NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIAO THỨC TRONG ASON VÀ THỰC TẾ ỨNG DỤNG TẠI CÔNG TY VTN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIAO THỨC TRONG ASON VÀ THỰC TẾ ỨNG DỤNG TẠI CÔNG TY VTN Chương 1: Trình bày những khái niệm chung về ASON, các bộ phận cấu thành nên một mạng ASON. Chương 2: Trình bày về một số giao thức chính sử dụng trong mạng ASON, bao gồm: thức quản lý kết nối (LMP), giao thức lựa chọn đường đi ngắn nhất đầu tiên cho lưu lượng (OSPFTE) để định tuyến, giao thức giành trước tài nguyên cho lưu lượng (RSVPTE) làm giao thức báo hiệu. Chương 3: Đánh giá những tồn tại trong mạng truyền dẫn hiện tại của VTN1 và từ đó đưa ra lý do tại sao cần ứng dụng ASON trong mạng truyền dẫn của VTN1

Nguyễn Cao Cường

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIAO THỨC TRONG ASON VÀ THỰC TẾ

Người hướng dẫn khoa học: ………

Phản biện 1: ……… Phản biện 2: ………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: giờ ngày tháng năm .

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, công nghệ truyền dẫn quang đã trở nên rất phổ biến và được ápdụng rộng rãi trên toàn thế giới Công nghệ truyền dẫn quang có ưu điểm nổi bật sovới truyền dẫn trên kim loại, viba như: suy hao nhỏ, băng thông lớn, nhiễu thấp…Với việc sử dụng rộng rãi hệ thống truyền dẫn quang WDM trên toàn thế giới, mạngquang chuyển mạch tự động (ASON) đã ra đời và được nhiều hãng ứng dụng vàothiết bị của hãng

Ở Việt Nam, sự phát triển nhanh của các loại hình dịch vụ viễn thông, nhất làcác dịch vụ băng rộng và internet đã và đang đặt ra yêu cầu phải cấu trúc mạngchuyển mạch đủ khả năng đáp ứng nhu cầu truyền tải hiện tại và tương lai, trong đóchuyển mạch quang trong mạng WDM đang được chú trọng

Một trong các chủ đề đang được quan tâm để hướng tới phát triển là kỹ thuậtchuyển mạch quang tự động (ASON) Kỹ thuật chuyển mạch quang tự động ASON

áp dụng trong mạng truyền tải quang WDM đang là hướng phát triển có nhiều ưuđiểm, nó cho phép giảm thời gian gián đoạn liên lạc, do đó bảo đảm việc truyền tảilưu lượng tin cậy Tuy nhiên, khi áp dụng ASON vào mạng WDM có nhiều vấn đềcần giải quyết liên quan đến giao thức trong mạng ASON, vấn đề quản lý kết nốimạng, vv…

Hiện nay, mạng viễn thông liên tỉnh đang nỗ lực phát triển ứng dụng ASONcho mạng WDM, do đặc điểm mạng WDM sẵn có, với băng thông rộng, chất lượngtruyền tải đòi hỏi cao, nên cần phải nghiên cứu có giả pháp ứng dụng phù hợp tạimạng, nhất là với mạng VTN1 Do đó đề tài ”Nghiên cứu một số giao thức trongASON và thực tế ứng dụng tại công ty VTN” được trình bày trong luận văn này làrất cần thiết nhằm đánh giá mạng truyền dẫn quang WDM hiện tại của VTN1, trong

đó tập trung vào phân tích các giao thức ASON, từ đó đề xuất giải pháp kỹ thuậtkhả thi để vận dụng vào mạng lưới

Toàn bộ nội dung của luận văn được tổ chức thành 3 chương như sau:

Chương 1: Trình bày những khái niệm chung về ASON, các bộ phận cấu

thành nên một mạng ASON

Chương 2: Trình bày về một số giao thức chính sử dụng trong mạng ASON,

bao gồm: thức quản lý kết nối (LMP), giao thức lựa chọn đường đi ngắn nhất đầutiên cho lưu lượng (OSPF-TE) để định tuyến, giao thức giành trước tài nguyên cholưu lượng (RSVP-TE) làm giao thức báo hiệu

