chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮTCR-LDP Constraint Base Routing- Label Distribution Protocol Giao thức phân bố nhãn hỗ trợ định tuyến ràng buộc DWDM Dense Wavelength Division Ghép kênh phân chia

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-BÁO CÁO

TÊN ĐỀ TÀI:

CHUYỂN MẠCH NHÃN

ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

CHUYÊN NGHÀNH: TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH

HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN:

NGUYỄN QUANG HỌC NGUYỄN MINH PHƯƠNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN:

TS LÊ QUỐC CƯỜNG

Thành phố Hồ Chí Minh - NĂM 2011

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv

MỞ ĐẦU 1

CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUAT 2

1 Từ MPLS đến MPλS /GMPLS 2

2 KHÁI QUÁT CHUNG GMPLS 4

3 Sự tách rời của mặt phẳng dữ liệu với mặt phằng điều khiển 9

4 Giao thức định tuyến 10

4.1 Mở rộng OSPF 10

4.2 Quảng bá liên kết TE 12

5 Giao thức báo hiệu 16

5.1 Giao thức mở rộng RSVP-TE 16

5.2 Yêu cầu nhãn tổng quát 18

5.3 Báo hiệu đường hai hướng 21

5.4 Việc cài đặt nhãn 23

5.5 Cấu trúc báo hiệu 25

6 Giao thức quản lý đường kết nối – Link Management Protocol 27

6.1 Sự cần thiết của LMP 27

6.2 Các loại đường liên kết dữ liệu 28

6.3 Các chức năng của LMP 28

7 Mô hình ngang hàng và mô hình phủ kính 35

7.1 Mô hình ngang hàng 36

7.2 Mô hình phủ kính 37

KẾT LUẬN 39

Tài liệu tham khảo 40

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CR-LDP Constraint Base Routing-

Label Distribution Protocol

Giao thức phân bố nhãn hỗ trợ định tuyến ràng buộc

DWDM Dense Wavelength Division

Ghép kênh phân chia thời gian điện

FSC Fiber Switch Capable Khả năng chuyển mạch quang

L2SC Layer 2 Switching Capable Khả năng chuyển mạch lớp 2

LER Label Edge Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn

biênLIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn

LMP Link Mangement Protocol Giao thức quản lý liên kết

LSA Link-state advertisement Thông báo trạng thái liên kết

LSC Lambda Switch Capable Khả năng chuyển mạch bước sóngLSP Label Switching Path Đường chuyển mạch nhãn

LSR Label-Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãnMIB Management Information Base Cơ sở thông tin quản lý

MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thứcOSPF Open Shortest Path First Đường ngắn nhất đầu tiên

OXC Optical Cross Connector Kết nối chéo quang

PSC Packet Switching Capable Khả năng chuyển mạch gói

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RSVP-TE Resource Reservation

TDM Time-Division Multiplexing Ghép kênh phân chia thời gianTDMC Time-Division Multiplexing-

Capable

Khả năng ghép phân chia thời gian

TE Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng

WDM Wavelength Divison

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo bước sóng

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1: Cấu trúc các lớp mạng 2

Hình 2: Sự chuyển đổi cấu trúc mạng 3

Hình 3: Khái niệm nhãn 5

Hình 4: Sự Phân cấp của LSP 6

Hình 5: Mối quan hệ giữa khả năng chuyển mạch với khu vực 7

Hình 6: Mạng IP/MPLS hiện tại 8

Hình 7: Mạng GMPLS với mỗi lớp được điều khiển phân tán 8

Hình 8: Mạng GMPLS được điều khiển phân tán và kết hợp nhiều lớp 9

Hình 9: Kỹ thuật truyền tải đa lớp 9

Hình 10: Các giao thức chính của GMPLS 9

Hình 11: Khái niệm kỹ thuật truyền tải 11

Hình 12: Định dạng Opaque LSA (RFC 2370) 13

Hình 13: sub-TLV của opaque LSA trong OSPF GMPLS 14

Hình 15: Định dạng của đối tượng yêu cầu nhãn 18

Hình 16: Các loại G-PID 20

Hình 17: Nhãn ngược hướng 22

Hình 19: Mô hình phân cấp LSP 26

Hình 20: Các loại đường kết nối dữ liệu 29

Hình 21: Giao thức quản lý đường kết nối 30

Hình 22: Mô hình ngang hàng 36

Hình 23: Mô hình phủ kính 37

MỞ ĐẦU

GMPLS là một chuẩn IETF đã được đề nghị thiết kế đề đơn giản tạo và quản lý các dịch vụ IP/MPLS trên mạng quang Chuẩn này có thể tạo một mặt phẳng điều khiển duy nhất để mở rộng từ IP tại lớp 3 trở xuống tầng vân chuyển tại lớp 1

