Đồ án Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức không dây WMPLS

mạng tăng trưởng. Ví dụ, trong mạng IP quy mô lớn như mạng xương sống, chúng ta có thể quan tâm đến việc liệu một bảng định tuyến sẽ chiếm bộ nhớ của bộ định tuyến lớn đến mức nào, khả năng bộ xử lý và băng thông liên kết ra sao. Vì thế, bảng định tuyến tăng chậm hơn nhiều so với số người sử dụng kết nối vào mạng. Dự trữ tài nguyên cho các luồng ứng dụng riêng rõ ràng là ảnh hưởng xấu đến khả năng mở rộng. Chúng ta có thể cho rằng mỗi người sử dụng sẽ dự trữ tài nguyên tại một vài tốc độ trung bình, vì thế số tài nguyên dự trữ được tạo ra trên mạng quy mô lớn có khả năng tăng nhanh bằng số người sử dụng của mạng. Điều này sẽ dẫn đến chi phí lớn nếu mỗi bộ định tuyến phải lưu trữ trạng thái và tiến trình một vài bản tin cho cho luồng ứng dụng riêng. Nói tóm lại, sẽ chính xác hơn nếu nói rằng mức dự trữ tài nguyên cho các luồng ứng dụng là kém hơn so với RSVP. Sự khác nhau này đặc biệt quan trọng khi chúng ta xem xét rằng RSVP không những cần thiết cho việc dự trữ tài nguyên cho các luồng ứng dụng riêng mà còn cần để dự trữ tài nguyên cho lưu lượng tổng hợp. 1.5 Kết luận chương 1 Chương 1 đã đưa ra các vấn đề cơ bản của chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. Đó là: các khái niệm cơ bản và các thành phần của MPLS, hoạt động của MPLS và các giao thức được sử dụng trong mạng MPLS. Đây sẽ này là cơ sở để tìm hiểu các vấn đề trong mạng MPLS không dây WMPLS mà em sẽ trình bày trong các chương tiếp theo. CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC KHÔNG DÂY WMPLS 2.1. Giới thiệu chung về IP di động 2.1.1. Xu hướng và thách thức Các mạng dựa trên gói đang được hoàn thiện để trở thành một phương thức mặc định mang thông tin trong thế giới mạng cố định. Lưu lượng thoại và video cũng được chuyên trở bởi gói tin trên các mạng. Trong khi những ưu điểm và tiềm năng kinh doanh của gói tin trên các mạng di động là rất lớn thì tính phức tạp trong việc thực thi cũng không phải là nhỏ. Các mạng IP được mong đợi là có thể hỗ trợ nhiều hơn một chức năng định tuyến nhưng vẫn phải đảm bảo được chất lượng dịch vụ định sẵn. Các bộ điều khiển mạng không dây di động phải đối mặt với các yêu cầu của thị trường ngày càng nghiêm ngặt về độ tin cậy, chất lượng và chi phí dịch vụ, bên cạnh đó yêu cầu băng thông ngày càng tăng. Sức ép về mặt cạnh tranh tạo ra nhu cầu phát triển các dịch vụ mới và tạo ra sự khác biệt trong các thị trường có tính cạnh tranh cao. Công nghệ truy nhập đa dịch vụ cung cấp cho bộ điều khiển không dây một giải pháp nâng cấp để loại bỏ chi phí cao, loại bỏ các chu kỳ lập lịch dài hạn cũng như việc thay thế các thiết bị truy nhập hiện có. Chuẩn không dây 3G và các diễn đàn có ảnh hưởng đến chuẩn hiện đang nghiên cứu xem bằng cách nào họ có thể kết hợp chặt chẽ công nghệ IP vào mạng không dây. Lý do để họ làm việc này là để tái sử dụng các thiết bị mạng hiện có của IETF, giảm chi phí sở hữu bằng cách giảm chi phí hoạt động của mạng, ... Tất cả những điều này bổ sung thêm ưu điểm cho các giao thức IP để có thể định tuyến tự động, thiết lập lại cấu hình... Phần dữ liệu gói của