Các biện pháp bảo vệ và khôi phục trong mạng IP over WDM

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Nguyễn Hoàng Long NC&M Network Control and Management Quản lí và điều khiển mạng NGI Next Generation Internet Internet thế hệ kế tiếp NMS Network Management Sys

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

- Nguyễn Hoàng Long

BIỆN PHÁP BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC TRONG MẠNG

IP OVER WDM

Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Kỹ thuật truyền thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS Trần Thị Ngọc Lan

Hà Nội – Năm 2014

Trang 2

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Nguyễn Hoàng Long

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ IP OVER WDM 3

1.1 Khái niệm mạng IP over WDM 3

1.2 Lí do chọn IP over WDM 7

1.3 Mạng ASON/G-MPLS 10

1.3.1 ASON / ASTN 10

1.3.2 Giao thức cho thiết lập mặt phẳng điều khiển phân tán 13

1.3.3 Tổng quan về kiến trúc mặt phăng điều khiển (chồng lấn, ngang hàng, gia tăng) 20

CHƯƠNG II KHẢ NĂNG SỐNG SÓT TRONG MẠNG IP OVER WDM 27

2.1 Tổng quan về sống sót trong mạng IP over WDM 27

2.2 Các phương pháp nâng cao khả năng sống sót trên mạng IP over WDM 29

2.2.1 Bảo vệ 29

2.2.2 Khôi phục 32

2.3 Các thuật toán tìm đường sống sót 33

2.3.1 “Giá thành” đường kết nối 33

2.3.2 Thuật toán tìm đường sống sót thông thường 34

2.4 Phát hiện lỗi và cảnh báo trong mạng IP over WDM 35

2.4.1 Phát hiện lỗi 35

2.4.2 Cảnh báo lỗi 36

2.5 Cơ chế của giao thức báo hiệu 37

2.6 Kết luận 39

CHƯƠNG III BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC ĐƠN LỚP TRONG MẠNG IP OVER WDM 40

3.1 Lớp IP 40

3.1.1 Phương pháp bảo vệ và khôi phục tại lớp IP theo cách thông thường 40

3.1.2 Khôi phục dựa vào mạng MPLS 42

Trang 3

3.2 Lớp WDM 44

3.3 Ví dụ minh họa 47

CHƯƠNG IV BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC ĐA LỚP TRONG MẠNG IP OVER WDM 52

4.1 Các phương pháp khôi phục đa lớp tổng quát 52

4.1.1 Tại sao Khôi phục đa lớp? 53

4.1.2 Cơ chế khôi phục đơn lớp trong mạng đa lớp 55

4.1.3 Cơ chế khôi phục đa lớp tĩnh 60

4.1.4 Khôi phục đa lớp động 80

4.1.5 Tổng kết 88

4.2 Nghiên cứu trường hợp 88

4.2.1 Nghiên cứu trường hợp 1: Khôi phục quang và tái định tuyến nhanh dùng kỹ thuật đường truyền MPLS 89

4.2.2 Trường hợp nghiên cứu 2: Bảo vệ SONET/SDH và định tuyến IP 94

4.2.3 Nghiên cứu trường hợp 3: Tái định tuyến nhanh kỹ thuật lưu lượng MPLS (Bảo vệ kết nối) và Hội tụ nhanh tái định tuyến IP 97

Trang 4

DANH M ỤC HÌNH

Hình 1.1 Truyền tải gói tin IP trên các kênh bước sóng 3

Hình 1.2 Ba xu hướng cho IP over WDM (lớp dữ liệu) 4

Hình 1.3 Lưu lượng dữ liệu và điều khiển trong mạng IP và WDM 7

Hình 1.4 Sơ đồ làm việc trong mạng chuyển mạch tự động 11

Hình 1.5 Khái niệm chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát 14

Hình 1.6 Nguyên tắc định tuyến trạng thái liên kết trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức chuẩn 15

Hình 1.7 Minh họa khả năng phục hồi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát 17

Hình 1.8 Hỗ trợ của kênh điều khiển trên nền IP 20

Hình 1.9 Giao diện người dùng-mạng (UNI) 21

Hình 1.10 Mô hình chổng lấn 22

Hình 1.11 Mô hình ngang hàng 24

Hình 1.12 Mô hình gia tăng 25

Hình 1.13 Minh họa cách ASON mang thông tin lan truyền lớp khách hàng từ mạng này sang mạng khác 26

Hình 2.1: Mô hình mạng ba node 28

Hình 2.2: Ví dụ của bảo vệ dành riêng 30

Hình 2.3: Ví dụ của SRLG 31

Hình 2.4: Phương pháp chia sẻ bảo vệ trong lớp quang 32

Hình 2.5: Phương pháp định tuyến tìm đường sống sót hai bước thông thường 35

Hình 2.6: Phương pháp định tuyến tối ưu cho tuyến A-H 35

Hình 3.1: Phương pháp định tuyến lại ở lớp IP 41

Hình 3.2:Khôi phục trong mạng MPLS 43

Hình 3.3: Phương pháp bảo vệ gắn với kết nối 46

Hình 3.4: Phương pháp bảo vệ tách rời kết nối 46

Hình 3.5: Ví dụ phương pháp chia sẻ bảo vệ trong mạng IP over WDM 49

Hình 4.1 Tại sao khôi phục đa lớp? 54

Trang 5

Hình 4.2 Khả năng sống sót ở lớp dưới cùng: Minh họa tác động của sự cố node đến

hai lưu lượng giữa các node lớp khách hàng a và c 57

Hình 4.3: Khả năng sống sót tại lớp trên cùng: Sự cố gốc có thể lây lan sang nhiều sự cố thứ cấp khác 59

Hình 4.4: Chiến lược khả năng sống sót đa lớp không phối hợp 62

Hình 4.5 Phương pháp leo thang từ dưới lên 64

Một vấn đề mà phải được xử lý trong chiến lược leo thang từ dưới lên liên quan 64

Hình 4.6: Lựa chọn 1: Bảo vệ đôi 69

Hình 4.7: Lựa chọn 2: Phần logic dư thừa không được bảo vệ 70

Hình 4.8 Lựa chọn 3: Bộ trữ chung ( common pool ) 71

Các tùy chọn phần logic dư thừa không bảo vệ và bộ trữ chung được thảo luận ở 71

Hình 4.9: Diễn tiến mạng lưới: Cấu trúc liên kết lớp mạng lưới chuyên chở tối ưu 73 Hình 4.10 Chiến lược khả năng sống sót đa lớp tĩnh: Một sự so sánh được dựa trên 75

Bảng 4.11 Minh họa chiến lược sống sót đa lớp động 82

Hình 4.12: Hệ thống biến đổi đa lớp tĩnh (trái) so với hệ thống biến đổi động sử dụng ION linh hoạt (bên phải) 84

Hình 4.13: So sánh chi phí giữa kế hoạch tính bền đa lớp tĩnh và động 85

Hình 4.14: Khuôn khổ chung cho khả năng sống sót đa lớp 87

Hình 4.15: Nghiên cứu trường hợp 1: Khôi phục quang với IP/MPLS FRR 90

Hình 4.16: Nghiên cứu trường hợp 3: Bảo vệ kết nối tái định tuyến nhanh + hội tụ nhanh định tuyến IP 101

Hình 4.17: Nghiên cứu trường hợp 3: Bảo vệ kết nối tái định tuyến nhanh + hội tụ nhanh định tuyến IP với FA 103

Trang 6

Automatic Switched Optical Networks

Chi tiêu trung tâm Định tuyến đường đi ngắn nhất trước tiên dựa trên ràng buộc

Network

Mạng truyền thông dữ liệu

heuristic algorithm

Thuật toán dựa trên kinh nghiệm tích đếm hop nhu cầu

FIS Failure Indication Signal Tín hiệu chỉ thị lỗi

GMPLS Generalized Multiprotocol

Label Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức

tổng quát GUI Graphical User Interface Giao diện người sử dụng đồ hoạ

HTDA Heuristic Topology Design

ION Intelligent Optical Network Mạng quang thông minh

LEMS Link Elimination via

Matching Scheme

Loại bỏ tuyến nối thông qua lược

đồ ghép LMP Link Management Protocol Giao thức quản lí tuyến nối

LSA Link State Advertisement Quảng bá trạng thái tuyến nối

Base

Cơ sở thông tin quản lí

Topology Design Algorithm

Thuật toán thiết kế mô hình logic

tối thiểu hoá trễ MPLS Multiprotocol Label

Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức

Trang 7

NC&M Network Control and

Management

Quản lí và điều khiển mạng

NGI Next Generation Internet Internet thế hệ kế tiếp

NMS Network Management System Hệ thống quản lí mạng

NSFNET

OADM Optical Add/Drop Multiplexer Khối xen/tách quang

OAM Operation and Maintenance Hoạt động và bảo trì

OAM&P Operation, Administration,

Maintenance and Provisioning

Hoạt động, quản trị, bảo trì và giám sát

OPEX OPeration EXpenditure Chi phí vận hành

OIF Optical Internetworking

Forum

Diễn đàng liên mạng Internet quang

OLS Optical Label Switching Chuyển mạch nhãn quang

OSCP Optical Switch Control

RARP Reverse Address Resolution

Protocol

Giao thức phân giải địa chỉ ngược

Giao thức quản lí mạng đơn giản

SNR Signal-to-Noise Ratio Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất trước tiên