Từ khi các nhà cung cấp dịch vụ đầu tiên bắt đầu vận chuyển lưu lượng IP, rất phức tạp, cơ sở hạ tầng trùng lắp nhiều lớp đã được giải quyết công việc mang lưu lượng IP trên mạng mà được thiết kế đề hỗ trợ công nghệ mạch và tiếng nói Tuy nhiên, ngày hôm nay với sự tăng trưởng đột ngột của lưu lượng IP đã thúc đẩy việc tăng nhanh đột ngột trên băng thông rộng truy cập, ứng dụng mới, và dịch vụ mới, các mạng trúng lắp phức tạp này không thể hỗ trợ việc cung cấp dịch vụ đột ngột, quản lý băng thông động, và việc tạo dịch vụ linh hoạt để đáp ứng nhu cầu người sử dụng

GMPLS phát triển như một mặt phẳng điều khiển thống nhất mở rộng kết nối IP/MPLS thông minh từ lớp 2 và lớp 3 đi đến các thiết bị quang lớp 1 Không như MPLS, hỗ trợ chính là bộ định truyến và chuyển mạch, GMPLS cũng được hỗ trợ từ các phần cứng quang, như SONET/SDH, OXCs, và DWDM GMPLS cho phép cơ

sở hạ tầng mạng sử dụng mặt phẳng điều khiển chung để truy cập mạng đến mạng lỗi Thiết lập đường để cho phép các thành phần quang ở mạng vận chuyển trở thành các bộ định tuyến ngang hàng trong mạng IP và có thể điều khiển bước sóng cung cấp tự động bởi mặt phẳng điều khiển có thể làm để tiết kiệm chi phí hoạt động bởi vì các mạng lưới có thể giải quyết lỗi trong thời gian thực Ngoài ra, dịch

vụ cung cấp có thể tăng tốc đáng kể

CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUAT

1 Từ MPLS đến MPλS /GMPLS

Gần đây, công nghệ WDM truyền tải khối lượng thông tin bằng cách sử dụng nhiều bước sóng thông qua một đường truyềnsợi quang đã được cải tiến rất nhiều Trong ký thuật truyền sợi quang lúc đầu, thông tin được truyền bằng cách chỉ sử dụng một bước sóng trên một đường sợi quang giữa hai nút Nhưng nếu công nghệ ghép kênh bước sóng được thông qua, khả năng truyền tải sẽ tăng lên tương ứng với

số lượng bước sóng cung cấp trong mỗi sợi quang, làm cho nó thích nghi tốt với khối lượng truyền tải thông tin lớn

Mạng IP/MPLS được xây dựng trên mạng đường SDH/SONET, và hầu hết mạng đường SDH/SONET xây dựng trên mạng cáp quang Công nghệ ghép kênh đa bước sóng được áp dụng trong mỗi sợi quang Thông thường, nhiều đường SDH/SONET được cấp cho một nhóm các bước sóng Hình 1 cho thấy lớp cấu trúc của mạng lưới này Cho đến nay, như trong hình 1 (a), mạng được cấu trúc bởi một lớp fiber, một lớp TDM, và một lớp packet Khi nhu cầu truyền tải giữa các nút trở nên lớn hơn và

số lượng bước sóng được ghép tăng lên thì hiệu suất sử dụng mạng có thể được cải thiện bằng cách sử dụng một bước sóng với một băng thông lớn hơn băng thông của SDH/SONET như một đường bước sóng bằng cách chỉ định các nút thực hiện chuyển mạch trên mỗi bước sóng

Hình 1: Cấu trúc các lớp mạng

Như trong hình 1 (b), nó có thể tiết kiệm tổng chi phí của mạng bằng cách sử dụng một lớp đường bước sóng chèn giữa lớp TDM và lớp fiber để giao diện với

được sử dụng như một biểu tượng thể hiện bước sóng Nút thực hiện chuyển mạch theo đơn vị bước sóng hay đơn vị fiber và nút thực hiện chuyển mạch các đường TDM được gọi tắt tương ứng là OXC (Optical Cross-Connect) và DXC (Digital Cross-Connect) Khi một đơn vị lưu lượng truy cập lớn được xử lý, OXC lợi thế về chi phí hơn DXC Các lớp càng cao thì chuyển mạch đơn vị đường càng tốt Khi lưu lượng truyền tải IP tăng và truyền tải gói tin IP trở nên chủ đạo, chi phí mạng có thể được giảm bằng cách loại bỏ lớp TDM và lấy một cấu trúc lớp đơn trong lớp packet đặt ngay trên lớp λ lớp, như trong hình 1 (c) Hình 2 thể hiện sự chuyển đổi các cấu trúc lớp mạng được minh họa trong hình 8.1 theo năm Tốc độ thâm nhập của các cấu trúc lớp trong hình 1 (b) và Hình 1 (c) sẽ phụ thuộc vào tốc độ tiến bộ công nghệ việc xây dựng mạng đường bước sóng và sự tăng trưởng trong khối lượng lưu lượng IP.