Chương 3: Đánh giá những tồn tại trong mạng truyền dẫn hiện tại của VTN1

và từ đó đưa ra lý do tại sao cần ứng dụng ASON trong mạng truyền dẫn củaVTN1, đồng thời nêu ra các kết quả mà một số giao thức thực hiện trong ASON củaVTN1 Trên cơ sở đó có những nhận xét về lợi ích, những tồn tại, đề ra hướng giảiquyết để cho ASON trở nên hiệu quả hơn, trở thành mạng tiên tiến trong thời giantới của VTN1

Hà Nội, ngày 20 tháng 08 năm 2013

Học viên thực hiện

Nguyễn Cao Cường

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG CHUYỂN

MẠCH TỰ ĐỘNG1.1 Giới thiệu về chuyển mạch quang tự động

Trong những năm gần đây, hệ thống thông tin quang phân cấp số đồng bộ(SDH) đã có những ứng dụng rộng rãi trong các mạng viễn thông Nó được sử dụngtrong các lớp mạng như: lớp backbone, lớp mạng đô thị, lớp mạng truy nhập Vớikhả năng bảo vệ nhanh và quản lý hoạt động hoàn hảo, nó trở thành phương tiệntruyền dẫn chính trong viễn thông

Chuyển mạch quang tự động được đề xuất để giải quyết các vấn đề trên.Công nghệ này mô tả việc chuyển mạch tín hiệu và một mặt phẳng điều khiển đểtăng cường quản lý kết nối mạng và khả năng hồi phục ASON hỗ trợ cấu hình dịch

vụ đầu cuối tới đầu cuối và đáp ứng đa dạng các loại dịch vụ

Cấu hình dịch vụ

ASON giải quyết cấu hình từ đầu cuối tới đầu cuối Để cấu hình một dịch vụchỉ cần chọn nút nguồn, nút đích, yêu cầu băng thông và kiểu bảo vệ, mạng sẽ tựđộng thực hiện phần việc còn lại

Hiệu quả sự dụng băng thông.

Với khả năng định tuyến ASON có thể cung cấp bảo vệ với ít hơn tài nguyên

dự phòng và tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng

Cơ chế bảo vệ và hồi phục dịch vụ linh hoạt.

Trong ASON, mạng lưới (mesh) là mô hình mạng chính Bên cạnh các cơchế bảo vệ đoạn ghép và bảo vệ kết nối mạng con, chức năng hồi phục linh hoạtđược sử dụng để hồi phục các dịch vụ Hơn nữa, khi xảy ra nhiều sự cố trong mộtmạng, các dịch vụ được hồi phục tối đa

Tùy theo sự khác nhau trong thời gian hồi phục dịch vụ, nhiều loại dịch vụđược xây dựng trong các mạng ASON để phù hợp với các yêu cầu khác nhau củakhách hàng

1.2 Các khái niệm cơ bản của ASON

ASON là một mạng quang thế hệ mới có các đặc điểm sau:

 Đáp ứng nhu cầu dịch vụ của khách hàng linh hoạt.

Hình 1.1: Ba mặt phẳng của ASON

Ba mặt phẳng của ASON:

- Mặt phẳng điều khiển (Control Plane)

- Mặt phẳng truyền dẫn (Transmission Plane

- Mặt phẳng quản lý (Management Plane)

Đường chuyển mạch nhãn (Label siwtching path-LSP):

Đường chuyển mạch nhãn là đường truyền mà các dịch vụ ASON đi qua.Trong một ASON, để tạo các dịch vụ ASON chính là tạo các LSP

Tái định tuyến (Rerouting):

Tái định tuyến là một cách hồi phục dịch vụ

Khoá tái định tuyến (Rerouting lockout)

Trong một số trường hợp, tái định tuyến không được yêu cầu sau khi LSPlỗi Trong trường hợp này chúng ta cần thiết lập khóa tái định tuyến

Độ ưu tiên tái định tuyến (Rerouting Policy)

Khi nhiều LSP tái định tuyến đồng thời, LSP có độ ưu tiên cao hơn sẽ chiếmtài nguyên trước và có nhiều cơ hội định tuyến thành công hơn

Dịch vụ kim cương, vàng, bạc đều hỗ trợ ba chính sách tái định tuyến.