SRLG Shared Risk Link Group Nhóm tuyến nối nguy hiểm chia sẻ

Protocol

Giao thức điều khiển truyền dẫn

TE Terminal Equipment, Traffic

TELNET Remote Telminal protocol Giao thức đầu cuối ở xa

TILDA Traffic Independent Logical Thuật toán thiết kế mô hình logic

Trang 8

Topology Design Algorithm độc lập lưu lượng

Management Network

Mạng quản lí viễn thông

TDM Time Division Multiplexing Ghép phân chia theo thời gian

UNI User to Network Interface Giao diện người sử dụng-mạng

Multiplexer

Bộ ghép kênh xen/tách bước sóng

WSXC Wavelength Selective Cross

Connect

Khối đấu chéo lựa chọn bước sóng

Trang 9

LỜI NÓI ĐẦU

Xu hướng giao thức IP trở thành lớp hội tụ cho các dịch vụ viễn thông ngày càng trở nên rõ ràng Phía trên lớp IP, vẫn đang xuất hiện ngày càng nhiều các ứng dụng

và dịch vụ dựa trên nền IP Những ưu thế nổi trội của lưu lượng IP đang đặt ra vấn

đề là các hoạt động thực tiễn kĩ thuật của hạ lớp mạng nên được tối ưu hoá cho IP Mặt khác, quang sợi, như một công nghệ phân tán, đang cách mạng hoá ngành công nghiệp viễn thông và công nghiệp mạng nhờ dung lượng mạng cực lớn mà nó cho phép, qua đó cho phép sự phát triển của mạng Internet thế hệ sau Sử dụng công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM dựa trên nền mạng hiện tại sẽ có thể cho phép nâng cao đáng kể băng thông mà vẫn duy trì được hiện trạng hoạt động của mạng Nó cũng đã được chứng minh là một giải pháp hiệu quả về mặt chi phí cho các mạng đường dài

Khi sự phát triển trên toàn thế giới của sợi quang và các công nghệ WDM, ví dụ như các hệ thống điều khiển và linh kiện WDM trở nên chín muồi, thì các mạng quang dựa trên WDM sẽ không chỉ được triển khai tại các đường trục mà còn trong các mạng nội thị, mạng vùng và mạng truy nhập Các mạng quang WDM sẽ không chỉ còn là các các đường dẫn điểm-điểm, cung cấp các dịch vụ truyền dẫn vật lí nữa

mà sẽ biến đổi lên một mức độ mềm dẻo mới Tích hợp IP và WDM để truyền tải lưu lượng IP qua các mạng quang WDM sao cho hiệu quả đang trở thành một nhiệm vụ cấp thiết

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật của em sẽ xem xét về IP over WDM đặc biệt sẽ tập trung vào các biện pháp bảo vệ và khôi phục trong mạng IP over WDM Luận văn thạc sỹ kỹ thuật sẽ tập trung trình bày về khả năng sống sót và các cơ chế bảo vệ khôi phục trong mạng đa lớp sử dụng kỹ thuật IP over WDM và sẽ gồm có ba chương:

• Chương I: Tổng quan về IP over WDM Chương này sẽ trình bày

khái niệm mạng IP over WDM, đưa ra ba xu hướng chồng giao thức cho mạng này, các ưu nhược điểm của từng xu hướng Lí do vì sao IP

Trang 10

over WDM lại được chọn là giải pháp cho tương lai cũng sẽ được chỉ ra trong chương này và nêu bật sự phát triển hiện tại từ các mạng quang tĩnh sang các mạng quang thông minh

này sẽ trình bày khái quát về khả năng sống sót trong mạng IP over WDM, các phương pháp nâng cao khả năng sống sót và một số thuật toán tìm đường sống sót; khả năng sống sót từng lớp; khả năng phát

hiện lỗi và cảnh báo lỗi trong mạng

• Chương III: Bảo vệ và khôi phục đơn lớp trong mạng IP over WDM Chương này sẽ nêu phương pháp bảo vệ và khôi phục trong từng lớp riêng là lớp IP và lớp WDM và đưa ra một số ví dụ minh họa cho phương pháp này

• Chương IV: Bảo vệ và khôi phục đa lớp trong mạng IP over WDM

Chương này sẽ gồm hai phần chính: Phần đầu tiên sẽ trình bày về các chiến lược khôi phục và bảo vệ trong mạng đa lớp; và phần thứ hai sẽ đưa ra các ví dụ cụ thể, nghiên cứu các tình huống về khôi phục và bảo

vệ trong mạng đa lớp; như khôi phục quang và định tuyến nhanh lại ( FRR ) trong kỹ thuật lưu lượng (TE) MPLS; bảo vệ SONET - SDH và định tuyến IP; và định tuyến nhanh MPLS TE và định tuyến IP

Mặc dù đã có nhiều cố gắng song do thời gian và trình độ có hạn nên luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn

Nhân đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo T.S Trần Thị Ngọc Lan đã tạo mọi điều kiện và tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Viễn Thông đã giúp đỡ em trong thời gian qua

Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân - những người đã luôn giúp

đỡ, cổ vũ và kịp thời động viên tôi trong suốt thời gian qua

Trang 11

C HƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ IP over WDM

1.1 Khái niệm mạng IP over WDM

Mạng IP over WDM được thiết kế để truyền dẫn lưu lượng IP trong một mạng quang cho phép WDM để tận dụng sự phổ biến của kết nối IP và dung lượng băng thông cực lớn của WDM Hình 1.1 dưới đây chỉ ra việc truyền dẫn các gói tin IP hoặc các tín hiệu SONET/SDH thông qua mạng WDM Một khối điều khiển bằng phần mềm sẽ điều khiển ma trận chuyển mạch Ở đây, IP, với vai trò là công nghệ ở lớp mạng, sẽ dựa trên lớp dữ liệu để cung cấp:

Đóng khung (ví dụ như SONET hay Ethernet)

Phát hiện lỗi (ví dụ như kiểm tra CRC)

Sửa lỗi (ví dụ như yêu cầu phát lại tự động ARQ)

Một vài các chức năng lớp liên kết được thể hiện trong giao diện ví dụ như các giao diện khách xen/tách hay các giao diện truyền dẫn nhờ vật lí

Ma trận chuyển mạch

Các cổng đầu vào tín hiệu (Giao diện khách)

Lưu lượng vào ra

Sợi quang

Bộ phát đáp

Các kênh bước

sóng

KHỐI ĐIỀU KHIỂN

Hình 1.1 Truyền tải gói tin IP trên các kênh bước sóng

Một mục tiêu của mạng quang là cung cấp truyền dẫn trong suốt quang từ đầu cuối tới đầu cuối để tối thiểu hoá trễ mạng Điều này đòi hỏi các giao diện toàn quang và

Trang 12

các ma trận chuyển mạch toàn quang cho các thành phần mạng trung gian và biên giới mạng Bộ phát đáp được sử dụng để khuyếch đại tín hiệu quang Sống sót các

bộ phát đáp toàn quang (các laser biến đổi được) và các bộ phát đáp quang (O-E-O) Hình cũng chỉ ra hai loại lưu lượng là IP (ví dụ như Gigabit Ethernet) và SONET/SDH và do đó đòi hỏi các giao diện giữa Gigabit Ethernet và SONET/SDH Trong trường hợp các kết nối đa truy nhập, một lớp con của lớp liên kết dữ liệu là giao thức truy nhập môi trường (MAC) sẽ làm trung gian truy nhập để chia sẻ kết nối sao cho tất cả các node đều có cơ hội truyền dữ liệu

Hiện đang sống sót ba xu hướng chính để truyền dẫn IP trên nền WDM (Hình 1.2)

Xu hướng thứ nhất là truyền dẫn IP trên ATM, sau đó qua SONET/SDH và cuối cùng là sợi quang WDM Ở đây WDM được dùng như là công nghệ truyền dẫn song song với lớp vật lý Ưu điểm chính của phương pháp này là nhờ việc sử dụng ATM, các loại lưu lượng khác nhau với các đòi hỏi QoS khác nhau có thể được mang trên cùng một sợi quang

Hình 1.2 Ba xu hướng cho IP over WDM (lớp dữ liệu)

Một ưu điểm khác khi dùng ATM là khả năng sử dụng kĩ thuật lưu lượng và độ mềm dẻo trong việc giám sát mạng của ATM Nó bổ sung cho định tuyến lưu lượng

nỗ lực tối đa (best effort) của IP truyền thống Tuy nhiên, xu hướng này bị cho là phức tạp, tăng chi phí mạng và có xu hướng tạo ra các nghẽn cổ chai tính toán ở các mạng tốc độ cao Nó được giải quyết bởi sự xuất hiện của kĩ thuật MPLS trong lớp

IP Các đặc tính chính của MPLS như sau:

Sử dụng một nhãn đơn giản và có độ dài cố định để xác định dòng/tuyến

IP

Trang 13

Tách riêng dữ liệu chuyển tiếp và thông tin điều khiển Thông tin điều khiển được

dùng để thiết lập đường đi ban đầu nhưng các gói tin được vận chuyển tới node kế tiếp dựa theo nhãn trong bảng chuyển tiếp

Với một mô hình chuyển tiếp đồng nhất và được đơn giản hoá, các mào đầu IP chỉ được xử lý và kiểm tra tại các biên giới của các mạng MPLS và sau đó các gói tin MPLS được chuyển tiếp dựa theo các “nhãn” (thay vì phải phân tích các mào đầu gói tin IP đã được đóng gói)

MPLS cung cấp đa dịch vụ Ví dụ một mạng riêng ảo VPN thiết lập bởi MPLS có một mức độ ưu tiên cụ thể được xác định bởi trường tương đương chuyển tiếp FEC (Forwarding Equivalence Class)

Cho phép phân loại các gói tin dựa theo chính sách Các gói tin được kết hợp trong FEC nhờ việc sử dụng một nhãn Việc sắp xếp gói tin vào FEC được thực hiện tại biên giới mạng dựa theo trường dịch vụ hoặc địa chỉ đích trong phần mào đầu của gói tin

