Chuyên đề Công nghệ IP/MPLS trên nền WDM

ằng truyền dẫn phải được phát triển cao theo hướng có băng tần thông tin ngày càng cao. Do đó, cần phải xây dựng một mạng đường trục tốc độ lớn. Giao thức IP là giao thức quan trọng nhất cho các máy tính. IP cung cấp các dịch vụ truyền dẫn phi kết nối độc lập với môi trường truyền dẫn bên dưới và thích hợp trong các mạng LAN, MAN. Dữ liệu IP có thể được truyền trên sợi quang qua mạng SONET/SDH hoặc kết hợp với ATM với SONET/SDH. Dữ liệu IP cũng có thể được truyền dẫn dựa trên giao thức dữ liệu phân bố trên sợi quang. Tuy nhiên, chỉ có thể áp dụng trong các mạng có cấu hình vòng FDDI. Mô hình phân lớp của IP IP là giao thức của lớp mạng (lớp 3) (TCP là giao thức lớp 4) mang thông tin địa chỉ và một số thông tin điều khiển để định tuyến gói tin. IP phân phối các gói tin datagram với chất lượng dịch vụ loại best-effort qua mạng, phân đoạn và tổ hợp lại các datagram để hỗ trợ cho các liên kết dữ liệu với chiều dài đơn vị truyền dẫn cực đại. IP/ATM/SONET/SDH trên nền WDM Hình 3.1 : Cấu trúc phân lớp IP/ATM/SONET-SDH/WDM Hình 3.1 trình bày cấu trúc phân lớp của IP/ATM/SONET trên mạng WDM. Trong cấu trúc này, mạng SONET/SDH xem mạng quang như là một môi trường truyền dẫn vật lý. Cũng như vậy SONET/SDH cung cấp các kết nối điểm nối điểm cho các chuyển mạch ATM. Do đó, SONET/SDH phục vụ tương ứng với lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu trong môt hình tham chiếu OSI. Tương tự, ATM cung cấp các kết nối điểm nối điểm giữa các bộ định tuyến IP, nên mạng IP xem ATM như là lớp vật lý của nó và là một phần của lớp liệu kết dữ liệu đối với mô hình tham chiếu OSI. Để hoàn chỉnh việc truyền dữ liệu của người dùng từ đầu cuối này đến đầu cuối thì tương ứng với mô hình tham chiếu OSI. IP đóng vai trò của hai lớp là lớp liên kết dữ liệu và lớp mạng. Cấu trúc này có nhược điểm là càng có nhiều giao diện lớp tham gia vào quá trình truyền dẫn mạng càng phức tạp. Điều này làm giảm độ tin cậy của mạng trong khi làm tăng chi phí thực hiện mạng Hình 3.2: Kết nối giữa các phân lớp trong mô hình IP/ATM/SONET/SDH trên WDM Hình 3.3 trình bày ví dụ về mạng có triển khai IP/ATM/SDH trên WDM. Trong hình 3.3 gói IP được phân đoạn vào các cell ATM và ấn định các kết nối ảo khác nhau bằng card đường STM/ATM trong bộ định tuyến IP. Sau đó, cell ATM được đưa vào khung SDH từ đây luồng dữ liệu có thể được truyền tải qua một mạng chuyển mạch ATM hoặc trực tiếp qua bộ chuyển tiếp WDM để truyền dẫn trên lớp quang. Hình 3.3: Mạng truyền tải IP/ATM/SDH (SONET) trên WDM IP/SONET/SDH trên nền WDM Để giảm chi phí vận hành và tính phức tạp của mạng có thể bỏ đi lớp ATM để truyền tải IP trực tiếp qua SONET/SDH trên WDM. Trong SONET/SDH đã có thông tin quản lý mạng như giám sát truyền dẫn, sửa sai, bảo vệ và khôi phục mạng nên chất lượng dịch vụ vẫn được đảm bảo khi IP qua SONET/SDH. Mặt khác, trong hệ thống WDM thiết bị tái tạo dạng tín hiệu điện được lắp đặt có chu kỳ trên khoảng cách dài nên rất dễ tương thích và tần dụng hiệu qủa tài nguyên với các thiết bị SDH sẵn có. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là do phụ thuộc vào thiết kế lấy mẫu đồng bộ âm thoại 8KHz nên xử lý SAR (Segmentation Assembly and Reassembly) mất nhiều thời gian làm ảnh hưởng đến độ lưu thông do đó thường không thích hợp cho mặt phẳng có nhiều dịch vụ. IP/ATM trên nền WDM Mào đầu của IP và ATM Có nhiều cách đóng gói dữ liệu IP vào ATM để truyền trên mạng WDM. Sử dụng PPP là giao thức trung gian giữa IP và ATM là một giải pháp thông dụng (hình 3.4) Hình 3.4: Mào đầu của IP và ATM Giả sử vùng tải có 40 byte. ATM dùng 3 byte LLC và 5 byte SNAP (gồm 3 byte OUI và 2 byte PID). IP không dùng các byte này trong phần mào đầu. ATM cần đầy đủ phần tiêu đề và phần trailer của PPP qua mạng. Tuy nhiên, nó có thể lấy ra trường PID của PPP và sắp xếp vào các trường PID của SNAP, sau đó xây dựng lại phần tiêu đề và phần trailer của PPP tại đầu ra đến mạng nếu được yêu cầu. Chức năng này thực hiện dễ dàng vì các cờ, các trường địa chỉ và trường điều khiển không thay đổi khi truyền dẫn trên mạng. Tổng số byte được chuyển đến cho ATM lớn hơn 48 byte trong vùng tải nên cần phải có nhiều cell ATM cho một gói IP. Các phương pháp đóng gói IP vào cell ATM Có hai phương pháp đóng gói IP vào cell ATM đó là : Đưa đầy đủ gói tin IP và khung PPP vào cell ATM hoặc chỉ đưa gói tin IP và trường PID của PPP vào cell ATM. Trong phương pháp đầu cần phải có 3 cell ATM để chứa vùng tải 40 byte. Đầu tiên, vùng AAL5 có 96 byte (40byte cho UDP, 20 byte cho TCP, 20 byte cho IP, 8 byte cho PPP, 8 buye cho LLC và SNAP ( gồm OUI và PID)). 96 byte này sẽ gắn thêm phần trailer AAL5(8 byte) thành một đơn vị có 104 byte và được phân thành từng đoạn 48 byte. Vì thế, trường đệm có 40 byte (104 +40= 144 byte / 48 byte/celll = 3 SDU ATM). SAR-PDU thứ 3 chí có 8 byte trailer AAL5 và 40 byte đệm. Tiếp theo ba phần tiêu đề của cell dài 5 byte được gắn vào SDU nên tổng số byte là 144+3*5=159 byte. Trong phương pháp thứ 2: các cờ, trường địa chỉ, trường điều khiển và trường CRC của PPP (tổng cộng 6 byte) bị loại bỏ trước khi vùng tải đưa vào co CP-AAL5. Giá trị của trường PID trong ATM là 0x88-0B dùng để nhận dạng các gói PPP. Lúc này CO-AAL5 có 90 byte cộng thêm phần trailer của AAL5 dài 8 byte nữa sẽ tạo ra một đơn vị có 98 byte. Vẫn phải dùng 3 cell ATM (98/48=2 dư 2 byte). Như vậy cell ATM thứ 3 chỉ gồm 2 byte dữ liệu, 38 byte đệm và 8 byte trailer AAL5. Ta thấy rằng trong phương pháp này khi bỏ thông tin điều khiển của giao thức PPP cũng không làm giảm số lượng cell dùng cho gói IP. Hình 3.5: Đóng gói IP vào cell ATM theo phương pháp sử dụng PPP đầy đủ Truyền dẫn IP trên nền WDM thông qua lớp trung gian ppp Giao thức PPP là giao thức kết nối điểm nối điểm linh hoạt dùng để liên kết dữ liệu. PPP có các chức năng quản lý dùng để đăng ký trước một hoặc nhiều liên kết vật lý, kiểm tra chất lượng của các liên kết dành riêng này và giải phóng các liên kết đã được sử dụng. Có thể ứng dụng PPP làm chiếc cầu nối giữa IP và WDM ( hình 3.6 ). Hình 3.6: Vận hành IP trên WDM dùng PPP làm lớp trung gian Khi sử dụng PPP để kết nối IP và WDM khó khăn lớn nhất là không có chức năng nào sẵn có dùng để nhận biết các gói tin chứa thông tin quản lý các thiết bị WDM. Do đó, cần thêm vào một số tính năng khác để đưa thông tin quản lý vào kênh bước