UMTS được dựa trên các giao thức TCP/IP. Node dữ liệu gói của UMTS là một bộ định tuyến IP phạm vi rộng. Node này cũng có chức năng hỗ trợ các người dùng không dây di động. Là mạng thế hệ 3, UMTS hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện và lưu lượng thời gian thực. Trong những năm vừa qua, Internet đã phát triển thành một mạng rộng khắp và có khả năng phát triển các ứng dụng mới khác nhau trong kinh doanh và trong các thị trường người tiêu dùng. Các ứng dụng này dẫn đến yêu cầu đảm bảo băng thông và tình trạng tăng băng thông trên mạng đường trục. Bên cạnh các dịch vụ dữ liệu truyền thống hiện được cung cấp trên Internet, thì những dịch vụ đa phương tiện và thoại mới đang ngày càng phát triển. Internet xuất hiện giống như một lựa chọn về mạng để hỗ trợ các dịch vụ hội tụ này. Tuy nhiên, yêu cầu về băng thông và tốc độ của các dịch vụ và ứng dụng mới này đã làm cạn kiệt nguồn tài nguyên của hạ tầng Internet hiện nay. IP là kết nối không có hướng và được định tuyến tại lớp 3. Hiện nay, không có đảm bảo nào về QoS trong mạng IP. Việc hỗ trợ QoS sẽ rất phức tạp vì IP là kết nối không hướng, trừ khi có một điều giả sử rằng băng thông khả dụng là không hạn chế tại mỗi phần mạng. Để đạt được điều này cần phải có các biện pháp điều khiển luồng lưu lượng. Lớp dịch vụ CoS và chất lượng dịch vụ QoS cần phải được đánh địa chỉ để hỗ trợ những yêu cầu thường xuyên thay đổi của các người sử dụng mạng di động. MPLS với những ưu điểm vốn có của nó đang chứng tỏ là một giải pháp tối ưu để giải quyết các vấn đề nói trên. Các phần tiếp theo của chương sẽ chỉ rõ nhận định này. 2.1.2. Định tuyến trong các mạng IP di động IP di động là một giao thức liên mạng được thiết kế để hỗ trợ host di động, đặc điểm này không giống với IP hiện thời vì IP hiện thời cần cố định địa chỉ IP với mạng. Mục tiêu của IP di động là hỗ trợ khả năng kết nối liên mạng cho host mà không cần quan tâm đến vùng mạng. IP di động có thể bám theo host di động mà không cần phải thay đổi địa chỉ IP dài hạn của host di động đó. 2.1.2.1. Các thực thể của IP di động IP di động bao gồm các thực thể sau: Mobility Node (MN): Là một host hay một bộ định tuyến có thể thay đổi điểm tham gia vào mạng của nó từ một mạng hay một mạng con này tới một mạng hay một mạng con khác thông qua liên mạng. Thực thể này được gán trước một địa chỉ thường trú cố định trên mạng thường trú của nó, địa chỉ này là địa chỉ để các host trao đổi khác sử dụng để đánh địa chỉ các gói tin của chúng mà không quan tâm đến vùng hiện thời của host. Home Agent (HA) (Đại diện thường trú): Là một bộ định tuyến duy trì một danh sách các node di động trong một mạng thường trú. HA được sử dụng để chuyển tiếp các gói tin đã được đánh địa đến mạng cục bộ tương ứng khi node di động này ra khỏi mạng thường trú của nó. Sau khi kiểm tra các ràng buộc di động hiện thời cho một node di động cụ thể, HA sẽ đóng gói datagram (dữ liệu đồ) và gửi chúng đến địa chỉ tạm thời của host di động. Foreign Agent (FA) (Đại diện ngoại trú): Là một bộ định tuyến hỗ trợ một node di động di chuyển từ mạng thường trú của nó sang mạng của FA này. FA sẽ phân phát thông tin giữa