Cung cấp các cơ chế cho phép kĩ thuật lưu lượng Các cơ chế này được triển khai

để cân bằng tải tuyến nhờ giám sát lưu lượng và thực hiện chỉnh các dòng một cách tích cực hoặc dự đoán trước Trong mạng IP hiện tại, kĩ thuật lưu lượng là rất khó nếu không nói là không thể vì chuyển đổi hướng lưu lượng dùng các chỉnh sửa định tuyến không trực tiếp là không hiệu quả và nó có thể gây ra tắc nghẽn nghiêm trọng hơn ở đâu đó trong mạng MPLS cho phép định tuyến hiện bởi nó cung cấp và tập trung chủ yếu vào chuyển tiếp dựa trên trường Ngoài ra MPLS cũng cung cấp các công cụ cho điều khiển lưu lượng như kĩ thuật đường ngầm, kĩ thuật tránh và phòng vòng lặp, kĩ thuật ghép dòng

Xu hướng thứ hai là IP/MPLS trên nền SONET/SDH và WDM SONET/SDH cung cấp một số đặc tính hấp dẫn sau cho xu hướng này:

SONET cung cấp một phân cấp ghép kênh tín hiệu quang tiêu chuẩn qua đó các tín hiệu tốc độ thấp được ghép thành các tín hiệu tốc độ cao

SONET cung cấp một tiêu chuẩn khung truyền dẫn

Trang 14

Mạng SONET có khả năng bảo vệ/hồi phục hoàn toàn trong suốt đối với các lớp cao hơn, ở đây là lớp IP

Các mạng SONET thường sử dụng mô hình ring Sơ đồ bảo vệ SONET có thể là: 1+1, nghĩa là dữ liệu được truyền dẫn trên hai hướng ngược nhau và ở đích thì tín hiệu có chất lượng tốt hơn sẽ được lựa chọn

1:1, chỉ ra rằng có một đường bảo vệ dành riêng cho đường chính

n:1, thể hiện một số đường chính (n) chia sẻ chung một đường bảo vệ

Thiết kế của SONET cũng tăng cường OAM&P để truyền các thông tin cảnh báo, điều khiển và hiệu năng giữa các hệ thống và giữa các mức mạng Tuy nhiên, SONET mang quá nhiều thông tin mào đầu và chúng lại được mã hoá ở nhiều mức khác nhau Mào đầu đường (POH) được mang từ đầu cuối tới đầu cuối Mào đầu tuyến (LOH) được sử dụng cho tín hiệu giữa thiết bị kết cuối tuyến ví dụ như các bộ ghép kênh OC-n Mào đầu đoạn (SOH) được sử dụng để thông tin giữa các thành phần mạng liền kề ví dụ như các bộ tái tạo Với một OC-1 với tốc độ là 51,84 Mbps, phần tải của nó chỉ có khả năng truyền dẫn một DS-3 với tốc độ bit là 44,736 Mbps

Xu hướng thứ ba ứng dụng IP/MPLS trực tiếp trên WDM và là giải pháp hiệu quả nhất Tuy nhiên, nó lại yêu cầu lớp IP có trách nhiệm bảo vệ và khôi phục tuyến Nó cũng yêu cầu một khuôn dạng khung được đơn giản hoá để điều khiển lỗi truyền dẫn Có một vài lựa chọn khuôn dạng khung cho IP trên nền WDM Một vài công ty

đã phát triển một chuẩn mới là Slim SONET/SDH Nó cung cấp các chức năng tương tự như SONET/SDH nhưng với các kĩ thuật hiện đại để thay thế mào đầu và ghép kích thước khung vào kích thước gói tin

Một ví dụ khác là ứng dụng khuôn dạng khung Gigabit Ethernet Chuẩn Gigabit Ethernet mới được thiết kế là để dành riêng cho các hệ thống WDM ghép chặt Sử dụng khuôn dạng Ethernet, các máy chủ ở bất kì hướng nào của kết nối cũng không cần sắp xếp lên một khuôn dạng giao thức khác (ví dụ như ATM) để truyền dẫn

Trang 15

10-Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Nguyễn Hoàng Long

Các mạng IP truyền thống sử dụng báo hiệu trong băng nên lưu lượng báo hiệu và điều khiển được truyền dẫn trên cùng một đường và tuyến Một mạng quang WDM

có một mạng truyền thông riêng rẽ dành cho các bản tin điều khiển Như vậy nó sử dụng báo hiệu ngoài băng như trong hình 1.3

Lưu lượng dữ liệu

Báo hiệu ngoài băng

Báo hiệu trong băng

Lưu lượng dữ liệu

và điều khiển

(a) Mạng WDM

(b) Mạng IP truyền thống

Hình 1.3 Lưu lượng dữ liệu và điều khiển trong mạng IP và WDM

Trong mặt phẳng điều khiển, IP trên nền WDM có thể hỗ trợ nhiều kiến trúc mạng khác nhau và sự lựa chọn kiến trúc chỉ phụ thuộc vào môi trường mạng hiện có, nhà quản trị và chủ sở hữu mạng

1.2 Lí do chọn IP over WDM

IP là giao thức được thiết kế để xác định địa chỉ mạng lớp ba và từ đó định tuyến qua các mạng con với các công nghệ lớp hai khác nhau Phía trên lớp IP sống sót rất nhiều các dịch vụ và ứng dụng dựa trên nền tảng IP khác nhau Trong khi đó phía dưới lớp IP thì sợi quang sử dụng công nghệ WDM là công nghệ truyền dẫn hứa hẹn nhất, cho phép dung lượng mạng vô cùng lớn để đáp ứng được sự phát triển của Internet Công nghệ này sẽ trở nên hấp dẫn hơn nhiều khi giá thành của các hệ thống WDM giảm đi

Mặt phẳng điều khiển có nhiệm vụ truyền dẫn các bản tin điều khiển để chuyển đổi các thông tin sẵn có và có thể tiếp cận được, tính toán cũng như thiết lập đường truyền dẫn dữ liệu Mặt phẳng dữ liệu có nhiệm vụ truyền dẫn lưu lượng ứng dụng

Trang 16

và lưu lượng người sử dụng Một chức năng điển hình của mặt phẳng dữ liệu là đệm

và chuyển tiếp gói tin IP không phân tách mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển và do đó nó đòi hỏi các cơ chế QoS tại các bộ định tuyến để phân biệt các bản tin điều khiển và các gói tin dữ liệu

Một hệ thống điều khiển mạng WDM truyền thống sử dụng một kênh điều khiển riêng biệt, còn được gọi là mạng truyền thông dữ liệu, để truyền dẫn các bản tin điều khiển Một hệ thống quản lý và điều khiển mạng WDM, theo TMN, được triển khai theo cấu trúc tập trung Để cho phép mở rộng địa chỉ, các hệ thống này dùng một phân cấp quản lý Kết hợp IP và WDM có nghĩa là, ở trong mặt phẳng dữ liệu

ta có thể yêu cầu các tài nguyên mạng WDM chuyển tiếp lưu lượng IP một cách hiệu quả còn trong mặt phẳng điều khiển ta có thể xây dựng một mặt phẳng điều khiển đồng bộ IP over WDM cũng đánh địa chỉ tất cả các mức trung gian của các mạng quang intra- và inter-WDM và các mạng IP

Các động cơ thúc đẩy IP over WDM bao gồm:

Các mạng quang WDM có thể đánh địa chỉ lưu lượng Internet đang phát triển bằng cách khai thác cơ sở hạ lớp sợi quang sẵn có Sử dụng công nghệ WDM có thể tăng một cách đáng kể việc tận dụng băng thông sợi quang

Hầu hết lưu lượng dữ liệu qua các mạng là IP Gần như tất cả các ứng dụng dữ liệu đầu cuối người sử dụng đều sử dụng IP Lưu lượng thoại truyền thống cũng có thể đóng gói nhờ các kĩ thuật VoIP

IP over WDM thừa hưởng sự mềm dẻo và khả năng thích ứng mà các giao thức điều khiển IP cho phép

IP over WDM có thể đạt được hoặc nhắm vào sự phân bố băng thông động theo nhu cầu (hay giám sát thời gian thực) trong các mạng quang Bằng cách phát triển

từ các mạng quang điều khiển tập trung truyền thống sang mạng tự điều khiển phân

bố, mạng IP over WDM tích hợp không những giảm thiểu chi phí quản lý mạng mà còn cung cấp phân bố tài nguyên động và giám sát dịch vụ theo nhu cầu

Với sự giúp đỡ của các giao thức IP, IP over WDM có thể hy vọng đánh địa chỉ được WDM hay các nhà khai thác hoạt động trung gian NE

Trang 17

Các mạng quang WDM đòi hỏi mặt phẳng điều khiển thống nhất và có khả năng phân cấp giữa các mạng con được cung cấp bởi các nhà khai thác WDM khác nhau Các giao thức điều khiển IP đã được triển khai rất rộng rãi và được chứng minh là

có khả năng phân cấp Sự xuất hiện của MPLS không chỉ bổ sung cho IP truyền thống kĩ thuật lưu lượng và khả năng QoS biến đổi mà còn đưa ra một mặt phẳng điều khiển trung tâm IP thống nhất giữa các mạng

Sự khác biệt giữa các thiết bị mạng WDM đòi hỏi sự liên kết giữa các nhà khai thác trung gian Ví dụ như các WADM không trong suốt đòi hỏi các khuôn dạng tín hiệu nhất định ví dụ như tín hiệu SONET/SDH ở các giao diện khách xen/tách của chúng Sự liên kết hoạt động giữa WDM đòi hỏi sự xuất hiện của lớp mạng mà ở đây là IP

IP over WDM có thể đạt được sự khôi phục động bằng cách phân mức các cơ chế điều khiển phân tán được dùng trong mạng

Từ quan điểm dịch vụ, các mạng IP over WDM có thể lợi dụng các cơ chế, chính sách, mô hình, cơ cấu QoS được đề nghị và phát triển trong mạng IP

