Các giao thức trong mạng quang chuyển mạch tự động (ASON) và ứng dụng thực tế công nghệ ASON vào mạng truyền dẫn của VTN

Mô hình ASON- Ba mặt phẳng của ASON ITU-T định nghĩa khái niệm mạng quang chuyển mạch tự động ASON là một mạng truyền tải quang có khả năng kết nối động.Khả năng này được thực hiện bởi m

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN HUY KHANH

CÁC GIAO THỨC TRONG MẠNG QUANG CHUYỂN MẠCH TỰ ĐỘNG (ASON) VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ CÔNG NGHỆ ASON VÀO

MẠNG TRUYỀN DẪN CỦA VTN

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG

HÀ NỘI - 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN HUY KHANH

CÁC GIAO THỨC TRONG MẠNG QUANG CHUYỂN MẠCH TỰ ĐỘNG (ASON) VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ CÔNG NGHỆ ASON VÀO

MẠNG TRUYỀN DẪN CỦA VTN

NGÀNH: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

MÃ SỐ: 60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NAM HOÀNG

HÀ NỘI - 2013

Mục lục

Lời cam đoan 1

Lời cảm ơn Error! Bookmark not defined. Mục lục 3

Danh mục hình vẽ 6

Danh mục chữ viết tắt 8

Lời giới thiệu 13

Chương 1 Tổng quan về công nghệ chuyển mạch quang tự động ASON 15

1.1 Giới thiệu công nghệ ASON: 15

1.3 Kiến trúc mạng ASON 19

1.4 Các liên kết trong mạng ASON 21

1.4.1 Đường hầm điều khiển- control tunnels 21

1.4.2 Các liên kết điều khiển 21

1.4.3 Các Liên kết lưu lượng TE Links 22

1.4.4 Khả năng tự động phát hiện của các liên kết điều khiển 22

1.4.4.1 Tự động phát hiện các liên kết điều khiển 22

1.4.4.2 Khả năng tự động phát hiện của các TE link 23

1.5 Tạo và xóa một tuyến ASON 23

1.5.1 Tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP 24

1.5.2 Xóa một LSP 25

1.5.3 Tái định tuyến một LSP 26

1.5.4 Thay đổi một LSP 26

1.6: Các chức năng của ASON 27

1.6.1 Cấu hình dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối 27

1.6.2 Bảo vệ và hồi phục mạng lưới 28

1.6.3 Thoả thuận mức dịch vụ - Service Level Agrement (SLA) 29

1.6.3.1 Các dịch vụ kim cương – Diamond Services 30

1.6.3.2 Dịch vụ vàng – Gold Services 31

1-5.3.3 Dịch vụ bạc – Silver Services 33

1.6.3.4 Dịch vụ đồng – Copper Services 34

1.6.3.5 Dịch vụ sắt – Iron Services 34

Chương 2 Các giao thức sử dụng trong mạng ASON 36

2.1 Giao thức quản lý tuyến - Link Management Protocol (LMP) 36

2.1.1 Quá trình kiểm tra kênh điều khiển – Control Channel Check Process 37

2.1.2 Quá trình kiểm tra liên kết dữ liệu – Data Link Check Process 39

2.1.3 Quá trình kiểm tra liên kết đầu cuối – TE Link Check Process 40

2.2 Giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol ) 41

2.2.1 Thiết lập LSP 41

2.2.2 Xóa LSP: 45

2.2.3 Tái định tuyến LSP 47

2.2.4 Hiệu chỉnh LSP 51

2.2.5 Thay đổi thuộc tính LSP 53

2.3 Giao thức định tuyến OSPF-TE 54

2.3.1 Tổng quan về OSPF 54

2.3.2 So Sánh OSPF với giao thức định tuyến theo Vector khoảng cách 54

2.3.3 Thuật toán chọn đường đi ngắn nhất 56

2.3.4 Các khái niệm và hoạt động của OSPF 56

Chương 3 - Ứng dụng công nghệ ASON vào mạng truyền dẫn của VTN 61

3.1-Thực trạng mạng truyền dẫn VTN 61

3.2- Giải pháp cho mạng truyền dẫn VTN: 63

3.2.1- Kiến trúc mạng quang truyền thống 63

3.2.2- Tiêu chí lựa chọn mạng quang chuyển mạch tự động ASON 63

3.3 Ứng dụng công nghệ ASON vào mạng truyền dẫn của VTN 65

Hình 3.3.b: Quy hoạch bước sóng mạng ASON của VTN1 66

3.3.1: Đánh giá ưu - nhược điểm công nghệ ASON: 66

3.3.1.1: Đánh giá về hiệu quả 66

3.3.1.2: Đánh giá về những tồn tại và khó khăn 70

Kết luận 72

Tài liệu tham khảo 73

Danh mục hình vẽ

Hình 1.2:Ba mặt phẳng của ASON [3] 15

Hình 1.3.b: Mô tả một ASON NE [3] 19