sóng đã dành riêng cho báo hiệu. Việc cấu hình các bộ chuyển mạch quang có thể được thực hiện theo nguyên tắc định tuyến dựa trên mạch hoặc dựa trên đường dây riêng mà được yêu cầu để áp dụng PPP. Truyền dẫn IP trực tiếp trên nền WDM. Giới thiệu Các bộ định tuyến IP tại đường biên của mạng phải thiết lập đường quang trước khi thông tin liên lạc trên lớp IP. Vì thế, mặt phẳng dữ liệu IP qua các mạng quang phải được nhận biết qua một mạng đường quang bao phủ ở bên ngoài. Mặt khác, các bộ định tuyến IP và các OXC phải có quan hệ ngang cấp trên mặt phẳng điều khiển. Đặc biệt khi thực hiện giao thức định tuyến để có thể phát hiện động các đầu cuối IP có kết nối vào mạng quang. Hình 3.7 : Cấu trúc tổng quan về mạng truyền tải IP trên nền WDM Hoạt động của các bộ định tuyến IP và các bộ OXC dùng thuật toán OSPF (Open Shorted Path First) cho phép bộ định tuyến tính toán một đường dẫn end-to-end đến một bộ định tuyến khác qua mạng quang. Trong trường hợp này, bộ định tuyến IP phải duy trì một cơ sở dữ liệu về cấu hình vật lý của mạng kết hợp gồm các node IP và node quang. Trong hình 3.8, bộ định tuyến R1 có thể được báo hiệu theo kiểu từng chặng (hop-by-hop) từ R1 đến R5 sử dụng giao thức báo hiệu MPLS thích hợp qua UNI và NNI. Khi đường dẫn được thiết lập, đoạn R3-O3-O2-R4 phải được xem như là một tuyến ảo duy nhất giữa R3 và R4 với dung lượng cố định. Tất cả các node trong mạng phải nhìn thấy sự tồn tại của đường quang trong mạng quang. Hình 3.8 : Định tuyến IP qua mạng quang Ánh xạ địa chỉ IP vào kênh bước sóng WDM Hình 3.9 : Tách nhập và kết nối lưu lượng IP giữa các bộ định tuyến Giả sử trong mạng đường trục WDM, các node trong mạng giao tiếp trực tiếp với các bộ định tuyến IP qua sợi quang. Trong đó các kênh bước sóng có thể được tách/ghép hoặc chuyển tiếp. Hình 3.9 trình bày về việc truyền tải các gói tin IP qua mạng WDM. Giả sử về mối quan hệ giữa các kênh bước sóng như sau: Node A: bộ định tuyến A thêm vào một kênh bước sóng ở giao tiếp WADM đến thành phố Hồ Chí Minh, đồng thời sẽ được tách ra ở node B. Node B: thêm một kênh bước sóng WDM ở giao tiếp WADM đến TP Hồ Chí Minh và được tách ra ở node A. Vì các kênh giữa node A và Node B đều sẵn có trong cả hai node nên chúng ta giả sử có nhiều lưu lượng trao đổi với nhau. Node B cũng có quan hệ xen rẽ với node D. Node C: Node C không có quan hệ kênh WDM với các node định tuyến khác chỉ được chuyển tới TP Hồ Chí Minh. Node D: Node D có một kênh WDM được tách ra ở B và giao tiếp TP Hồ Chí Minh. Có thể tóm tắt quan hệ kênh WDM giữa 4 node IP/l như sau: A Þ B B Þ A B Þ D D Þ B Mạng con IP IP và các giao thức có liên quan như OSPF, TCP… đều dùng địa chỉ IP để thực hiện các hoạt động về phía phát hiện tuyến và chuyển tiếp gói dữ liệu. Mạng quang IP/WDM phải có khả năng tương thích với địa chỉ điểm đích trong các gói IP để xác định một tuyến truyền dẫn trong mạng WDM. Giả sử ta cần chuyển gói tin dữ liệu IP từ Đà Nẵng (Node E) tới TP Hồ Chí Minh (Node F). các bước thực hiện như sau: Bước 1: để định tuyến dữ liệu IP đến đúng địa chỉ đích thì node E phải cấu hình một ánh ánh xạ địa chỉ. Bảng này là sự tương quan giữa một số tiếp đầu ngữ trong địa chỉ IP với bước sóng. Bước 2: Node E nhận gói tin IP, node E xác định phần ưu tiêu đề của gói tin trong địa chỉ IP, sau đó ánh xạ gói IP vào một kênh bước sóng dựa vào bảng ánh xạ. Quá trình này được thực hiện tại một node trong mạng WDM hoặc tại một node đỉnh của mạng (giả sử E là node đỉnh nghĩa là node ở đường biên của mạng WDM). Việc ánh xạ tại một node đỉnh của mạng cần phải có nhiều thông tin phụ trợ hơn các node lõi trong mạng WDM. Bước 3: các gói IP ở luồng vào giao tiếp liên kết với node E. Sử dụng bảng ánh xạ IP/l node E ánh xạ các gói dữ liệu IP vào ngăn xếp với một bước sóng tương ứng với giao tiếp đầu ra cụ thể nào đó. Việc thực hiện này đòi hỏi phải chuyển đổi từ điện sang quang trong đó các bit điện trong bộ đệm phải được chuyển đối sang bit quang tương ứng trên sợi quang. Tổng kết chương Trong chương này tập trung vào kỹ thuật triển khai công nghệ IP trên nền WDM. Phần lớn lưu lượng dữ liệu đi vào mạng là lưu lượng IP. Tuy nhiên với tốc độ phát triển như hiện nay đòi hỏi sự kết hợp linh hoạt giữa các công nghệ. Công nghệ SONET/SDH cung cấp khả năng ghép kênh phân chia theo thời gian hiệu quả cho các luồng tín hiệu thấp và cho phép các luồng này truyền đi một cách hiệu quả và đáng tin cậy. Trong chương tiếp theo sẽ trình bày về công nghệ MPLS trên nền WDM. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ MPLS TRÊN NỀN WDM. Giới thiệu về công nghệ MPLS Tổng quan về công nghệ MPLS MPLS (Multiprotocol Label Switching) là một phương pháp chuyển tiếp các gói tin (khung) qua mạng với hiệu suất cao. MPLS là một công nghệ lai (hybrid) nó kết hợp những đặc điểm tốt nhất của định tuyến lớp 3 và chuyển mạch ở lớp 2 cho phép truyền các gói tin rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt tại mạng biên dựa vào nhãn. Như các mạng lớp 2 (ATM, Frame Relay,…) MPLS gắn nhãn vào các gói tin để truyền trên mạng dựa trên gói hay trên cell. Cơ chế chuyển tiếp qua mạng là trao đổi nhãn (label swaping) trong đó các đơn vị dữ liệu (gói hay cell) có thể gắn một nhãn, chiều dài cố định để các nút chuyển mạch biết cách xử lý và chuyển tiếp dữ liệu. MPLS thường được dùng để tích hợp định tuyến IP với chuyển mạch ATM để IP có thể vận hành trên mạng ATM. Ưu điểm của chuyển mạch nhãn đa giao thức Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức có các ưu điểm sau: Về tốc độ, độ trễ và jitter: Chuyển mạch nhãn nhanh hơn và giảm thiểu được các vần đề về trễ so với chuyển tiếp IP thông thường. Do đó, MPLS rất thích hợp cho truyền dữ liệu thoại và video. Khả năng mở rộng: MPLS cho phép rất nhiều địa chỉ IP liên kết với một hoặc một số nhãn nên làm giảm kích thước của bảng địa chỉ và cho phép bộ định tuyến hỗ trợ cho nhiều người sử dụng hơn giúp mở rộng phạm vi của mạng. Tiêu thụ tài nguyên: Các mạng chuyển mạch nhãn không cần nhiều tài nguyên để thực hiện các cơ chế điều khiển thiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn cho lưu lượng của người sử dụng. Định tuyến đường đi: Hầu hết các mạng dựa trên IP đều sử dụng khái niệm định tuyến dựa trên điểm đích đến, trong đó địa chỉ IP của điểm đích trong gói tin IP datagram sẽ xác định đường đi qua mạng. Định tuyến dựa trên điểm đích