Rút kinh nghiệm từ tích hợp IP và ATM, IP và WDM cần một sự tích hợp mạnh hơn nữa để tăng tính hiệu quả và khả năng mềm dẻo Ví dụ như, IP trên nền ATM

cổ điển là tĩnh và phức tạp và chuyển đổi địa chỉ IP sang ATM là bắt buộc phải chuyển đổi giữa các địa chỉ IP và các địa chỉ ATM

Tích hợp IP over WDM sẽ cho phép truyền dẫn mạng quang một cách hiệu quả, làm giảm chi phí cho lưu lượng IP và tăng cường sự tận dụng mạng quang

Trang 18

1.3 Mạng ASON/G-MPLS

Phần này nêu bật sự phát triển hiện tại từ các mạng quang tĩnh sang các mạng quang thông minh (IONS) dựa trên mặt phẳng điều khiển (CP) phân tán Nó bao gồm cả mạng quang chuyển mạch tự động Điều này bao gồm tự động chuyển mạch mạng quang ( ASON) khung , các giao thức (phần lớn dựa trên chuyển mạch nhãn

đa giao thức tổng quát GMPLS (Generalized Multi- Protocol Label Switching) hiện đang đẩy về phía trước để thực hiện như một mặt phẳng điều khiển phân tán, và các kiến trúc mặt phẳng điều khiển khác nhau Khi nghiên cứu về cơ chế sống sót động trong các mạng đa lớp thì cần thiết sử dụng mặt phẳng điều khiển phân tán

1.3.1 ASON / ASTN

Với công nghệ SDH , OTN không linh hoạt vì chúng cung cấp đường truyền cố định giữa các thiết bị mạng lưới của khách hàng Tuy nhiên, mô hình truyền tải cung cấp cho các mạng khách hàng ngày càng trở nên linh hoạt hơn, vì không chỉ

mô hình truyền tải lưu lượng được thay đổi liên tục theo thời gian, mà còn là giữa các vùng nơi mà lưu lượng truy cập được định tuyến thay đổi liên tục Do đó , việc

có thể thay đổi lại đường truyền tải truyền dẫn trong một mạng lưới khách hàng trở nên quan trọng hơn Điều này đòi hỏi mạng lưới truyền tải hay mạng lưới truyền tải quang phải cho phép thiết lập và ngắt bỏ các kết nối theo yêu cầu và một cách tự động bởi khách hàng Sự linh hoạt như vậy tất nhiên đòi hỏi sự thông minh hơn trong mạng lưới truyền tải quang Do đó dẫn đến các khái niệm về các mạng quang thông minh ( IONs )

Trong [ DeM04 ] , các tác giả đã nghiên cứu những ưu điểm ủa IONs , các trình điều khiển và các cơ hội được mang lại bởi các IONs Ví dụ , mạng lưu trữ (SANs)

là một ví dụ về ứng dụng đòi hỏi băng thông theo yêu cầu truyền tải được phát triển

từ các IONs Không chỉ có vậy mà còn từ góc độ mạng , các IONs có thể rất có lợi

Ví dụ, như đã đề cập với công nghệ SDH và OTN, về khôi phục mạng, nó có khả năng có thể thiết lập và ngắt bỏ kết nối theo yêu cầu tại thời điểm xảy ra lỗi , do đó

phục vụ cho quá trình phục hồi thay vì bảo vệ trong mạng lưới truyền tải hoặc mạng

Trang 19

lưới truyền tải quang Mặc dù phục hồi có thể làm tốt hơn bảo vệ về hiệu quả dung lượng, nhưng nó không thể đáp ứng cùng một thời gian hoàn thành phục hồi như

bảo vệ Các IONs không chỉ có thể cung cấp phục hồi trong một mạng lưới truyền

tải quang mà còn cung cấp theo yêu cầu về khả năng dự phòng để phục hồi trong

một mạng lưới khách hàng Khả năng thiết lập và ngắt bỏ kết nối theo yêu cầu cho phép phân bổ dung lượng trong mạng khi cần thiết ; do đó , một mô hình truyền tải động có thể giảm đáng kể dung lượng mạng hoặc chi phí về vốn ( CAPEX ).Không

chỉ giảm được CAPEX, chúng còn tự động hóa việc thiết lập và ngắt bỏ các kết nối

có nghĩa là một giảm rất nhiều chi phí vận hành ( OPEX )

Hình 1.4 minh họa ASON Quan trọng là trong khuôn khổ này một mặt phẳng điều khiển phân tán đã được thêm vào việc quản lý và truyền tải (TPS) đã có trong mạng lưới truyền tải cổ điển Mặt phăng điều khiển này (CP) bao gồm một tập hợp các điều khiển kết nối quang ( OCCS ) được kết nối và điều khiển các thiết bị chuyển

mạch trong mặt phẳng truyền tải (TP) Giao thức quản lý chuyển mạch nhãn tổng quát ( GSMP ) chỉ là một ví dụ để thực hiện giao diện điều khiển kết nối (CCI) này Các OCCS được kết nối với nhau thông qua giao diện mạng–đến-mạng ( NNIs ), trong khi các thiết bị chuyển mạch trong mặt phẳng truyền tải TP được kết nối thông qua giao diện vật lý (PI) Để định tuyến và thiết lập hoặc ngắt bỏ các kênh quang (OCHs)

Hình 1.4 Sơ đồ làm việc trong mạng chuyển mạch tự động

Trang 20

OCCS chạy giao thức định tuyến và báo hiệu , và tương tự trên các NNIs Chính xác hơn, thành phần bên trong của giao diện mạng đến mạng (I-NNI) là một NNI

giữa hai OCCS cùng một phạm vi quản lý điều khiển (AD) ít nhất là trao đổi cấu hình mạng hoặc thông tin định tuyến, các thông điệp kết nối dịch vụ và thông tin điều khiển tài nguyên mạng tùy chọn , trong khi thành phần bên ngoài của giao diện

mạng đến mạng (E-NNI) kết nối OCCS nằm tại các AD hỗ trợ việc trao đổi thông tin địa chỉ mạng với nhau hoặc tổng hợp tóm lược thông tin địa chỉ mạng , xác thực

và thông tin điều khiển cho phép kết nối (CAC) và bản tin dịch vụ kết nối bản tin

Mặc dù chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát (G-MPLS) [ Ala03 ], [ Pap03 ]

dựa trên giao thức bộ là lựa chọn được đẩy về phía trước, nó cũng phải có khả năng

khả dụng , ví dụ, một giao diện mạng-đến-mạng riêng(PNNI) dựa trên giao thức bộ Khách hàng yêu cầu thiết lập một OCh , khi đại diện của nó ra yêu cầu (RA) (ví

dụ, giao diện người sử dụng của khách hàng-đến-mạng [UNI- C] trong diễn đàn quang Liên mạng [OIF] UNI 1.0 ) gửi thông điệp phù hợp hơn người sử dụng mạng

để giao diện (UNI) cho một OCC UNI tối thiểu cần phải được hỗ trợ việc trao đổi thông tin địa chỉ và đặt tên , xác thực và kiểm soát nhập kết nối (CAC) thông tin ,

và tin nhắn dịch vụ kết nối Điều quan trọng cần lưu ý là phairg được phép để thông tin định tuyến hoặc cấu hình mạngnội bộ được tiết lộ cho khách hàng , và phạm vi

quản trị khác Mặc dù kiểm soát có thể ngày càng trở nên quan trọng hơn, các giá

quản lý (MP) và hệ thống quản lý mạng (NMS) sẽ không biến mất hoàn toàn Ví dụ , hầu hết các nhà khai thác sẽ vẫn quan tâm đến thanh toán và kế toán (thường là

một chức năng của MP) MP được kết nối với CP thông qua giao diện quản lý

mạng cho ASTN (NMI -A) thành phần mặt phẳng điều khiển Tương tự như vậy ,

nó được kết nối thông qua giao diện quản lý cho việc truyền tải (NMI -T) các yếu tố

mạng vào TP

Một trong những mục tiêu chính của các CP của một ASTN là để cung cấp một dịch

vụ kết nối chuyển mạch (SC) Nhưng một ASTN cũng sẽ có thể cung cấp một dịch

vụ kết nối (cứng) vĩnh viễn ([H]PC) NMS có thể chọn để cung cấp kết nối bởi chính nó thông qua NMI -T hoặc yêu cầu các thiết lập từ mặt phăng điều khiển

Trang 21

thông qua các NMI-A Trong trường hợp sau đó , có thể cung cấp một dịch vụ kết

nối mềm vĩnh viễn (SPC)

Chức năng chính của mặt phăng điều khiển là quản lý kết nối và kiểm soát CP sẽ

có thể kiểm soát và quản lý ( chuyển mạch và mềm dẻo vĩnh viễn ) kết nối có thể là

một chiều hoặc hai chiều điểm-điểm hoặc điểm-đa điểm một chiều CP cũng có thể

hỗ trợ multihoming , phân tập, và các dịch vụ khác ( như thiết lập các nhóm sử dụng khép kín )

1.3.2.Giao thức cho thiết lập mặt phẳng điều khiển phân tán

Phần trước nói rằng G- MPLS là bộ giao thức thiết lập mặt phẳng điều khiển phân tán Nhãn trong MPLS thường được biểu diễn là số nguyên, trong nhiều trường hợp,

gắn liền với một gói tin IP như một tiêu đề chèn bổ sung Tuy nhiên , ví dụ, một kênh bước sóng (màu ) có thể được hiểu như là một nhãn Do đó , khái niệm chuyển

mạch nhãn đa giao thức tổng quát ( G- MPLS ) cho phép một nhãn được biểu diễn như là một số nguyên, một khe thời gian trong ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM), một bước sóng hoặc dải bước sóng trên một sợi, một sợi trong một cáp, và

cứ như vây Vì vậy , ý tưởng là để tái sử dụng bộ giao thức tương tự , sử dụng MPLS tiêu chuẩn để thiết lập và ngắt bỏ nhãn đường chuyển mạch ( LSPs ), để có

thể điều khiển chuyến mạch thay vì kết nối vĩnh viễn thông qua mạng lưới truyền

tải hoặc mạng lưới truyền tải quang Hình 1.5 minh họa nguyên tắc này bằng cách khái quát hóa mô hình MPLS