Hình 2: Sự chuyển đổi cấu trúc mạng

Đối diện với sự tiến bộ của lớp λ trong mạng quan, một MPλS (Multiprotocol Lambda Switching) đã được đề xuất áp dụng vào kỹ thuật điều khiển phân tán của MPLS ở lớp packet để quản lý mạng lớp λ 1 Ở đây, λ là bước sóng Trong MPLS,

có thể thiết lập một LSP (label-switched path) bằng cách trao đổi thông tin liên kết giữa các nút với một giao thức định tuyến và bằng cách sử dụng một giao thức báo hiệu2 3 Trong MPLS, LSP được tạo ra bằng cách gắn vào gói tin IP một nhãn duy nhất được định nghĩa cho mỗi liên kết giữa hai nút, và Các gói tin IP được truyền tải cùng LSP bằng cách trao đổi các nhãn trong LSR (label switching router) Trong MPλS, λ hay bước sóng bên trong fiber được xử lý như một nhãn giống như trong MPLS, và có thể xây dựng đường bước sóng bằng cách kết nối các bước sóng phía đầu vào và đầu ra trong OXC Trong MPλS, tương tự MPLS, điều khiển phân tán cũng có thể thực hiện bằng cách trao đổi thông tin liên kết giữa các nút với một giao

1 OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS

2 Link Bundling in MPLS Traffic Engineering

3 Generalized multiprotocol label switching: an overview of signaling enhancements and recovery techniques

thức định tuyến và bằng cách thiết lập đường bước sóng sử dụng giao thức báo hiệu

Do đó, chúng ta có thể nói rằng MPλS là giao thức áp dụng các khái niệm về nhãn

đã được sử dụng trong MPLS đối với lớp λ Hơn nữa, thông qua MPLS được tổng quát (GMPLS) mà khái niệm tổng quát hơn của nhãn cũng đã được áp dụng cho lớp TDM và lớp fiber

2 KHÁI QUÁT CHUNG GMPLS

Kiến trúc MPLS đã được định nghĩa để hỗ trợ truyền dữ liệu dựa trên khái niệm

về nhãn 4 Trong RFC 3031, LSR được định nghĩa như là một nút mà có một mặt phẳng truyền dữ liệu có thể xác định ranh giới của gói tin IP hay tế bào (gói IP có chứa nhãn) và thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo nội dung của các tiêu đề gói tin IP hay tế bào Trong GMPLS, LSR không chỉ bao gồm nút thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo các nội dung của tiêu đề gói tin IP hay tế bào, mà còn thiết bị thực hiện truyền dữ liệu theo thông tin của time slot, bước sóng, và cổng vật lý của mạng sợi quang

Giao diện LSR trong GMPLS được phân thành bốn loại tùy thuộc vào khả năng chuyển đổi: PSC (packet-switch capable), TDM (Time division multiplex capable), LSC (lambda-switch Capable), và FSC (Fiber Swich Capable) Hình 3 cho thấy các khái niệm về nhãn cho các cấu trúc mạng bốn lớp xác định ở Hình 1 (b)

PSC: Giao diện PSC có thể xác định ranh giới của một gói tin IP hay tế bào và thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo các nội dung tiêu đề của gói tin IP hay của

tế bào Trong lớp packet ở Hình 3 (a), một nhãn duy nhất định nghĩa cho mỗi liên kết được gắn vào các gói tin IP để hình thành các LSP Liên kết trong hình 3 (a) cho biết liên kết đã được được định nghĩa giữa hai LSRs để truyền tải gói tin IP Trong trường hợp mà gói tin IP được truyền qua SDH/SONET thì liên kết này được gọi là đường SDH/SONET, và trong trường hợp mà gói tin IP được truyền thông qua Ethernet thì liên kết này được gọi là đường Ethernet

TDM: Giao diện TDM được lặp lại định kỳ và thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo time slot Trong lớp TDM ở hình 3 (b), nhãn tương ứng với một time slot Ví

dụ, giao diện DXC mà trong đó đường TDM hoặc đường SDH/SONET được hình

thành bằng cách nối các time slot gán cho phía đầu vào phía đầu ra Liên kết có thể tương ứng với đường bước sóng hay chỉ đơn giản là fiber.

Hình 3: Khái niệm nhãn

LSC: Giao diện LSC thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo bước sóng trong sợi quang Trong lớp λ ở hình 3 (c), nhãn tương ứng với bước sóng Ví dụ về giao diện TDM, giao diện OXC trong đó các đường λ được hình thành bằng cách nối các bước sóng được được gán ở đầu vào và đầu ra Giao diện OXC với LSC thực hiện chuyển kênh theo đơn vị bước sóng

FSC: Giao diện FSC thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo vị trí các cổng vật lý thực của sợi quang Trong lớp fiber ở hình 3 (d), nhãn tương ứng với các sợi quang

Ví dụ về giao diện FSC, giao diện OXC trong đó các đường fiber được hình thành bằng cách fiber phía đầu vào và đầu ra với nhau Giao diện OXC với FSC thực hiện

việc chuyển kênh theo đơn vị fiber Liên kết trong trường hợp này có là một tổng hợp vật lý của sợi quang học, chẳng hạn như ống dẫn.