không phải luôn mạng lại hiệu quả. Nên MPLS đã đưa ra phương pháp để sử dụng các kỹ thuật tìm đường hiệu quả hơn có thể cung cấp cho người sử dụng mức dịch vụ cao hơn. Nhãn và bước sóng l: nếu chuyển mạch nhãn được sử dụng trong các mạng quang thì có thể sắp xếp nhãn vào các bước sóng sau đó dùng bộ chuyển mạch PXC O/O/O để chuyển tiếp lưu lượng. Nhờ vậy, có thể làm giảm độ trễ và giảm jitter trong quá trình xử lý tải của người sử dụng Một số khái niệm và hoạt động cơ bản của MPLS Các khái niệm cơ sở trong MPLS Nhãn: là một thực thể có độ dài ngắn nhất định, không đổi. Nhãn không trực tiếp mã hóa thông tin của phần mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng. Nhãn thường mang thông tin cần thiết về định tuyến gói như sau: Điểm đích đến. Quyền ưu tiên Số lượng thành phần mạng riêng ảo VPN Đường đi của gói được chọn bằng kỹ thuật lưu lượng. Lớp chuyển tiếp tương đương FEC ( Forwarding Equivalence Class): là một tập hợp các gói tin được xử lí như nhau bởi một LSR. Do đó, EFC là một tập hợp các gói tin IP được chuyển tiếp trên cùng một đường truyền chuyển mạch nhãn LSP. Được đối xử theo cùng một cách thức và có thể ánh xạ vào một nhãn bởi một LSR cho dù các gói tin này có thể khác nhau về thông tin header trên lớp mạng. Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn (Label Switching Forwarding Table): là bảng chuyển tiếp các nhãn mang thông tin về nhãn đầu vào, nhãn đầu ra, giao diện đầu vào và địa chỉ điểm node tiếp theo. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ( LSR-Label Switching Router): bộ định tuyến chuyển mạch nhãn có chức năng phân phối nhãn và chuyển tiếp gói tin dựa trên nhãn. Có nhiều loại LSR khác nhau được phân theo các chức năng khác nhau đó là: Edge-LSR (LSR biên), ATM-LSR và ATM Edge-LSR. Phân biệt các loại LSR dựa vào đặc điểm kỹ thuật. Hình 4.1: Lớp chuyển tiếp tương đương Egde-LSR: là bộ định tuyến có hoạt động gắn nhãn (push) hay tách bỏ nhãn (POP) tại biên mạng MPLS. Gắn nhãn là liên kết một nhãn hoặc một chồng nhãn vào một gói tại điểm nút ở đầu ra trước khi chuyển tiếp gói tin đến bộ định tuyến tiếp theo ngoài vùng MPLS. Cơ sở thông tin nhãn (LIB-Label Information Base): là bảng kết nối trong LSR trong có chứa giá trị nhãn FEC được gán vào cổng đầu ra có chứa thông tin về đóng gói phương tiện truyền. Các nút MPLS: Thành phần quan trọng cơ bản của mạng MPLS là LSR, Có các nút MPLS như: LSR đầu vào (ingress-LSR), LSR chuyển tiếp hay lõi ( trasit-Core hoặc Core LSR), LSR đầu ra (egress LSR). LSR đầu vào (ingress LSR): nhận lưu lượng của người sử dụng dạng nguyên thủy (gói tin datagram) và phân loại thành một FEC. Sau đó tạo phần tiêu đề MPLS và cấp phát nó cho nhãn đầu tiên. IP datagram được đóng gói vào MPLS trong đó phần mào đầu MPLS sẽ được gắn với datagram LSR chuyển tiếp hay LSR lõi (trasit-Core hoặc Core LSR): nhận gói tin và dùng phần tiêu đề MPLS để đưa ra các quyết định chuyển tiếp gói. Nó cũng thực hiện việc trao đổi nhãn (trao đổi các giá trị nhãn). LSR chỉ liên quan đến tiêu đề của nhãn mà không xử lý tiêu đề của địa chỉ IP. LSR đầu ra (egress LSR): thực hiện các giao thức phân tích gói tin (loại bỏ phần tiêu đề MPLS). Hình 4.2: Các