Hình 1.4.4.2: Tự động phát hiện TE link [3] 23

Hình 1.5.1:Tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP [3] 24

Hình 1.5.2: Xóa một LSP [3] 26

Hình 1.6.1: Cấu hình dịch vụ đâu cuối tới đầu cuối [3] 27

Hình 1.6.2: Hồi phục đường truyền tự động [3] 28

Hình 1.6.3.1: Dịch vụ kim cương [3] 30

Hình 1.5.3.3: Dịch vụ bạc [3] 33

Hình 2.1: Quá trình kiểm tra LMP[3] 36

Hình 2.1.1.a: Thiết lập một kênh điều khiển giữa Nút A và Nút B [3] 37

Hình 2.1.1.b: Quá trình chuyển mạch bản tin Hello [3] 38

Hình 2.1.2: Kiểm tra kết nối liên kết dữ liệu [3] 39

Hình 2.1.3: Kiểm tra tính chắc chắn của TE link [3] 40

Hình 2.2.1.a: Đường chuyển mạch nhãn [3] 41

Hình 2.2.1.b: Quá trình cài đặt dịch vụ [3] 42

Hình 2.2.1.c: Quá trình thực hiện dịch vụ tại nút đầu [3] 43

Hình 2.2.1.d: Quá trình thực hiện dịch vụ tại nút trung gian [3] 44

Hình 2.2.1.e: Quá trình thực hiện dịch vụ tại nút cuối 44

Hình 2.2.1.f: Thiết lập một dịch vụ kim cương [3] 45

Hình 2.2.2.a: Quá trình xoá dịch vụ [3] 45

Hình 2.2.2.b: Quá trình xoá dịch vụ xảy ra ở nút đầu [3] 46

Hình 2.2.2.c: Quá trình xoá dịch vụ xảy ra ở nút trung gian 46

Hình 2.2.2.d: Quá trình xoá dịch vụ xảy ra ở nút cuối [3] 47

Hình 2.2.3.a: Quá trình tái định tuyến [3] 47

Hình 2.2.3.b: Quá trình tái định tuyến [3] 48

Hình 2.2.3.c: Quá trình tái định tuyến tại nút đầu [3] 49

Hình 2.2.3.d: Quá trình tái định tuyến tại nút trung gian [3] 50

Hình 2.2.3.e: Quá trình tái định tuyến tại nút trung gian [3] 50

Hình 2.2.3.f: Quá trình tái định tuyến tại nút cuối [3] 51

Hình 2.2.4.a: Hiệu chỉnh kết nối [3] 52

Hình 2.2.4.b: Hiệu chỉnh kết nối kim cương [3] 52

Hình 2.2.5: Thay đổi thuộc tính LSP [3] 53

Hình 2.3.4: Mỗi OSPF AS bao gồm nhiều vùng liên kết bằng các router [2] 57

Hình 3.1.a: Mạng truyền dẫn trước khi triển khai ASON của VTN1 61

Hình 3.1.b: Mô tả sự cố gây cô lập xảy ra tại VTN1 62

Hình 3.1.c: Dự báo nhu cầu dung lượng [4] 63

Hình 3-3.a: Mô hình ASON của VTN1 65

Hình 3.3.b: Quy hoạch bước sóng mạng ASON của VTN1 66

Hình 3.3.1.1.b: Đo thời gian chuyển mạch của mạng 67

Hình 3.3.1.1.c: Kiểm tra SDH Control link 68

Hình 3.3.1.1.d: Kiểm tra SDH TE-link 69

Hình 3.3.1.1.e: Kiểm tra ASON Control Link 69

Hình 3.3.1.1.f: Kiểm tra ASON-TE link 70

Viết tắt Tên đầy đủ

LCAS Link Capacity Adjustment Scheme: điều chỉnh hợp lý dung

lượng kết nối

LMGR Link Management Group: nhóm quản lý kết nối

M

MPLS Multiprotocol Label Switching- Chuyển mạch nhãn đa giao

thức

Viết tắt Tên đầy đủ

RSVP ReSouce reserVation Protocol – Giao thức dành trước tài

nguyên

Viết tắt Tên đầy đủ

S

TE-MIB Traffic Engineering Management Information Base: Quản lý

thông tin cơ sở TE

Viết tắt Tên đầy đủ

VLAN Virtual Local Area Network- Mạng LAN ảo

Lời giới thiệu

Những năm gần đây, công nghệ truyền dẫn đạt được nhiều đột phá trong truyền tải thông tin trên sợi quang, đáp ứng được mọi nhu cầu truyền dẫn ngày càng đòi hỏi tốc độ lớn, độ tin cậy cao, và trở thành phương tiện truyền dẫn chính trong viễn thông, áp dụng rộng rãi cho các mạng như: mạng xương sống BackBone, mạng

đô thị Metro, mạng truy nhập Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là quá trình cấu hình dịch

vụ phức tạp, hiệu quả sử dụng băng thông thấp, khả năng bảo vệ đơn điệu, khi truyền tải lượng thông tin có dung lượng lớn, nếu gặp phải sự cố xảy ra thì lượng thông tin theo đó cũng mất mát rất lớn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho các hoạt động kinh tế - xã hội

Do vậy, cần các giải pháp bảo vệ mạng lưới một cách hữu hiệu nhằm duy trì hoạt động liên tục của mạng trước các sự cố có thể xảy ra

