chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÁO CÁO
TÊN ĐỀ TÀI:
CHUYỂN MẠCH NHÃN
ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
CHUYÊN NGHÀNH: TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH
HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN:
NGUYỄN QUANG HỌC
NGUYỄN MINH PHƯƠNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN:
TS. LÊ QUỐC CƯỜNG
Thành phố Hồ Chí Minh - NĂM 2011
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang ii
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv
MỞ ĐẦU 1
CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUAT 2
1. Từ MPLS đến MPλS /GMPLS 2
2. KHÁI QUÁT CHUNG GMPLS 4
3. Sự tách rời của mặt phẳng dữ liệu với mặt phằng điều khiển 9
4. Giao thức định tuyến 10
4.1 Mở rộng OSPF 10
4.2. Quảng bá liên kết TE 12
5. Giao thức báo hiệu 16
5.1 Giao thức mở rộng RSVP-TE 16
5.2 Yêu cầu nhãn tổng quát 18

5.3 Báo hiệu đường hai hướng 21
5.4 Việc cài đặt nhãn 23
5.5 Cấu trúc báo hiệu 25
6 Giao thức quản lý đường kết nối – Link Management Protocol 27
6.1 Sự cần thiết của LMP 27
6.2 Các loại đường liên kết dữ liệu 28
6.3 Các chức năng của LMP 28
7 Mô hình ngang hàng và mô hình phủ kính 35
7.1 Mô hình ngang hàng 36
7.2 Mô hình phủ kính 37
KẾT LUẬN 39
Tài liệu tham khảo 40
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
CR-LDP Constraint Base Routing-
Label Distribution Protocol
Giao thức phân bố nhãn hỗ trợ định
tuyến ràng buộc
DWDM Dense Wavelength Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo bước sóng
mật độ cao
ETDM Electronic Time-Division
Multiplexed
Ghép kênh phân chia thời gian điện
FSC Fiber Switch Capable Khả năng chuyển mạch quang
GMPLS Generalized MultiProtocol
Label Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức
tổng quát
IS-IS Intermediate System-
Intermediate System
Hệ thống trung gian tới hệ thống
trung gian
L2SC Layer 2 Switching Capable Khả năng chuyển mạch lớp 2
LER Label Edge Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
biên
LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn
LMP Link Mangement Protocol Giao thức quản lý liên kết
LSA Link-state advertisement Thông báo trạng thái liên kết
LSC Lambda Switch Capable Khả năng chuyển mạch bước sóng
LSP Label Switching Path Đường chuyển mạch nhãn
LSR Label-Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
MIB Management Information Base Cơ sở thông tin quản lý
MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
OSPF Open Shortest Path First Đường ngắn nhất đầu tiên
OXC Optical Cross Connector Kết nối chéo quang
PSC Packet Switching Capable Khả năng chuyển mạch gói
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RSVP-TE Resource Reservation
Protocol-Traffic Engineering
Giao thức dành trước tài nguyên hỗ
trợ kỹ thuật lưu lượng
SDH Synchronous Digital
Hierachical
Phân cấp số đồng bộ
SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT

Trang ii
TDM Time-Division Multiplexing Ghép kênh phân chia thời gian
TDMC Time-Division Multiplexing-
Capable
Khả năng ghép phân chia thời gian
TE Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng
WDM Wavelength Divison
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo bước sóng
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1: Cấu trúc các lớp mạng 2
Hình 2: Sự chuyển đổi cấu trúc mạng 3
Hình 3: Khái niệm nhãn 5
Hình 4: Sự Phân cấp của LSP 6
Hình 5: Mối quan hệ giữa khả năng chuyển mạch với khu vực 7
Hình 6: Mạng IP/MPLS hiện tại 8
Hình 7: Mạng GMPLS với mỗi lớp được điều khiển phân tán 8
Hình 8: Mạng GMPLS được điều khiển phân tán và kết hợp nhiều lớp 9
Hình 9: Kỹ thuật truyền tải đa lớp 9
Hình 10: Các giao thức chính của GMPLS 9
Hình 11: Khái niệm kỹ thuật truyền tải 11
Hình 12: Định dạng Opaque LSA (RFC 2370) 13
Hình 13: sub-TLV của opaque LSA trong OSPF GMPLS 14
Hình 15: Định dạng của đối tượng yêu cầu nhãn 18
Hình 16: Các loại G-PID 20
Hình 17: Nhãn ngược hướng 22
Hình 19: Mô hình phân cấp LSP 26
Hình 20: Các loại đường kết nối dữ liệu 29

Hình 21: Giao thức quản lý đường kết nối 30
Hình 22: Mô hình ngang hàng 36
Hình 23: Mô hình phủ kính 37
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang iv
MỞ ĐẦU
GMPLS là một chuẩn IETF đã được đề nghị thiết kế đề đơn giản tạo và quản lý
các dịch vụ IP/MPLS trên mạng quang. Chuẩn này có thể tạo một mặt phẳng điều
khiển duy nhất để mở rộng từ IP tại lớp 3 trở xuống tầng vân chuyển tại lớp 1.
Từ khi các nhà cung cấp dịch vụ đầu tiên bắt đầu vận chuyển lưu lượng IP, rất
phức tạp, cơ sở hạ tầng trùng lắp nhiều lớp đã được giải quyết công việc mang lưu
lượng IP trên mạng mà được thiết kế đề hỗ trợ công nghệ mạch và tiếng nói. Tuy
nhiên, ngày hôm nay với sự tăng trưởng đột ngột của lưu lượng IP đã thúc đẩy việc
tăng nhanh đột ngột trên băng thông rộng truy cập, ứng dụng mới, và dịch vụ mới,
các mạng trúng lắp phức tạp này không thể hỗ trợ việc cung cấp dịch vụ đột ngột,
quản lý băng thông động, và việc tạo dịch vụ linh hoạt để đáp ứng nhu cầu người sử
dụng.
GMPLS phát triển như một mặt phẳng điều khiển thống nhất mở rộng kết nối
IP/MPLS thông minh từ lớp 2 và lớp 3 đi đến các thiết bị quang lớp 1. Không như
MPLS, hỗ trợ chính là bộ định truyến và chuyển mạch, GMPLS cũng được hỗ trợ từ
các phần cứng quang, như SONET/SDH, OXCs, và DWDM. GMPLS cho phép cơ
sở hạ tầng mạng sử dụng mặt phẳng điều khiển chung để truy cập mạng đến mạng
lỗi. Thiết lập đường để cho phép các thành phần quang ở mạng vận chuyển trở
thành các bộ định tuyến ngang hàng trong mạng IP và có thể điều khiển bước sóng
cung cấp tự động bởi mặt phẳng điều khiển có thể làm để tiết kiệm chi phí hoạt
động bởi vì các mạng lưới có thể giải quyết lỗi trong thời gian thực. Ngoài ra, dịch
vụ cung cấp có thể tăng tốc đáng kể.
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 1
CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUAT

1. Từ MPLS đến MPλS /GMPLS
Gần đây, công nghệ WDM truyền tải khối lượng thông tin bằng cách sử dụng
nhiều bước sóng thông qua một đường truyềnsợi quang đã được cải tiến rất nhiều.
Trong ký thuật truyền sợi quang lúc đầu, thông tin được truyền bằng cách chỉ sử
dụng một bước sóng trên một đường sợi quang giữa hai nút. Nhưng nếu công nghệ
ghép kênh bước sóng được thông qua, khả năng truyền tải sẽ tăng lên tương ứng với
số lượng bước sóng cung cấp trong mỗi sợi quang, làm cho nó thích nghi tốt với
khối lượng truyền tải thông tin lớn.
Mạng IP/MPLS được xây dựng trên mạng đường SDH/SONET, và hầu hết mạng
đường SDH/SONET xây dựng trên mạng cáp quang. Công nghệ ghép kênh đa bước
sóng được áp dụng trong mỗi sợi quang. Thông thường, nhiều đường SDH/SONET
được cấp cho một nhóm các bước sóng. Hình 1 cho thấy lớp cấu trúc của mạng lưới
này. Cho đến nay, như trong hình 1 (a), mạng được cấu trúc bởi một lớp fiber, một
lớp TDM, và một lớp packet. Khi nhu cầu truyền tải giữa các nút trở nên lớn hơn và
số lượng bước sóng được ghép tăng lên thì hiệu suất sử dụng mạng có thể được cải
thiện bằng cách sử dụng một bước sóng với một băng thông lớn hơn băng thông của
SDH/SONET như một đường bước sóng bằng cách chỉ định các nút thực hiện
chuyển mạch trên mỗi bước sóng.
Hình 1: Cấu trúc các lớp mạng
Như trong hình 1 (b), nó có thể tiết kiệm tổng chi phí của mạng bằng cách sử
dụng một lớp đường bước sóng chèn giữa lớp TDM và lớp fiber để giao diện với
đường SDH/SONET. Lớp đường bước sóng này còn được gọi là lớp λ, vì λ thường
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 2
được sử dụng như một biểu tượng thể hiện bước sóng. Nút thực hiện chuyển mạch
theo đơn vị bước sóng hay đơn vị fiber và nút thực hiện chuyển mạch các đường
TDM được gọi tắt tương ứng là OXC (Optical Cross-Connect) và DXC (Digital
Cross-Connect). Khi một đơn vị lưu lượng truy cập lớn được xử lý, OXC lợi thế về
chi phí hơn DXC. Các lớp càng cao thì chuyển mạch đơn vị đường càng tốt. Khi lưu
lượng truyền tải IP tăng và truyền tải gói tin IP trở nên chủ đạo, chi phí mạng có thể

được giảm bằng cách loại bỏ lớp TDM và lấy một cấu trúc lớp đơn trong lớp packet
đặt ngay trên lớp λ lớp, như trong hình 1 (c). Hình 2 thể hiện sự chuyển đổi các cấu
trúc lớp mạng được minh họa trong hình 8.1 theo năm. Tốc độ thâm nhập của các
cấu trúc lớp trong hình 1 (b) và Hình 1 (c) sẽ phụ thuộc vào tốc độ tiến bộ công
nghệ việc xây dựng mạng đường bước sóng và sự tăng trưởng trong khối lượng lưu
lượng IP.
Hình 2: Sự chuyển đổi cấu trúc mạng
Đối diện với sự tiến bộ của lớp λ trong mạng quan, một MPλS (Multiprotocol
Lambda Switching) đã được đề xuất áp dụng vào kỹ thuật điều khiển phân tán của
MPLS ở lớp packet để quản lý mạng lớp λ
1
. Ở đây, λ là bước sóng. Trong MPLS,
có thể thiết lập một LSP (label-switched path) bằng cách trao đổi thông tin liên kết
giữa các nút với một giao thức định tuyến và bằng cách sử dụng một giao thức báo
hiệu
2

