử mạng chuyển mạch hoạt động bởi các phương thức khác nhau như theo thời gian, theo bước sóng (DWDM), không gian (OXC) thành các chuẩn của giao thức GMPLS. GMPLS thống nhất về giao thức điều khiển để thực hiện thiết lập, duy trì và quản lý kỹ thuật lưu lượng theo đường xác định từ điểm đầu đến điểm cuối một cách có hiệu quả. 1.3. Các giao thức trong GMPLS Bao gồm các giao thức báo hiệu (RSVP–TE, CR– LDP) dùng cho quá trình thiết lập các LSP mang lưu lượng; giao thức định tuyến (OSPF–TE, IS–IS– TE) xác định cấu hình tôpô và tài nguyên khả dụng; giao thức quản lý đường LMP (Link-Management Protocol) để thực hiện quản lý và duy trì tình trạng điều khiển cũng như trình trạng truyền tải lưu lượng giữa hai nút kế cận trong mạng GMPLS. Chương 2 - Công nghệ GMPLS 2.1. Các đặc tính của GMPLS Để thực hiện được chức năng quản lý, giám sát tài nguyên của toàn mạng viễn thông và điều khiển kết nối, công nghệ GMPLS có các đặc tính sau: + Tính chuyển hướng đa dạng: Để GMPLS thực hiện truyền tải thông tin từ đầu cuối tới đầu cuối thông qua nhiều mạng với các công nghệ khác nhau, tốc độ xử lý nhanh, người ta chèn thêm thông tin trong các nhãn MPLS. Định dạng mới này của nhãn được gọi là “nhãn tổng quát” cho phép các thiết bị thu nhận dữ liệu ở các dạng nguồn khác nhau. Một nhãn tổng quát có thể đại diện cho một bước sóng, sợi quang đơn lẻ hoặc một tim-slot, ngoài ra nó còn đại diện cho dữ liệu của các nguồn lưu lượng khác đã thực hiện với nhãn MPLS như là VCC trong ATM, phần gắn thêm (shim) trong gói tin IP.. Quá trình thiết lập một LSP trong mạng GMPLS cũng tương tự như trong mạng MPLS, bên cạnh đó, nó cho phép thiết lập các LSP ở lớp dưới bằng cách kích hoạt yêu cầu thiết lập LSP ở lớp cao hơn, điều này gọi là “báo hiệu phân cấp”. + Tính năng chuyển tiếp đa dạng: Các thiết bị MPLS có khả năng nhận biết nội dung thông tin chuyển tiếp qua, nghĩa là thông tin chứa trong mào đầu của tế bào tin (cell) hoặc gói tin. Đồng thời chúng cần phải phân tích các nhãn (các mào đầu shim) để xác định cửa ra và cửa vào cho các gói tin được gắn nhãn. Quá trình trao đổi nhãn là độc lập về mặt lô gíc giữa mặt phẳng truyền tải dữ liệu và điều khiển. GMPLS thực hiện mở rộng tính năng này để các thiết bị GMPLS có thể nhận biết mọi loại mào đầu mà chúng thu được. Trường hợp này GMPLS cho phép mặt phẳng điều khiển và truyền tải có thể tách rời nhau không những về mặt lô gíc mà còn có thể tách rời về vật lý. + Cấu hình: Khi một LSP cần được tạo lập khởi đầu từ phạm vi mạng truy nhập, nó yêu cầu thiết lập một vài LSP khác dọc theo tuyến từ nút đầu tới nút cuối. Các LSP trung gian có thể được tạo lập trong qua các thiết bị TDM hoặc LSC. Các thiết bị này có thể có những đặc điểm riêng khác nhau do vậy chức năng GMPLS cần phải thống nhất được các đặc tính khác nhau đó để tạo lập các LSP từ đầu cuối tới đầu cuối. + Tính cân đối (Scalability): Chức năng chuyển tiếp LSP cận kề (FA–LSP): Được thực hiện trên cơ sở các LSP của mạng GMPLS để truyền tải các LSP khác. Một FA-LSP được thực hiện giữa hai nút mạng GMPLS được xem như là một đường kết nối ảo có những đặc tính kỹ thuật lưu lượng riêng biệt và được thông báo cho chức năng OSPF/IS-IS như một đường thông giống như bất kỳ một đường thông vật lý nào. Một FA-LSP có thể được lưu vào trong dữ liệu định tuyến để định tuyến đường. Đồng thời, một FA-LSP có thể được đánh số hoặc không đánh số tùy thuộc vào việc xem FA-LSP đó là một đường thông bình thường hay không. Cấu hình phân cấp LSP: Bản chất cấu trúc bó các LSP này được mô tả như sau: các PSC-LSP sẽ được nhóm vào trong các TDM-LSP, các TDM-LSP này lại tiếp tục được nhóm vào trong các LSC-LSP tại các thiết bị LSC, các LSC-LSP này lại tiếp tục được nhóm vào trong các FSC-LSP tại các thiết bị FSC. Và như vậy dung lượng đường thông của các dòng lưu lượng sẽ được thực hiện theo cơ chế ghép nhóm và chuyển tiếp theo cấu hình phân cấp. Hình 2.1. Cấu trúc phân cấp các LSP Cơ chế bó đường (Link Bundling): phương thức này cho phép ghép một vài đường quang vào làm một và thông báo về đường đó cho các giao