node di động và HA. Care-of-Address (CoA): là địa chỉ chỉ thị vùng hiện thời của node di động. Nó cũng có thể được xem là phần cuối của một đường hầm hướng thẳng tới node di động. Nó cũng có thể được cấp phát động hoặc được kết hợp với FA của nó. Correspondent Node (CN): Node này gửi các gói tin đã được đánh địa chỉ tới node di động. Home Address: Địa chỉ thường trú: Là phần địa chỉ cố định được cấp phát cho một node di động. Nó được giữ không đổi, không quan tâm đến vị trí node di động tham gia vào mạng Internet. Mobility Agent: Một Agent hỗ trợ di động. Nó có thể là HA hoặc FA Tunnel (đường hầm): Là phần đường bị chiếm bởi các gói tin đã đóng gói. Nó là phần đường để dẫn gói tin từ HA đến FA. Khi một node di động rời khỏi khu thường trú của nó, nó sẽ đăng ký địa chỉ CoA của nó với HA của nó, thông qua FA mà HA có thể biết cần phải chuyển các gói tin của node đó đến đâu. Tùy theo cấu hình mạng, node di động có thể đăng ký trực tiếp với HA của nó, hoặc gián tiếp thông qua sự trợ giúp của FA của nó. 2.1.2.2. Giao thức IP di động cơ bản Giao thức IP di động cơ bản cho phép khả năng di động IP đối với dữ liệu không dây mà không làm mất các kết nối lớp truyền tải và các kết nối lớp cao hơn trong khi di chuyển qua các vùng mạng. Nó cho phép bất kỳ node di động nào đi lại bên trong mạng Internet, trong khi node đó vẫn tiếp tục được nhận dạng thông qua địa chỉ IP thường trú của nó. Hình 2.1: Chức năng cơ bản mạng IP di động Như chỉ ra trong hình 2.1, các node trung chuyển gửi các gói datagram đến một node di động bằng cách sử dụng một địa chỉ IP thường trú di động. Khi một node di động nằm bên trong mạng thường trú thì một đại diện khu vực được gọi là đại diện thường trú HA sẽ phục vụ nó. Khi node này ra khỏi mạng thường trú của nó, thì một đại diện trong mạng khách hiện thời được gọi là đại diện ngoại trú FA sẽ điều khiển các gói datagram đã được định tuyến. Thuật toán định tuyến IP thông thường được sử dụng để gửi các gói datagram đến node di động khi node đó vẫn nằm trong mạng thường trú của nó. Giao thức IP di động sử dụng cơ chế đường hầm để phân phát các gói tin đến node di động. Đại diện ngoại trú FA cũng phục vụ, giống như một router, node di động đó để gửi các gói tin. 2.1.2.3. Điều khiển QoS trong các mạng IP di động Theo dự đoán, lưu lượng IP trong mạng di động sẽ tăng nhanh theo những yêu cầu khác nhau từ phía khách hàng, giống như việc tăng lưu lượng trong các mạng IP cố định. Hiện nay, dịch vụ IP đang gặp phải vấn đề mất gói không dự đoán trước được và hiện tượng jitter. Nếu một cổng đầu ra trở thành điểm tập trung của hai hay nhiều hơn các luồng lưu lượng kết hợp thì các gói tin đầu ra sẽ được xếp hàng theo chế độ vào trước ra trước FIFO. Việc xếp hàng này sẽ gây ra trễ, và mất gói tin nếu hàng đợi bị tràn khi có quá nhiều lưu lượng đến. Trễ do hàng đợi gây ra thay đổi không đoán trước được từ gói tới gói, biểu hiện của chính nó là jitter. Trong các mạng IP, mục đích của QoS trên mỗi chặng là cho phép các bộ định tuyến và các chuyển mạch tắc nghẽn có khả năng dự đoán mất gói, trễ và các đặc tính jitter đối với các lớp lưu lượng của nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng. Một