3
. Trong MPLS, LSP được tạo ra bằng cách gắn vào gói tin IP một nhãn duy
nhất được định nghĩa cho mỗi liên kết giữa hai nút, và Các gói tin IP được truyền tải
cùng LSP bằng cách trao đổi các nhãn trong LSR (label switching router). Trong
MPλS, λ hay bước sóng bên trong fiber được xử lý như một nhãn giống như trong
MPLS, và có thể xây dựng đường bước sóng bằng cách kết nối các bước sóng phía
đầu vào và đầu ra trong OXC. Trong MPλS, tương tự MPLS, điều khiển phân tán
cũng có thể thực hiện bằng cách trao đổi thông tin liên kết giữa các nút với một giao
1
OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS
2
Link Bundling in MPLS Traffic Engineering
3

Generalized multiprotocol label switching: an overview of signaling enhancements and
recovery techniques
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 3
thức định tuyến và bằng cách thiết lập đường bước sóng sử dụng giao thức báo hiệu.
Do đó, chúng ta có thể nói rằng MPλS là giao thức áp dụng các khái niệm về nhãn
đã được sử dụng trong MPLS đối với lớp λ. Hơn nữa, thông qua MPLS được tổng
quát (GMPLS) mà khái niệm tổng quát hơn của nhãn cũng đã được áp dụng cho lớp
TDM và lớp fiber.
2. KHÁI QUÁT CHUNG GMPLS
Kiến trúc MPLS đã được định nghĩa để hỗ trợ truyền dữ liệu dựa trên khái niệm
về nhãn
4
. Trong RFC 3031, LSR được định nghĩa như là một nút mà có một mặt
phẳng truyền dữ liệu có thể xác định ranh giới của gói tin IP hay tế bào (gói IP có
chứa nhãn) và thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo nội dung của các tiêu đề gói
tin IP hay tế bào. Trong GMPLS, LSR không chỉ bao gồm nút thực hiện nhiệm vụ
truyền dữ liệu theo các nội dung của tiêu đề gói tin IP hay tế bào, mà còn thiết bị
thực hiện truyền dữ liệu theo thông tin của time slot, bước sóng, và cổng vật lý của
mạng sợi quang.
Giao diện LSR trong GMPLS được phân thành bốn loại tùy thuộc vào khả năng
chuyển đổi: PSC (packet-switch capable), TDM (Time division multiplex capable),
LSC (lambda-switch Capable), và FSC (Fiber Swich Capable). Hình 3 cho thấy các
khái niệm về nhãn cho các cấu trúc mạng bốn lớp xác định ở Hình 1 (b).
PSC: Giao diện PSC có thể xác định ranh giới của một gói tin IP hay tế bào và
thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo các nội dung tiêu đề của gói tin IP hay của
tế bào. Trong lớp packet ở Hình 3 (a), một nhãn duy nhất định nghĩa cho mỗi liên
kết được gắn vào các gói tin IP để hình thành các LSP. Liên kết trong hình 3 (a) cho
biết liên kết đã được được định nghĩa giữa hai LSRs để truyền tải gói tin IP. Trong
trường hợp mà gói tin IP được truyền qua SDH/SONET thì liên kết này được gọi là

đường SDH/SONET, và trong trường hợp mà gói tin IP được truyền thông qua
Ethernet thì liên kết này được gọi là đường Ethernet.
TDM: Giao diện TDM được lặp lại định kỳ và thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu
theo time slot. Trong lớp TDM ở hình 3 (b), nhãn tương ứng với một time slot. Ví
dụ, giao diện DXC mà trong đó đường TDM hoặc đường SDH/SONET được hình
4
Link Management Protocol (LMP)
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 4
thành bằng cách nối các time slot gán cho phía đầu vào phía đầu ra. Liên kết có thể
tương ứng với đường bước sóng hay chỉ đơn giản là fiber.
Hình 3: Khái niệm nhãn
LSC: Giao diện LSC thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo bước sóng trong sợi
quang. Trong lớp λ ở hình 3 (c), nhãn tương ứng với bước sóng. Ví dụ về giao diện
TDM, giao diện OXC trong đó các đường λ được hình thành bằng cách nối các
bước sóng được được gán ở đầu vào và đầu ra. Giao diện OXC với LSC thực hiện
chuyển kênh theo đơn vị bước sóng.
FSC: Giao diện FSC thực hiện nhiệm vụ truyền dữ liệu theo vị trí các cổng vật lý
thực của sợi quang. Trong lớp fiber ở hình 3 (d), nhãn tương ứng với các sợi quang.
Ví dụ về giao diện FSC, giao diện OXC trong đó các đường fiber được hình thành
bằng cách fiber phía đầu vào và đầu ra với nhau. Giao diện OXC với FSC thực hiện
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 5
việc chuyển kênh theo đơn vị fiber. Liên kết trong trường hợp này có là một tổng
hợp vật lý của sợi quang học, chẳng hạn như ống dẫn.
Hình 4: Sự Phân cấp của LSP
Có thể sử dụng giao diện có khả năng chuyển kênh này bằng cách phân cấp
chúng. Trong trường hợp này, hệ thống phân cấp được hình thành bởi FSC, LSC,
TDM, và PSC lần lượt từ dưới lên cấp trên. Trong GMPLS, đường tương ứng với
khả năng chuyển mạch riêng cũng được gọi là LSP. Hình 4 cho thấy cấu trúc cấp