thức định tuyến, chẳng hạn như OSPF, hoặc IS-IS. Thông tin truyền tải theo phương thức này có thể là mang tính chất rút gọn và không đầy đủ nhưng ưu điểm là dung lượng xử lý sẽ giảm đi rất nhiều nếu như sử dụng phương pháp lưu trữ cơ sở dữ liệu định tuyến. Kỹ thuật bó đường chỉ cần một đường điều khiển, điều đó cho phép giảm số lượng bản tin báo hiệu điều khiển cần phải xử lý. + Độ tin cậy (Reliability): Chức năng thực hiện của các giao thức GMPLS cho phép quản lý và điều khiển các hư hỏng trên mạng một cách tự động. Khi xảy ra hư hỏng tại một phân mạng nào đó thi nó sẽ được phát hiện, định vị và cách ly với các phân mảnh mạng khác. Đây là một điểm quan trọng khi thực hiện các LSP từ đầu cuối tới đầu cuối bằng phương thức đường hầm qua các LSP có cấu hình cao hơn. GMPLS thực hiện cơ chế bảo vệ chống lại các hư hỏng trên kênh kết nối (hoặc đường thông) giữa hai nút mạng cận kề (bảo vệ đoạn) hoặc bảo vệ từ đầu cuối tới đầu cuối (bảo vệ tuyến). Khi tuyến truyền tải lưu lượng được thiết lập chức năng điều khiển báo hiệu sẽ được thực hiện để kiến tạo các tuyến dự phòng theo hướng ngược lại bằng các giao thức RSVP–TE hoặc CR–LDP. Phương thức bảo vệ tuyến có thể là ở dạng 1+1 hoặc M:N. Cơ chế phục hồi động. Cơ chế này đòi hỏi có các cơ cấu cài đặt tài nguyên động trên các tuyến đấu nối. Có hai phương pháp phục hồi áp dụng trong mạng GMPLS, đó là phục hồi kênh kết nối và phục hồi đoạn kết nối. Phục hồi kênh kết nối là tìm tuyến thay thế tại một nút mạng trung gian. Phục đoạn kết nối là phục hồi tuyến cho một LSP cụ thể nào đó được thực hiện bắt đầu từ nút mạng nguồn để tìm tuyến thay thế xung quanh phạm vi mạng có sự hư hỏng. 2.2. Báo hiệu trong mạng GMPLS Trong khuyến nghị RFC3031 mô tả cấu trúc MPLS đã xác định cơ chế chuyển hướng dữ liệu dựa trên cơ sở thông tin nhãn. Trong cấu trúc MPLS, cơ chế định hướng dữ liệu của các LSR có khả năng nhận biết được loại hình dữ liệu (cell hoặc gói tin), từ đó các LSR có sẽ có khả năng hoặc là xử lý dữ liệu trên cơ sở mào đầu cell (cho những LSR có khả năng nhận biết cell) hoặc mào đầu gói tin (cho những LSR có khả năng nhận biết mào đầu gói tin). Để thực hiện được đầy đủ các chức năng đã nói ở trên, các thiết bị GMPLS-LSR cần phải thực hiện được các chức năng chuyển hướng cuộc gọi với các đối tượng sau đây: 1. Phải có các giao diện có thể nhận biết gianh giới gói tin/cell để có thể thực hiện chuyển hướng dữ liệu ở dạng gói tin/cell. 2. Các giao diện có chức năng chuyển hướng dữ liệu trên cơ sở dữ liệu theo khung thời gian theo các chu kỳ lặp tuần tự. 3. Các giao diện có khả năng chuyển hướng dữ liệu trên cơ sở bước sóng mang dữ liệu mà nó thu được. 4. Các giao diện có khả năng chuyển hướng dữ liệu trên cơ sở các vị trí cụ thể của dữ liệu trong một không gian vật lý thực sự. Để mở rộng chức năng điều khiển truyền tải và quản lý của MPLS đối với mạng quang, một số khuôn dạng mới của nhãn đã được đề xuất. Các khuôn dạng mới này được tập hợp trong khái niệm gọi là “nhãn tổng quát”. Nhãn tổng quát mô tả các thông tin cho phép các nút mạng xác định cơ chế chuyển mạch, loại hình chuyển mạch. Khi một nút mạng gửi và nhận một khuôn dạng mới của nhãn để biết được loại hình kênh kết nối được sử dụng, nhãn tổng quát không chứa thông tin này mà thay vào đó các nút mạng sẽ nhận biết trong thông tin đó dạng của nhãn cần phải nhận hoặc gửi để xử lý tiếp theo. + Nhãn tổng quát: Nhãn tổng quát là sự mở rộng chức năng nhãn MPLS truyền thống bằng việc không chỉ thể hiện thực hiện việc truyền tải nhãn trong băng cùng với dữ liệu cần truyền tải mà còn kiến tạo các nhãn để xác định cá khung thời gian, bước sóng, hoặc vị trí ghép luồng theo không gian. Nhãn tổng quát không chỉ thuộc tính gắn liền với nhãn, nghĩa là thông tin về loại hình, cơ chế ghép kênh chuyển mạch áp dụng cho nhãn. Nhãn tổng quát chỉ đơn thuần là một loại hình duy nhất, nghĩa là không phân cấp theo cấu hình LSP. Khi cần thiết phải ghép nhóm các nhãn theo cấp (nghĩa là nhãn thuộc các LSP ở trong các LSP) thì mỗi một LSP cần phải thực hiện riêng rẽ. Mỗi một nhãn tổng