Mục đích của bài luận văn là trình bày về kỹ thuật mạng quang chuyển mạch

tự động ASON, các khái niệm, chức năng và ứng dụng vào hệ thống truyền dẫn.Với việc áp dụng kỹ thuật chuyển mạch quang tự động trên lớp WDM sẽ giảm thiểu thời gian gián đoạn liên lạc, tiết kiệm các thiết bị SDH Trong luận văn giải thích hoạt động của một số giao thức trong ASON, ứng dụng ASON trong hoạt động của mạng truyền dẫn của VTN1 cũng như những hiệu quả và những tồn tại cần giải quyết trong hoạt động thực tế của ASON

Bố cục của Luận văn được chia làm 3 chương:

Chương 1:Giới thiệu công nghệ ASON, các các thành phần cấu thành nên

một mạng ASON

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

bao gồm: giao thức quản lý kết nối – Link Managemet Protocol (LMP), giao thức lựa chọn đường đi ngắn nhất đầu tiên cho lưu lượng – Open Shortest Path Firt – Traffic Engineering (OSPF-TE) để định tuyến, giao thức giành trước tài nguyên cho lưu lượng – ReSouces reserVation Protocol Traffic - Engineering (RSVP-TE) làm giao thức báo hiệu

Chương 3: Trình bày thực trạng và giải pháp cho mạng truyền dẫn VTN1,

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

Ứng dụng công nghệ ASON vào mạng truyền dẫn của VTN1 và một số nhận xét về lợi ích, những tồn tại, hướng giải quyết để cho ASON trở nên hiệu quả hơn, trở thành mạng tiên tiến trong thời gian tới của VTN1

Hà Nội, ngày 29 tháng 05 năm 2013

Học viên thực hiện

Nguyễn Huy Khanh

Chương1 Tổng quan về công nghệchuyển mạch quang tự động

ASON

1.1 Giới thiệu công nghệ ASON:

Automatic Swiched Optical Network- ASON được Study Group 15 của ITU-T, ban tiêu chuẩn về viễn thông của ITU-T phát triển dựa trên mô hình xếp chồng Khuyến nghị này mô tả các yêu cầu và kiến trúc mạng cho mặt phẳng điều khiển của mạng truyền tải chuyển mạch tự động

Trong mạng truyền dẫn truyền thống, thiết bị truyền dẫn lớp ghép bước sóng quang – Wavelength Division Multiplexing (WDM) chỉ có chức năng như là sợi quang So với hiện tại, thiết bị truyền dẫn lớp WDM cũng có thể mang dịch vụ.Kết quả là càng thêm nhiều yêu cầu cho khả năng của thiết bị WDM Mạng truyền thống có một vài vấn đề sau:

 Cấu hình dịch vụ phức tạp, mở rộng hay cung ứng dịch vụ tốn kém thời gian

 Hiệu quả sử dụng băng thông kém Trong cấu hình vòng ring, một nửa lưu lượng có thể không được sử dụng

 Khả năng bảo vệ đơn điệu

ASON 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 để tăng cường quản lý kết nối mạng và khả năng hồi phục ASON hỗ trợ cấu hình dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối (end-to-end) và đáp ứng đa dạng các loại dịch vụ (Service Level Agreement – SLA)

Cấu hình dịch vụ: Các mạng SDH truyền thống nói chung là mạng chuỗi

(chain) hay mạng vòng (ring) Các kết nối và các kênh của dịch vụ được cấu hình nhân công tại từng vòng và từng điểm, điều này gây mất thời gian và tốn công sức.Khi mạng có nhiều thiết bị của các nhà cung cấp khác, việc cấu hình nhân công gây ra hiệu quả thấp – kéo dài hàng tuần hoặc thậm chí hàng tháng.Khi các mạng

phát triển ngày càng lớn và phức tạp, cấu hình dịch vụ không còn khả năng đáp ứng nhu cầu người dùng

ASON giải quyết ổn thỏa vấn đề này bằng cách cấu hình từ đầu cuối tới đầu cuối.Để cấu hình một dịch vụ chỉ cần chọn nút nguồn, nút đích, yêu cầu băng thông

và kiểu bảo vệ, mạng sẽ tự động thực hiện phần việc còn lại

Hiệu quả sự dụng băng thông: Các mạng truyền dẫn quang truyền thống có

một số lượng lớn các tài nguyên dự phòng và thiếu các cơ chế bảo vệ, hồi phục và các chức năng định tuyến Với khả năng định tuyến ASON có thể cung câp 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: Mạng chuỗi và mạng vòng là

mô hình chính được sử dụng trong mạng SDH truyền thống Bảo vệ đoạn ghép (Multiplex Section Protection-MSP) và bảo vệ kết nối mạng con (Sub-Network Connection Protection- SNCP) là các cơ chế bảo vệ chính Trong ASON, mạng lưới (mesh) là mô hình mạng chính Bên cạnh các cơ chế bảo vệ đoạn ghép và bảo vệ kết nối mạng con, chức năng hồi phục linh hoạt được sử dụng để hồi phục các dịch vụ Hơn nữa, khi xảy ra nhiều sự cố trong một mạng, các dịch vụ được hồi phục tối đa Tùy theo sự khác nhau trong thời gian hồi phục dịch vụ, nhiều loại dịch vụ được xây dựng trong các mạng ASON để phù hợp với các yêu cầu khác nhau của khách hàng