bậc của LSP. Ở trường hợp của cấu trúc lớp như hình 1 (b), PSC-LSP thuộc về
TDM-LSP và liên kết của PSC-LSP sẽ trở thành TDM-LSP. TDM-LSP thuộc về
LSC-LSP, và các liên kết của TDM-LSP sẽ trở thành LSC-LSP. LSC-LSP thuộc về
FSC-LSP, và các liên kết của LSC-LSP sẽ trở thành FSC-LSP. Trong trường hợp
của cấu trúc lớp như trong hình 1 (c), lớp TDM bị loại bỏ, và PSC-LSP thuộc về
LSC-LSP, với liên kết của PSC-LSP trở thành LSC-LSP. Mối quan hệ giữa LSC-
LSP và FSC-LSP cũng giống như trường hợp của hình 1 (b). Khi nó di chuyển
xuống lớp thấp hơn, băng thông của LSP sẽ trở nên lớn hơn.
Hình 5 cho thấy mối quan hệ giữa khả năng chuyển mạch với các lớp. Ở giữa
giao diện PSC, PSC-LSP được hình thành. Khu vực giữa giao diện PSC được gọi là
lớp PSC, và là khu vực mà tên miền liên quan lớp có thể đến được. Giao tiếp với
TDM hình thành một TDM-LSP. Khu vực giữa giao diện TDM được gọi là lớp
TDM. Lớp LSC và khu vực FSC cũng được xác định theo cách này.
GMPLS có nhiều ưu điểm. Hình 6 thể hiện mạng IP/MPLS hiện tại. Trong lớp
packet, mạng được điều khiển tập trung bằng cách sử dụng giao thức định tuyến
hoặc giao thức báo hiệu. Trong lớp TDM và lớp λ, mạng được điều khiển tập trung
bằng cách thiết lập định tuyến hay đường dẫn. Trong môi trường này, các nhà điều
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 6
hành mạng phải học cách điều hành từng mạng tương ứng với mỗi lớp, vì các
phương pháp điều khiển mạng khác nhau được sử dụng trong các lớp khác nhau.
Tuy nhiên, bằng cách sử dụng GMPLS, nó có thể điều khiển mạng một cách
phân tán bằng cách mở rộng MPLS với lớp TDM và lớp λ, như hình 6. Trong môi
trường này, các chức năng thực hiện bởi đơn vị điều khiển trung tâm bây giờ được
phân bổ cho mỗi nút và kiểm soát phân tán. Như vậy nó sẽ trở nên có thể thêm, xóa
nút hay liên kết địa chỉ một cách linh hoạt, dẫn đến hiệu suất mạng được nâng lên.
Hơn nữa, do mỗi lớp được điều hành dựa trên cùng GMPLS nên nguồn nhân lực có
thể được sử dụng hiệu quả hơn bởi vì sau khi học tập và nắm vững các giao thức
của GMPLS, các nhà điều hành mạng sẽ có thể điều hành tất cả các lớp.
Hình 5: Mối quan hệ giữa khả năng chuyển mạch với khu vực

GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 7
Hình 6: Mạng IP/MPLS hiện tại
Hình 7: Mạng GMPLS với mỗi lớp được điều khiển phân tán
Hơn nữa, trong mạng GMPLS, có thể để điều khiển mạng một cách phân tán và
kết hợp nhiều lớp, như hình 8. Kỹ thuật truyền tải kết hợp nhiều lớp được gọi là "kỹ
thuật truyền tải đa lớp", hình. 9 mô tả kỹ thuật này. Trong ví dụ ở hình 9, mạng bao
gồm lớp packet, lớp λ, và lớp fiber. Cấu trúc liên kết của lơp λ thay đổi tương ứng
với sự thay đổi trong nhu cầu truyền tải trong lớp packet, và định tuyến mà PSC-
LSP lựa chọn được chuyển đổi theo sự thay đổi cấu trúc liên kết trong lớp λ. Vì
nhiều lớp có thể kết hợp vào cấu trúc hay định tuyến của mỗi lớp để thích ứng với
thay đổi trong nhu cầu truyền tải, kỹ thuật truyền tải đa lớp làm tăng hiệu quả của
việc sử dụng tài nguyên mạng.
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 8
Hình 8: Mạng GMPLS được điều khiển phân tán và kết hợp nhiều lớp
Việc tiêu chuẩn hóa giao thức mạng GMPLS dưới con mắt của IETF (Internet
Engineering Task Force), một tổ chức chuẩn hóa các vấn đề liên quan đến Internet.
Hình 10 cho thấy các giao thức chính được sử dụng trong GMPLS. Theo kiến trúc
GMPLS được xác định, GMPLS chủ yếu bao gồm các phần mở rộng OSPF(Open
Shortest Path First) của giao thức định tuyến, phần mở rộng RSVP-TE của giao
thức báo hiệu, giao thức quản lý liên kết (LMP).
Hình 9: Kỹ thuật truyền tải đa lớp
Hình 10: Các giao thức chính của GMPLS
3. Sự tách rời của mặt phẳng dữ liệu với mặt phằng điều khiển
Một trong những tính năng của mạng GMPLS là mặt phẳng dữ liệu được tách rời
khỏi mặt phẳng điều khiển. Trong một mạng IP/MPLS, giả định rằng tất cả các nút
đều hỗ trợ giao thức IP/MPLS có giao diện có thể xác định và xử lý các gói tin.
Bằng cách này, các gói tin điều khiển của giao thức định tuyến hoặc giao thức
truyền tin có thể được truyền tải thông qua các phương tiện vật lý như các gói dữ

