Câu 9: Tích hợp giữa GMPLS/OBS

Mô hình tích hợp mặt phẳng điều khiển GMPLS trong mạng OBS

9.1. Kiến trúc GMPLS/OBS

Các kiến trúc mạng GMPLS – OBS [3,5] được dựa trên một mặt phẳng toàn quang trong suốt (mặt phẳng dữ liệu OBS) và mặt phẳng điều khiển lai. Mặt phẳng lai bao gồm mặt phẳng điều khiển GMPLS và một mặt phẳng điều khiển OBS, nơi mà mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu được phân tách.

Mặt phẳng điều khiển này có thế khắc phục được những hạn chế của mạng OBS như khả năng xử lý các chùm, bảo đảm chất lượng dịch vụ, điều khiển các mạng phức tạp. Mặt khác mặt phẳng điều khiển có thể đơn giản hóa việc báo hiệu, định tuyến, phát hiện nguồn, đơn giản hóa việc kiểm soát mạng lưới và quản lý một cách tự động. Mặt phẳng điều khiển lai cung cấp các kết nối end-to-end, quản lý tài nguyên mạng, phân tách mặt phẳng điều khiển khỏi  mặt phẳng dữ liệu và có khả năng chuyển tiếp nhanh với kỹ thuật lưu lương.

Tuy nhiên sự tích hợp mặt phẳng điều khiển GMPLS trong mặt mạng OBS có một số mâu thuẫn, đó là OBS thường hoạt động với việc dự trữ tài nguyên một chiều trong khi GMPLS thực hiện dự trữ tài nguyên hai chiều. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để có thể tích hợp mặt phẳng điều khiển GMPLS và mặt phẳng điều kiển OBS. Giải pháp cho trường hợp này là tách hai mặt phẳng này ra thành hai mặt phẳng riêng biệt.

Trong trường hợp này, các chức năng báo hiệu, định tuyến và quản lý liên kết được thực hiện bởi các giao thức GMPLS, trong khi việc dự trữ tài nguyên vật lý thông qua các thông tin từ các gói điều khiển (Burst Control Packet-BCP) là trách nhiệm của mặt phẳng điều khiển OBS. Do đó, cả hai mặt phẳng được thực hiện độc lập ở mức độ cao, cung cấp một khả năng quản lý mạng tốt đẹp, và nó cũng góp phần cải thiện sự sẵn có tài nguyên quang, dẫn đến việc giảm chi phí để phát triển.

 Ý tưởng của việc phân chia mặt phẳng điều khiển OBS và GMPLS, cũng dẫn đến một sự phân chia các nhiệm vụ giữa hai mặt phẳng này:

Nhiệm vụ của mặt phẳng điều khiển OBS.                                                       

- Dành trước  tài nguyên: là quá trình dự trữ  băng thông để truyền chùm dữ liệu trên mặt phẳng dữ liệu, công việc này liên quan tới việc vận chuyển và xử lý các gói điều khiển chùm  BCP vì chúng chứa tất cả các thông tin cần thiết để định tuyến các chùm tới điểm đích đến tương ứng.                                                     

- Thông tin về mạng lưới tài nguyên sẵn có: mặt phẳng điều khiển OBS cũng chịu trách nhiệm thu thập tất cả thông tin về nguồn tài nguyên sẵn có của mạng

lưới, để đạt được một sự cân bằng lưu lượng tốt hơn và giảm xác suất bị mất các chùm dữ liêu.                                                                                               

Nhiệm vụ của mặt phẳng điều khiển GMPLS.                                                    

- Quản lý cấu trúc liên kết ảo: Mặt phẳng điều khiển GMPLS có trách nhiệm điều khiển các quá trình truyền tín hiệu cũng như quy trình định tuyến. Về những gì liên quan đến báo hiệu, mặt phẳng điều khiển GMPLS phụ trách để thiết lập và sau đó chuyển xuống các cơ sở kết nối trong mạng OBS theo một quy trình hai chiều. Về mặt định tuyến, nó có chức năng để tính toán đường đi ngắn nhất để thành lập kênh quang giữa hai nút OBS, và cập nhật bảng chuyển tiếp của chúng  được lưu trữ trong các đơn vị điều khiển trong mặt phẳng dữ liệu.    

- Thông tin về cấu trúc liên kết mạng: Tính năng này quan tâm đến các chức năng quản lý trạng thái liên kết mạng có thể thực hiện bởi các giao thức định tuyến OSPF-TE. Giao thức này phụ trách cảnh báo cho các nút OBS về kết nối liên kết, quản lý lỗi và các thông tin quan trọng khác như sự phân bố lưu lượng trong mạng OBS, nhằm cân bằng lưu lượng truy cập để tránh khả năng làm mất các chùm.

2.2. Cơ chế hoạt động của mạng GMPLS/OBS.

Mạng GMPLS/OBS là một loại mạng IP trên WDM, thực hiện OBS và sử dụng GMPLS cho mặt phẳng điều khiển. Kỹ thuật điều khiển dựa trên GMPLS bao gồm định tuyến, báo hiệu, quản lý và phục hồi liên kết sẽ được đưa vào mạng OBS để cung cấp một nền tảng điều khiển và quản lý, sử dụng tối ưu các nguồn tài nguyên mạng. Theo loại mạng này, lớp IP và lớp WDM có thể tích hợp hoàn hảo tiềm năng của mạng IP trên mạng WDM và hiệu suất mạng có thể được cải thiện [10].