Giao thức đặt trước tài nguyên với phần mở rộng kỹ thuật lưu lượng (RSVP- TE) [ RFC2205 ] đã được sử dụng như là giao thức báo hiệu để thiết lập và ngắt bỏ các đuờng chuyển mạch nhãn trong MPLS-TE ; các phần mở rộng cần thiết cho LSP TE được quy định trong [ RFC3209 ] [ RFC3471 ] quy định cụ thể các phần mở rộng giao thức báo hiệu yêu cầu cụ thể để hỗ trợ G- MPLS [ RFC3473 ] chỉ ra các yêu

cầu để cần thiết cho mở rộng giao thức RSVP- TE Tất nhiên, yêu cầu nhãn và nhãn đối tượng tổng quát là phần mở rộng quan trọng đối với giao thức RSVP- TE

Trang 22

cho phép hỗ trợ G-MPLS Yêu cầu nhãn tổng quát bao gồm một kiểu mã hóa LSP (ví dụ , gói so với đóng gói kỹ thuật số so với bước sóng LSPs), một loại chuyển

mạch (ví dụ như chuyển đổi các LSP như mạch TDM hoặc kênh bước sóng đầy đủ) , và một định tải trọng tổng quát (G- PID) (ví dụ , gói qua SONET [ PoS ]) Mã hóa

của đối tượng nhãn chuẩn phụ thuộc vào liên kết mà nhãn được sử dụng

Hình 1.5 Khái niệm chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát

Ngoài các nhãn yêu cầu và nhãn đối tượng chuẩn , các phần mở rộng giao thức báo

hiệu hỗ trợ cho thấy một nhãn được lựa chọn bởi một node đường xuống, để hạn

chế các bộ nhãn mà từ đó một node đường xuống có thể lựa chọn, và để thiết lập LSPs hai chiều

Hình 1.6 thể hiện tổng quan năng lực một mạng G-MPLS Nhờ quá trình phát hiện

của các node kế cận, mỗi node trong mạng biết về tất cả các node kế cận nhau trong

mạng Hơn nữa, một tiến trình phun ngập cho phép mỗi node có thể phun thông tin này trên toàn mạng theo định kỳ Mỗi node xử lý tất cả các gói dữ liệu liên kết đến

và lưu trữ các thông tin trạng thái nhận của mỗi liên kết trong cơ sở dữ liệu liên kết

của nó Bởi có như vậy một cơ sở dữ liệu liên kết trong mỗi node mạng, mỗi node

Trang 23

mạng chia sẻ một cấu trúc đồ hình liên kết mạng lưới và xem tài nguyên và do đó

có thể tính toán con đường ngắn nhất cùng mà một LSP đã được thiết lập Để có thể phân biệt giữa các loại liên kết khác nhau, liên kết có chứa một trường cho thấy có

khả năng ghép kênh/chuyển đổi của các liên kết quảng bá Cột thứ ba trong cơ sở dữ

liệu liên kết minh họa điều này; cột này nói thấy tất cả các liên kết là các liên kết quang (như vậy , có khả năng chuyển đổi bước sóng [ LSC ]) ngoại trừ liên kết CD

đó là một liên kết ở mức IP (như vậy , có khả năng chuyển đổi gói tin [ PSC ] ) Do

đó, các đường quang được thiết lập giữa C và E qua B và D

Một khía cạnh quan trọng của G- MPLS là một nhãn tổng có thể đại diện cho các

loại khác nhau của LSPs Ví dụ, trong một mạng IP -over- WDM , một LSP có thể

là một đường quang ( nhãn là bước sóng ) hoặc một LSP phổ thông trong lớp IP (nhãn là các số nguyên có thể thực hiện trong một tiêu đề chèn vào) Câu hỏi đặt ra bây giờ như thế nào để định tuyến các LSPs sau trên tập hợp các LSPs cũ từ trước( đường quang) đã hình thành một cấu hình mạng lưới logic

Hình 1.6 Nguyên tắc định tuyến trạng thái liên kết trong mạng chuyển mạch nhãn

đa giao thức chuẩn

Với mục đích này, từ lúc một LSP (có chức năng như một liên kết logic) đã được thiết lập , nó sẽ được quảng bá bằng các phương tiện của một liên kết gói cho tất cả

Trang 24

các node khác trong mạng Trong hình 1.6, các đường quang được thiết lập giữa các node C và E tạo ra một liên kết logic ở mức IP giữa các node C và E Vì vậy, ta có

thể thấy một cái nhìn tổng quan tổng hợp của một mạng lưới đa lớp [ Kom02 ]

Không cần thiết để đưa ra một định tuyến liền kề (ví dụ , đưa ra các giao thức phát

hiện ) giữa hai thiết bị đầu cuối như một liên kết TE logic ( thực sự là một LSP trong lớp mạng cơ bản hoặc lớp con ) sau khi nó đã được quảng bá ; Do đó , chẳng

hạn liền kề cũng được gọi là một chuyển tiếp kề (FA) Không chỉ trong các kết quả FAs trong các liên kết TE trên mà không có định tuyến liền kề được đưa lên, mà trong G-MPLS , một số công nghệ đơn giản là không cho phép truyền tải các thông tin điều khiển trong băng tần (như vậy , đòi hỏi các kênh out-of-band điều khiển) ,

và đôi khi một tập của các liên kết được quảng bá là một liên kết TE duy nhất để cải thiện khả năng mở rộng Những điều này và các vấn đề khác vẫn còn đang được tiêu chuẩn hóa [ Kom03 ]

Hình 1.7 minh họa cách phục hồi có thể được cung cấp trong mạng G-MPLS Ví dụ này giả định rằng sau khi đường quang giữa C và E đã được thiết lập ở hình 1.6, liên kết BD lỗi cũng không ảnh hưởng đến đường quang này Ta giả định rằng sự xâm nhập node C được thông báo rằng các đường quang đã bị ảnh hưởng bởi một

lỗi và node C hoạt động như phục hồi đầu cuối (RHE) Tùy thuộc vào thông tin RHE nhận , nó đã có thể tính toán lại một tuyến đường CSPF mới trước khi nhận được gói cập nhật trạng thái liên kết hoặc có thể chờ đợi một thời gian để nhận được các gói cập nhật trạng thái liên kết Một khi đã có một cái nhìn tổng quan cập nhật

của cấu hình mạng lưới và các nguồn, có thể tính toán lại RHE một tuyến đường CSPF mới cho đường quang (trong ví dụ này thông qua node A thay vì thông qua node D) và thiết lập lại các đường quang dọc theo tuyến đường mới này

Trang 25

Hình 1.7 Minh họa khả năng phục hồi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức

tổng quát

Có rất nhiều cách để thực hiện phục hồi trong một mạng lưới ; ví dụ trên minh họa

chỉ có một khả năng Ví dụ, thay vì node C hoạt động như một RHE (và do đó cần

phải được thông báo về lỗi) , node B cũng có thể hoạt động như một RHE Giả sử

chỉ có liên kết đơn hoặc node bị lỗi , node B phải có khả năng để tính toán lại một con đường thay thế mới từ nó đến điểm đến node E cho đường quang bị ảnh hưởng ( trong trường hợp này con đường thay thế đi từ node B qua node A đến node E) từ lúc đó node B phát hiện sự cố Vì node B phát hiện lỗi và đã có một cái nhìn tổng quan về tình trạng mạng tổng thể trên cơ sở dữ liệu liên kết của nó , nó không cần

chờ đợi bất kỳ gói cập nhật trạng thái liên kết hoặc bất kỳ tín hiệu lỗi khác trước khi

nó có thể bắt đầu tính toán các con đường thay thế Điều này sẽ dẫn đến một sự cải thiện đáng kể thời gian thực hiện phục hồi Chúng ta gọi là kỹ thuật nhanh chóng thay đổi lộ trình hạn chế dựa trên cấu hình mạng định hướng này ( FTCR ) [ Vhe00 ], [ ColPNC011 ] bởi vì nó dựa trên các thông tin cấu hình mạng trong cơ sở dữ liệu liên kết chính của RHE ( phần định hướng cấu hình mạng) và yêu cầu định tuyến rõ ràng (phần định tuyến ràng buộc ) vì RHE đã có thể bắt đầu quá trình truyền tín

hiệu để thiết lập các đường quang bị ảnh hưởng dọc theo tuyến đường thay thế trước khi cơ sở dữ liệu chính liên kết trong các node trung gian dọc theo con đường

Trang 26

thay thế này được cập nhật

Bảng 1.1 tóm tắt tất cả các khả năng được đề cập để thực hiện phục hồi mạng Sự khác biệt chính giữa bảo vệ và thực hiện phục hồi là với các kết nối chéo trên các tuyến đường sao lưu diễn ra trước sự xuất hiện của lỗi, trong khi với phục hồi các OXCs trên các tuyến đường dự phòng là chỉ qua kết nối sau khi bị lỗi Việc tính toán các tuyến đường phục hồi sao lưu có thể được kế hoạch trước hoặc động , cũng như sự phân công bước sóng trên các tuyến đường dự phòng