liệu. Tuy nhiên, trong mạng GMPLS, tất cả các giao diện không cần phải có thể xác
định và xử lý gói tin. Quả thực, có những giao diện mà không thể xác định và xử lý
gói tin như TDM, LSC, hay giao diện FSC. Do đó, việc truyền gói tin điều khiển
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 9
được thực hiện một cách hợp lý bằng cách sử dụng một giao diện khác so với giao
diện sử dụng cho truyền dữ liệu. Như vậy, trong mạng GMPLS, mặt phẳng dữ liệu
và kiểm soát tách rời nhau một cách hợp lý. Giao diện của các nút trong mặt phẳng
điều khiển xác định và xử lý các gói tin.
Việc điều khiển các gói tin của giao thức định tuyến, giao thức báo hiệu, và LMP
được mô tả trong phần tiếp theo. Trong mạng GMPLS, các gói tin được truyền tải
thông qua mặt phẳng điều khiển mà tách rời khỏi mặt phẳng dữ liệu một cách hợp
lý.
4. Giao thức định tuyến
4.1 Mở rộng OSPF
Giao thức định tuyến thường được sử dụng trong một mạng IP/MPLS hiện tại là
OSPF (Open Shortest Path First), hoặc IS-IS (Intermediate System to Intermediate
System). Trong mạng GMPLS, các OSPF đã được sử dụng trong mạng IP thì được
mở rộng
5
. Trong phần mở rộng OSPF, giống như các khái niệm liên kết kỹ thuật
truyền tải (TE), phân cấp của LSP, liên kết không đánh số, gói liên kết và LSA
(link-state advertisement) đã được giới thiệu
6
.
Trong mạng GMPLS, như được minh họa bằng cấp bậc trong Hình 4, một LSP
lớp thấp hơn có thể trở thành một liên kết của một LSP lớp trên. Ví dụ, khi một LSP
được đặt trên đường TDM nhất định, đường TDM hoạt động như một liên kết cố
định đã xác định trong một thời gian dài. Khi LSP lớp thấp được thiết lập, nút gốc
của LSP khi nhìn từ các lớp trên thì được thông báo trong mạng như một liên kết

lớp trên. LSP này được gọi là liên kết TE. Hình 11 thể hiện khái niệm liên kết TE
này. Dòng đứt quãng trong Hình 11 (b) là một đường TDM. Có một đường trực tiếp
giữa A-C, nhưng không có giữa B-C. Trong trường hợp này, liên kết TE có một cấu
trúc như được chỉ ra trong Hình 11 (a). Trong lớp TDM, các LSP (TDM-LSP) hoạt
động như một liên kết TE giữa các gói tin và lớp. Khi PSC-LSP được thiết lập, định
tuyến được chọn theo cấu trúc liên kết được xây dựng bởi các liên kết TE. Mặc dù
TE là một liên kết trừu tượng, nhưng trong trường hợp nó được sử dụng cho kỹ
thuật truyền tải, chẳng hạn lựa chọn định tuyến khi thiết lập LSP, tiếp tục bằng cách
5, 2
OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS
6
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 10
chỉ đề cập đến cấu trúc liên kết xây dựng bởi liên kết TE mà không cần xem xét cấu
trúc vật lý. Nhìn chung, trong cấu trúc liên kết của mạng GMPLS, liên kết vật lý,
chẳng hạn như một sợi quang, còn được gọi là một liên kết TE, không có sự phân
biệt giữa vật lý và trừu tượng liên kết.
Hình 11: Khái niệm kỹ thuật truyền tải
Tiếp theo, chúng tôi mô tả các liên kết không đánh số. Giao diện của một liên kết
trong một mạng MPLS thường được gán cho một địa chỉ IP. Từ địa chỉ IP này, có
thể xác định các liên kết bên trong mạng. Tuy nhiên, trong mạng GMPLS, vì nó có
thể chứa hơn 100 bước sóng trên mỗi sợi quang đơn nên số các địa chỉ IP được yêu
cầu trở nên rất lớn nếu một địa chỉ IP được gán cho mỗi giao diện của những bước
sóng này. Hơn nữa, vì các LSP của mỗi lớp được thông báo tới các lớp trên như một
liên kết TE, việc cung cấp địa chỉ IP có thể bị cạn kiệt nếu mỗi địa chỉ IP được gán
cho một liên kết TE. Vì vậy, trong GMPLS, để xác định liên kết (Sau đây, một liên
kết TE được gọi đơn giản là một "liên kết"), một định danh liên kết (link ID) được
gán cho giao diện của liên kết đã được giới thiệu. Mặc dù một địa chỉ IP vẫn còn
phải được phân bố trên toàn cầu, nhưng liên kết ID này là tốt nếu nó là duy nhất chỉ
trong router. Có thể xác định các liên kết bên trong mạng từ một sự kết hợp của ID