quát chưa thông tin về đối tượng dạng TLV theo kiểu nhãn có độ dài biến của tham số thay đổi. + Nhãn chuyển mạch chùm bước sóng: Trường hợp đặc biệt của chuyển mạch bước sóng đó là chuyển mạch chùm bước sóng. Chùm bước sóng ở đây được hiểu là tập các bước sóng kề cận nhau chiếm một khoảng băng thông nào đó có khả năng chuyển mạch cùng nhau để sang một cửa khác có cùng băng thông hoặc trên một băng thông khác. Trong thực tế, tốt nhất là thực hiện chức năng chuyển mạch chéo quang với đơn vị chuyển mạch là nhóm bước sóng. Phương thức này có ưu điểm là không gây xáo trộn các bước sóng và dễ dàng hơn về mặt thực hiện. Trong trường hợp này nhãn chùm bước sóng sẽ được sử dụng. + LSP hai chiều: Để có được các LSP hai chiều thì các LSP cần thực hiện các chức năng kỹ thuật lưu lượng như là cơ chế chia sẻ, cơ chế bảo vệ và phục hồi, cơ chế quản lý tài nguyên....là giống nhau trên mỗi hướng của LSP. Ở đây sẽ sử dụng khái niệm “nút khởi đầu” (Initiator) và “nút kết thúc” (Terminator) để chỉ thị nút mạng khởi đầu và nút mạng kết thúc của một LSP. Mỗi một LSP hai chiều chỉ có duy nhất một người khởi đầu và người kết thúc. Để kiến tạo một LSP hai chiều trong GMPLS, việc thực hiện thủ tục báo hiệu hướng lên và hướng xuống bắt đầu từ nút khởi đầu và nút kết thúc được thực hiện trong cùng một tập bản tin báo hiệu. Phương thức này sẽ giảm độ trễ thiết của quá trình thiết lập cũng như độ trễ truyền tải chuyển tiếp, hạn chế việc xử lý thông tin mào đầu so với phương thức mô tả ở trên. Giải pháp cho sự tranh chấp: Sự tranh chấp các nhãn có thể xuất hiện giữa hai yêu cầu thiết lập LSP hai chiều khi truyền tải qua các hướng ngược nhau. Sự kiện này có thể xuất hiện khi cả hai phía được gán cùng một tài nguyên (nhãn). Nếu như không có sự hạn chế về tài nguyên hoặc có tài nguyên thay thế thì cả hai phía đều có thể chuyển các nhãn này qua đường lên và sẽ không xuất hiện sự tranh chấp về tài nguyên. Tuy nhiên, tài nguyên về nhãn là hữu hạn hoặc là không có tài nguyên thay thế, sự kiện tranh chấp tài nguyên vẫn có thể xảy ra. Để khắc phục tình trạng này, nút mạng có IP cao hơn sẽ chiếm tài nguyên và gửi bản tin PathErr/ NOTIFICATION với ý nghĩa là “ Có vấn đề về định tuyến/cài đặt nhãn bị lỗi”. Trên cơ sở thông tin thu được từ bản tin này, nút mạng sẽ cố gắng cài đặt nhãn đường lên cho tuyến hai hướng một lần nữa (nếu như một nhãn đề xuất khác được sử dụng). Tuy nhiên, nếu như không còn tài nguyên sẵn sàng đáp ứng nút mạng sẽ chuyển sang quá trình xử lý theo chuẩn về điều khiển lỗi. Để giảm thiểu xác suất xảy ra tranh chấp, một cơ cấu được đề xuất đó là các nút mạng có mức ID thấp không gửi nhãn đề xuất ở đường xuống và luôn luôn chấp nhận nhãn đề xuất từ nút mạng có ID cao hơn. Hơn nữa, khi mà nhãn được chuyển đổi bằng sử dụng giao thức LMP thì có thể sử dụng một cơ chế nội bộ để thực hiện việc nút có ID cao hơn sẽ cài đặt nhãn từ đầu cuối của khoảng giá trị nhãn, nút có giá ID thấp hơn sẽ cài đặt nhãn có giá trị từ trên của khoảng giá trị nhãn. + Thông báo lỗi nhãn Trong trường hợp mạng MPLS và GMPLS xuất hiện các bản tin lỗi chứa thông tin chỉ thị “Unacceptable label value” thì các nút mạng phải có các hành động đáp ứng. Khi đó mạng GMPLS cần phải chuyển tải thông tin này lên “tập giá trị nhãn chấp nhận”. Tập giá trị nhãn chấp nhận sẽ được truyền tải theo giao thức báo hiệu phù hợp. Chi tiết khuôn dạng của tập nhãn chấp nhận xem trong mục “tập hợp nhãn”. + Điều khiển nhãn tường minh Các giao diện được sử dụng bởi một LSP có thể được điều khiển theo một tuyến cụ thể. Chức năng này cho cho phép quản lý điều khiển các nút /giao diện cụ thể, sự kết cuối của một LSP trên một giao diện đầu ra (được đánh số hoặc không được đánh số)của hướng ra của một LSR. Có những trường hợp tồn tại các kiểu tuyến không cho phép cung cấp đầy đủ thông tin theo mức độ yêu cầu, những trường hợp này thường xảy ra khi nút khởi tạo LSP mong muốn chọn một nhãn được sử dụng cho một đường kết nối cụ thể nào đó, đặc biệt là khi ERO và ER-Hop không cung cấp các đối tượng nhánh của nhãn một cách tường minh. Ví