Mô hình GMPLS/OBS được thể hiện bao gồm các nút biên và các nút lõi được liên kết bởi các kết nối WDM. Các nút biên được liên kết với mạng bên ngoài, các liên kết WDM giữa các nút lõi được chia làm 3 loại [3,10]:

-  Kênh điều khiển GMPLS (GMPLS Control Channel-GCC): GCC được sử dụng cho việc truyền tải thông tin điều khiển GMPLS (như: thông tin định tuyến, báo hiệu, quản lý liên kết).

-  Nhóm kênh điều khiển (Control Channel Group-CCG): CCG có chức năng vận chuyển gói điều khiển chùm (BCP).

-  Nhóm kênh dữ liệu (Data Channel Group-DCG): DCG được sử dụng cho việc truyền tải dữ liệu chùm (DB).

Các bước sóng tại GCC và CCG được đưa đến bộ chuyển đổi O/E/O nhưng các bước sóng DCG thì không. Số lượng các kênh bước sóng trong CCG, GGC và DCG phải được cấu hình khi mạng được khởi tạo. Các mối quan hệ số lượng giữa các nhóm kênh được xác định bởi hai nút liền kề dựa trên năng lực thực tế và yêu cầu của chúng. Các nguồn tài nguyên dự phòng của mỗi nhóm có thể được chia sẻ cho các nhóm khác khi các mạng đang hoạt động.

Khi một nút biên vào nhận được yêu cầu lưu lượng từ các mạng bên ngoài thì nút biên vào sẽ xác định các thông số lưu lượng và tính toán các thông số yêu cầu cho lưu lượng của DB và BCP. Một tuyến đường sẽ được tính toán dựa trên các thông số yêu cầu. Sau đó các giao thức báo hiệu GMPLS sẽ cố gắng thiết lập một đường chuyển mạch nhãn từ nút biên vào tới nút biên ra trên các nhóm kênh điều khiển CCG cho các BCP thuộc các lưu lượng này. Nếu LSP này không được thỏa mãn thì yêu cầu lưu lượng sẽ bị từ chối. Các tuyến đường của chùm dữ liệu DB (các nút mà nó đi qua) là giống với BCP tương ứng, nhưng các bước sóng DCG mà các DB sẽ đi qua không chỉ được định trước mà chúng còn được xác định bởi các nút cụ thể dựa trên một số thuật toán sắp lịch dựa trên các thông tin chứa trong BCP. Ngay sau khi LSP của BCP được hoàn thành, các gói dữ liệu thuộc cùng lưu lượng được tập hợp dựa trên một số thuật toán hợp chùm và được gửi tới nút biên ra. Tại nút biên ra các chùm dữ liệu sẽ được phân tách thành các gói dữ liệu gốc và gửi tới đích của chúng.

Sự chuyển tiếp các gói BCP là dựa trên nhãn của GMPLS chứ không phải dựa trên nền IP. BCP của mỗi địa chỉ IP nguồn được thay thế bởi một nhãn. Và các bước sóng mà DB (Data Burst) đi qua là hạn chế tại mỗi nút chứ không phải toàn bộ DCG [10].

2.7 Trao đổi giữa mặt phẳng điều khiển GMPLS và mặt phẳng điều khiển OBS  // Đưa thêm vào phòng khi có.

Khi xây dựng mặt phẳng điều khiển GMPLS/OBS ta quan tâm đến vấn đề: các thông tin nào sẽ được trao đổi giữa các nút GMPLS và các nút OBS, và chúng trao đổi với nhau như thế nào?

Các thông tin từ phía GMPLS gửi tới OBS: Gửi các thông tin về việc tạo các LSP giữa các cặp nút biên phục vụ cho việc thiết lập bảng chuyển tiếp ở nút OBS. Các thông tin cần gửi là:

+  Gửi các thông tin về kênh điều khiển (sử dụng giao thức LMP)  như là việc tạo và duy trì các kết nối.

+  Gửi báo cáo về LSP bị lỗi tới các nút biên nguồn.

+  Thông tin cập nhập dung lượng LSP cho mỗi LSP thuộc một cặp nút biên.

Các thông tin từ phía OBS gửi tới GMPLS:

o    Thông tin về tài nguyên

+  Báo cáo các lỗi vật lý tới các GMPLS để các nút GMPLS thực hiện các cơ chế bảo vệ và phục hồi nhờ giao thức LMP.

+  Thông tin về trạng thái nút và các liên kết riêng lẻ, các thông tin này sẽ được sử dụng bởi các giao thức OSPF-TE trong GMPLS để tìm đường đi mới.

+  Các thông tin về trạng thái LSP toàn cục (ở nút biên): giúp cho việc lên kế hoạch lưu lượng.

o  Yêu cầu thiết lập một LSP mới:

+  Tự động: do các yêu cầu về lưu lượng, các thay đổi của mạng hoặc các yêu cầu LSP khác.

+  Tường minh: do khách hàng xác định các tuyến đường mong muốn (LSP).