định tuyến và ID liên kết. Một liên kết thể hiện bởi sự kết hợp của ID định tuyến và
ID liên kết được gọi là "liên kết không đánh số", có nghĩa là một địa chỉ IP không
được cấp cho mỗi giao diện của liên kết. Vì vậy, trong GMPLS, nếu số lượng các
bước sóng hoặc liên kết TE tăng lên, không có vấn đề của sự thiếu hụt các địa chỉ
IP.
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 11
Tiếp theo, chúng tôi mô tả về bó liên kết, mục đích của bó liên kết là để trừu
tượng hóa nhiều liên kết có bản chất tương tự bằng cách kết hợp chúng vào một liên
kết TE
7
. Các điều kiện của liên kết cùng bản chất là: (1) các liên kết được thiết lập
giữa các nút tương tự; (2) các liên kết có cùng một loại liên kết (point-to-
point/point-to-multipoints), (3) các liên kết giống nhau trong cùng một diện tích TE;
và (4) các liên kết ở cùng một lớp tài nguyên. Mục đích của bó liên kết là cải thiện
khả năng mở rộng của định tuyến bằng cách giảm số lượng thông báo của các trạng
thái liên kết bởi giao thức định tuyến. Các liên kết được bó bao gồm các nguồn tài
nguyên cá nhân. Các phương pháp để quản lý mỗi tài nguyên được mô tả trong
Phần 6. Mặc dù số lượng thông báo có thể được giảm bằng cách kết hợp và trừu
tượng hóa nhiều liên kết đến một liên kết TE duy nhất với bó liên kết, nhưng nó có
thể xảy ra khả năng tài nguyên thông tin cá nhân bị bỏ qua. Ví dụ, tối đa dung lượng
trống của một liên kết đi kèm được thiết lập là giá trị tối đa khả năng trống cho một
nguồn tài nguyên cá nhân. Có một sự đánh đổi giữa hiệu quả của việc giảm số
lượng thông báo với khả năng tổ chức thông tin tài nguyên.
4.2. Quảng bá liên kết TE
Trong mạng IP/MPLS, các trạng thái liên kết giữa các bộ định tuyến được quảng
bá bằng cách sử dụng một bộ định tuyến LSA của loại LSA type-1 . Quảng bá về
trạng thái liên kết của một liên kết TE vào mạng GMPLS, một "Opaque" LSA
được sử dụng, như trong hình 12 . "Opaque" là bắt nguồn từ ý nghĩa của nó là "sự
không chắc chắn." Trong GMPLS được thảo luận trong IETF, type-10 được sử

dụng bởi vì nó đề cập đến giao thức định tuyến trong khu vực. Opaque LSA được
quảng bá theo định dạng TLV (loại, chiều dài, giá trị) đang lưu trữ thông tin
opaque. Có hai loại định dạng TLV. Một là một định tuyến TLV thể hiện các thông
tin định tuyến, và cái khác là một TLV liên kết thể hiện các thông tin liên kết. TLV
liên kết sub-TLV trong nó. Trong phần mở rộng OSPF của GMPLS, các sub-TLV
của liên kết đã được định nghĩa như trong hình 13. Từ Type-1 đến Type-9, chín loại
sub-TLV đã được định nghĩa là phần mở rộng cho kỹ thuật lưu lượng MPLS . Thêm
vào đó, có những bổ sung sau đây là phần mở rộng cho GMPLS
8
.
7
Link Bundling in MPLS Traffic Engineering
8
OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 12
• Sub-TLV = 11 (local link / remote link): Chiều dài là 8 octet. Định danh cục bộ
liên kết và nhận dạng từ xa liên kết được chỉ định 4 octet mỗi cho từng lĩnh vực.
"Local" có nghĩa là bên nút riêng của liên kết, và "remote" có nghĩa là các nút bên
đối tác của liên kết. Định danh local/remote liên kết được sử dụng trong trường hợp
liên kết không đánh số. Nếu liên kết TE từ xa định danh chưa được biết, nó được
thiết lập là 0.
Hình 12: Định dạng Opaque LSA (RFC 2370)
• Sub-TLV = 14 (loại bảo vệ liên kết): Chiều dài là 4 octet. các loại bảo vệ liên
kết thể hiện độ tin cậy của liên kết. Các 1 octet đầu tiên được định nghĩa là kiểu liên
kết bảo vệ các loại sau:
0×01 (Kiểu truyền tải mở rộng): Đây là một liên kết để bảo vệ các liên kết khác.
Truyền tải của loại nỗ lực tốt nhất chảy vào liên kết này. Khi lỗi xảy ra trên liên kết
thì được bảo vệ, dữ liệu LSP trên các liên kết khác mà được bảo vệ là hướng đến
dòng chảy liên kết này. Do đó, các dữ liệu đã được LSP chảy vào liên kết này sẽ bị