dụ, một trường hợp có thể cần phải có biện pháp giải quyết đó là khi cần ghép nối hai đầu LSP với nhau, nghĩa là đầu của LSP thứ nhất cần phải ghép nối với đuôi của LSP thứ hai. Trong trường hợp này cần phải có thông tin về đối tượng nhánh của nhãn (ERO Label ERO subobject / ER Hop). + Thông tin bảo vệ (Protection Information) Thông tin bảo vệ chứa trong một đối tượng TLV mới. Nó thể hiện cácđặc tính đường liên quan tới LSP được yêu cầu. Việc sử dụng thông tin bảo vệ cho một LSP nào đó là có tính chọn lựa. thông tin đó thể hiện các loại hình bảo vệ khác nhau, chẳng hạn như bảo vệ 1+1,1:N, hoặc không bảo vệ ... Lưu ý rằng thông tin về khả năng bảo vệ của một kênh kết nối nào đó cần được thông báo dọc theo tuyến kết nối. Thuật toán định tuyến có thể sử dụng các thông tin này để thiết lập các LSP. Thông tin bảo vệ còn cho biết LSP là LSP sơ cấp hay LSP thứ cấp. Tài nguyên cho LSP thứ cấp chỉ được cài đặt trong trường hợp có sự hư hỏng tại LSP sơ cấp. Tài nguyên cài đặt cho LSP sơ cấp có thể sử dụng bởi các LSP khác. + Thông tin về trạng thái quản lý: Thông tin về trạng thái quản lý chứa trong một đối tượng TLV mới. Thông tin về trạng thái quản lý được sử dụng theo hai phương thức. Phương thức thứ nhất là thông tin về trạng thái quản lý được quan tâm bởi LSP cụ thể. Thông tin về trạng thái quản lý trong trường hợp này sẽ thể hiện trạng thái của LSP. Trạng thái của nó có thể là “up” (đang hoạt động”, “down” (ngừng hoạt động), và “test” (đang được kiểm tra). Phương thức sử dụng thứ hai của thông tin về trạng thái quản lý đó là thông tin dùng để chỉ thị một yêu cầu thiết lập trạng thái quản lý của LSP. Sự khác nhau về cách thức sử dụng thông tin về trạng thái quản lý được phân biệt bởi cách thức sử dụng giao thức báo hiệu. Thông tin về trạng thái quản lý sử dụng cho LSP là lựa chọn. + Nhận dạng giao diện (Interface Identification): Trong mạng GMPLS không tồn tại mối liên quan một – một giữa kênh điều khiển và kênh dữ liệu, do vậy cần phải có các thông tin bổ sung trong quá trình báo hiệu để xác định các kênh dữ liệu cụ thể cần được điều khiển. GMPLS hỗ trợ khả năng nhận dạng kênh dữ liệu bằng thông tin nhận dạng giao diện. + Điều khiển lỗi: Có hai dạng lỗi có thể xuất hiện và cần được điều khiển. Trường hợp thứ nhất đó là lỗi kênh kết nối hoặc một dạng tiện ích truyền tải báo hiệu khác bị lỗi nên nút mạng kề cần không truyền tải được các bản tin điều khiển báo hiệu. Do vậy các nút cận kề với nhau không thể trao đổi thông tin báo điều khiển theo chu kỳ thời gian xác định. Một liên kết nào đó trong mạng cần được phục hồi theo giao thức báo hiệu để chỉ thị cho các nút mạng cần phải duy trị trạng thái dữ liệu điều khiển của nó khi có sự hư hỏng đang xảy ra. Chức năng thực hiện của các giao thức báo hiệu đảm bảo được rằng mọi trạng thái thay đổi trong quá trình hư hỏng đều phải được đồng bộ lại giữa các nút mạng khi hư hỏng được khắc phục. Trường hợp thứ 2. mặt điều khiển của một nút mạng nào đó hỏng và sau đó được khởi động lại, thông tin trạng thái trong nút mạng bị mất. trong trường hợp này cả nút mạng đường lên và nút mạng đường xuống cần đồng bộ lại thông tin trạng thái của chúng với nút mạng khởi động lại. 2.3. Giao thức RSVP-TE ứng dụng và mở rộng cho mạng chuyển mạch quang tự động ASON GMPLS mở rộng chức năng của MPLS từ việc chỉ hỗ trợ các giao diện mạch dữ liệu gói sang hỗ trợ thêm 3 loại hình giao diện chuuyển mạch khác nữa đó là: giao diện chuyển mạch thời gian TDM, chuyển mạch bước sóng LSC và chuyên mạch sợi quang FSC. Những mô tả chức năng mở rộng này đã được giới thiệu trong chương trước, phần này sẽ mô tả các khuôn dạng cung như các cơ cấu hoạt động cụ thể cần thiết của các chức năng mở rộng để hỗ trở truyền tải dữ liệu của cả 4 loại hình lưu lượng trong mạng GMPLS. + Các khuôn dạng liên quan đến nhãn Mục này xác định các khuôn dạng của nhãn yêu cầu tổng quát, nhãn tổng quát hỗ trợ cho chuyển mạch băng thông, nhãn đề xuất và tập hợp nhãn Đối tượng yêu cầu nhãn đề xuất: Một bản tin tuyến cần phải chứa thông tin về các loại giá trị mã của LSP