Hình 4: Sự Phân cấp của LSP

Có thể sử dụng giao diện có khả năng chuyển kênh này bằng cách phân cấp chúng Trong trường hợp này, hệ thống phân cấp được hình thành bởi FSC, LSC, TDM, và PSC lần lượt từ dưới lên cấp trên Trong GMPLS, đường tương ứng với khả năng chuyển mạch riêng cũng được gọi là LSP Hình 4 cho thấy cấu trúc cấp bậc của LSP Ở trường hợp của cấu trúc lớp như hình 1 (b), PSC-LSP thuộc về TDM-LSP và liên kết của PSC-LSP sẽ trở thành TDM-LSP TDM-LSP thuộc về LSC-LSP, và các liên kết của TDM-LSP sẽ trở thành LSC-LSP LSC-LSP thuộc về FSC-LSP, và các liên kết của LSC-LSP sẽ trở thành FSC-LSP Trong trường hợp của cấu trúc lớp như trong hình 1 (c), lớp TDM bị loại bỏ, và PSC-LSP thuộc về LSC-LSP, với liên kết của PSC-LSP trở thành LSC-LSP Mối quan hệ giữa LSC-LSP và FSC-LSP cũng giống như trường hợp của hình 1 (b) Khi nó di chuyển xuống lớp thấp hơn, băng thông của LSP sẽ trở nên lớn hơn

Hình 5 cho thấy mối quan hệ giữa khả năng chuyển mạch với các lớp Ở giữa giao diện PSC, PSC-LSP được hình thành Khu vực giữa giao diện PSC được gọi là lớp PSC, và là khu vực mà tên miền liên quan lớp có thể đến được Giao tiếp với TDM hình thành một TDM-LSP Khu vực giữa giao diện TDM được gọi là lớp TDM Lớp LSC và khu vực FSC cũng được xác định theo cách này

GMPLS có nhiều ưu điểm Hình 6 thể hiện mạng IP/MPLS hiện tại Trong lớp packet, mạng được điều khiển tập trung bằng cách sử dụng giao thức định tuyến hoặc giao thức báo hiệu Trong lớp TDM và lớp λ, mạng được điều khiển tập trung bằng cách thiết lập định tuyến hay đường dẫn Trong môi trường này, các nhà điều

hành mạng phải học cách điều hành từng mạng tương ứng với mỗi lớp, vì các phương pháp điều khiển mạng khác nhau được sử dụng trong các lớp khác nhau.Tuy nhiên, bằng cách sử dụng GMPLS, nó có thể điều khiển mạng một cách phân tán bằng cách mở rộng MPLS với lớp TDM và lớp λ, như hình 6 Trong môi trường này, các chức năng thực hiện bởi đơn vị điều khiển trung tâm bây giờ được phân bổ cho mỗi nút và kiểm soát phân tán Như vậy nó sẽ trở nên có thể thêm, xóa nút hay liên kết địa chỉ một cách linh hoạt, dẫn đến hiệu suất mạng được nâng lên Hơn nữa, do mỗi lớp được điều hành dựa trên cùng GMPLS nên nguồn nhân lực có thể được sử dụng hiệu quả hơn bởi vì sau khi học tập và nắm vững các giao thức của GMPLS, các nhà điều hành mạng sẽ có thể điều hành tất cả các lớp.

Hình 5: Mối quan hệ giữa khả năng chuyển mạch với khu vực

Hình 6: Mạng IP/MPLS hiện tại

Hình 7: Mạng GMPLS với mỗi lớp được điều khiển phân tán

Hơn nữa, trong mạng GMPLS, có thể để điều khiển mạng một cách phân tán và kết hợp nhiều lớp, như hình 8 Kỹ thuật truyền tải kết hợp nhiều lớp được gọi là "kỹ thuật truyền tải đa lớp", hình 9 mô tả kỹ thuật này Trong ví dụ ở hình 9, mạng bao gồm lớp packet, lớp λ, và lớp fiber Cấu trúc liên kết của lơp λ thay đổi tương ứng với sự thay đổi trong nhu cầu truyền tải trong lớp packet, và định tuyến mà PSC-LSP lựa chọn được chuyển đổi theo sự thay đổi cấu trúc liên kết trong lớp λ Vì nhiều lớp có thể kết hợp vào cấu trúc hay định tuyến của mỗi lớp để thích ứng với thay đổi trong nhu cầu truyền tải, kỹ thuật truyền tải đa lớp làm tăng hiệu quả của việc sử dụng tài nguyên mạng

Hình 8: Mạng GMPLS được điều khiển phân tán và kết hợp nhiều lớp

Việc tiêu chuẩn hóa giao thức mạng GMPLS dưới con mắt của IETF (Internet Engineering Task Force), một tổ chức chuẩn hóa các vấn đề liên quan đến Internet Hình 10 cho thấy các giao thức chính được sử dụng trong GMPLS Theo kiến trúc GMPLS được xác định, GMPLS chủ yếu bao gồm các phần mở rộng OSPF(Open Shortest Path First) của giao thức định tuyến, phần mở rộng RSVP-TE của giao thức báo hiệu, giao thức quản lý liên kết (LMP)