hàng đợi FIFO đơn không thể hỗ trợ QoS cho cả lưu lượng không nhạy cảm và nhạy cảm. Trong khi một hàng đợi dài lại có ít khả năng bị tràn gói hơn trong suốt quá trình bùng nổ lưu lượng. Vì vậy, việc giảm xác suất mất gói sẽ làm tăng trễ hàng đợi cho các gói tin không bị rớt. Một hàng đợi ngắn sẽ giảm được trễ hàng đợi nhưng lại làm tăng mất gói. Để khắc phục điều này, tại mỗi điểm xảy ra tắc nghẽn, lưu lượng được phân chia vào nhiều hàng đợi, do vậy các lớp lưu lượng khác nhau được gán vào các hàng đợi khác nhau sao cho mỗi lớp lưu lượng này đạt được độ mất gói, trễ và jitter như mong muốn. Vì vậy, các bộ định tuyến và các chuyển mạch có khả năng hỗ trợ QoS cần phải phân loại các gói tin, xếp hàng khác nhau cho các gói tin trên mỗi lớp. Và khi đó có thể điều khiển và lập lịch dự báo cho truyền dẫn gói tin từ mỗi hàng đợi đến liên kết đầu ra. Đây được gọi là kiến trúc phân lớp, xếp hàng và lập lịch CQS. Trong định tuyến IP, đường dẫn ngắn nhất giữa vùng hiện thời của gói tin và đích của nó là xác định và các gói tin sẽ đi theo đường dẫn đó. Điều này có thể gây ra lưu lượng quá tải trên mạng khi cả vùng hiện thời và đích đến là các điểm nóng trên mạng. Do đó, tỷ lệ mất gói, trễ và jitter tăng khi tải trọng trung bình tăng. Có thể khắc phục hiện tượng này bằng cách phân tán việc chuyển tiếp gói tin qua các tuyến xen kẽ (nhau như chúng ta thấy trong MPLS) và qua các liên kết và các router tốc độ cao hơn. 2.1.2.4. Các vấn đề chuyển tiếp IP Trong chuyển tiếp IP, chặng tiếp theo và cổng ra của mỗi gói được xác định bởi bảng chuyển tiếp, nó thực hiện việc tìm kiếm địa chỉ IP đích của gói tin giống như chìa khóa. Thực hiện phân loại gói tin để tìm được hàng đợi cổng đầu ra và các quy luật lập lịch. Nếu phân loại không được thực hiện thì giả sử có một hàng đợi FIFO đơn. Với điều kiện này, gói tin sẽ được xếp hàng tại cổng đầu ra tương ứng. Quy luật để báo hiệu IP đó là giao thức dành trước tài nguyên. Như chúng ta đã thấy ở trên, phương pháp chuyển tiếp này sẽ dẫn đến trễ hàng đợi, theo đó dẫn đến mất gói và tăng jitter. Như đã trình bày trong chương 1, MPLS có khả năng khắc phục các nhược điểm này như thế nào. 2.2. Chuyển mạch nhãn đa giao thức không dây WMPLS 2.2.1. Nhu cầu phát triển của WMPLS Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một công nghệ mới, bắt đầu được nghiên cứu vào năm 1997. Nó là thành phần chính trong các mạng WAN nhờ đó cải thiện đáng kể hiệu năng của mạng. Tuy nhiên khi nhu cầu sử dụng mạng ngày càng tăng thì MPLS lại gặp phải vấn đề về chất lượng dịch vụ và tốc độ truyền dẫn. Trong khi đó, công nghệ mạng không dây đang có xu hướng phát triển rất mạnh mẽ. Và do đó, việc mở rộng MPLS sang lĩnh vực không dây là một xu hướng tất yếu. Các công ty như Juniper, Nortel và Cisco hiện đang đầu tư thời gian và tiền của để nghiên cứu và phát triển vấn đề tích hợp MPLS với công nghệ Internet trên lĩnh vực không dây. Nguyên nhân là do: IP trong Wiless hiện nay đang gặp phải một số thách thức, như các giao thức định tuyến IP không hoàn toàn phù hợp với các mạng không dây di động khi đem so sánh nó với công nghệ WMPLS. Việc tích hợp