càng cụ thể càng tốt để có thể tạo điều kiện thực hiện chức năng chuyển mạch một cách mềm dẻo trong các LSR. Một đối tượng yêu cầu nhãn đề xuất được tạo lập bởi nút mạng đầu vào, được truuyền trong suốt qua các nút chuyển tiếp và được sử dụng bởi các nút mạng đầu ra. Trường thông tin dạng chuuyển mạch có thể cũng được cập nhật qua từng chặng chuyển mạch, chi tiết được mô tả trong quyển luận văn. Mã giá trị băng thông: Mã giá trị băng thông được thể hiện trong các đối tượng “SENDER_TSPEC” và “FLOWSPEC” để xác định một giá trị băng thông sử dụng cho LSP cần thiết lập trong một giao thức báo hiệu cụ thể. Các giá trị này thiết lập trong trường tốc độ đỉnh của đối tượng “Int-Serv”. Các tham số liên quan đến các băng thông/dịch vụ khác sẽ được truyền tải trong suốt. Đối tượng nhãn đề xuất: Khuôn dạng của đối tượng nhãn đề xuất dùng để nhận dạng một nhãn tổng quát, nó được sử dụng trong bản tin hướng ngược. Một đối tượng “Seggested_Label” sử dụng trường “Class-Number 129” (10bbbbbb)và “C-Type” của nhãn đang được đề xuất. Lỗi khi thu đối tượng “Suggested_Label” cần được bỏ qua. Nó chỉ được tính đến khi có thêm các nhã có tham số mâu thuẫn nhau hoặc không phù hợp. Theo (RFC3471),nếu như đường xuống của một nút mạng chuyển qua một giá trị nhãn khác với nhãn đề xuất trên đường lên thì trên đường lên của LSR cần phải thực hiện hành động hoặc là tự cấu hình lại để sử dụng được nhản chỉ định ở đường xuống hoặc phát bản tin lỗi hướng ngược chỉ thị “Routing problem/Unacceptable label value” (“có vấn đề về định tuyến/lỗi giá trị nhãn”). Hơn nữa, nút mạng đầu vào không được truyền lưu lượng bằng việc sử dụng nhãn đề xuất tới tận khi nút mạng đường xuống chuyển một nhãn phù hợp cho đường lên Đối tượng tập nhãn: Đối tượng “Label_Set” sử dụng “Class-Number 36” (0bbbbbbb) và “C-Type 1” có trong bản tin báo hiệu tuyến, chi tiết trình bày trong quyển luận văn. + Các LSP hai hướng Việc thiết lập LSP hai hướng được chỉ thị bởi sự có mặt của nhãn đường lên trong bản tin báo hiệu tuyến. Đối tượng “Upstream_Label” có khuôn dạng giống với khuôn dạng nhãn tổng quát, đối tượng “Upstream_Label” sử dụng “Class-Number 35” (0bbbbbbb) và “C-Type” của nhãn đang được sử dụng. Quá trình thiết lập một LSP hai hướng cũng giống như thiết lập LSP một hướng với một vài bổ sung. Để thiết lập một LSP hai hướng, một đối tượng Upstream_Label sẽ được đưa vào bản tin báo hiệu tuyến. Đối tượng Upstream_Labelchỉ thị nhãn có hiệu lực cho việc chuyển giao tại thời điểm gửi bản tin báo hiệu tuyến. Khi thu được bản tin báo hiệu chứa đối tượng Upstream_Label nút mạng cần phải kiểm tra sự phù hợp của nhãn đường lên. Nếu như giá trị nhãn đường lên là không phù hợp thì nút mạng cần phải gửi bản tin PathErr với nội dung “Routing problem/Unacceptable label value” (“có vấn đề về định tuyến/giá trị nhãn không phù hợp”). Bản tin PathErr có thể bao gồm một tập hợp nhãn phù hợp (xem chi tiết trong mục “đối tượng nhãn phù hợp”). Nút mạng chuyển tiếp cũng cần phải gán một nhãn trên giao diện đầu ra và thiết lập các tuyến truyền dữ liệu nội bộ trước khi truyền tải dữ liệu vào giao diện đầu ra ngắn nhãn đường lên và truyền bản tien báo hiệu dọc tuyến kết nối. Trong trường hợp nút chuyển tiếp không thể gán nhãn hoặc không đủ tài nguyên để kết nối truyền dữ liệu nội bộ trong nút thì nó phải phá một bản tin PathErr với nội dung “Routing Problem /MPLS label allocation failure” (“có vấn đề về định tuyến/gán nhãn MPLS không thành công”). Các nút kết cuối xử lý các bản tin báo hiệu tuyến theo thủ tục thông thường. Khi một LSP hai hướng được giải phóng, cả đường lên và xuống đều thực hiện quá trình này và se không thực hiện gửi dữ liệu bằng cách sử dụng nhãn được gán trước đó. 2.4. Mở rộng giao thức định tuyến RSVP-TE cho ASON trong mạng GMPLS Phần này mô tả các chức năng mở rộng của GMPLS cho mạng chuyển mạch quang tự động ASON [G7713.2]. Các chức năng mở rộng này bao gồm: chức năng hỗ trợ cuộc gọi và kết nối riêng rẽ, chức năng hỗ trợ kết nối cố định mềm (Soft Permanent Connection - SPC), chức năng hỗ trợ để mở rộng tính năng khởi động và bổ sung các mã chỉ thị lỗi hỗ trợ cho các chức năng mở rộng, các chức năng này được mô tả chi tiết trong quyển luận văn. Bản chất của GMPLS là việc kiến tạo bổ sung chức năng cho các giao thức báo hiệu để thực hiện các chức năng bổ sung nói trên cho ASON đặc biệt tập trung vào khía cạnh GMPLS sử dụng giao thức báo hiệu RSVP-TE. Đây sẽ là khía cạnh cơ bản thực hiện các chức năng hỗ trợ ASON bởi mạng GMPLS. 