Khi mặt phăng điều khiển trở nên ngày càng quan trọng trong mạng lưới truyền tải ,

rõ ràng là nó sẽ được tách ra từ một cách hợp lý việc vận chuyển hoặc mặt phẳng dữ

liệu thay vì là một tính năng tiện ích hay đơn giản của giá truyền tải Nói cách khác;

sự phát triển, nâng cấp toàn bộ các giá truyền tải và các chức năng điều khiển của giá được tách rời khỏi nhau Thậm chí nhiều hơn thế, các chức năng của mặt phăng điều khiển được cung cấp bởi một nhà cung cấp khác với cung cấp phần cứng cho

dữ liệu hoặc giá truyền tải: ví dụ, không phải là không thể tưởng tượng rằng việc phát triển mặt phăng điều khiển kiểm soát chính thức được phát triển vượt ra ngoài chuyên môn và khả năng của một nhà cung cấp phần cứng

Tất nhiên, nhiệm vụ của mặt phăng điều khiển vẫn phải kiểm soát các thiết bị trong truyền tải hoặc mặt phẳng dữ liệu ; do đó , logic các mặt phăng điều khiển từ

vận chuyển hoặc mặt phẳng dữ liệu đòi hỏi một giao diện chuẩn hóa giữa hai giá Giao diện này được gọi là kết nối điều khiển giao diện (CCI) trong ASONs, như mô

tả trong Bảng 1.1 Giao thức quản lý chuyển mạch chuẩn ( GSMP ) [ RFC3292 ] là''

một giao thức tổng quát để kiểm soát chuyển đổi nhãn '' cho phép tách kiểm soát

Bảng 1.1 So sánh giữa bảo vệ và phục hồi

Ph ục hồi Định trước Định trước Sau lỗi

Định trước Động Sau lỗi

B ảo vệ Định trước Định trước Trước lỗi

Trang 27

chuyển đổi từ các yếu tố chuyển tiếp chuyển đổi ; tại thời điểm ghi, các phần mở

rộng cần thiết để hỗ trợ các nhãn tổng quát dưới một tiêu chuẩn [ Cho03 ] Trong

ngắn hạn, GSMP cho phép một bộ điều khiển để thiết lập và đưa ra các kết nối qua chuyển mạch, thêm và xóa rời trên một kết nối multicast, quản lý cổng chuyển đổi, thông tin yêu cầu cấu hình, yêu cầu và xóa tài nguyên chuyển đổi, thống kê theo yêu

cầu, và nhận được thông báo về các sự kiện không đồng bộ như một liên kết đường

xuống Quản lý kết nối/kiểm soát là một trong những chức năng quan trọng nhất hỗ

trợ bởi GSMP

GSMP là trong tự nhiên một giao thức chủ-tớ, có nghĩa là bộ điều khiển chuyển đổi hoạt động như tổng thể , đưa ra yêu cầu đó phải được thực hiện, và chuyển đổi

tự động như đầy tớ , đáp ứng / thừa nhận những yêu cầu sau khi có các hành động

cần thiết Ngoại lệ duy nhất này là đầy tớ (như vậy , việc chuyển đổi ) thông báo

tổng thể ( do đó , bộ điều khiển chuyển đổi) của một sự kiện không đồng bộ Một

mã giao dịch ( TID ) thực hiện trong các thông điệp giao thức cho phép tương ứng

phản ứng với các yêu cầu tương ứng Thông điệp trả lời sẽ ghi nhận những thành công của các hoạt động yêu cầu hoặc sự lỗi của hành động yêu cầu; do đó, các đầy

tớ chỉ có thể tạo ra một thông điệp trả lời sau khi đã thực hiện các hoạt động yêu

cầu

Như mô tả trong bảng 1.1, yêu cầu đại diện của một yêu cầu khách hàng thông qua giao diện mạng người dùng (UNI ) các thiết lập và ngắt bỏ các kết nối chuyển mạch thông qua mạng ASONs Các khung liên nhiệm quang(OIF) đã được tiêu chuẩn hóa

một phiên bản đầu tiên của giao thức UNI và đang tiếp tục phát triển giao thức này Đầu tiên , một sự khác biệt đã được thực hiện giữa UNI-khách hàng (UNI- C ) và UNI-mạng (UNI- N) bên của UNI UNI-C có địa chỉ riêng của nó Tuy nhiên , yêu

cầu thiết lập kết nối nên sử dụng địa chỉ UNI-N Để cho phép một UNI-C để dịch các địa chỉ UNI-C của điểm đến vào địa chỉ UNI-N của nó, là UNI hỗ trợ một dịch

vụ phân giải địa chỉ Không chỉ truy vấn phân giải địa chỉ cần được hỗ trợ , nhưng cũng tạo tin nhắn đăng ký Ngoài các dịch vụ phân giải địa chỉ , UNI cũng chạy

một thủ tục phát hiện dịch vụ (SDP), trong đó thương lượng cho dù LDP hoặc

Trang 28

RSVP sẽ được hỗ trợ như là một giao thức báo hiệu, cho dù độ phân giải địa chỉ được hỗ trợ, trong đó khung (ví dụ , SONET hoặc SDH ) và mức độ từng cổng được

sử dụng, và được hỗ trợ thông suốt

Ngay cả trước khi phát hiện hoặc địa chỉ đăng ký dịch vụ có thể xảy ra , các thủ

tục phát hiện liền kề (NDP) và thiết lập kênh điều khiển sẽ được hoàn thành Thật

vậy, một kênh điều khiển được yêu cầu thông qua UNI , để phục vụ việc trao đổi

bản tin báo hiệu giữa UNI-C và UNI-N thực thể Kênh điều khiển là một kênh điều khiển dựa trên IP (IPCC) Có ba khả năng để hỗ trợ các IPCCs (hình 1.8)

Hình 1.8 Hỗ trợ của kênh điều khiển trên nền IP

Sợi vào/băng vào thiết lập IPCC trên các kênh truyền thông dữ liệu ( DCC ) của các bước sóng dữ liệu Ở chế độ sợi vào/ngoài băng , IPCC chiếm một bước sóng riêng

biệt hoặc kênh TDM vào liên kết UNI Cuối cùng, trong cấu hình ngoài sợi/ngoài băng, IPCC có thể được chuyển qua một mạng lưới truyền tải IP Một khi IPCC đã được thành lập, các NDP, SDP, và địa chỉ khách hàng đăng ký có thể bắt đầu sử

dụng UNI yêu cầu các thiết lập và ngắt bỏ các đường quang thông qua mạng

1.3.3 Tổng quan về kiến trúc mặt phăng điều khiển (chồng lấn, ngang hàng, gia tăng)

Phần 1.3.1 giải thích rằng khuôn khổ ASONs giả định rằng khách hàng yêu cầu thông qua UNI để thiết lập/ngắt bỏ các kết nối thông qua mạng lưới ASONs; xem xét một mạng IP-over-OTN, điều này có nghĩa là mạng IP họat động giống như một khách hàng từ lớp mạng server OTN

Trang 29

Hình 1.9 giao diện người dùng-mạng (UNI) cấu hình tham khảo (dưới cùng, khách hàng để ONE gọi dịch vụ trực tiếp; trái, khách hàng vào mạng đại lý gọi trực tiếp phục vụ, phải, đại diện khách hàng vào mạng đại diện của bên thứ ba gọi dịch vụ)

Tuy nhiên, mục 1.3.2 cho thấy bộ giao thức G-MPLS là có thể có được một cái nhìn tích hợp của một mạng lưới đa lớp và do đó có thể kiểm soát mạng lưới này như một mạng duy nhất Phần 1.3.2 cũng cho thấy rằng mặt phẳng điều khiển sẽ phân tách một cách logic từ mặt phẳng truyền tải hay dữ liệu (thay vì là một tính năng tiện ích hay đơn giản của mặt phẳng truyền tải), vì vậy mặt phăng điều khiển ngày càng trở nên quan trọng trong mạng lưới truyền tải Ví dụ, điều này sẽ cho phép một nhà bán hàng khác với nhà cung cấp phần cứng cho mặt phẳng dữ liệu

hoặc truyền tải để cung cấp mặt phẳng hoatj động đầy đủ chức năng

Nội dung của mục này nhằm mô tả các cấu trúc mặt phẳng điều khiển khác nhau

dựa giả định mức độ tích hợp khác nhau hội nhập khác nhau của mặt phẳng điều khiển của khách hàng và các lớp mạng máy chủ Mặc dù các cuộc thảo luận thường được áp dụng , nó tập trung vào một kịch bản mạng IP-over-OTN

Mô hình mặt phẳng điều khiển đầu tiên là mô hình chổng lấn: Như trong hình 1.10

cả hai lớp chạy mặt phăng điều khiển riêng của mình trong mô hình này Lớp IP

họat động như lớp khách hàng hoặc lớp người sử dụng, và các OTN họat động như

Trang 30

lớp máy chủ; do đó, một giao diện người dùng mạng (UNI) giữa hai lớp cho phép các lớp IP của khách hàng để yêu cầu dung lượng (ví dụ, đường quang ) từ máy chủ

mạng OTN Cả hai mặt phẳng điều khiển là hoàn toàn độc lập với nhau Nói cách khác, lớp định tuyến của khách hàng (định tuyến IP như OSPF) và có thể phát tín

hiệu MPLS là độc lập với tín hiệu mặt phăng điều khiển lớp quang ( và định tuyến ) Tất nhiên, cả hai mặt phăng điều khiển có thể được khởi tạo từ các loại mặt phăng điều khiển giống nhau (ví dụ ,G-MPLS) Tuy nhiên, sự độc lập cũng cho phép OTN

để chạy giao thức ASONs nghiêm ngặt khác

Hình 1.10 Mô hình chổng lấn (D Colle, et al.'' 'Developing control plane models for optical networks, Technical Digest, 2002 Optical Fiber Communication Conference [OFC2002], Anaheim, CA, March 17-22, 2O02, pp 757-759.)