MPLS với IP di động đang trở thành một công nghệ hấp dẫn. Nó cho phép quản lý cục bộ, hỗ trợ chuyển giao, cấp phát địa chỉ, định tuyến và chuyển giao lưu lượng trong môi trường không dây. Có một số công nghệ khác như công nghệ ATM, các công nghệ 3G cũng đã và đang được sửa đổi để hỗ trợ IP di động. Tuy nhiên, MPLS là công nghệ được ưu thích hơn cả vì nó có thể đơn giản hóa việc điều khiển lưu lượng trong các mạng lõi. Hơn nữa, MPLS là công nghệ không chỉ cung cấp tốc độ xử lý nhanh để cải thiện hiệu năng cho IP hiện nay với chi phí thấp nhất mà còn không gây ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ khi hạ tầng thay đổi. 2.2.2. Cấu trúc gói tin WMPLS WMPLS sử dụng hai khuôn dạng tiêu đề cơ bản được chỉ ra trong hình 2.2. Trong mạng WMPLS, 2 bit đầu tiên trong số 20 bit trường Nhãn sẽ được đọc giống như trường Cờ (Flag). Trường này sẽ quyết định trường Control và trường CRC có được sử dụng hay không, và nó cũng chỉ thị độ dài của trường Control được sử dụng là 1 hay 2 byte, tương ứng với các bit chỉ số thứ tự là 3 hay là 7. Trong mô hình chồng lấn, tại đó giao thức lớp thấp hơn sẽ hỗ trợ việc điều khiển luồng và lỗi, khuôn dạng tiêu đề WMPLS sẽ không có trường Control và trường CRC. Để xác định khuôn dạng cho nhãn khi này thì hai bit đầu tiên của trường Nhãn được thiết lập bằng không để biểu thị rằng trường Control và trường CRC không được sử dụng. (Hình 2.2a) Trong trường Control, chỉ ra ở hình 2.2b, N(S) là số thứ tự gói/khung đang gửi và N(R) là số thứ tự khung yêu cầu phát lại tự động hoặc số thứ tự khung báo nhận điều khiển luồng. Số bit của N(S) và N(R) phụ thuộc vào giá trị của Cờ (bảng 2.1). Trong đó, đối với các dịch vụ tốc độ truyền tải thấp, N(R) và N(S) chỉ có 3 bit, và ngược là sẽ là 7 bit. Sử dụng càng nhiều bit số thứ tự sẽ cho phép cửa sổ điều khiển luồng được thiết lập càng rộng để hỗ trợ việc truyền dẫn chuỗi khung tốc độ cao. Tùy chọn này có khả năng điều khiển luồng và điều khiển lỗi từ đầu cuối đến đầu cuối hoặc điều khiển trên từng chặng khi cần thiết dựa trên cơ sở gói được dán nhãn. Trường Control của phần tiêu đề WATM gồm các chức năng điều khiển luồng và lỗi. Trong các ứng dụng của mạng tùy biến di động, cần thiết phải có tùy chọn của điều khiển luồng và lỗi trên từng chặng. WATM không có khả năng điều khiển luồng và lỗi trên từng chặng, chức năng điều khiển này được chuyển sang cho các người sử dụng đầu cuối quản lý, hoặc nếu sử dụng mô hình chồng lấn, điều khiển luồng và lỗi trên từng chặng có thể thực hiện được nếu giao thức lớp thấp hơn có thể hỗ trợ chức năng này. Hình 2.2 a và 2.2b dưới đây đưa ra khuôn dạng tiêu đề WMPLS. Cờ (2 bit) Nhãn (18 bit) CoS (1 bit) S (1 bit) TTL (8 bit) Hình 2.2a: Tiêu đề WMPLS khi không có trường Control và CRC Cờ (2 bit) Nhãn (18 bit) CoS (3 bit) S (1 bit) TTL (8 bit) Control (8;16) CRC(8) N(S) (3; 7 bit) ARQ (2 bit) N(R) (3; 7 bit) Hình 2.2b: Tiêu đề WMPLS có trường Control và CRC Bảng 2.1 và 2.2 dưới đây chỉ ra ý nghĩa các bit trong tiêu đề WMPLS Bảng 2.1: Giá trị các bit cờ trong tiêu đề gói tin WMPLS Các bit cờ (Flag) N(S), N(R) 0 0 Không có trường Control và CRC 0 1 3 bit N(R) và 3 bit N(S) 