2.5. Chức năng GMPLS mở rộng cho quản lý điều khiển truyền tải SDH trong mạng NGN Như mô tả trong tài liệu RFC3945, GMPLS là sự phát triển tiếp theo của MPLS với những chức năng mở rộng. Ngoài chức năng cung cấp các giao diện chuyển mạch dữ liệu gói (PSC) như MPLS đã thực hiện, GMPLS cung cấp thêm giao diện chuyển mạch cho 4 loại hình khác như mô đó là: chuyển mạch lớp 2 (L2SC), chuyển mạch khung thời gian (TDM), chuyển mạch bước sóng (LSC), chuyển mạch sợi quang (FSC). Phần này sẽ trình bày chi tiết phần thực hiện cụ thể những chức năng quản lý điều khiển mở rộng cho mạng SDH. Các thông tin trình bày bao gồm: Các tham số lưu lượng SONET và SDH, các nhãn SONET/SDH, các thông tin này được trình bày chi tiết trong luận văn 2.6. Một số vấn đề tồn tại trong mạng GMPLS GMPLS thực chất là bộ các giao thức được mở rộng để thực hiện một số chức năng mới của mạng MPLS. Trong đó, một số phần thực hiện còn phải được chuẩn hóa trong tương lai gần. Một số vấn đề trong mạng GMPLS được đề cần được giải quyết bao gồm: Bảo mật, Interworking và hệ thống quản lý mạng, những vấn đề này được trình bày chi tiết trong luận văn. Chương 3 - Tình hình triển khai công nghệ GMPLS của một số nước trên thế giới Bắt đầu từ năm 2000 các tổ chức nghiên cứu và các hãng sản xuất thiết bị và giải pháp mạng thế hệ mới đã thực hiện các dự án thử nghiệm triển khai mạng GMPLS nhằm mục đích kiểm nghiệm việc thực hiện các chức năng mạng GMPLS trên một số các thiết bị mạng được phát triển thêm các giao thức hoạt động của mạng GMPLS nhằm xác định các thông số, đặc tính, cơ chế hoạt động của các giao thức mạng GMPLS vũng như các kiến trục thực hiện mạng từ đó rút ra các kết luận cũng như các sửa đổi bổ sung về tiêu chuẩn và giao thức đề xuất áp dụng cho công nghệ này. Một số những dự án triển khai thử nghiệm mạng GMPLS điển hình như: dự án MUPPED (châu Âu) với mục tiêu là triển khai thử nghiệm, đánh giá mạng dựa trên cấu trúc GMPLS/ASON mở cho mục đích kết nối mạng cỡ lớn giữa các cơ sở nghiên cứu tại các các quốc gia châu Âu với nhau; dự an án NOBEL (châu Âu) để triển khai mạng và triển khai các dự án thử nghiệm về cấu trúc mạng thế hệ mới dựa trên cơ sở mô hình kiến trúc công nghệ GMPLS/ASON cho mục đích xây dựng truyền tải đa lớp tích hợp IP quang thông minh;dự án GARDEN (châu Âu, Bắc Mỹ và Hàn Quốc) nhằm xây dựng mạng thử nghiệm liên kết IP trên cơ sở thiết bị truyền tải quang được quản lý và điều khiển bởi công nghệ tiên tiến (GMPS/ASON) của các nhà cung cấp thiết bị thành viên để để có thể cung cấp các dịch vụ bước sóng động, kết nối theo yêu cầu cho các dịch vụ băng thông rộng và có yêu cầu cao về QoS; dự án 3TNET (Trung Quốc) xây dựng nhằm cung cấp dịch vụ liên kết các hệ thống máy tính GRID của một số tổ chức nghiên cứu đào tạo tại 3 thành phố lớn Shanghai, Jiangsu và Zhejiang với nhau. Chương 4 - Ứng dụng công nghệ GMPLS cho mạng đường trục của VNPT 4.1. Hiện trạng mạng viễn thông đường trục của VNPT Hiện nay, truyền dẫn đường trục Bắc – Nam của VNPT có 2 mạng hoạt động song song, sử dụng công nghệ DWDM, đó là mạng Nortel 60Gbps với 6 bước sóng 10Gbps và 80Gbps với 10 bước sóng 10Gbps, thiết bị được cung cấp bởi hãng Nortel. Mạng Nortel 60Gbps bao gồm tuyến cáp trên quốc lộ 1 và một phần cáp điện lực, mạng Nortel 60Gbps gồm tuyến cáp trên quốc lộ 1 và cáp đường mòn Hồ Chí Minh. Mỗi mạng được chia thành nhiều Ring. Bên cạnh việc bảo vệ bằng Ring, mạng Nortel 80Gbps còn được bảo vệ bằng các tuyến cáp song song. 4.2. Các phương án áp dụng công nghệ GMPLS trên mạng đường trục của VNPT Có ba phương án tổ chức mạng đường trục theo hai mô hình khác nhau: mô hình chồng