Để ghép nối cả hai lớp , một giao thức thích hợp (hoặc thiết lập chung của các giả định) giữa hai lớp được cung cấp, cho phép giao tiếp giữa các mặt phẳng điều khiển

của cả hai lớp Giao thức này cung cấp, ví dụ, độ phân giải địa chỉ giữa các lớp và/hoặc khởi tạo yêu cầu kết nối/phát hành

Một trong những hạn chế của mô hình chổng lấn là trùng lặp chức năng điều khiển (ví dụ, hai giao thức định tuyến riêng biệt được chạy trong hai lớp) Một nhược điểm nữa là vấn đề khả năng mở rộng ; cho mỗi đường quang được thiết lập một địa

chỉ IP định tuyến liền kề tương ứng phải được thiết lập Đây cũng là một vấn đề

Trang 31

trong kinh điển IP -over- ATM vì số lượng tăng lên kết nối chính và các thông tin trong cơ sở dữ liệu định tuyến MPLS đã có thể vượt qua những vấn đề này bằng cách sử dụng các phím tắt TE, như trái ngược với lập kế cận trên mỗi LSP riêng

biệt Một nhược điểm cuối cùng của mô hình chổng lấn là có một mối quan hệ client-server rõ ràng; ví dụ, độ phân giải địa chỉ là cần thiết vì không gian địa chỉ riêng biệt (như được giải thích trong các phần sau đây, vấn đề này được giải quyết trong mô hình tăng cường)

Mặt khác, lợi thế của sự tách biệt của hai trường hợp mặt phăng điều khiển trong

mô hình chổng lấn là bất kỳ thông tin bí mật từ mạng lưới truyền tải không được tiết

lộ cho bất kỳ mạng lưới khách hàng (nhà điều hành) Nó cũng có vẻ như là mô hình

chổng lấn là thích hợp nhất cho các kết nối với các mạng SDH

Một mặt phăng điều khiển mô hình thứ hai là mô hình ngang hàng, thể hiện trong hình 1.11 Trong mô hình này một chiếc mặt phăng điều khiển duy nhất kiểm soát

cả hai IP và lớp OTN Kết quả là công cụ chuyển tiếp IP của các bộ định tuyến và các loại chuyển đổi OXC được tích hợp một cách hợp lý từ một mặt phăng điều khiển Bởi vì các giao thức kiểm soát MPLS hiện tại sẽ chỉ yêu cầu thay đổi nhỏ trở thành G- MPLS phù hợp, nó sẽ là một kịch bản để có LSRs đi qua sự kiểm soát của các kết nối chéo quang Bởi có một giao diện điều khiển tiêu chuẩn hóa (ví dụ , GSMP) một kịch bản như vậy không phải là không thực tế ; một giao diện tiêu chuẩn như vậy là thú vị, đặc biệt là trong trường hợp một nhà cung cấp duy nhất không cung cấp cả hai loại thiết bị

Trang 32

Hình 1.11 Mô hình ngang hàng (D Colle, et al ''Developing control plane models for optical networks,'' Technical Digest, 2002 Optical Fiber Communication Conference [OFC2002], Anaheim, CA, March 17-22, 2002, pp 757-759.)

Cái gọi là IP/kênh điều khiển OTN được thực hiện qua các liên kết vật lý giữa các

thực thể IP / OTN hợp lý Trong trường hợp của G-MPLS, đường quang đang được coi là LSPs quang và do đó không có kếtquả trong một phiên mới ngang hàng giữa các điểm cuối của chúng (tức là , không có kênh kiểm soát được thiết lập trên các đường quang ) Lưu ý, tuy nhiên, điều này không ngăn chặn các đường quang được

quảng bá vào giao thức định tuyến như liên kết trực tiếp TE (hoặc chuyển tiếp kế

cận [FAs] ) giữa thiết bị đầu cuối của chúng

Mô hình ngang hàng có những ưu điểm sau đây Đầu tiên ,tránh bị lặp trùng Thứ hai, những nhược điểm của các mối quan hệ client-server giữa IP và OTN (ví dụ, các vấn đề với độ phân giải địa chỉ) không còn tồn tại Mặc dù không có phiên ngang hàng bổ sung là cần thiết cho mỗi đường quang được thiết lập (trong đó có

thể giải quyết một số vấn đề khả năng mở rộng, ví dụ như, không xử lý các thông điệp chào cho mỗi đường quang), các đường quang phải được quảng bá với mạng như là một liên kết logic

Trang 33

Rõ ràng hạn chế của mô hình ngang hàng như sau Mô hình ngang hàng không được áp dụng cho tất cả các mô hình kinh doanh Ví dụ, trong một kịch bản mạng IP-over-OTN , truyền tải hoặc truyền tải quang có thể không chấp nhận rằng các ISP (ví dụ , một đối thủ cạnh tranh ) phải mất sự kiểm soát của OTN (hoặc ngược

lại ) Mô hình ngang hàng cũng giới hạn trong một miền đơn hoặc hệ thống tự trị

Mô hình mặt phăng điều khiển thứ ba là mô hình tăng cường , minh họa trong hình 1.12 Mô hình này là một sự thỏa hiệp giữa hai chổng lấn và mô hình ngang hàng

Hình 1.12 Mô hình gia tăng

Nó gần tương tự như mô hình chồng lấp , theo nghĩa là cả hai lớp có thể có quyền

kiểm soát giá riêng của chúng Tuy nhiên , một số thông tin điều khiển như thông tin lan truyền thể bị rò rỉ thông qua giao diện giữa hai lớp Một cách thực tế hơn, [ Raj00 ] rằng thông tin lan truyền lớp khách hàng được thực hiện thông qua các OTN , nhưng địa chỉ OTN sẽ không được truyền đến mạng lưới khách hàng

Nguyên tắc rò rỉ thông tin lan truyền lớp khách hàng từ một phía của mạng đến các vùng khác cũng tương tự như nguyên tắc của MPLS / BGP VPN [ RFC2547 ] và được minh họa trong hình 1.13 Hãy xem xét rằng bộ định tuyến IP rA được gắn qua cổng OPA cho OXC oxA và bộ định tuyến IP RB được gắn qua cổng OPB cho OXC OXB Khi RB router và OXC OXB chạy một phiên E-BGP trên UNI , sau đó OXC OXB biết địa chỉ từ RB Chính xác hơn, OXC OXB biết sau đó rằng RB có

thể đạt được thông qua OPB cổng của nó Nó quảng bá mối quan hệ này thông qua

Trang 34

một phiên I- BGP để OXC oxA OXC oxA chuyển tuyến đường BGP này trên một phiên E -BGP với router rA , sau khi loại bỏ bất kỳ địa chỉ quang từ các tuyến đường Nói cách khác, bộ định tuyến rA có thể dễ dàng tìm hiểu các địa chỉ từ router RB , trong khi độ phân giải địa chỉ được lưu giữ bên trong mạng lưới lưu lượng Từ thời điểm này, bộ định tuyến rA chỉ đơn giản là có thể yêu cầu OXC oxA để thiết lập một đường quang với router RB Đó là trách nhiệm đó OXC oxA

dịch RB địa chỉ trong yêu cầu kết nối đến địa chỉ cổng quang thích hợp

Cuối cùng , lưu ý rằng mặc dù tất cả mọi người đồng ý rằng các mô hình tăng cường nằm đâu đó ở giữa hai mô hình chổng lấn và ngang hàng, vẫn chưa có một sự

hiểu biết rõ ràng hoặc định nghĩa của mô hình tăng cường này Tuy nhiên, rõ ràng

là các mô hình tăng cường cố gắng để tìm một thỏa hiệp giữa những lợi thế và bất

lợi của cả hai kiểu

Hình 1.13 Minh họa cách ASON mang thông tin lan truyền lớp khách hàng từ mạng

này sang mạng khác

Trang 35

CHƯƠNG II KHẢ NĂNG SỐNG SÓT TRONG MẠNG IP

over WDM

2 1 Tổng quan về sống sót trong mạng IP over WDM

Lưu lượng IP ngày càng chiếm thị phần nhiều trong tổng số lưu lượng trên mạng đường trục Chính vì vậy các kiến trúc mạng nhiều lớp như: IP/ATM Mode, SONET/WDM Mode là kiến trúc phức tạp gây ra nhiều độ trễ nên sẽ dần dần bị thay tế bằng kiến trúc IP trực tiếp trên WDM Mô hình IP trực tiếp trên WDM cũng cung cấp khả năng sẵn sàng của mạng tương tự như kiến trúc mạng nhiều lớp Khả năng sẵn sàng của mạng là sự kết hợp của: sự tin cậy của các thiết bị mạng và khả năng sống sót của các thiết bị trên mạng Sự tin cậy của các thiết bị được đảm bảo

bằng sự dự phòng có sẵn trong nó Khả năng sống sót của mạng là khả năng của

mạng để chuyển tạm thời dịch vụ mạng sang khu vực dự trữ khác để chống lại

những lỗi của mạng Lỗi này có thể do đứt cáp hoặc lỗi tại các node mạng Các lỗi này có thể là lỗi của con người hoặc thiên tai như: cháy, bão, động đất, núi lửa…Lỗi

tại các Node mạng có thể được thay thế bằng các thiết bị dự phòng Tuy nhiên khi

tất cả các Node bị lỗi thì khó để khôi phục vì nó yêu cầu một lượng dự trữ Tuy nhiên sự cố trên là khó xảy ra và có thể giải quyết bằng cách định tuyến lại qua Node bị lỗi Việc kiểm tra và bảo dưỡng các đường link là khó hơn nhiều so với các Node vì nó trải dài trên các điều kiện địa lý khác nhau như: vùng núi, vùng biển, trong các khu đô thị… Do vậy rất khó xác định vị trí lỗi để xử lý Trong chương này của luận văn chúng ta tập trung vào nghiên cứu khả năng sống sót khi bị lỗi đường truyền