Hình 9: Kỹ thuật truyền tải đa lớp

Hình 10: Các giao thức chính của GMPLS

3 Sự tách rời của mặt phẳng dữ liệu với mặt phằng điều khiển

Một trong những tính năng của mạng GMPLS là mặt phẳng dữ liệu được tách rời khỏi mặt phẳng điều khiển Trong một mạng IP/MPLS, giả định rằng tất cả các nút đều hỗ trợ giao thức IP/MPLS có giao diện có thể xác định và xử lý các gói tin Bằng cách này, các gói tin điều khiển của giao thức định tuyến hoặc giao thức truyền tin có thể được truyền tải thông qua các phương tiện vật lý như các gói dữ liệu Tuy nhiên, trong mạng GMPLS, tất cả các giao diện không cần phải có thể xác định và xử lý gói tin Quả thực, có những giao diện mà không thể xác định và xử lý gói tin như TDM, LSC, hay giao diện FSC Do đó, việc truyền gói tin điều khiển

được thực hiện một cách hợp lý bằng cách sử dụng một giao diện khác so với giao diện sử dụng cho truyền dữ liệu Như vậy, trong mạng GMPLS, mặt phẳng dữ liệu

và kiểm soát tách rời nhau một cách hợp lý Giao diện của các nút trong mặt phẳng điều khiển xác định và xử lý các gói tin

Việc điều khiển các gói tin của giao thức định tuyến, giao thức báo hiệu, và LMP được mô tả trong phần tiếp theo Trong mạng GMPLS, các gói tin được truyền tải thông qua mặt phẳng điều khiển mà tách rời khỏi mặt phẳng dữ liệu một cách hợp lý

4 Giao thức định tuyến

4.1 Mở rộng OSPF

Giao thức định tuyến thường được sử dụng trong một mạng IP/MPLS hiện tại là OSPF (Open Shortest Path First), hoặc IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) Trong mạng GMPLS, các OSPF đã được sử dụng trong mạng IP thì được

mở rộng5 Trong phần mở rộng OSPF, giống như các khái niệm liên kết kỹ thuật truyền tải (TE), phân cấp của LSP, liên kết không đánh số, gói liên kết và LSA (link-state advertisement) đã được giới thiệu6

Trong mạng GMPLS, như được minh họa bằng cấp bậc trong Hình 4, một LSP lớp thấp hơn có thể trở thành một liên kết của một LSP lớp trên Ví dụ, khi một LSP được đặt trên đường TDM nhất định, đường TDM hoạt động như một liên kết cố định đã xác định trong một thời gian dài Khi LSP lớp thấp được thiết lập, nút gốc của LSP khi nhìn từ các lớp trên thì được thông báo trong mạng như một liên kết lớp trên LSP này được gọi là liên kết TE Hình 11 thể hiện khái niệm liên kết TE này Dòng đứt quãng trong Hình 11 (b) là một đường TDM Có một đường trực tiếp giữa A-C, nhưng không có giữa B-C Trong trường hợp này, liên kết TE có một cấu trúc như được chỉ ra trong Hình 11 (a) Trong lớp TDM, các LSP (TDM-LSP) hoạt động như một liên kết TE giữa các gói tin và lớp Khi PSC-LSP được thiết lập, định tuyến được chọn theo cấu trúc liên kết được xây dựng bởi các liên kết TE Mặc dù

TE là một liên kết trừu tượng, nhưng trong trường hợp nó được sử dụng cho kỹ thuật truyền tải, chẳng hạn lựa chọn định tuyến khi thiết lập LSP, tiếp tục bằng cách

5, 2 OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS

chỉ đề cập đến cấu trúc liên kết xây dựng bởi liên kết TE mà không cần xem xét cấu trúc vật lý Nhìn chung, trong cấu trúc liên kết của mạng GMPLS, liên kết vật lý, chẳng hạn như một sợi quang, còn được gọi là một liên kết TE, không có sự phân biệt giữa vật lý và trừu tượng liên kết.