1.2 Mô hình ASON- Ba mặt phẳng của ASON

ITU-T định nghĩa khái niệm mạng quang chuyển mạch tự động ASON là một mạng truyền tải quang có khả năng kết nối động.Khả năng này được thực hiện bởi một mặt phẳng điều khiển thực hiện các chức năng điều khiển kết nối và cuộc gọi Kiến trúc của ASON chia làm 3 mặt phẳng chính là mặt phẳng truyền tải, mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng quản lý như được chỉ ra trong hình 1-1

Hình 1.2: Ba mặt phẳng của ASON [3]

Mặt phẳng truyền tải, cũng được gọi là mặt phẳng dữ liệu, miêu tả các tài nguyên chức năng của mạng truyền thông tin giữa các địa điểm.Nó truyền các tín hiệu quang, cấu hình kết nối - chéo và chuyển mạch bảo vệ cho các tín hiệu quang,

và đảm bảo độ tin cậy của tất cả các tín hiệu quang

Mặt phẳng điều khiển thực hiện các chức năng điều khiển cuộc gọi và điều khiển kết nối.Các chức năng của mặt phẳng điều khiển của ASON là tự động hóa,

cơ bản trên sự thông minh của mạng, bao gồm, tự động phát hiện, định tuyến và báo hiệu

Mặt phẳng quản lý thực hiện các chức năng quản lý cho mặt phẳng truyền tải, mặt phẳng điều khiển và hệ thống như một hệ thống trọn vẹn, cũng như phối hợp hoạt động của tất cả các mặt phẳng.Các chức năng quản lý này liên quan tới các thành phần mạng, các mạng và dịch vụ, thông thường, chúng ít tự động hơn so với mặt phẳng điều khiển

Một số giao diện trong mô hình ASON:

CC Bộ điều khiển kết nối

CCI Giao diện điều khiển kết nối

E-NNI Giao diện ngoài mạng - mạng

I-NNI Giao diện trong mạng - mạng

NE Thành phần mạng

NMI-A Giao diện quản lý mạng - mặt phẳng điều khiển ASON

NMI-T Giao diện quản lý mạng - mặt phẳng truyền tải

NMS Hệ thống quản lý mạng

PI Giao diện vật lý

UNI Giao diện người sử dụng - mạng

X Giao diện giữa các hệ thống quản lý

Giao diện UNI là một giao diện báo hiệu giữa các thực thể mặt phẳng điều khiển yêu cầu dịch vụ (cuộc gọi) và cung cấp dịch vụ Giao diện trong mạng - mạng (IN-NI) là một giao diện báo hiệu giữa các thực thể mặt phẳng điều khiển thuộc về một hay nhiều hơn các miền có mối quan hệ tin tưởng và giao diện ngoài mạng - mạng (EN-NI) là một giao diện báo hiệu giữa các thực thể mặt phẳng điều khiển thuộc về các vùng quản lý khác nhau Các giao diện khác bao gồm: giao diện vật lý (PI) trong mặt phẳng truyền tải, giao diện điều khiển kết nối (CCI) giữa các thành phần của mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng truyền tải, và 2 loại giao diện quản lý mạng (NMI) giữa mặt phẳng quản lý và 2 mặt phẳng còn lại CCI cho biết các thành phần mạng, ví dụ, một kết nối chéo quang, để thiết lập các kết nối giữa các cổng được chọn.Các giao diện quản lý mạng được sử dụng giữa các hệ thống quản lý mạng (ví dụ, mạng quản lý viễn thông cơ sở (TMN)) và các mặt phẳng điều khiển (NMI-A) và truyền tải (NMI-T)

1.3.Kiến trúc mạng ASON

Về mặt kiến trúc, một mạng ASON bao gồm các thành phần tử mạng ASON (ASON NE), các liên kết lưu lượng TE link, các vùng và các kết nối cố định/vĩnh cửa mềm SPC (soft permanent connection) như trong hình 2-1-3:

Hình 1.3.a: Kiến trúc của mạng ASON [3]

ASON NE: là một trong các thành phần cấu hình nên mạng ASON, có các chức năng tương tự một thành phần mạng truyền thống, phần tử mạng trong ASON

có thể cung cấp quản lý liên kết, định thời và các chức năng định tuyến như hình:

ASON NE: là một trong các thành phần cấu hình nên mạng ASON, có các chức năng tương tự một thành phần mạng truyền thống, phần tử mạng trong ASON

có thể cung cấp quản lý liên kết, định thời và các chức năng định tuyến như hình:

Hình 1.3.b: Mô tả một ASON NE [3]

ASON NE dùng Node ID để nhận dạng trong mặt phẳng điều khiển.Dạng của Node ID giống như địa chỉ IP.Nhưng Node ID và địa chỉ IP của NE phải nằm trong các vùng mạng khác nhau