Tầm quan trọng của khả năng sống sót trong mạng IP over WDM

Ví dụ như trên hình 2.1 có 3 Node mạng, 3 Node mạng đều là các Node quang và

hỗ trợ chuyển mạch bước sóng quang, thêm vào đó đường đi ngắn nhất đã được gán

và có tải lưu lượng tương tự nhau Tải lưu lượng là kết quả của tỉ lệ mong đợi đến

và thời gian chiếm giữ mong đợi Tỷ lệ blocking có thể được tính bằng tỷ lệ mất Erlang B :

Trang 36

!/

!/)

W(

=

∑

=

Hình 2 1: Mô hình mạng ba node

Trong đó W là số lượng bước sóng trong một đường kết nối và ρ là lượng tải cung

cấp trong mỗi Node, trong ví dụ này chúng ta ví dụ W là 100 bước sóng và lượng

tải cung cấp là 70 Erlangs như vậy mạng sẽ có 0,137% khả năng blocking Tuy nhiên nếu có lỗi xảy ra giữa Node 1 và Node 2, lưu lượng giữa Node 1 và Node 2 sẽ được định tuyến lại qua Node 3 Cuối cùng để đến được Node 2, tải cung cấp trên đường kết nối 1-3 và 3-2 sẽ tăng lên 140 Erlangs, sử dụng công thức trên ta có thể tính được tỷ lệ Blocking của đường link 1-3 và 3-2 sẽ là 30,12% Sử dụng công thức

về sự giả định của việc sử dụng đường thì tỷ lệ blocking end-to-end sẽ là 30.12)2 = 51,17 Rõ ràng là không thể chấp nhận được việc chỉ có một đường link

1-(1-bị lỗi mà tỷ lệ end-to-end blocking có thể xảy ra từ: 0,137% đã lên tới 51,17% Rất nhiều cuộc gọi đến bị chặn lại và rất nhiều dữ liệu đang sống sót ngẫu nhiên trên đường kết nối 1-2 sẽ bị loại bỏ vì giới hạn của đường kết nối 1-3 QoS sẽ giảm thê

thảm Qua ví dụ trên chúng ta thấy việc thiết kế mạng để đảm bảo sự sống sót trên

mạng là hết sức quan trong, nhất là các mạng có băng thông rộng trong tương lai Trong các mạng nhiều lớp, phần điều khiển được để ở lớp SONET/SDH Trong

mô hình mạng 2 lớp, tầng SONET/SDH bị loại bỏ nên các phần tử mạng như IP /WDM đều có cơ chế sống sót riêng của nó, điều đó rất quang trọng để xác định cơ

chế để đảm bảo khả năng sống sót của mạng, xem xét những thuận lợi và khó khăn

3

Trang 37

tại mỗi lớp và xác định sự ảnh hưởng lẫn nhau và đến toàn bộ mạng trong cơ chế

sống sót nhiều lớp Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu một số cơ chế đảm

bảo sống sót trong mạng IP/WDM

Hiện tại người ta đang đề xuất sử dụng MPLS để hỗ trợ các kiểu chuyển mạch khác nhau: chuyển mạch gói, chuyển mạch TDM, chuyển mạch sợi Mở rộng của MPLS là GMPLS Để hỗ trợ IP over WDM trong mặt phẳng điều khiển của GMPLS giao thức OSPF hoặc IS-IS

GMPLS cho phép các bộ định tuyến IP yêu cầu các dịch vụ băng thông từ phần chuyền tải sử dụng các kỹ thuật hiện tại của mặt phẳng điều khiển Thông qua các thành phần của GMPLS ví dụ như: khám phá neighbour và cập nhật trạng thái đường, các bộ định tuyến IP (hoặc các LSR) ở biên của mạng quang sẽ có được thông tin của mạng và sẽ sử dụng thông tin này để quản lý các bước sóng hoặc băng thông có sẵn để dùng (sẵn sàng sử dụng) trong lớp quang GMPLS hỗ trợ cả hai

kiến trúc mạng: chồng lấn và ngang hàng

Trong mô hình chồng lấn, sẽ sống sót song song hai mặt phẳng điều khiển: một ở

một ở mạng lõi quang và một ở các LSR Sự phối hợp giữa hai mặt phẳng điều khiển là rất nhỏ thông qua giao diện người sử dụng Các LSR không biết cấu trúc

của mạng bên trong

2 2 Các phương pháp nâng cao khả năng sống sót trên mạng IP over

WDM

Khả năng sống sót có thể được phân chia ra thành 2 loại sau: Bảo vệ và khôi phục Trong đa số các trường hợp, cơ chế bảo vệ được thiết kế để chống lại các lỗi đơn lẻ trong khi đó chế độ khôi phục được thiết kế để chống lại nhiều lỗi Bên cạnh đó sự khác biệt giữa bảo vệ và khôi phục có thể dựa trên nhiều nhân tố khác như: tốc độ khôi phục, khả năng bao phủ…

Trang 38

chọn Cơ chế 1+1 không hỗ trợ các luồng dữ liệu tốc độ lớn vì cả đường chính và đường dự phòng đều chuyển cùng một loại dữ liệu Để chống lại việc mất dữ liệu, phía Node nguồn phải làm trễ việc truyền dữ liệu trên đường dự phòng trong một khoảng thời gian xác định phụ thuộc vào sự khác nhau của việc trễ truyền dẫn giữa đường chính và đường dự phòng cộng với thời gian xác định lỗi Có 2 kiểu bảo vệ 1:1 Trong kiểu thứ nhất nó yêu cầu một đường bảo vệ dành riêng nhưng nó được

cấp phát băng thông nhỏ trong điều kiện bình thường Trong kiểu thứ hai, đường

bảo vệ không được dành riêng mà nhiều đường bảo vệ có thể sử dụng chung tài nguyên miễn là chúng không ảnh hưởng đến nhau Cơ chế bảo vệ 1:1 có thể mở

rộng thành cơ chế bảo vệ đường M:N trong đó N đường bảo vệ được sử dụng cho

M đường đang hoạt động Cơ chế bảo vệ 1+1 nhanh và đơn giản hơn cơ chế 1:1 nhưng nó tiêu tốn tài nguyên mạng hơn Ví dụ của phương pháp bảo vệ dành riêng như hình 2.2

Hình 2 2: Ví dụ của bảo vệ dành riêng

Việc sử dụng đường dự phòng dành riêng có ưu điểm là thời gian hồi phục nhanh

do dành trước tài nguyên (đường dự phòng) khi thiết lập đường chính Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là làm tốn tài nguyên mạng Để đạt hiệu quả sử

dụng tài nguyên tối đa có thể sử dụng phương pháp chia sẻ đường dự phòng Trong trường hợp này, tài nguyên của đường dự phòng có thể cấp cho một kênh dự phòng

Trang 39

nếu đường chính của kênh đó bị lỗi Tuy nhiên trong trường hợp này, thời gian hồi

phục sẽ kéo dài lâu hơn Để đảm bảo hoạt động của mạng, phương pháp này cần thêm một bước hồi phục ngược, tức là đường dự phòng sẽ được giải phóng khi đường chính được khôi phục Chi tiết của phương pháp này được thảo luận ở phần sau Phương pháp chia sẻ đường dự phòng phải được đảm bảo rằng các đường chính dùng chung một đường dự phòng không thể xuất hiện lỗi cùng một thời điểm, khái niệm nhóm chia sẻ rủi ro (SRLG) được phát triển để phát hiện các lỗi từ những nguồn khác nhau Hình 2.3 chỉ ra phương thức hoạt động của SRLG Mỗi đường kết

nối vật lý giữa các OXC xác định một SRLG, cụ thể: SRLG1 (gắn với đường kết

nối số 1) bao gồm conn1, conn2, conn3 và tiêu biểu cho việc chia sẻ rủi ro của cả hai kết nối nếu đường kết nối 1 bị lỗi

OXC4 OXC2

SRLG1 1

sẻ tận dụng được tài nguyên của mạng Tuy nhiên, để sử dụng SRLG cần thêm nhiều thông tin về trạng thái của mạng tức là một số giao thức báo hiệu cần được phát triển để phục vụ SRLG Bên cạnh đó một giao thức báo hiệu như: RSPV hay

Trang 40

CR-LDP cũng tham gia vào việc thiết lập đường bảo vệ khi có lỗi xảy ra do vậy

thời gian hồi phục trong phương pháp dùng chung đường dự phòng lâu hơn kiểu

bảo vệ dành riêng

Hình 2.4 chỉ ra cách chia sẻ bảo vệ trong lớp quang Chúng ta vẫn sử dụng các đường kết nối giống hình 2.3 Đường đi chính (4-5-6) của kết nối (1) và đường đi chính (1-2-3) của kết nối (2) không chia sẻ đường đi hoặc Node nào Nhưng đường

dự phòng của chúng lại chia sẻ đường kết nối giữa Node 2 và Node 6 Vì vậy trong khi thiết kế mạng, chúng ta chỉ cần cố gắng tránh lỗi liên kết đơn, đường dự phòng

của hai liên kết có thể chia sẻ cùng bước sóng trên đường kết nối giữa Node 2 và Node 6 Do vậy, chỉ cần một bước sóng để thiết lập hai kết nối

Hình 2 4: Phương pháp chia sẻ bảo vệ trong lớp quang

2.2.2 Khôi phục

Khôi phục là khả năng của mạng hồi phục lại tín hiệu sau khi có lỗi, trong đó đường dự phòng được tính toán và thiết lập sau khi nhận được cảnh báo lỗi Cơ chế khôi phục dựa vào việc tính toán tập trung của của một hệ thống điều khiển Việc

giải quyết tập trung yêu cầu hệ thống quản lý mạng phải được thực hiện tại một địa điểm Phương pháp này có nhược điểm ở chỗ khi kích thước của mạng lớn và dung lượng cao, việc xử lý tập trung có thể tạo thành một node thắt cổ chai và tạo ra trễ

lớn Cơ chế hồi phục phân tán được phát triển để cung cấp khả năng hồi phục nhanh

Định dạng
Số trang	115
Dung lượng	2,9 MB