mất.
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 13
Hình 13: sub-TLV của opaque LSA trong OSPF GMPLS
0×02 (không bảo vệ): Liên kết này không được bảo vệ bởi các liên kết khác. khi
một lỗi xảy ra, dữ liệu LSP vào liên kết này sẽ bị mất.
0×08 loại chia sẻ: Có thêm một hay nhiều liên kết kiểu truyền tải mở bảo vệ liên
kết này. Các định tuyến của liên kết kiểu chia sẻ và định tuyến của liên kết kiểu
truyền tải mở rộng độc lập với nhau. Các liên kết kiểu truyền tải mở rộng được chia
sẻ bởi một hoặc nhiều liên kết kiểu chia sẻ.
0×08 loại 1:1: Có một liên kết kiểu truyền tải mở rộng bảo vệ 1 loai 1:1. Định
tuyến của kiểu 1:1 và định tuyến của liên kết kiểu truyền tải mở rộng độc lập với
nhau.
0×10 loại 1+1: Có một liên kết định tuyến độc lập chuyên dụng để bảo vệ một
kiểu 1+1. Tuy nhiên, liên kết để bảo vệ loại 1+1 có thể không được sử dụng để chọn
định tuyến LSP bởi vì nó không được quảng bá là một trạng thái liên kết.
0×20 loại nổi bật: Kiểu này đáng tin cậy hơn so với kiểu 1+1. Ví dụ, có hai hay
nhiều định tuyến độc lập và riêng rẽ bảo vệ loại 1+1.
• Sub-TLV = 15 (nhận dạng khả năng chuyển đổi giao diện): Chiều dài có thể
thay đổi. Có một trường 1-octet cho biết các khả năng chuyển mạch, một trường 1-
octet cho biết kiểu mã hóa, và một trường 1-octet mà cho thấy băng thông LSP tối
đa cho mỗi ưu tiên. Số lượng tối đa số của hỗ trợ ưu tiên là tám. Liên kết được kết
nối với nút thông qua giao diện. Như trong hình 11, trong mạng GMPLS, mỗi giao
diện có khả năng chuyển đổi khác nhau. Ví dụ, trong khi một giao diện của một liên
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 14
kết nào đó không thể xác định các gói tin, có thể để thực hiện chuyển đổi một đơn
vị kênh bên trong payload SDH. Các giao diện của cả hai đầu của liên kết không
cần có khả năng chuyển mạch giống nhau. Có nhiều loại khả năng chuyển đổi: PSC,
TDM, LSC, và FCS. Các loại mã hóa bao gồm packet, Ethernet, digital wrapper, λ,

fiber, vv. Các loại mã hóa chỉ ra loại mã hóa nào giao diện có thể hỗ trợ. Mối quan
hệ giữa khả năng chuyển đổi và liên kết được hiển thị trong danh sách sau đây. Ở
đây, X và Y trong (X, Y) chỉ ra khả năng chuyển đổi ở cả hai đầu của giao diện.
(PSC, PSC): Liên kết giữa bộ định tuyến IP
(TDM, TDM): Liên kết giữa DXC và DXC
(LSC, LSC): Liên kết giữa OXCs
(PSC, TDM): Liên kết giữa bộ định tuyến IP và TDM
(PSC, LSC): Liên kết giữa bộ định tuyến IP và OXC
(TDM, LSC): Liên kết giữa TDM và LSC
(PSC, PSC + LSC): Nút có các chức năng của một bộ định tuyến IP và cả hai
chức năng của một bộ định tuyến IP và OXC (Ở đây, nút mà có cả hai chức năng
của một bộ định tuyến IP và OXC thì có hai khả năng chuyển mạch cho một giao
diện. Chức năng này giống như một bộ định tuyến IP, và có thể thiết lập PSC-LSC,
nó cũng có chức năng như OXC, và có thể thiết lập LSC-LSP).
• Sub - TLV = 16 (nhóm liên kết chia sẻ rủi ro): Chiều dài có thể thay đổi. Nhóm
liên kết chia sẻ rủi ro là một tập hợp các liên kết bị tác động bởi một lỗi nào đó. Ví
dụ, có một trường hợp nhiều bước sóng thuộc về một fiber đơn, và nhiều LSC-LSPs
được thiết lập như là một liên kết sử dụng một bước sóng của cùng một fiber. Liên
kết giữa các nút đầu và cuối của những LSC-LSPs này có thể khác nhau. Khi thất
lỗi xảy ra trong liên kết fiber, những liên kết này (LSC-LSP) bị ảnh hưởng cùng lúc.
Nếu lớp bên trên là lớp TDM và mỗi liên kết này là được xem như một liên kết độc
lập nhìn từ lớp TDM, thì độ tin cậy của lớp TDM không bảo đảm. Vì vậy, trong
mạng GMPLS, mỗi liên kết có thể chọn một định tuyến độc lập tham gia vào một
xem xét rủi ro được chia sẻ bằng cách chỉ ra nó có thuộc nhóm liên kết chia sẻ rủi ro
hay không. Một nhóm liên kết chia sẻ rủi ro được gán một giá trị độc lập trong hệ
thống và được thể hiện bởi 4 octet. Liên kết có thể thuộc về nhiều nhóm liên kết
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 15
chia sẻ rủi ro, và nó có thể bao gồm tất cả các nhóm chia sẻ rủi ro mà liên kết thuộc
về các trường của các nhóm liên kết chia sẻ rủi ro.

