đề tài Công nghệ ASON

Các ASON NE lưu Topology và thông tin định tuyến của mạng và tự động tạo và loại bỏ các dịch vụ thông qua báo hiệu signaling.. ASON có ba mặt phẳng: - Mặt phẳng điều khiển : Bao gồm một

MỤC LỤC

1.CÁC KHÁI NIỆM ASON 2

1.1 Công nghệ truyền thống 2

1.2 Công nghệ ASON 2

2 CẤU TRÚC PHẦN MỀM ASON: 5

2.1 Module báo hiệu 5

2.2 Module định tuyến 6

2.3 Module quản lý liên kết LMP 8

3 CÁC CHỨC NĂNG 8

3.1 Tự động phát hiện Topology 8

3.2 Cấu hình End – to – End 9

3.3 Bảo vệ mạng Mesh: 10

3.4 Thoả thuận Level dịch vụ 11

3.5 Kết hợp dịch vụ 15

3.6 Các dịch vụ ống (Tunnel) 16

3.7 Tối ưu dịch vụ 17

3.8 Cân bằng lưu lượng trên mạng lưới 17

TỔNG QUAN VỂ CÔNG NGHỆ ASON

1 CÁC KHÁI NIỆM ASON

1.1 Công nghệ truyền thống

• Nhiều lớp quản lý NMS và ON (Optical Network)

• Networking expansibility

• Phải cấu hình và bảo vệ end to end

• Chức năng quản lý Real-time bị hạn chế

Yêu cầu đối với hệ thống viễn thông:

- Bùng nổ về các dịch vụ khách hàng yêu cầu cần có một mạng lưới lớn

- Tốc độ cao và dung lượng lớn cho các dịch vụ dữ liệu băng rộng, dịch vụ kênh thuê riêng

1.2 Công nghệ ASON

Công nghệ ASON cho phép: Mở rộng mạng lưới, giảm chi phí xây dựng mạng điều khiển, quản lý thời gian thực mạng lưới, hỗ trợ các dịch vụ tốc độ cao, phát triển các dịch

vụ truyền dữ liệu

ASON là một mạng quang bao gồm các ASON NE ASON thực hiện chuyển

mạch và truyền báo hiệu Các ASON NE lưu Topology và thông tin định tuyến của mạng và tự động tạo và loại bỏ các dịch vụ thông qua báo hiệu (signaling)

ASON có ba mặt phẳng:

- Mặt phẳng điều khiển : Bao gồm một tập các thực thể giao tiếp với

nhau, nó thực đảm nhiệm điều khiển giao tiếp và điều khiển kết nối, bao gồm việc thiết lập, giải phóng, giảm sát duy trì các kết nối giữa các phần

tử mạng Mặt phẳng điều khiển tự động khôi phục các lỗi kết nối thông qua trao đổi báo hiệu

- Mặt phẳng truyền dẫn : Mạng SDH nămg trong mặt phẳng truyền dẫn.

Nó truyền và ghép các tín hiệu quang, cấu hình cross - connection và chuyển mạch bảo vệ các tín hiệu đảm bảo độ tin cậy

- Mặt phẳng quản lý : Hỗ trợ cho mặt phẳng điều khiển, đồng thời giám

sát, duy trì hoạt động của mặt phẳng truyền dẫn và mặt phẳng điều khiển

- ASON NE : SCC board của một ASON NE được nạp phần mềm NE bao

gồm cả phần mềm ASON đã được khởi động, nếu phần mềm ASON không được khởi động thì NE không có chức năng của ASON NE

- PC (Permanent conection): Là một kết nối dịch vụ đã tính toán trước và

sau đó được tạo thông qua NM bằng việc đưa ra một lênh tới NE Dịch vụ SDH tĩnh truyền thống là một PC

- SC (Switched connection): là một kết nối dịch vụ được yêu cầu bởi người

sử dụng và sau đó được tạo trong mặt phẳng điều khiển ASON thông qua báo hiệu

- SPC (Soft permanent conection) kết nối cố định mềm giữa người sử dụng

và mạng lưới được cấu hình trực tiếp bởi NM.Tuy nhiên, kết nối trong mạng truyền dẫn được yêu cầu bởi NM và sau đó được tạo bởi mặt phẳng điều khiển thông qua báo hiệu, thông thường dịch vụ ASON đã đề cập là SPC