Như một nhận dạng duy nhất cho các NE trong mặt phẳng điều khiển, Node

ID cũng xem như là một ASON NE và một NE truyền thống

Node ID, NE ID, và địa chỉ IP của NE độc lập với nhau

TE link được gọilà liên kết lưu lượng ASON NE gửi thông tin băng thông của

nó tới các NE khác thông qua TE link để cung cấp dữ liệu cho việc tính toán tuyến.Một sợi liên trạm giữa 2 bảng mạch FIU có thể được cấu hình với 1 TE link Nếu ODUk SPRing được cấu hình trong một mạng ASON, các TE link bên trong ODUk SPRing có thể được chia thành tài nguyên làm việc và các tài nguyên bảo vệ, trong khi những tài nguyên không bảo vệ ODUk SPRing không là các tài nguyên bảo vệ

Một miền ASON là một tập con của một mạng, được phân chia bởi chức năng cho mục tiêu lựa chọn tuyến và quản lý Một miền ASON bao gồm nhiều ASON

NE và TE link Một ASON NE thuộc 1 miền ASON

Trong trường hợp của kết nối cố định mềm Soft Permanent Connection (SPC), kết nối giữa người sử dụng và mạng truyền dẫn được cấu hình trực tiếp bởi NM Kết nối bên trong mạng, tuy nhiên, được yêu cầu bởi NM và sau đó được tạo bởi mặt phẳng điều khiển của NE qua báo hiệu Khi dịch vụ ASON được đề cập đến, nó thường được coi là SPC

Kết nối vĩnh cửu permanent connection (PC) là một kết nối dịch vụ được tính toán trước và sau đó được tạo ra qua NM bằng cách phát một yêu cầu tới NE

Kết nối chuyển mạch switched connection (SC) là một kết nối dịch vụ được yêu cầu bởi một người sử dụng cuối (ví dụ, một router) và sau đó được tạo ra trong mặt phẳng điều khiển ASON thông qua báo hiệu

1.4 Các liên kết trong mạng ASON

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

1.4.1 Đường hầm điều khiển- control tunnels

LMP tạo và duy trì các kênh điều khiển giữa các phần tử mạng.Các kênh điều khiển cung cấp một kênh vật lý tới các gói LMP.Các kênh điều khiển được phân loại tới các kênh điều khiển của đầu vào và đầu ra của sợi quang.Các kênh điều khiển ở đầu vào sợi quang tự động tìm và sử dụng các byte D4-D12 của DCC.Các kênh điều khiển của đầu ra sợi quang sử dụng các liên kết Ethernet có thể được cấu hình nhân công

1.4.2 Các liên kết điều khiển

Các liên kết điều khiển là các liên kết truyền thông được tạo ra để truyền thông giữa các thực thể giao thức của các NE

Liên kết điều khiển OSPF được tạo và duy trì bởi giao thức OSPF giữa 2 node Thông tin của các liên kết điều khiển OSPF được phát tán tới thực thể mạng Trong cách này, mỗi NE có thể nhận được thông tin và sau đó thiết lập cấu hình điều khiển Giao thức OSPF của mỗi NE tính toán tuyến điều khiển ngắn nhất cho mỗi

NE theo cấu hình điều khiển Các tuyến sau đó được lưu trong bảng chuyển tiếp Báo hiệu RSVP sau đó sử dụng các tuyến này để phát các gói bản tin

Mặc định, các liên kết điều khiển được tạo trong các sợi Các liên kết điều khiển cũng có thể được tạo bên ngoài các sợi trong môi trường mà giao thức OSPF của các cổng Ethernet cho phép

Mặc dù các liên kết điều khiển và các kênh điều khiển được tạo ra trong các mào đầu OTN hoặc các kênh DCC (D4-D12), nhưng chúng khác nhau về chức năng

và độc lập với nhau Giao thức OSPF phát tán thông tin về các liên kết điều khiển tới toàn mạng Mỗi ASON NE lưu thông tin về các liên kết điều khiển mạng - diện rộng Các ASON NE không phát thông tin về các kênh điều khiển tới các thực thể mạng Mỗi NE chỉ quản lý và lưu giữ thông tin về các kênh điều khiển của nó mà thôi

1.4.3 Các Liên kết lưu lượng TE Links

TE link là một liên kết lưu lượng ASON NE gửi thông tin băng thông của nó tới các ASON NE khác qua TE link để cung cấp dữ liệu cho việc tính toán tuyến

TE link là một khái niệm của các tài nguyên Các bảng khác nhau tạo ra các TE link khác nhau TE link có thể được chia thành các kiểu sau:

- OCh TE link

- OTU2 TE link và ODU2 TE link

- OTU1 TE link và ODU1 TE link

- OTU5G TE link và ODU 5G TE link

1.4.4 Khả năng tự động phát hiện của các liên kết điều khiển

Khả năng phát hiện tự động của các cấu hình bao gồm phát hiện tự động các liên kết điều khiển và các TE link