1 0 7 bit N(R) và 7 bit N(S) 1 1 Dự phòng cho các ứng dụng tương lai Bảng 2.2: Các bit điều khiển báo nhận lỗi và điều khiển luồng trong tiêu đề WMPLS Các bit điều khiển luồng ARQ Báo nhận các khung điều khiển lỗi và điều khiển luồng Biểu tượng điều khiển 00 Báo nhận tích lũy cho N(R-1) RR 01 Phía thu không sẵn sàng điều khiển luồng và báo nhận tích lũy cho N(R-1) RNR 10 Tín hiệu N(R) loại bỏ ARQ Go-Back-N và báo nhận tích lũy cho N(R-1) REJ 11 Tín hiệu N(R) lặp/loại bỏ có chọn lọc SREJ 2.2.3. Giao thức sử dụng trong WMPLS Hai giao thức được sử dụng trong mạng MPLS là giao thức phân bổ nhãn LDP và giao thức giành trước tài nguyên RSVP. Khi tiến hành mở rộng MPLS sang miền không dây, người ta đã tiến hành sửa đổi hai giao thức này để có thể hỗ trợ các dịch vụ WMPLS. Mạng WMPLS sử dụng giao thức LDP ràng buộc lỏng (CR-LDP) để định nghĩa người sử dụng đầu cuối và giao thức RSVP mở rộng (E-RSVP) để thiết lập LSP. Dưới đây sẽ trình bày về các mở rộng cho mỗi giao thức này. 2.2.3.1. Mở rộng cho CR- LDP Phần mở rộng cho CR-LDP cần có các thông tin về CoS và tính di động để có thể thực hiện các dịch vụ WMPLS. Việc mã hóa bản tin Label Request cần phải được mở rộng với thông tin về nhãn và CoS của mạng WMPLS. Thêm vào đó, việc mã hóa bản tin liên kết nhãn CR-LDP cũng cần được mở rộng để chứa thông tin kênh từ liên kết không dây. 0 Label Request (0x0401) (15 bits) Độ dài bản tin (2bytes) Message ID(4bytes) FEC TLV LSPID TLV (CR-LDP, bắt buộc) Traffic TLV (CR-LDP, tùy chọn) Hình 2.3a: Mở rộng cho bản tin yêu cầu nhãn CR-LDP 0 Label Request (0x0400) (15 bits) Độ dài bản tin (2bytes) Message ID(4bytes) FEC TLV Label TLV Label Request Message ID TLV Traffic TLV (CR-LDP, tùy chọn) Hình 2.3b: Mở rộng cho bản tin liên kết nhãn CR-LDP Trong CR-LDP, hệ thống không dây có thể thiết lập một LSP để hỗ trợ các ứng dụng WMPLS thông qua trường FEC TLV hoặc Traffic TLV, phần xác định các tham số lưu lượng được chứa trong bản tin báo hiệu. Các tham số của TE cho các dịch vụ LSR là CDR (Committed Data Rate), CBS (Committed Burst Size), PDR (Peak Data Rate), và PBS (Peak Burst Size). Trong các trường hợp mà FEC được sử dụng để báo hiệu kết nối LSP cho WMPLS, thì CoS sẽ được báo nhận thay vì xác định các tham số về tốc độ dữ liệu. 2.2.3.2. Mở rộng cho RSVP Phần mở rộng thêm cho RSVP được đưa ra để hỗ trợ cho việc định tuyến hiện LSP (ER-LSP). Khi giao thức RSVP được sử dụng để hỗ trợ việc thiết lập LSP WMPLS, thì cần phải tiến hành sửa đổi và bổ sung cho giao thức này để đáp ứng được những yêu cầu về điều khiển lưu lượng. Những sửa đổi và bổ sung chính rơi vào các vùng có thêm các tính năng điều khiển lưu lượng và các vùng phải giải quyết các vấn đề tranh chấp. Giao thức RSVP đã sửa đổi hỗ trợ các LSP định tuyến hiện (ER-LSP) chặt và lỏng. Đối với phần định tuyến lỏng trong ER-LSP, có thể thực hiện định tuyến từng chặng để quyết định xem gửi bản tin PATH tới đâu. Do đó, RSVP cũng hỗ trợ phương thức định tuyến từng chặng theo yêu cầu đường xuống. Bản tin PATH và RESV trong giao thức RSVP được chỉ ra trong hình 2.4a và hình 2.4b. Tiêu đề chung Session RSVP_HOP TIME-VALUE LABEL_REQUEST Các trường tùy