Nếu một NE được cấu hình một dịch vụ tĩnh, hệ thống sẽ đánh nhãn khe thời gian tương ứng Trước khi dịch vụ này bị xóa khe thời gian sẽ không được sử dụng

để tạo các dịch vụ ASON

- Phân bổ Timeslot: Phần mềm NE và phần mềm ASON NE quản lý các

timeslot dành riêng cho chúng Các timeslot đã tạo cùng với dịch vụ ASON được quản lý bởi phần mề ASON và không thể được sử dụng bởi phần mềm NE để tạo dịch vụ tĩnh và ngược lại

- LSP (Label siwtching path): là đường truyền mà các dịch ASON đi qua.

Trong một ASON, để tạo các dịch vụ ASON chính là tạo các LSP

- Link điều khiển: Các link điều khiển được tạo ra và duy trì giữa các node

liền kề nhau bằng giao thức quản lý link (LMP) Không có các link điều khiển thì không thể khởi tạo các link khác Thông tin Link điều khiển có thể được truyền in-band(D4-D12) hoặc được truyền out of band (Erthernet)

Trong chế độ In-band, link điều khiển có thể được thiết lập tự động Trong chế độ out – band phải thực hiện cấu hình địa chỉ IP cho các NE liền kề đã kết nối với link điều khiển

- TE link: ASON NE gửi thông tin về băng thông của nó tới các NE khác

thông qua link TE để cung cấp dữ liễu cho tính toán định tuyến Một sợi quang có thể được cấu hình với nhiều link TE và một link TE có thể được phân bố vào nhiều sợi quang khác nhau

Trong một giao diện quang 10Gb/s có 2.5Gb/s được cấu hình MSP khi đó các VC4 1-8 là các link làm việc, chúng tạo thành một link TE, các VC4 từ 33-40 là bảo vệ chúng tạo thành một link TE, các VC 4 còn lại tạo thành một TE

- Các link đoạn ghép kênh: Các link đoạn ghép kênh được cấu hình MSP.

Các link MS được phân chia thành các link MS làm việc và các link MS bảo vệ

- Link thành phần: Link thành phần là một đơn vị băng thông nhỏ hơn link

TE Trong thực tế một link TE chỉ bao gồm một link thành phần

- Tái định tuyến: Khi có một LSP mất kết nối, node ban đầu khởi tạo sẽ tìm

kiếm một đường định tuyến tối ưu và sau đó gửi báo hiệu tới các node downstream theo nguyên tắc hop – by – hop, và yêu cầu các node đó dành tài nguyên để tạo kết nối chéo Node cuối cùng sẽ phản hồi báo hiệu tới các node upstream theo nguyên tắc hop – by – hop và cuối cùng một LSP được tạo

- Rerouting lockout : trong một số trường hợp, tái định tuyến không được

yêu cầu sau khi LSP lỗi Trong trường hợp này chúng ta cần thiết lập rerouting lockout

- Độ ưu tiên tái định tuyến: Khi nhiều LSP tái định tuyến đồng thời, LSP có

độ ưu tiên cao hơn sẽ chiếm tài nguyên trước và có nhiều cơ hội định tuyến thành công hơn

- Chính sách tách rời phần tử: Chính sách này không bao gồm các link hay

các phần tử nằm trong quá trình tạo một LSP Có nghĩa là các link hay các phần tử của nó không thuộc bất kì một MSP hay SNCP nào ASON hỗ trợ hai chính sách tách rời phần tử là: Tách link hoặc tách Node

Tổng kết : So với mạng SDH, ASON có các đặc trưng tiêu biểu sau:

- Tự động cấu hình các dịch vụ end – to – end

- Tự động phát hiện các kết nối sợi quang

- Cung cấp Mesh Topology

- Cung cấp các dịch vụ với các cấp độ bảo vệ khác nhau.