Hình 11: Khái niệm kỹ thuật truyền tải

Tiếp theo, chúng tôi mô tả các liên kết không đánh số Giao diện của một liên kết trong một mạng MPLS thường được gán cho một địa chỉ IP Từ địa chỉ IP này, có thể xác định các liên kết bên trong mạng Tuy nhiên, trong mạng GMPLS, vì nó có thể chứa hơn 100 bước sóng trên mỗi sợi quang đơn nên số các địa chỉ IP được yêu cầu trở nên rất lớn nếu một địa chỉ IP được gán cho mỗi giao diện của những bước sóng này Hơn nữa, vì các LSP của mỗi lớp được thông báo tới các lớp trên như một liên kết TE, việc cung cấp địa chỉ IP có thể bị cạn kiệt nếu mỗi địa chỉ IP được gán cho một liên kết TE Vì vậy, trong GMPLS, để xác định liên kết (Sau đây, một liên kết TE được gọi đơn giản là một "liên kết"), một định danh liên kết (link ID) được gán cho giao diện của liên kết đã được giới thiệu Mặc dù một địa chỉ IP vẫn còn phải được phân bố trên toàn cầu, nhưng liên kết ID này là tốt nếu nó là duy nhất chỉ trong router Có thể xác định các liên kết bên trong mạng từ một sự kết hợp của ID định tuyến và ID liên kết Một liên kết thể hiện bởi sự kết hợp của ID định tuyến và

ID liên kết được gọi là "liên kết không đánh số", có nghĩa là một địa chỉ IP không được cấp cho mỗi giao diện của liên kết Vì vậy, trong GMPLS, nếu số lượng các bước sóng hoặc liên kết TE tăng lên, không có vấn đề của sự thiếu hụt các địa chỉ

IP

Tiếp theo, chúng tôi mô tả về bó liên kết, mục đích của bó liên kết là để trừu tượng hóa nhiều liên kết có bản chất tương tự bằng cách kết hợp chúng vào một liên kết TE 7 Các điều kiện của liên kết cùng bản chất là: (1) các liên kết được thiết lập giữa các nút tương tự; (2) các liên kết có cùng một loại liên kết (point-to-point/point-to-multipoints), (3) các liên kết giống nhau trong cùng một diện tích TE;

và (4) các liên kết ở cùng một lớp tài nguyên Mục đích của bó liên kết là cải thiện khả năng mở rộng của định tuyến bằng cách giảm số lượng thông báo của các trạng thái liên kết bởi giao thức định tuyến Các liên kết được bó bao gồm các nguồn tài nguyên cá nhân Các phương pháp để quản lý mỗi tài nguyên được mô tả trong Phần 6 Mặc dù số lượng thông báo có thể được giảm bằng cách kết hợp và trừu tượng hóa nhiều liên kết đến một liên kết TE duy nhất với bó liên kết, nhưng nó có thể xảy ra khả năng tài nguyên thông tin cá nhân bị bỏ qua Ví dụ, tối đa dung lượng trống của một liên kết đi kèm được thiết lập là giá trị tối đa khả năng trống cho một nguồn tài nguyên cá nhân Có một sự đánh đổi giữa hiệu quả của việc giảm số lượng thông báo với khả năng tổ chức thông tin tài nguyên

4.2 Quảng bá liên kết TE

Trong mạng IP/MPLS, các trạng thái liên kết giữa các bộ định tuyến được quảng

bá bằng cách sử dụng một bộ định tuyến LSA của loại LSA type-1 Quảng bá về trạng thái liên kết của một liên kết TE vào mạng GMPLS, một "Opaque" LSA được sử dụng, như trong hình 12 "Opaque" là bắt nguồn từ ý nghĩa của nó là "sự không chắc chắn." Trong GMPLS được thảo luận trong IETF, type-10 được sử dụng bởi vì nó đề cập đến giao thức định tuyến trong khu vực Opaque LSA được quảng bá theo định dạng TLV (loại, chiều dài, giá trị) đang lưu trữ thông tin opaque Có hai loại định dạng TLV Một là một định tuyến TLV thể hiện các thông tin định tuyến, và cái khác là một TLV liên kết thể hiện các thông tin liên kết TLV liên kết sub-TLV trong nó Trong phần mở rộng OSPF của GMPLS, các sub-TLV của liên kết đã được định nghĩa như trong hình 13 Từ Type-1 đến Type-9, chín loại sub-TLV đã được định nghĩa là phần mở rộng cho kỹ thuật lưu lượng MPLS Thêm vào đó, có những bổ sung sau đây là phần mở rộng cho GMPLS8

7 Link Bundling in MPLS Traffic Engineering

• Sub-TLV = 11 (local link / remote link): Chiều dài là 8 octet Định danh cục bộ liên kết và nhận dạng từ xa liên kết được chỉ định 4 octet mỗi cho từng lĩnh vực

"Local" có nghĩa là bên nút riêng của liên kết, và "remote" có nghĩa là các nút bên đối tác của liên kết Định danh local/remote liên kết được sử dụng trong trường hợp liên kết không đánh số Nếu liên kết TE từ xa định danh chưa được biết, nó được thiết lập là 0

Hình 12: Định dạng Opaque LSA (RFC 2370)

• Sub-TLV = 14 (loại bảo vệ liên kết): Chiều dài là 4 octet các loại bảo vệ liên kết thể hiện độ tin cậy của liên kết Các 1 octet đầu tiên được định nghĩa là kiểu liên kết bảo vệ các loại sau:

0×01 (Kiểu truyền tải mở rộng): Đây là một liên kết để bảo vệ các liên kết khác Truyền tải của loại nỗ lực tốt nhất chảy vào liên kết này Khi lỗi xảy ra trên liên kết thì được bảo vệ, dữ liệu LSP trên các liên kết khác mà được bảo vệ là hướng đến dòng chảy liên kết này Do đó, các dữ liệu đã được LSP chảy vào liên kết này sẽ bị mất

Hình 13: sub-TLV của opaque LSA trong OSPF GMPLS

0×02 (không bảo vệ): Liên kết này không được bảo vệ bởi các liên kết khác khi một lỗi xảy ra, dữ liệu LSP vào liên kết này sẽ bị mất

0×08 loại chia sẻ: Có thêm một hay nhiều liên kết kiểu truyền tải mở bảo vệ liên kết này Các định tuyến của liên kết kiểu chia sẻ và định tuyến của liên kết kiểu truyền tải mở rộng độc lập với nhau Các liên kết kiểu truyền tải mở rộng được chia

sẻ bởi một hoặc nhiều liên kết kiểu chia sẻ

0×08 loại 1:1: Có một liên kết kiểu truyền tải mở rộng bảo vệ 1 loai 1:1 Định tuyến của kiểu 1:1 và định tuyến của liên kết kiểu truyền tải mở rộng độc lập với nhau

0×10 loại 1+1: Có một liên kết định tuyến độc lập chuyên dụng để bảo vệ một kiểu 1+1 Tuy nhiên, liên kết để bảo vệ loại 1+1 có thể không được sử dụng để chọn định tuyến LSP bởi vì nó không được quảng bá là một trạng thái liên kết

0×20 loại nổi bật: Kiểu này đáng tin cậy hơn so với kiểu 1+1 Ví dụ, có hai hay nhiều định tuyến độc lập và riêng rẽ bảo vệ loại 1+1

• Sub-TLV = 15 (nhận dạng khả năng chuyển đổi giao diện): Chiều dài có thể thay đổi Có một trường 1-octet cho biết các khả năng chuyển mạch, một trường 1-octet cho biết kiểu mã hóa, và một trường 1-octet mà cho thấy băng thông LSP tối

đa cho mỗi ưu tiên Số lượng tối đa số của hỗ trợ ưu tiên là tám Liên kết được kết nối với nút thông qua giao diện Như trong hình 11, trong mạng GMPLS, mỗi giao

kết nào đó không thể xác định các gói tin, có thể để thực hiện chuyển đổi một đơn

vị kênh bên trong payload SDH Các giao diện của cả hai đầu của liên kết không cần có khả năng chuyển mạch giống nhau Có nhiều loại khả năng chuyển đổi: PSC, TDM, LSC, và FCS Các loại mã hóa bao gồm packet, Ethernet, digital wrapper, λ, fiber, vv Các loại mã hóa chỉ ra loại mã hóa nào giao diện có thể hỗ trợ Mối quan

hệ giữa khả năng chuyển đổi và liên kết được hiển thị trong danh sách sau đây Ở đây, X và Y trong (X, Y) chỉ ra khả năng chuyển đổi ở cả hai đầu của giao diện.(PSC, PSC): Liên kết giữa bộ định tuyến IP

(TDM, TDM): Liên kết giữa DXC và DXC

(LSC, LSC): Liên kết giữa OXCs

(PSC, TDM): Liên kết giữa bộ định tuyến IP và TDM

(PSC, LSC): Liên kết giữa bộ định tuyến IP và OXC

(TDM, LSC): Liên kết giữa TDM và LSC

(PSC, PSC + LSC): Nút có các chức năng của một bộ định tuyến IP và cả hai chức năng của một bộ định tuyến IP và OXC (Ở đây, nút mà có cả hai chức năng của một bộ định tuyến IP và OXC thì có hai khả năng chuyển mạch cho một giao diện Chức năng này giống như một bộ định tuyến IP, và có thể thiết lập PSC-LSC,

nó cũng có chức năng như OXC, và có thể thiết lập LSC-LSP)

• Sub - TLV = 16 (nhóm liên kết chia sẻ rủi ro): Chiều dài có thể thay đổi Nhóm liên kết chia sẻ rủi ro là một tập hợp các liên kết bị tác động bởi một lỗi nào đó Ví

dụ, có một trường hợp nhiều bước sóng thuộc về một fiber đơn, và nhiều LSC-LSPs được thiết lập như là một liên kết sử dụng một bước sóng của cùng một fiber Liên kết giữa các nút đầu và cuối của những LSC-LSPs này có thể khác nhau Khi thất lỗi xảy ra trong liên kết fiber, những liên kết này (LSC-LSP) bị ảnh hưởng cùng lúc Nếu lớp bên trên là lớp TDM và mỗi liên kết này là được xem như một liên kết độc lập nhìn từ lớp TDM, thì độ tin cậy của lớp TDM không bảo đảm Vì vậy, trong mạng GMPLS, mỗi liên kết có thể chọn một định tuyến độc lập tham gia vào một xem xét rủi ro được chia sẻ bằng cách chỉ ra nó có thuộc nhóm liên kết chia sẻ rủi ro hay không Một nhóm liên kết chia sẻ rủi ro được gán một giá trị độc lập trong hệ thống và được thể hiện bởi 4 octet Liên kết có thể thuộc về nhiều nhóm liên kết