chọn khác Sender Descriptor Hình 2.4a: Khuôn dạng của bản tin PATH Tiêu đề chung Session RSVP_HOP TIME-VALUE STYLE flow descriptor list Hình 2.4b: Khuôn dạng của bản tin RESV Reserved (2 byte) L3ID (2 byte) Hình 2.5: Khuôn dạng của LABEL_REQUEST Phần bôi đen là các trường chứa thông tin mở rộng cho WMPLS để đưa vào các đặc tính mong muốn. Phần Yêu cầu nhãn (Label_Request) là một phần của bản tin PATH. Nếu những thay đổi thích hợp được thực hiện trên phần nhãn này thì nó có thể được sử dụng để xác định kết nối WMPLS có nhãn đang được yêu cầu. Trong phần Yêu cầu nhãn này, các phần của trường Reserved có thể được sử dụng để báo hiệu liên kết WMPLS và cũng có thể hoạt động giống như con trỏ địa chỉ chuyển giao di động và điều khiển thông tin. Các phần Session (và phần Sender Descriptor) có thể được sửa đổi để chứa các tham số lưu lượng và thông tin nhãn chuyển giao phản hồi về trạm gốc của mạng không dây. Hình 2.6 dước đây đưa ra các thực thể trong SESSION của giao thức RSVP. Địa chỉ con trỏ cuỗi đường hầm IPv4 (4 byte) Reserved (2 byte) ID của đường hầm (2 byte) ID của đường hầm mở rộng (4 byte) Ơ Hình 2.6a: Thực thể SESSION trong đường hầm LSP_IPv4 Địa chỉ con trỏ cuỗi đường hầm IPv6 (16 byte) Reserved (2 byte) ID của đường hầm (2 byte) ID của đường hầm mở rộng (16 byte) Hình 2.6b: Thực thể SESSION trong đường hầm LSP_IPv6 2.2.4. Lựa chọn phổ tần cho WMPLS Như đã nói ở trên, WMPLS là dạng mở rộng của MPLS có dây, nhưng nó sử dụng các bước sóng vô tuyến mở thay vì sử dụng cáp. Tại Hoa Kỳ, Cục quản lý tần số FCC đã quy định các tần số/bước sóng vô tuyến mở và cấp giấy phép truyền dẫn WMPLS. Các người dùng không dây sẽ sử dụng các băng tần này và do đó đảm bảo được QoS cho các người dùng WMPLS. Các băng tần hiện nay tập trung tại các tần số 2,5; 5,8; 10,5; 24; 28; 38; và 48 GHz. Vì các dịch vụ vệ tinh cố định sử dụng các tần số thuộc băng Ku nên WMPLS sử dụng tần số từ 18 đến 31 GHz. Ở các tần số cao hơn thì băng thông khả dụng lớn hơn vì khi này tốc độ truyền dẫn sẽ nhanh hơn. Những tần số cao có độ rộng phổ hẹp hơn và có tính động hơn so với các tần số thấp. Do đó, điều khiển truyền dẫn trong WMPLS được thực hiện dễ dàng hơn. WMPLS kết nối trực tiếp với phần băng tần đã được ấn định bằng cách sử dụng các mặt phẳng quản lý và mặt phẳng điều khiển không dây. Sau khi có được kết nối, các thiết bị đầu cuối của kết nối này sẽ bắt đầu thông tin với nhau thông qua mạng đường trục MPLS có dây/không dây. Khi quá trình trao đổi thông tin kết thúc, kết nối sẽ bị ngắt và băng tần vô tuyến đã được cấp phát sẽ được giải phóng cho các người dùng WMPLS khả dụng. WMPLS có thể hỗ trợ QoS cùng mức so với MPLS có dây. Các hệ thống phổ tần cho WMPLS: Với các công nghệ truy nhập không dây băng rộng tốc độ cao thì một trong những vấn đề quan tâm chính là phổ tần. Có ba hệ thống phổ tần được đưa ra dưới đây: UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) hoạt động không có giấy phép tại dải tần 2,4GHz và 5,8GHz. Nó ít tốn kém hơn so với các dạng phổ tần khác nhưng lại nhạy cảm với nhiễu. Nhiễu sẽ gây ra mất gói và độ tin cậy thấp. MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service) hoạt