- Cung cấp Taffic engineering và căn chỉnh năng động topology mạng trong thời gian thực để tối ưu cấu hình tài nguyên mạng

2 CẤU TRÚC PHẦN MỀM ASON:

Theo khuyến nghị của ITU – T, thiết bị truyến dẫn ASON có 3 mặt phẳng: Mặt phẳng điều khiển, mặt phẳng quản lý, và mặt phẳng truyền dẫn Mặt phẳng quản lý liên quan đến tầng NM, mặt phẳng truyền dẫn liên quan đến mạng SDH Phần mềm ASON được sử dụng trong mặt phẳng điều khiển, bao gồm quản lý link, định tuyến OSPF, và báo hiệu RSVP – TE Cấu trúc phần mềm ASON chia làm 3 module: Module báo hiệu, module định tuyến và module điều khiển chuyển mạch

2.1 Module báo hiệu

Tạo/loại bỏ các dịch vụ theo yêu cầu khách hàng đồng thời thực hiện đồng bộ và khôi phục các dịch vụ cần thiết

- RSVP: (ReSource reserVation Protocol), gọi là giao thức dự trữ tài nguyên, là

giao thức điều khiển Internet được thiết kế để cài đặt chất lượng dịch vụ trên mạng IP RSVP là một phần trong mô hình dịch vụ tích hợp

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

- GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching) GMPLS (Generalized

Multiprotocol Label Switching) là một công nghệ mới, được xây dựng dựa trên việc mở rộng tính năng của MPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức) hướng đến mạng quang Nhờ những tính năng mạnh trong quản lý, giám sát và điều khiển tài nguyên mạng mà GMPLS được phát triển thành mảng điều khiển chuẩn hoá cho mạng truyền tải thế hệ sau MPLS TE kết hợp khả năng điều khiển lưu lượng của ATM với sự mềm dẻo của IP và sự khác nhau của các lớp dịch vụ MPLS cho phép xây dựng các con đường chuyển nhãn (LSP - Label Switch Path) trong mạng để giảm lưu lượng chuyển tiếp MPLS TE (có thể gọi là đường hầm điều khiển lưu lượng - TE Tunnel) dùng một đường hầm TE điều khiển lưu lượng trên đường đến một đích cụ thể Phương pháp này mềm dẻo hơn kỹ thuật lưu lượng chuyển tiếp chỉ dựa trên địa chỉ đích MPLS tránh được flooding O(N2) và O(N3) MPLS TE sử dụng cơ chế gọi là định tuyến động (autoroute)

để xây dựng bảng định tuyến bằng MPLS TE LSP mà không cần mạng lưới đầy

đủ các tuyến láng giềng (neighbor) MPLS TE dự trữ băng thông khi xây dựng LSP Ở đây giới thiệu khái niệm tài nguyên tiêu thụ (consumable resource) Khi LSP được thêm vào mạng chúng có thể tìm ra con đường có băng thông được lưu trữ sẵn MPLS bắt buộc có sự dự trữ của mặt phẳng điều khiển, nghĩa là nếu một LSR dự trữ 10Mb và gửi đến nó 100Mb trên LSP đó, mạng sẽ thử phân chia

100 Mb đó trừ khi lưu lượng ở nguồn đã bị kỹ thuật QoS ràng buộc

2.2 Module định tuyến

Module định tuyến thực hiện các chức năng sau:

+ Tập hợp và truyền các thông tin trung kế TE

+ Tập hợp và truyền các thông tin trung kế điều khiển

+ Tính toán định tuyến cho các dịch vụ

Các giao thức định tuyến:

- OSPF: Là giao thức định tuyến nhóm link-state, thường được triển khai trong

các hệ thống mạng phức tạp Giao thức OSPF tự xây dựng những cơ chế riêng cho mình ,tự bảo đảm những quan hệ của chính mình với các router khác Nó có thể dò tìm nhanh chóng sự thay đổ của topology (cũng như lỗi của các interface )

và tính toán lại những route mới sau chu kỳ hội tụ Chu kỳ hội tụ của OSPF rất ngắn và cũng tốn rất ít lưu lượng đường truyền Trong các giao thức link-state ,mỗi router duy trì dữ liệu mô tả trong AS của mình (Vùng tự trị Autonomous System).Những dữ liệu này được coi như là dữ liệu của link-state.Những router tham gia có 1 dữ liệu đồng nhất.Mỗi phần nhỏ của dữ liệu này là 1 đặc điểm riêng biệt của 1 router nội bộ( interface của router,v.v) Router phân phối các route trong vùng AS bằng flood(gởi tràn ngập trên vùng AS) Mỗi router chạy 1 thuật toán giống nhau thật sự,và chạy song song Từ những dữ liệu của link-state ,mỗi router tự xây dựng 1 con đường ngắn nhất tới các điểm còn lại và xem nó như là 1 nút gốc(root).Thuật toán này cho nó biết được điểm đến ngắn nhất trong vùng AS Trong một và trường hợp bằng về chi phí đường đi đến 1 điểm ,lưu lượng sẽ phân phối đều giữa chung OSPF chấp nhận nhóm những thành phần

mạng lại thành những nhóm và được gọi là area Topology của các area này đựoc nằm ẩn trong các thành phần khác nhau của 1 AS Vấn đề này giảm thiểu lưu lượng định tuyến OSPF cho phép cấu hình 1 cách mềm dẻo với những mạng con Nó là giao thức clasless,nên hổ trợ VLSM,và discontigous network(vùng biệt lập )

Những khái niệm thường dùng trong OSPF:

+ AS (autonomous system): là một nhóm các router trao đổi thông tin qua lại lẫn nhau thông qua giao thức chung

+ Router ID : một số 32 bit để chỉ ra mỗi router chạy OSPF Số này là số duy nhất nhận diện router trong AS

+ Neighboring router: 2 router có giao diện chung và có chung mạng Quan hệ láng giềng được thiết lập bằng cách sử dụng OSPF Hello protocol

+ Adjacency : là một mối quan hệ giữa sự chọn lựa láng giềng router cho mục đíoh của sụ trao đổi thông tin định tuyến Không phài mỗi cặp router láng giềng trở thành adjacency

+ Hello protocol : 1 thành phần của giao thức OSPF là sử dụng để thiết lập và duy trì quan hệ láng giềng

+ Designated router: mỗi vùng brođadcast và NBMA nơi mà có ít nhất 2 router tham gia vào thì phải có 1 Designated router (DR).Router phát hành LSA cho hệ thống mạng này và sẽ có những trả lời khác trong khi chạy giao thức.Designated router sẽ được bầu bởi giao thức Hello.DR cho phép giảm thiểu số lânf thiết lập quan hệ đòi hỏi trong vùng broadcast và NBMA.Một ưu thế nữa là nó làm giảm thiểu kích thước của dữ liệu

Các loại vùng trong OSPF :Normal area ,stub area ,totally stubby Area ,Not-so-stubby Area

Các loại gói tin OSPF :OSPF có 5 loại gói tin:

+ Gói tin Hello để trao đổ thông tin giữa các neighbor với nhau

+ Database description: gói tin này dùng để chọn lựa router nào sẽ được quyền trao đổi thông tin với nhau

+ Link state request : gói tin này dùng để chỉ định LSA dùng trong tiến trình trao đổi các gói tin DBD

+ Link state Update: gói tin này dùng để gửi các gói LSA đến neighbor khi neighbor gởi thông điệp request

+ Link state Acknowledge : gói tin này dùng để báo hiệu đã nhận gói tin Update

- CSPF: (CONSTRAINED SHORTED PATH FIRST) Là một thuật toán định tuyến

ngắn nhất Các bước thực hiện thuật toán CSPF như sau:

+ Bước 1: Một nút tự đưa thông tin của chính mình vào danh sách PATH với cost = 0, next hop là chính nó và thiết lập băng thông = N/A