1.4.4.1 Tự động phát hiện các liên kết điều khiển

Mạng ASON tự động phát hiện các liên kết điều khiển thông qua giao thức OSPF-TE

Khi kết nối sợi (bao gồm sợi liên trạm tự động phát hiện và sợi trong trạm cấu hình thủ công) hoàn thành trong một mạng ASON, mỗi ASON NE sử dụng giao thức OSPF để phát hiện các liên kết điều khiển và sau đó phát tán thông tin về các liên kết điều khiển của bản thân nó tới các thực thể mạng Kết quả là, mỗi NE thu được thông tin của các liên kết điều khiển trong toàn mạng và cũng thu được thông tin về cấu hình điều khiển mạng - diện rộng Mỗi ASON NE sau đó tính toán tuyến ngắn nhất tới bất kỳ ASON NE nào và viết chúng trong bảng chuyển tiếp định tuyến, được sử dụng cho báo hiệu RSVP để phát và nhận các gói

Khi kết nối sợi trong toàn mạng hoàn thành, các ASON NE tự động phát hiện cấu hình điều khiển mạng diện rộng và báo cáo thông tin cấu hình tới hệ thống quản

lý để hiển thị thời gian thực

1.4.4.2 Khả năng tự động phát hiện của các TE link

Sau khi một ASON NE tạo một kênh điều khiển (control channel) giữa các phần tử mạng cạnh nhau thông qua giao thức LMP, việc xác định liên kết lưu lượng được thực hiện.Mỗi phần tử mạng ASON phát quảng bá liên kết lưu lượng của nó ra toàn mạng thông qua OSPF-TE.Mỗi phần tử mạng sau đó nhận được liên kết lưu lượng của toàn mạng, đó là cấu hình tài nguyên của toàn mạng

Phần mềm ASON có thể phát hiện thay đổi cấu hình tài nguyên trong thời gian thực, bao gồm xóa và thêm các liên kết, cũng như các thay đổi tham số của liên kết, sau đó thông báo các thay đổi này tới hệ thống quản lý để cập nhật ngay lập tức Như được chỉ ra trong hình 2-1-5, nếu một link bị đứt, NM cập nhật cấu hình tài nguyên hiển thị trên NM trong thời gian thực

Hình 1.4.4.2:Tự động phát hiện TE link [3]

1.5 Tạo và xóa một tuyến ASON

Báo hiện RSVP-TE được sử dụng trong suốt quá trình tạo, xóa, thay đổi và tái định tuyến một tuyến ASON

1.5.1 Tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP

Tạo một tuyến ASON là tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP

Người sử dụng có thể lập node, liên kết, bước sóng đã được thiết kế, chọn lọc node và link để giới hạn tuyến dịch vụ Đối với các cổng thông qua bởi các dịch vụ bước sóng được gửi bởi node nguồn, bước sóng có thể thiết kế cho việc tạo dịch vụ

cơ bản trên đặc trưng liên quan tới bước sóng điều hưởng

Trong suốt quá trình, ASON quan tâm tới khoảng cách sợi, số lượng hop và băng thông khả dụng theo các trọng số được lập bởi người sử dụng để chọn tuyến tốt nhất

Như được chỉ ra trong hình 2-1-6, tạo một số hướng cơ bản trên các dịch vụ bước sóng từ NE1 tới NE3

Hình 1.5.1:Tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP [3]

Quá trình tạo một đường chuyển mạch nhãnLSP như sau:

- Chọn thông tin cơ bản như mức dịch vụ trên NM, và click vào node nguồn, node đích là NE1 và NE3 Chọn các giao diện quang WDM của các bảng OTU tương ứng và lập điều kiện bắt buộc của tuyến theo thực tế Sau khi xác nhận thông tin, NM phát một yêu cầu tạo dịch vụ tới node nguồn NE1

- NE1 sử dụng thuật toán CSPF để tính toán tuyến dịch vụ phù hợp nhất theo cấu hình điều khiển và cấu hình dịch vụ, đạt được OSPF-TE thông qua sự hội tụ Ví

dụ, tuyến dịch vụ NE1-NE2-NE3

- NE1 sử dụng giao thức định tuyến RSVP-TE để phát một bản tin tới NE2 theo tuyến dịch vụ NE1 yêu cầu NE2 dành trước tài nguyên và tạo một kết nối chéo

- NE2 sử dụng giao thức định tuyến RSVP-TE để phát một bản tin tới NE3 NE2 yêu cầu NE3 dành trước tài nguyên và tạo một kết nối chéo

- Sau khi NE3 tạo kết nối chéo, NE3 cung cấp bản tin trở lại NE2

- NE2 cung cấp bản tin phản hồi tới NE1

- NE1 nhận bản tin phản hồi và lưu thông tin có liên quan NE2 sau đó báo cáo tạo thành công LSP tới hệ thống quản lý

1.5.2 Xóa một LSP

Xóa một LSP là xóa một tuyến ASON

Như được chỉ ra trong hình 2-1-7, dịch vụ song hướng từ NE1 tới NE3 bị xóa Quá trình xóa một LSP như sau:

- Hệ thống quản lý phát một yêu cầu tới NE1 Yêu cầu một dịch vụ song hướng từ NE1 tới NE2 bị xóa

- NE1 xóa tài nguyên sử dụng bởi LSP và sử dụng báo hiệu RSVP-TE để phát một bản tin tới NE2