+ Cơ chế chồng lấn (Overlapping): Trong quá trình tái định tuyến, tuyến vớiLSP mới có thể chồng lấn lên tuyến ban đầu

+ Cơ chế tách rời: Trong quá trình tái định tuyến, tuyến với LSP mới có thểtách rời với tuyến ban đầu

+ Cơ chế tuyến tốt nhất: Trong quá trình tái định tuyến, tuyến tốt nhất đượctính toán để tạo LSP mới

1.3 Cấu trúc chức năng của ASON

1.3.1 Phần tử mạng ASON (ASON NEs)

Phần tử mạng của ASON là thành phần cấu trúc trong ASON

Hình 1.2: Cấu trúc chức năng của ASON

Hình 1.3 ASON NE 1.3.1.1 Liên kết lưu lượng - TE links

TE link là một liên kết lưu lượng Phần tử mạng trong ASON gửi thông tin

về băng thông của nó tới các phần tử khác thông qua liên kết lưu lượng để cung cấp

dữ liệu cho tính toán định tuyến Một sợi quang có thể được cấu hình với nhiều liênkết lưu lượng và một liên kết lưu lượng có thể được phân bố vào nhiều sợi quangkhác nhau

1.3.1.2 Các vùng ASON - ASON Domains

Vùng ASON là vùng của mạng, nó được phân loại bởi chức năng cho mụcđích lựa chọn và quản lý định tuyến Mỗi vùng ASON bao gồm các phần tử mạngASON và các liên kết lưu lượng Mỗi ASON NE phụ thuộc vào một ASONdomain

1.3.1.3 Các kết nối cố định mềm - Soft Permanent Connections SPC

Kết nối trong mạng truyền dẫn được yêu cầu bởi NM và sau đó được tạo bởimặt phẳng điều khiển thông qua báo hiệu, thông thường dịch vụ ASON đã đề cập làSPC

 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 lệnh tới NE Dịch vụ SDH tĩnhtruyền 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

1.3.2 Bảo vệ và hồi phục mạng

- Bảo vệ trong ASON:

Hình thức bảo vệ trong mạng truyền thống vẫn có thể áp dụng trong ASON.Khi có lỗi xuất hiện, chuyển mạch bảo vệ được thực thi trên mặt phẳng truyền tải.Theo cách đó, chuyển mạch bảo vệ không bao gồm mặt phẳng điều khiển

- Hồi phục trong mạng ASON:

Trong ASON, hệ thống định tuyến lại được áp dụng cho các dịch vụ hồiphục Khi LSP có lỗi, nút đích lập tức tính toán đường đi tốt nhất cho hồi phục và

sử dụng báo hiệu để tạo LSP mới Sau đó, một đường đi mới được hình thành vàmang dịch vụ Sau khi LSP được tạo, LSP cũ bị bỏ đi.

1.4 Phần mềm ASON

1.4.1 Vị trí của phần mềm ASON

Hình 1.4 chỉ ra vị trí của phần mềm ASON Phần mềm ASON và phần mềm

của phần tử mạng hoạt động trên bảng mạch giao tiếp và điều khiển hệ thống(System Control & Communication-SCC board), trong khi phần mềm của bảngmạch và phần mềm quản lý mạng chạy tách biệt trên bảng mạch và máy tính quản

lý mạng để thực thi các chức năng tương ứng

Hình 1.4: Vị trí của phần mềm ASON 1.4.2 Cấu trúc phần mềm ASON

Cấu trúc phần mềm ASON chia làm bố module: Module quản lý liên kết,module báo hiệu, module định tuyến và module quản lý kết nối chéo

Hình 1.5: Cấu trúc phần mềm ASON

- Link Management Module – Module quản lý liên kết

Module này sử dụng giao thức LMP để thực hiện các chức năng:

- Signaling Module – Module báo hiệu

Module báo hiệu sử dụng giao thức RSVP-TE để tạo và xoá các dịch vụ theoyêu cầu từ người dùng, nếu cần có thể đồng bộ hoá và hồi phục dịch vụ

- Routing Module – Module định tuyến

Module định tuyến sử dụng giao thức OSPF-TE để thực hiện các chức năngsau:

- Cross-connection Management Module – Module quản lý kết nối chéo

Tạo hay xóa các kết nối chéo, đưa ra các bản tin về trạng thái liên kết và cáccảnh báo

1.5 Các liên kết trong ASON

Các liên kết trong ASON bao gồm các đường hầm điều khiển (controltunnels), các liên kết điều khiển (control links), và các liên kết lưu lượng (TE links)