loại nút MPLS Phân phối (distribution) và liên kết (binding) nhãn Để sử dụng nhãn giữa các LSR, MPLS phải tạo ra một mặt phẳng điều khiển nhằm mục đích: Thông báo một dãy các giá trị của nhãn mà LSP muốn sử dụng. Thông báo các địa chỉ IP có thể liên kết với nhãn. Thông báo các tham số QoS và đường đi qua mạng được yêu cầu cho đường dẫn chuyển mạch nhãn của người sử dụng. Quá trình chấp nhận các tham số này, sau đó xây dựng bẳng chuyển mạch nhãn trong LSR được gọi là quá trình liên kết nhãn (binding). MPLS không có giao thức phân phối nhãn dành riêng. Vì có nhiều giao thức hỗ trợ phân phối nhãn nên MPLS sẽ sử dụng một trong số các giao thức sẵn có này. Tuy nhiên, IETF đã đưa ra một giao thức phân phối nhãn dùng riêng cho MPLS có tên là LDP (Label Distribution Protocol). Giao thức LDP dựa trên ràng buộc (CR-LDP – Constraint –Base LDP): là giao thức mở rộng của LDP cho phép thiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) đã được định tuyến sẵn. CR-LDP hoạt động độc lập với IGP (Internal Gateway Protocol) dùng cho lưu lượng có tính đến độ trễ. CR-LDP cũng hỗ trợ các hoạt động điều khiển lưu lượng bằng cách cho phép nhà quản trị mạng chỉ định cách thức và vị trí LSP truyền dữ liệu qua mạng. Giao thức RSVP: giao thức RSVP cũng được dùng để phân phối nhãn, giao thức RSVP-TE là giao thức mở rộng của RSVP. Nhờ sử dụng các bản tin RESV và RSVP PATH, SRVP có thể hỗ trợ các thao tác phân phối và liên kết nhãn. RSVP là giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng trong MPLS. RSVP cho phép các ứng dụng thông báo các yêu cầu về chất lượng dịch vụ QoS với mạng. Sau đó mạng sẽ gửi thông báo chấp nhận hoặc từ chối yêu cầu. Giao thức GMPLS: Là giao thức mở rộng của MPLS dùng để cung cấp thông tin về việc sử dụng MPLS (RSVP mở rộng hoặc LDP) cho các mạng quang. Trao đổi nhãn và chuyển tiếp lưu lượng Quá trình chuyển tiếp gói tin IP qua mạng MPLS được thực hiện qua 3 bước chính sau đây: Bước 1: Egde-LSR đầu vào (Ingress Egde-LSR) nhận gói tin IP sau đó phân loại gói tin theo các giá trị FEC và gán nhãn cho gói thuộc ngăn xếp nhãn tương ứng với giá trị FEC đã xác định. Bước 2: LSR chuyển tiếp (Transit-LSR) nhận gói tin đã có nhãn và sử dụng bảng chuyển tiếp nhãn để thay đổi nhãn ở đầu vào bằng bảng nhãn ở ngõ ra tương ứng có cùng một giá trị FEC. Bước 3: Egde-LSR đầu ra (egress Egde-LSR) nhận được gói tin có nhãn nó loại bỏ nhãn và thực hiện việc chuyển tiếp gói IP theo bảng định tuyến trong lớp 3. Kỹ thuật lưu lượng MPLS Kỹ thuật lưu lượng thực hiện các chức năng sau: Tính toán lưu lượng. Điều khiển lưu lượng Đảm bảo tài nguyên mạng cung cấp các yêu cầu QoS cho người sử dụng mạng. Có 2 mục tiêu đối với việc kỹ thuật lưu lượng trong môi trường MPLS là: định hướng lưu lượng và định hướng tài nguyên. Thực hiện định hướng lưu lượng và định hướng tài nguyên: tính năng này hỗ trợ các hoạt động QoS cho lưu lượng của người sử dụng. Các mục tiêu chính của việc thực hiện định hướng lưu lượng là: Tối thiểu hóa độ suy hao lưu lượng Tối thiểu hóa độ trễ. Tối ưu hóa băng thông. Các mục tiêu chung của việc thực hiện định hướng tài nguyên để giải quyết các vấn đề có liên quan đến tài nguyên mạng như