lấn (Overlay Model) và mô hình ngang hàng (Peer Model) và mô hình lai ghép (Augmented Model). + Phương án triển khai mạng GMPLS đường trục theo mô hình chồng lấn (Overlay Model) Theo đó mạng sẽ bao gồm 3 nút trục chính đó là nút trục Hà Nội, nút Đà Nẵng và nút Tp. Hồ Chí Minh. Tại mỗi một nút đường trục này sẽ đặt một thiết bị chuyển mạch quang OXC có chức năng GMPLS các nút OXC này đấu chéo nhau thông qua hệ thống truyền dẫn quang DWDM để thực hiện chuyển mạch bước sóng mang các tín hiệu với tốc độ có thể đạt tới tốc độ của STM 16/64 hoặc 10Gbit Ethernet. Tại các nút mạng trục này còn đặt các bộ định tuyến đường trục (Router trục), các bộ định tuyến này kết nối với các chuyển mạch OXC tại nút tương ứng. Ưu điểm của phương án triển khai mạng đường trục theo mô hình chồng lấn: Phù hợp với việc kết nối mạng của nhiều nhà khai thác mạng khác nhau, thực hiện hệ thống điều khiển báo hiệu và quản lý riêng theo từng nhà khai thác; phù hợp cho thực hiện kết nối mạng định tuyến Router với mạng truyền tải quang có hệ thống định tuyến, điều khiển báo hiệu riêng rẽ; cho phép triển khai mở rộng quản lý mạng truyền tải quang mà không ảnh hưởng tới mạng định tuyến Router hiện có. Nhược điểm của phương án triển khai mạng đường trục theo mô hình chồng lấn: Thông tin điều khiển/báo hiệu và định tuyến bị “che dấu” ở ranh giới giữa các phạm vi phân lớp mạng, do đó hạn chế hiệu quả sử dụng tài nguyên chung của mạng; cơ chế thực hiện quản lý và điểu khiển các sự cố hư hỏng mạng có thể rất phức tạp; không phù hợp với mạng có cấu trục kết nối Mesh đầy đủ. + Phương án triển khai mạng GMPLS đường trục theo mô hình ngang hàng (Peer Model): Về cơ bản cấu trúc kết nối của mô hình mạng ngang hàng tương tự như mô hình mạng chồng lấn. Chỉ có một khác biệt đó là các Router trục kết nối với các OXC theo cơ chế ngang hàng. Có nghĩa là các OXC coi các Router trục có chức năng hoạt động giống như các OXC và ngược lại, các Router trục coi các OXC có các chức năng hoạt động giống như các Router trục khác. Trong trường hợp này mặt điều khiển và quản lý giữa OXC và Router trục là thống nhất. Các Router trục hiểu rõ cấu trúc tô-pô và có khả năng sử dụng tài nguyên của mạng truyền tải quang và ngược lại, các OXC hiểu rõ cấu trúc tô-pô của mạng định tuyến Router và có khả năng sử dụng tài nguyên trong mạng định tuyến Router. Để thực hiện điều này, giao diện kết nối điều khiển báo hiệu giữa các Router trục và các OXC là giao diện I-NNI, cũng giống như giao diện kết nối giữa các OXC với nhau. Trong trường hợp này, các giao thức định tuyến được thực hiện xuyên suốt qua các OXC và Router trục. Điều này khác với mô hình chồng lấn, giao thức định tuyến GMPLS chỉ thực hiện trong miền truyền tải quang (giữa các OXC với nhau). Ưu điểm của phương án triển khai mạng theo mô hình ngang hàng: Tối ưu hóa việc chọn lựa các tuyến kết nối qua các Router và các OXC, không phát sinh hiện tượng chồng lấn về cấu trúc tô-pô giữa mạng truyền tải quang và mạng định tuyến Router; cho phép sử dụng tài nguyên mạng một cách hiệu quả trong môi trường không đồng nhất các thiết bị mạng truyền tải quang và thiết bị định tuyến Router; sử dụng một mặt điều khiển và quản lý thống nhất cho các phần tử mạng khác nhau trong phân lớp truyền tải quang và định tuyến Router; dễ dàng hơn trong việc phát hiện và điều khiển các sự cố trên mạng hỗn hợp IP và quang. Nhược điểm của phương án triển khai mạng theo mô hình ngang hàng: Không hỗ trợ trong môi trường mạng bao gồm nhiều nhà khai thác mạng khác nhau do bản thân các nhà khai thác mạng không muốn các nhà khai thác mạng khác biết thông tin về mạng nội bộ của mình. + Phương án triển khai mạng GMPLS đường trục theo mô hình lai ghép (Augmented Model) Phương án triển khai mạng đường trục theo mô hình lai ghép là sự kết hợp giữa phương án triển khai theo mô hình chồng lấn và mô hình ngang hàng. Theo phương án này thì giữa phạm vi mạng trên cơ sở công nghệ IP/MPLS và mạng OXC sẽ có một thiết bị định tuyến có thể kết nối với mạng truyền tải quang theo mô hình ngang hàng đồng thời là