1.5.1 Các liên kết đường hầm -Tunnel links

1.5.2 Các liên kết điều khiển - Control links

1.5.3 Các liên kết lưu lượng - TE links

1.6 Tự động phát hiện cấu hình mạng

1.6.1 Tự động phát hiện liên kết điều khiển

Hình 1.6 mô tả sau khi cáp trong mạng được kết nối, các phần tử mạng

ASON phát hiện điều khiển cấu hình toàn mạng

Hình 1.6: Các phần tử mạng tự động phát hiện cấu hình 1.6.2 Tự động phát hiện liên kết lưu lượng

Hình 1.7 mô tả nếu một liên kết lưu lượng bị đứt, hệ thống quản lý mạng cập

nhật cấu hình tài nguyên được hiển thị trên quản lý mạng trong thời gian thực

Hình 1.7: Tự động phát hiện TE links 1.7 Các chức năng của ASON

1.7.1 Cấu hình dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối

Dịch vụ được tạo như sau:

 Chọn cấp bảo vệ dịch vụ

1.7.2 Bảo vệ và hồi phục mạng lưới

Hình 1.9 mô tả hồi phục đường truyền.

Hình 1.9: Hồi phục đường truyền tự động 1.7.3 Thoả thuận mức dịch vụ - Service Level Agrement (SLA)

ASON có thể cung cấp các dịch vụ với các mức chất lượng dịch vụ (QoS)khác nhau, được gọi là sự thoả thuận dịch vụ (SLA) Nó sắp xếp các dịch vụ nhưsau: Dịch vụ kim cương, dịch vụ vàng, dịch vụ bạc, dịch vụ đồng

1.7.4 Các loại hình dịch vụ của ASON

1 Dịch vụ kim cương

Có 3 loại dịch vụ kim cương :

4 Dịch vụ đồng – Copper Services

Dịch vụ đồng cũng được gọi là các dịch vụ không bảo vệ Nếu LSP lỗi, dịch

vụ sẽ bị ngắt và không có tái định tuyến

5 Dịch vụ sắt – Iron Services

Một dịch vụ sắt cũng được gọi là một dịch vụ thực hiệc trước Các dịch vụsắt thực hiện với các kết nối không bảo vệ, hoặc các kết nối bảo vệ MSP để tạoLSP

6 Liên kết dịch vụ - Associate Services

Liên kết dịch vụ là liên kết hai dịch vụ ASON có các tuyến khác nhau Trongquá trình tái định tuyến hoặc hiệu chỉnh dịch vụ, dịch vụ tái định tuyến sẽ khôngtrùng tuyến được liên kết

7 Các dịch vụ đường hầm

Các dịch vụ đường hầm(hay gọi là dịch vụ ống) được sử dụng để tải các VC– 12 hoặc các VC-3 Các dịch vụ ống cũng được gọi là các ASON server trail

1.7.5 Tối ưu dịch vụ

1.7.6 Cân bằng lưu lượng trên mạng lưới

ASON tính toán một đường định tuyến tối ưu theo một thuật toán định tuyếnđịnh trước CSPF Nếu có nhiều dịch vụ giữa hai nút mạng, có thể có một vài dịch

vụ dùng chung một đường định tuyến Do đó, cân bằng lưu lượng cần được sử dụng

để tránh tình huống này xảy ra

1.7.7 Nhóm liên kết chia sẻ rủi ro – Shared Risk Link Group (SRLG)

Các sợi quang trong cùng một mạng cáp quang có cùng độ rủi ro, điều nàybởi vì khi cáp đứt, tất cả các sợi đều bị đứt

1.7.8 Nhóm ASON Trail.

ASON hỗ trợ kết hợp của ASON và LCAS.