liên kết thông tin liên lạc, bộ định tuyến và các server. Các thực thể này góp phần thực hiện các mục tiêu định hướng lưu lượng. Bản chất của kỹ thuật lưu lượng chính là quản lý băng thông dành sẵn. Trung kế lưu lượng là tập hợp các luồng lưu lượng được tải trong cùng một đường dẫn qua mạng và có cùng một phân lớp dịch vụ (CoS-Class of Service) được đặt bên trong một LSP. Trung kế lưu lượng có các đặc tính liên quan đến nó như địa chỉ, số cổng. Trung kế lưu lượng có thể định tuyến được vì nó thuộc một phần của LSP. Chuyển mạch l đa giao thức Giới thiệu về chuyển mạch l đa giao thức Cơ chế tổ chức kết nối giữa mạng quang và mạng MPLS gọi tắt là MPlS. Vì cả hai công nghệ WDM và công nghệ MPLS đều sử dụng các cơ chế điều khiển (mặt phẳng điều khiển) để quản lý lưu lượng của người sử dụng hình 4.3. Mặt phẳng điều khiển quang liên quan đến việc thiết lập các bước sóng, hệ thống mã hóa quang, tốc độ truyền dẫn các phương pháp bảo vệ trên một đường dẫn chuyển mạch quang giữa hai nút kế cận. Hoạt động của liên kết mặt phẳng điều khiển của mạng WDM và MPLS rất quan trọng vì nó thiết lập một mạng Internet quang dựa trên MPLS. Hình 4: Các mặt phẳng điều khiển quang và MPLS Mối liên hệ giữa OXC và MPLS Hình 4.4 mô tả mối quan hệ giữa mạng quang WDM và MPLS. Quá trình hoạt động của mạng quang xảy ra ở lớp 1 còn MPLS ở lớp 2 và lớp 3. Hình 4.4: Mô hình MPlS Mặt phẳng dữ liệu của một LSR dùng quá trình trao đổi nhãn để truyền gói tin có gắn nhãn từ cổng vào đến cổng ra. Mặt phẳng dữ liệu của một OXC dùng ma trận chuyển mạch để kết nối một đường kênh quang (kết nối giữa 2 nút kế cận) từ đầu vào đến đầu ra. Phía bên phát, lưu lượng từ mặt phẳng điều khiển của lớp cao hơn được gửi đến mặt phẳng dữ liệu hoặc mặt phẳng điều khiển của lớp thấp hơn liền kề. bên phía thu, thao tác theo trình tự ngược lại. Ví dụ: LSR gửi bản tin điều khiển đến LSR kế cận thiết lập định thời các thao tác quản lý nhãn. Bản tin điều khiển có thể đi trên kênh dữ liệu quang hoặc kênh điều khiển quang. LSR thực hiện chuyển mạch nhãn bằng cách thiết lập mối liên hệ giữa một cổng đầu vào và một cổng đầu ra và một cổng đầu ra với một nhãn đầu ra. Tương tự như vậy, OXC cung cấp một kênh quang bằng cách thiết lập liên hệ giữa cổng đầu vào với một kênh quang ở đầu vào. Trong LSR, chỉ mục chuyển tiếp chặng tiếp theo vẫn duy trì quan hệ đầu vào-ra. Trong XOC, bộ điều khiển chuyển mạch lại cấu hình lại cơ cấu kết nối bên trong (gọi là bảng kết nối chéo đường dẫn chuyển mạch quang hoặc một cơ sở thông tin chuyển tiếp bước sóng (WFIB)) để thiết lập các mối quan hệ. Chức năng của mặt phẳng điều khiển là: Phát hiện tài nguyên. Điều khiển định tuyến tài nguyên. Quản lý kết nối. Mặt phẳng điều khiển của LSR dùng để phát hiện, phân phối và duy trì thông tin trạng thái thích hợp liên quan đến mạng MPLS và quản lý các đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP). Mặt phẳng điều khiển của OXC dùng để phát hiện, phân phối và duy trì thông tin trạng thái thích hợp có liên quan đến mạng truyền tải quang (OTN), thiết lập và bảo vệ các đường kênh quang (Optical channel trail) theo những quy tắc khác nhau của kỹ thuật lưu lượng giữa các liên kết mạng