- Sau khi nhận bản tin từ NE1, NE2 xóa tài nguyên sử dụng bởi LSP và sử dụng báo hiệu RSVP-TE để phát bản tin tới NE3

- Sau khi nhận bản tin từ NE2, NE3 xóa tài nguyên sử dụng bởi LSP

Hình 1.5.2:Xóa một LSP [3]

1.5.3 Tái định tuyến một LSP

Sau khi các điều kiện khơi mào được phát hiện, đối với các dịch vụ revertive, một LSP mới được tạo và LSP ban đầu bị xóa, trong khi đối với các dịch

non-vụ revertive, LSP ban đầu sẽ được khôi phục

Khi một LSP lỗi, LSP lỗi gửi một yêu cầu tái định tuyến tới mặt phẳng điều khiển để tạo một LSP mới.Sau khi nhận yêu cầu, node nguồn tính toán lại tuyến và phân bổ tài nguyên cho LSP mới.Sau đó, node nguồn bắt đầu tạo một LSP mới

Sau khi một LSP mới được tạo, LSP ban đầu bị xóa

1.5.4 Thay đổi một LSP

Thay đổi một LSP là nâng cấp một tuyến ASON

Quá trình thay đổi một LSP như sau

- Hệ thống quản lý phát một yêu cầu tới node nguồn để thay đổi LSP Sau khi nhận yêu cầu, node nguồn bắt đầu tạo một LSP mới

- Sau khi một LSP mới được tạo, node nguồn và node đích bắt đầu chuyển mạch kết nối chéo từ LSP ban đầu sang LSP mới

- Sau khi chuyển mạch, node nguồn bắt đầu quá trình xóa LSP ban đầu

1.6: Các chức năng của ASON

1.6.1 Cấu hình dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối

ASON hỗ trợ cả dịch vụ SDH tĩnh và dịch vụ ASON đầu cuối tới đầu cuối Để cấu hình một dịch vụ ASON, chỉ cần định rõ nút nguồn (Source Node), nút đích (Sink Node), yêu cầu băng thông, và các mức bảo vệ Mạng tự động định tuyến dịch

vụ và kết nối chéo các nút trung gian.Chúng ta cũng có thể thiết lập một vài nút hoặc kết nối mà dịch vụ cần thiết hoặc không cần thiết đi qua để hạn chế định tuyến dịch vụ

So sánh với cấu hình dịch vụ của mạng SDH, nó thực hiện đầy đủ chức năng định tuyến và báo hiệu của các phần tử mạng ASON vì thế rất thuận tiện để cấu hình dịch vụ

Hình 1.6.1: Cấu hình dịch vụ đâu cuối tới đầu cuối [3]

Để cấu hình một dịch vụ ASON 155 Mb/s giữa A và I trong Hình 1.8 trên, mạng tự động tìm A – D – E – I và cấu hình đấu nối chéo tại các nút 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:

1.6.2 Bảo vệ và hồi phục mạng lưới

ASON cung cấp bảo vệ mạng lưới (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

Hình 2-1-9mô tả hồi phục đường truyền

Hình 1.6.2: Hồi phục đường truyền tự động [3]

Trong hình vẽ, khi link C – G lỗi, mạng sẽ tính toán đường đi khác từ D tới H để tạo một LSP mới để truyền dịch vụ

1.6.3 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 như sau:

 Dịch vụ kim cương: Cung cấp cơ chế bảo vệ tương tự bảo vệ 1+1, như là SNCP với thời gian chuyển mạch nhỏ hơn 50ms

 Dịch vụ vàng: Cung cấp cơ chế bảo vệ tương tự bảo vệ 1:1, như là MSP, với thời gian nhỏ hơn 50 ms

 Dịch vụ bạc: Cung cấp bảo vệ tái định tuyến thời gian thực với thời gian chuyển mạch nhỏ hơn 2s

Thời gian chuyển mạch

Thời gian chuyển mạch

1.6.3.1 Các dịch vụ kim cương – Diamond Services

Dịch vụ kim cương là dịch vụ được bảo vệ tốt nhất có thể Khi có đủ tài nguyên trên mạng, dịch vụ kim cương được cung cấp chế độ bảo vệ 1+1 liên tục Dịch vụ kim cương ứng dụng cho các dịch vụ dữ liệu và âm thanh, các đường bảo

vệ quan trọng (VIP) như ngân hàng, chứng khoán và hàng không

Một dịch vụ kim cương là dịch vụ với bảo vệ 1+1 từ nguồn tới đích Nó có 2 đường LSP khác nhau cùng tồn tại từ nút nguồn tới nút đích, một đường làm việc và một đường bảo vệ.Cùng một dịch vụ được truyền trên cả đường làm việc và đường bảo vệ tại cùng một thời điểm.Nếu đường làm việc bình thường, nút đích sẽ nhận dịch vụ từ nút nguồn trên đường này, ngược lại sẽ nhận từ đường bảo vệ

Hình 1.6.3.1: Dịch vụ kim cương [3]

Dịch vụ kim cương có các đặc điểm sau:

 Trước khi khởi tạo một dịch vụ kim cương, phải có sẵn 2 đường định tuyến riêng biệt, trái lại nó sẽ bị lỗi

 Khi tạo dịch vụ kim cương các liên kết MSP không được sử dụng

 Khi LSP của dịch vụ bị lỗi, ASON sẽ tái định tuyến Nếu không có một đường định tuyến tách biệt với LSP đang làm việc, tái định tuyến sẽ lỗi

Tại thời điểm này, các kết nối bảo vệ đoạn ghép kênh (MSP) cũng không thể được sử dụng Một LSP mới chỉ có thể được tạo khi LSP khác cũng lỗi để đảm bảo tồn tại dịch vụ LSP mới cung cấp mức độ ưu tiên để sử dụng các kết nối không có MSP Nếu các kết nối không có MSP vẫn không đủ thì được phép sử dụng các liên kết MSP thay thế Như vậy, dịch

vụ kim cương bị suy biến (giảm chất lượng), do đó khi các kết nối đủ, dịch vụ kim cương suy biến có thể tối ưu lại theo cơ chế thủ công (Manually)

 Sau khi tái định tuyến vài lần, các đường định tuyến của dịch vụ kim cương không giống như định tuyến ban đầu Khi đường định tuyến ban đầu tốt, dịch vụ kim cương có thể định tuyến lại về đường định tuyến ban đầu theo cơ chế thủ công

 Các dịch vụ SNCP tĩnh có thể chuyển đổi thành các dịch vụ kim cương

 Các dịch vụ kim cương có thể chuyển đổi thành các dịch vụ SNCP tĩnh

 Mọi LSP của dịch vụ kim cương có thể được tối ưu, nói cách khác định tuyến của mọi LSP đều có thể được thay đổi

 Hỗ trợ chuyển mạch thủ công (manual)

 Hỗ trợ tái khóa định tuyến (khoá ngoài, không cho phép định tuyến dịch

Hình 1.6.3.2: Dịch vụ vàng [3]

Trên hình vẽ trên ta có thể thực hiện khai báo một dịch vụ vàng với điều kiện ban đầu là 3 vòng ring MSP đã được tạo trước

Dịch vụ vàng có các đặc trưng sau:

 Một dịch vụ vàng chỉ có thể được tạo khi có đủ các kết nối MSP

 Khi tạo một dịch vụ vàng, khe vào (in-slot) phải giống như khe ra slot) trong một ring MSP

(out- Khi tạo một dịch vụ vàng, phải chỉ rõ các kết nối hoặc các nút bắt buộc

 Khi bảo vệ MSP lỗi, ASON sẽ thực hiện tái định tuyến, nếu không có đủ tài nguyên nó sẽ sử dụng các kết nối không bảo vệ, trong trường hợp đó dịch vụ đã bị suy biến (suy giảm)

 Khi các kết nối đoạn ghép kênh được khôi phục trở lại, dịch vụ không thể tự động trở lại tình trạng cũ Tuy nhiên chúng ta co thể thực hiện tối

ưu thủ công

 Các dịch vụ MSP tĩnh có thể chuyển đổi thành các dịch vụ vàng và ngược lại

 Khi tạo một dịch vụ vàng, các kết nối đoạn ghép kênh tuyến tính 1:1 có thể được sử dụng

 Khi tạo một dịch vụ vàng, các kết nối trong ring MSP hai sợi quang song hướng có thể được sử dụng

 Khi tạo một dịch vụ vàng, các kết nối trong ring MSP bốn sợi quang song hướng có thể được sử dụng

 Dịch vụ bạc có thể trở lại trạng thái định tuyến trước đó hoàn toàn tự động khi mạng được khôi phục

 Các dịch vụ bạc không thế sử dụng các link đoạn ghép kênh

 Hỗ trợ khóa tái định tuyến

 Hỗ trợ tối ưu dịch vụ

 Hỗ trợ mức độ ưu tiên tái định tuyến

1.6.3.4 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

bị ngắt.Khi MSP hồi phục, các dịch vụ sắt hồi phục.Khi một LSP sự cố, các dịch vụ

bị ngắt và tái định tuyến không được kích hoạt

So sánh các mức dịch vụ:

Bảng 1-2: So sánh các dịch vụ [3]

Chương 2 Các giao thức sử dụng trong mạng ASON

Mạng quang chuyển mạch tự động ASON sử dụng ba giao thức chính:

+ Giao thức quản lý tuyến (Link Management Protocol –LMP): để quản lý kết nối

+ Giao thức lựa chọn đường đi ngắn nhất, đầu tiên cho lưu lượng ( Open Shortest Path Firt – Traffic Engineering (OSPF-TE))

+ Giao thức giành trước tài nguyên cho lưu lượng (Resource Reservation Protocol - Traffic Engineering - RSVP-TE)

Phần này sẽ nghiên cứu cụ thể và phương thức hoạt 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:

 Quá trình kiểm tra kênh điều khiển

 Quá trình kiểm tra liên kết dữ liệu

 Quá trình kiểm tra liên kết TE

Control channel check

Data link check

Enable ASON charateristics

Hình 2.1: Quá trình kiểm tra LMP[3]