LCAS: LCAS là cơ chế điều chỉnh dung lượng liên kết (LCAS: Link Capacity

Adjustment Scheme)

Nhóm ASON Trail: Một nhóm ASON Trail liên kết tất cả các trail thành phần

cùng dịch vụ LCAS trong cùng một nhóm LSP

1.7.9 Chuyển trả lại dịch vụ về các tuyến ban đầu.

Sau nhiều thay đổi trong một mạng ASON, các tuyến dịch vụ có thể khác sovới tuyến ban đầu Có thể chuyển trả lại tất cả dịch vụ về các tuyến ban đầu

1.8 Kết luận chương 1

Chương 1 đã đưa ra nhưng vấn đề cơ bản của mạng chuyển mạch quang tựđộng ASON ASON có kiến trúc ba mặt phẳng: Mặt phẳng truyền tải, mặt phẳngđiều khiển và mặt phẳng quản lý Kiến trúc logic và kiến trúc chức năng của ASONcung tuân theo sự phân chia này Các phần tử sau nghiên cứu các lien kết củaASON với các kênh điều khiển, các liên kết điều khiển và các TE link

CHƯƠNG 2 - MỘT SỐ GIAO THỨC SỬ DỤNG TRONG

ASON

Mạng chuyển mạch quang tự động áp dụng giao thức quản lý tuyến (LMP)

để quản lý kết nối; giao thức lựa chọn đường đi ngắn nhất đầu tiên cho lưu lượng(OSPF-TE) để định tuyến; và giao thức giành trước tài nguyên cho lưu lượng(RSVP-TE) làm giao thức báo hiệu Phần này sẽ nghiên cứu cụ thể và phương thứchoạt động của các giao thức

2.1 Giao thức quản lý tuyến - Link Management Protocol (LMP)

Giao thức quản lý kết nối bao gồm các quá trình:

2.1.1 Quá trình kiểm tra kênh điều khiển – Control Channel Check Process

- Quản lý kênh điều khiển

Chức năng: Thiết lập và duy trì các kênh điều khiển giữa các nút

Cách thực hiện: các nút nối với nhau trao đổi bản tin cấu hình và một cơ

chế đảm bảo duy trì liên lạc nhanh chóng

Quản lý kênh điều khiển bao gồm các chức năng sau:

2.1.2 Quá trình kiểm tra liên kết dữ liệu – Data Link Check Process

Hình 2.4: Kiểm tra kết nối liên kết dữ liệu

- Chuẩn bị để kiểm tra:

Nút A gửi bản tin BeginVerify (Bắt đầu kiểm tra) và nhận bản tinBeginVerifyAck

- Quá trình kiểm tra:

Nút A giữ việc gửi bản tin Test (kiểm tra) trên liên kết dữ liệu cho tới khinhận được hồi đáp Teststatussuccess hoặc Teststatusfailure từ kênh điều khiển

- Kết thúc quá trình kiểm tra:

Nút A gửi bản tin Endverify và đợi hồi đáp Sau khi nút A nhận được bản tinEndVerifyAck hoặc hồi đáp hồi đáp hết thời gian chờ, quá trình kiểm tra kết thúc

2.1.3 Quá trình kiểm tra liên kết đầu cuối – TE Link Check Process

- Kiểm tra sự phù hợp thuộc tính của liên kết TE:

+ tích hợp đa liên kết dữ liệu tới mỗi kết nối TE và đồng bộ thuộc tính củakết nối TE Chắc chắn rằng thuộc tính của kết nối TE tại 2 nút là thích hợp

+ thực hiện kiểm tra sự phù hợp thuộc tính liên kết trước khi đưa ra liên kết

- Điều kiện ban đầu:

+ Có ít nhất một kênh điều khiển hoạt động giữa hai nút lân cận

- Phương thức thực hiện:

Hình 2.5: Kiểm tra tính chắc chắn của TE link 2.2 Giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol )

Giao thức dành trước tài nguyên bao gồm các chức năng:

- Thiết lập đường chuyển mạch nhãn LSP

- Xóa đường chuyển mạch nhãn

- Tái định tuyến đường chuyển mạch nhãn

- Hiệu chỉnh đường chuyển mạch nhãn

- Thay đổi thuộc tính đường chuyển mạch nhãn

- Quá trình hiệu chỉnh giống như quá trình tái định tuyến

- Chỉ hiệu chỉnh bằng nhân công

- Hiệu chỉnh không thay đổi mức bảo vệ của LSP được hiệu chỉnh

- Hiệu chỉnh chỉ có thể bắt đầu ở nút primary

- Trong khi thực hiện hiệu chỉnh không thể thực hiện tái định tuyến, nâng cấp,

hạ cấp hoặc xóa kết nối

- Hiệu chỉnh các kết nối không phải là kim cương

2.2.5 Thay đổi thuộc tính LSP.