quang. Điểm khác biệt lớn nhất giữa OXC và LSR là: Trong LSR thông tin chuyển tiếp được tải đi như là một thành phần của nhãn được gắn với gói dữ liệu, nhãn được sử dụng bởi bảng kết nối chéo LSP. Trong OXC thông tin chuyển mạch được chứa trong các bước sóng hoặc kênh quang, bước sóng được sử dụng bởi bảng kết nối chéo OSP. Tương quan giữa bước sóng quang và MPLS Đặc điểm chính của liên kết giữa mạng quang và mạng MPLS là tương quan một giá trị nhãn của MPLS với một bước sóng quang. hình 4.5 trình bày quá trình xử lý lưu lượng của người sử dụng trong mạng. Tại nút đầu vào (LSR/OXC), nhãn MPLS được ánh xạ vào một bước sóng, cung cấp một kênh thích hợp vào mạng và ra khỏi mạng tới người sử dụng ở nút đích. Các nút chuyển tiếp được xem như các PXC chuyển tiếp, xử lý bước sóng để thực hiện định tuyến. Nhãn MPLS không được phân tích tại các PXC chuyển tiếp. Ví dụ giả sử vùng tải của người sử dụng được gửi qua mạng từ LSR/OXC đầu vào đến LSR/OXC đầu ra. Thế nên không cần thiết phải nhận biết giá trị nhãn MPLS miễn là tất cả các nút đều biết quan hệ của bước sóng liên kết với nhãn và điểm đích cuối cùng của nó. Một LSR hiện (explicit LSP) là một LSP có đường đi của nó được xác định tại nút bắt đầu của nó hoặc được xác định bởi một giao thức điều khiển như OSPF (OSPF là giao thức phát hiện và thiết lập đường dẫn qua mạng). Tuy nhiên, đường dẫn chỉ được xác định khi nó được thiết lập và giữ nguyên cho đến khi xảy ra sự cố tại nút hoặc một đường quang. Các LSP hiện và các kênh quang có một số điểm chung như: Là kết nối đơn hướng điểm nối điểm. LSP hiện cung cấp một đường dẫn chuyển tiếp gói giữa LSR đầu vào và LSR đầu ra. Đường kênh quang cung cấp một kênh quang giữa 2 điểm đầu cuối để truyền tải lưu lượng của người sử dụng. Hình 4.5: Quá trình sử lý lưu lượng của người sử dụng Lỗi kết nối quang Trong trường hợp xảy ra sự cố trên sợi quang hoặc trên một nút nào đó. Thì phải tìm ra một đường đi bảo vệ bằng cách sử dụng các sợi quang bảo vệ hoặc chuyển mạch bảo vệ để khắc phục sự cố. Trong mạng MPlS phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa mặt phẳng điều khiển nhãn và mặt phẳng điều khiển quang. Nếu chúng có các quá trình xử lý bằng phần mềm trong các nút. Ví dụ: nếu một kết nối quang bị hỏng thì mặt phẳng điều khiển phải thông báo với mặt phẳng điều khiển MPlS để các LSR kế cận được thông báo về sự cố đang xảy ra trong mạng. Các mặt phẳng điều khiển quang, IP và MPLS Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển Internet Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển lần lượt được xem như lớp chuyển tiếp và lớp định tuyến. Mặt phẳng điều khiển gồm các giao thức định tuyến theo ISO và Internet như OSPF, IS-IS, BGP như trong hình 4.6. Mặt phẳng dữ liệu gồm giao thức chuyển tiếp và IP. Với mục đích kết nối các mạng với nhau để trao đổi thông tin và để chuyển lưu lượng qua mạng hiệu quả cần phải tìm ra một phương pháp nào đó để tìm ra đường dẫn riêng giữa nhiều nút và các đường đi này sẽ kết nối hai hoặc nhiều người sử dụng mạng với nhau. Quá trình xác định đường đi được gọi là quá trình định tuyến. Hình 4.6: Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển Interne