chia sẻ rủi ro, và nó có thể bao gồm tất cả các nhóm chia sẻ rủi ro mà liên kết thuộc

về các trường của các nhóm liên kết chia sẻ rủi ro

5 Giao thức báo hiệu

5.1 Giao thức mở rộng RSVP-TE

Giao thức báo hiệu là một giao thức tạo LSP và quản lý tình trạng cài đặt LSP RSVP-TE là giao thức báo hiệu trong mạng MPLS, và nó được chuẩn hóa để mở rộng đến mạng GMPLS 9 Trong phần này, chúng ta mô tả rõ hơn giao thức mở rộng RSVP-TE như một giao thức báo hiệu GMPLS

PATH PATH PATH

Nhãn yêu cầu

RESV {101}

RESV {301}

RESV {201}

Nhãn

Nhãn

Hình 14: Bản tin PATH và bản tin RESVTrước tiên, chúng ta mô tả RSVP-TE trong mạng MPLS lại Một bản tin đặc trưng được sử dụng trong RSVP-TE gồm một bản tin PATH và một bản tin RSVP Như hình 14, khi LSP được tạo , nút đầu tiên truyền một bản tin PATH Bản tin này đến nút đích qua các nút trên đường LSP Trong bản tin PATH, nhãn phải được mang theo trên mỗi kết nối cho các nút trên đường đi Khi nút đích nhận bản tin PATH, thì nó truyền bản tin RESV trả lại các nút trên đường đi trong hướng chỉ định của bản tin PATH Trong lúc này, nút đích tạo nhãn cho các kết nối đến nút nguồn Hơn nữa, băng thông có thể được để giành Tương tự như nút đích, chính

9 Generalized multiprotocol label switching: an overview of signaling enhancements and

các nút trung gian tạo các nhãn cho các kết nối đến nút nguồn khi nó nhận được bản tin RESV Khi các nút trung gian truyền bản tin RESV đến nút đích, nó yêu cầu tạo bảng và chuyển mạch mà các nhãn tương ứng với các nhãn đã được tạo cho cả hai kết nối nút nguồn và nút đích Khi bản tin RESV đến nút nguồn, việc tạo LSP hoàn tất khi việc tạo bảng và chuyển mạch mà các nhãn tương ứng đến nút nguồn.

Trong RSVP-TE, để quản lý tình trạng tạo LSP và duy trì trạng thái LSP, nút trên tuyến đường phải truyền bản tin PATH hoặc bản tin RESV ngay sau khi LSP được tạo Bản tin PATH và RESV còn được gọi là bản tin cập nhật Trạng thái LSP của mỗi nút được xác nhận duy trì bởi bản tin cập nhật Nếu các nút chắc chắn không nhận được bản tin cập nhật vì bất cứ lý do gì, thì chính nó xác nhận là có lỗi đã xảy

ra và sẽ xóa trạng thái LSP, cùng lúc này, nó cũng gửi bản tin PATH ERROR và bản tin PATH TEAR tới cả hai phía nguồn và đích Nút nhận bản tin PATH thì xóa trạng thái LSP Khi nút nguồn nhận bản tin lỗi, nó gửi bản tin PATH TEAR đến phía nút đích để hủy kết nối LSP

RSVP-TE quản lý trạng thái LSP theo bản tin cập nhật tại mỗi nút và hủy kết nối LSP dựa trên điều kiện mạng Giống như phương thức quản lý LSP còn gọi là quản

lý trạng thái mềm

RSVP-TE trong mạng MPLS được mở rộng sử dụng trong mạng GMPLS Việc tao LSP là để chuyển các gói tin theo bảng gán nhãn, trong đó tương ứng giữa nhãn kết nối vào và nhãn kết nối ra của nút trên đường đi LSP được tạo, các nhãn được gán vào kết nối mà LSP đã đi qua Trong MPLS, việc gán nhãn được thực hiện chỉ

để tạo đường LSP, nhưng không gán vào băng thông hay là tài nguyên mạng vì số

lượng nhãn có hạn Trong GMPLS, như hình 3 trong phần 2, nhãn tương ứng với

khe thời gian trong trong lớp TDM, với bước sóng trong lớp λ, với sợi quang trong lớp quang Vì vậy, việc gán nhãn trong mang MPLS là gán băng thông và tài nguyên mạng trong các lớp khác với lớp gói tin Việc gán nhãn như vậy là một đặc trưng trong giao thức mở rộng RSVP-TE trong mạng GMPLS

Các ví dụ sử dụng đặc tính này của giao thức mở rộng RSVP-TE gồm:

Yêu cầu nhãn,

Đường báo hiệu hai chiều