động tại tần số 2,5GHz. Nó hỗ trợ dịch vụ đa điểm, trong đó các người dùng truy nhập vào cùng một trạm gốc và chia sẻ băng thông từ cùng một cột thu phát như chỉ ra trong hình 2.7. Nhược điểm của MMDS là cần phải có tầm nhìn thẳng từ người dùng đến trạm gốc. Cây cối, tòa nhà cao tầng, và địa hình sẽ cản trở đường liên kết trong môi trường truyền dẫn đó. Hình 2.7: Cấu trúc mạng MMDS với một anten bao phủ một vùng LMDS (Local Multipoint Distribution System) hoạt động tại dải tần từ 28 đến 40GHz. Hệ thống này cho độ tin cậy cao hơn đối với các ứng dụng mức cao và băng thông rộng hơn, nhưng thiết bị lại đắt tiền hơn. Do vậy sẽ phải có các cột thu phát nằm giữa các vùng phục vụ, như miêu tả trên hình 2.8. Một nhược điểm khác của LMDS là nó nhạy cảm với thời tiết và hạn chế về khoảng cách (xấp xỉ khoảng 3,2 km tính từ trạm gốc). Hình 2.8: Cấu trúc mạng LMDS với nhiều anten bao phủ một vùng (có hơn một cột thu phát) Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) Mặc dù mạng không dây có nhiều ưu điểm, nhưng chúng ta không thể quên rằng tỉ lệ lỗi bit của môi trường không dây cao; do đó cần thực hiện điều chỉnh lỗi ở mức độ cao hơn để có được độ tin cậy ổn định như mong muốn. Để giảm thiểu những thay đổi của môi trường không dây, cần phải sử dụng lớp MAC, và để thực hiện việc điều chỉnh lỗi bit chúng ta phải sử dụng lớp Liên kết dữ liệu. Hình 2.9 miêu tả các lớp của WMPLS từ lớp mạng (Network Layer) đến lớp vật lý không dây (Wireless Physical Layer). Lớp liên kết vô tuyến (Radio Link Layer) và lớp MAC không dây (Wireless MAC Layer) được đặt ở giữa lớp mạng và lớp vật lý không dây. Hình 2.9: Kiến trúc lớp WMPLS 2.2.5 Kỹ thuật WMPLS WMPLS sử dụng giao thức hôi tụ truyền dẫn (TCP) để có thể thiết lập và giải phóng các kết nối, và để xóa bỏ cũng như tái thiết lập các kết nối khi các đầu cuối di động di chuyển. Khi này cần có sự quản lý cục bộ và một kiến trúc mạng vững chắc. Để có thể thực hiện được WMPLS thì cần phải có một vài những thay đổi về mặt kỹ thuật. Những thay đổi này bao gồm: quản lý cục bộ, định tuyến, chuyển giao lưu lượng không dây động, và một vài thay đổi về kiến trúc mạng. Quản lý cục bộ Mạng phải có chức năng quản lý cục bộ để có thể biết được đường di chuyển của các đầu cuối di động. Do đó, mạng sẽ có được thông tin về vị trí của các người dùng và cung cấp dịch vụ cho các người dùng đó. Để định vị một đầu cuối di động, mạng có thể xác định vùng định tuyến RA phục vụ đầu cuối đó thay vì tìm tất cả các trạm gốc có thể phải phục vụ đầu cuối đó. Tất cả những gì cần thiết để xác định thành công một đầu cuối di động là cập nhật những thay đổi xảy ra trực tiếp với RA. Mỗi đầu cuối di động (host) sẽ được hỗ trợ bởi một đại diện thường trú HA. HA chứa thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của đầu cuối (vị trí vùng). Để biết chính xác hơn về vị trí của mình, đầu cuối phải cần đến sự trợ giúp của đại diện ngoại trú FA. Trên thực tế FA là bộ định tuyến gần với host nhất. Chuyển giao Để giải quyết vấn đề di chuyển của đầu cuối di động, cần thực hiện ba bước sau đây: 1- định vị đầu cuối, 2- tái định tuyến: thiết lập một kết nối bằng cách xác đị