+ Bước 2: Xem xét nút vừa vào danh sách PATH, và gọi nó là nút PATH Kiểm tra danh sách các nút láng giềng của nó Thêm mỗi láng giềng vào danh sách TENT với một next hop của nút PATH, trừ khi nút láng giềng đã có có

danh sách TENT hoặc PATH với chi phí thấp hơn Không thêm đường đi này vào TENT trừ khi nó được cấu hình ràng buộc cho đường hầm – băng thông (bandwidth) và quan hệ (affinity) Nếu nút vừa được thêm vào danh sách TENT

đã có trong danh sách, nhưng với một chi phí cao hơn hoặc thấp hơn băng thông tối thiểu, thay thế đường đi có chi phí cao hơn bằng đường hiện tại

+ Bước 3: Tìm láng giềng trong danh sách TENT với chi phí thấp hơn, thêm láng giềng đó vào danh sách PATH, và lặp lại bước 2 Nếu TENT rỗng hoặc trên PATH còn lại nút ở cuối đường hầm thì dừng

2.3 Module quản lý liên kết LMP

LMP: (Link management Protocol) là giao thức được cung cấp bởi IETF bao gồm:

- Link Connectivity Verification: Hỗ trợ việc phát hiện topo mạng giữa các phần tử lân cận OXCs hoặc PXCs

- Link Parameter Correlation: hỗ trợ chức năng trao đổi thông tin liên kết giữa các

NE lân cận

- Control Channel Management: Giám sát kênh giao tiếp giữa hai NEs lân cận

- Link Fault Localization: Phát hiện vị trí mất liên kết trên topo mạng giữa các PXC

3 CÁC CHỨC NĂNG

3.1 Tự động phát hiện Topology

a Tự động phát hiện sợi: Sau khi kết nối sợi hoàn tất, thông tin kết nối bao gồm các Board và các giao diện quang tại mỗi đầu cuối của mỗi sợi, được ghi lại đầy đủ trong các ASON NE Khi các kết nối sợi thay đổi mạng có thể tự động phát hiện sự thay đổi này bằng giao thức quản lý link (LMP)

b Tự động phát hiện link:

Các links NE mang thông tin băng thông để cung cấp dữ liệu cho tính toán định tuyến Một sợi có thể gồm một vài link TE Link thành phần là một đơn vị băng thông nhỏ hơn Một link TE có thể bao gồm một số link thành phần

Phần mềm ASON có thể phát hiện bất kỳ sự thay đổi nào trong các link dịch

vụ, bao gồm thông tin bổ sung link, thay đổi tham số link, xoá link

3.2 Cấu hình End – to – End

ASON hỗ trợ cả dịch vụ SDH tĩnh và dịch vụ ASON end – to – end Để configure một dịch vụ ASON, chỉ cần định rõ Source Node, Sink Node, yêu cầu băng thông, và level bảo vệ Mạng tự động định tuyến dịch vụ và kết nối chéo các Node trung gian Chúng ta cũng có thể thiết lập một vài node hoặc link mà dịch vụ cần thiết hoặc không cần thiết đi qua để hạn chế định tuyến dịch vụ

Để cấu hình một dịch vụ ASON 155 Mb/s giữa A và I trong hình vẽ trên Mạng tự động tìm A – D – E – I và cấu hình đấu nối chéo tại các Node A, D, E và I Mặc dù có nhiều đường từ A tới I, mạng sẽ tính toán đường đi tối ưu theo thuật toán

Dịch vụ được tạo như sau:

- Chọn Node Source

- Chọn Node Sink

- Chọn băng thông (Band width)

- Chọn level bảo vệ dịch vụ

- Tính toán định tuyến

- Create dịch vụ

3.3 Bảo vệ mạng Mesh:

ASON cung cấp bảo vệ mạng Mesh làm tăng độ an toàn dịch vụ, khác với SDH truyền thống ASON không cần 50% băng thông dành riêng do đó nó tiết kiệm được tài nguyên băng thông và đáp ứng đầy đủ hơn các yêu cầu về tài băng thông lớn Chế độ bảo vệ này cũng cung cấp nhiều định tuyến hơn cho mỗi dịch vụ vì vậy

nó có thể tận dụng tài nguyên mạng với độ an toàn cao hơn