phần tử đóng vai trò định tuyến trong mạng IP/MPLS và được gọi là thiết bị định tuyến ranh giới (Border Router). Thiết bị định tuyến như vừa có thể thực hiện chức năng định tuyến trong mạng truyền tải quang (quản lý cấu trúc tô-pô mạng quang) vừa có chức năng định tuyến trong mạng IP/MPLS. Theo phương án này, mặt phẳng quản lý và điều khiển giữa mạng IP/MPLS và mạng truyền tải quang OXC là tách biệt riêng rẽ, không có sự trao đổi thông tin định tuyến, báo hiệu và điều khiển giữa hai mặt điều khiển quản lý này. Ưu điểm của phương án triển khai mạng theo mô hình lai ghép: Tận dụng được ưu điểm mạng ngang hàng xét về khía cạnh quản lý điều khiển mạng theo phạm vi mạng, nghĩa là sử dụng tài nguyên mạng một cách hiệu quả khi thiết lập các kết nối mạng trong môi trường không đông nhất giữa mạng định tuyến IP/MPLS và mạng truyền tải quang; Cơ chế quản lý và điều khiển lỗi mạng đơn giản vì được phân biệt rõ tại ranh giới giữa mạng IP/MPLS và mạng quang; tạo thuận lợi trong việc mở rộng mạng quang từ mạng hiện tại song song việc tạo mặt phẳng điều khiển quản lý thống nhất. Nhược điểm của phương án triển khai mạng theo mô hình lai ghép: Vẫn tồn tại hai mặt phẳng điều khiển quản lý: Quang và mạng định tuyến IP/MPLS; phương án này không phù hợp với mạng có cấu trúc tô-pô tương đồng giữa mạng truyền tải quang và mạng định tuyến Router IP/MPLS (tương ứng với mỗi một nút mạng sẽ có một phần tử chuyển mạch quang và một thiết bị định tuyến IP/MPLS). Như vậy với việc tổ chức mạng theo cấu trúc tô- pô tương đồng như mạng đường trục của VNPT thì không nên triển khai mạng theo mô hình lai ghép. 4.3. Mô hình tổ chức mạng GMPLS trong mạng vùng của VNPT Cấu trúc phân lớp mạng Vùng tổ chức thành hai phân lớp mạng: Phân lớp mạng lõi (Vùng Core) và phân lớp mạng truy nhập (Access Vùng). Trong mỗi một phân lớp mạng có các thành phần mạng chủ yếu đó là các phần tử thuộc mạng định tuyến/chuyển mạch (Router/Switch) và các phần tử thuộc mạng truyền tải quang (TDM/OXC). Trong lớp truyền tải quang lớp mạng truy nhập chủ yếu sử dụng các phần tử truyền tải dựa trên công nghệ TDM (các thiết bị SDH-NG hoặc các thiết bị MSTP). Trong lớp mạng truyền tải lõi có thể sử dụng các thiết bị OXC nếu như kích thước mạng lớn hoặc sử dụng hỗn hợp các thiết bị TDM và OXC hay chỉ dùng các thiết bị TDM với mạng kích cỡ trung bình hoặc nhỏ. Tương tự như đối với mạng đường trục, việc triển khai GMPLS trong mạng Vùng cũng có thể theo ba phương án tổ chức mạng khác nhau: mô hình chồng lấn (Overlay Model); mô hình ngang hàng (Peer Model) và mô hình lai ghép (Augmented Model). + Phương án triển khai mạng GMPLS vùng theo mô hình chồng lấn (Overlay Model) Mạng Vùng tổ chức theo mô hình chồng lấn về cấu trúc phân lớp mạng vẫn dựa trên cơ sở cấu trúc phân lớp mạng Vùng bao gồm 2 lớp mạng: Lớp mạng lõi (Vùng Core) và lớp mạng truy nhập (Access Vùng) như hình dưới đây. Hình 4.1. Tổ chức mạng GMPLS Vùng theo mô hình Overlay Mạng truyền tải quang của phân lớp mạng lõi Vùng và mạng truy nhập Vùng bao gồm các phần tử SDH-NG/MSTP hoặc các phần tử OXC kết nối với nhau thông qua các giao diện I-NNI. Ranh giới giữa hai lớp mạng này được kết nối với nhau thông qua các giao diện E-NNI. Và như vậy, mặt phẳng điều khiển quản lý của mạng truyền tải quang và các Router biên là một mặt phẳng thống nhất theo công nghệ GMPLS. Các giao diện vật lý kết nối thuộc mạng truyền tải có thể là các giao diện STM-n, giao diện FE (100 Mbit/s), GE (1/10 Gbit/s) hoặc cũng có thể là các giao diện với tốc độ luồng VC-n đơn lẻ hoặc chuỗi liên kết luồng (VC Concatenation) để cung cấp các kênh truyền tải với nhiều tốc độ khác nhau. + Phương án triển khai mạng vùng theo mô hình ngang hàng (Peer Model) Tương tự như tương tự như mô hình mạng ngang hàng áp dụng cho đường trục như hình dưới đây. Tuy nhiên, trong một phạm vi phân lớp mạng (như là trong phân lớp mạng truy nhập hoặc mạng lõi có thể cần kết nối định tuyến và quản lý bên trong (thông qua các giao diện I-NNI). Với phương án triển khai mạng ngang hàng cho mạng GMPLS Vùng chúng ta có được một