5. Giao thức báo hiệu
5.1 Giao thức mở rộng RSVP-TE
Giao thức báo hiệu là một giao thức tạo LSP và quản lý tình trạng cài đặt LSP.
RSVP-TE là giao thức báo hiệu trong mạng MPLS, và nó được chuẩn hóa để mở
rộng đến mạng GMPLS
9
. Trong phần này, chúng ta mô tả rõ hơn giao thức mở
rộng RSVP-TE như một giao thức báo hiệu GMPLS.
PATH
PATH PATH
Nhãn yêu cầu
Nút nguồn Nút đích
A B C D
RESV
{101}
RESV
{301}
RESV
{201}Nhãn
Nhãn
Hình 14: Bản tin PATH và bản tin RESV
Trước tiên, chúng ta mô tả RSVP-TE trong mạng MPLS lại. Một bản tin đặc
trưng được sử dụng trong RSVP-TE gồm một bản tin PATH và một bản tin RSVP.
Như hình 14, khi LSP được tạo , nút đầu tiên truyền một bản tin PATH. Bản tin này
đến nút đích qua các nút trên đường LSP. Trong bản tin PATH, nhãn phải được
mang theo trên mỗi kết nối cho các nút trên đường đi. Khi nút đích nhận bản tin
PATH, thì nó truyền bản tin RESV trả lại các nút trên đường đi trong hướng chỉ
định của bản tin PATH. Trong lúc này, nút đích tạo nhãn cho các kết nối đến nút
nguồn. Hơn nữa, băng thông có thể được để giành. Tương tự như nút đích, chính
9

Generalized multiprotocol label switching: an overview of signaling enhancements and
recovery techniques
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 16
các nút trung gian tạo các nhãn cho các kết nối đến nút nguồn khi nó nhận được bản
tin RESV. Khi các nút trung gian truyền bản tin RESV đến nút đích, nó yêu cầu tạo
bảng và chuyển mạch mà các nhãn tương ứng với các nhãn đã được tạo cho cả hai
kết nối nút nguồn và nút đích. Khi bản tin RESV đến nút nguồn, việc tạo LSP hoàn
tất khi việc tạo bảng và chuyển mạch mà các nhãn tương ứng đến nút nguồn.
Trong RSVP-TE, để quản lý tình trạng tạo LSP và duy trì trạng thái LSP, nút trên
tuyến đường phải truyền bản tin PATH hoặc bản tin RESV ngay sau khi LSP được
tạo. Bản tin PATH và RESV còn được gọi là bản tin cập nhật. Trạng thái LSP của
mỗi nút được xác nhận duy trì bởi bản tin cập nhật. Nếu các nút chắc chắn không
nhận được bản tin cập nhật vì bất cứ lý do gì, thì chính nó xác nhận là có lỗi đã xảy
ra và sẽ xóa trạng thái LSP, cùng lúc này, nó cũng gửi bản tin PATH ERROR và
bản tin PATH TEAR tới cả hai phía nguồn và đích. Nút nhận bản tin PATH thì xóa
trạng thái LSP. Khi nút nguồn nhận bản tin lỗi, nó gửi bản tin PATH TEAR đến
phía nút đích để hủy kết nối LSP.
RSVP-TE quản lý trạng thái LSP theo bản tin cập nhật tại mỗi nút và hủy kết nối
LSP dựa trên điều kiện mạng. Giống như phương thức quản lý LSP còn gọi là quản
lý trạng thái mềm.
RSVP-TE trong mạng MPLS được mở rộng sử dụng trong mạng GMPLS. Việc
tao LSP là để chuyển các gói tin theo bảng gán nhãn, trong đó tương ứng giữa nhãn
kết nối vào và nhãn kết nối ra của nút trên đường đi LSP được tạo, các nhãn được
gán vào kết nối mà LSP đã đi qua. Trong MPLS, việc gán nhãn được thực hiện chỉ
để tạo đường LSP, nhưng không gán vào băng thông hay là tài nguyên mạng vì số
lượng nhãn có hạn. Trong GMPLS, như hình 3 trong phần 2, nhãn tương ứng với
khe thời gian trong trong lớp TDM, với bước sóng trong lớp λ, với sợi quang trong
lớp quang. Vì vậy, việc gán nhãn trong mang MPLS là gán băng thông và tài
nguyên mạng trong các lớp khác với lớp gói tin. Việc gán nhãn như vậy là một đặc

trưng trong giao thức mở rộng RSVP-TE trong mạng GMPLS.
Các ví dụ sử dụng đặc tính này của giao thức mở rộng RSVP-TE gồm:
Yêu cầu nhãn,
Đường báo hiệu hai chiều
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 17
Thiết lặp nhãn
Cấu trúc báo hiệu
5.2 Yêu cầu nhãn tổng quát
Ở phần 2, trong mạng GMPLS, một LSP được định nghĩa cho mỗi lớp. Trong
mạng MPLS, đường đi chỉ tham gia trong PSC-LSP, nghĩa là khả năng chuyển
mạch của giao diện mà LSP đi qua là PSC. Trong GMPLS RSVP-TE, nó tạo đường
đi đến TDM-, LSC-, và FSC-LSP bên cạnh PSC-LSP và quản lý trạng thái của
chúng. Khi yêu cầu nhãn với bản tin PATH, thì bản tin PATH là đối tượng yêu cầu
nhãn. Yêu cầu nhãn trong GMPLS đòi hỏi một nhãn chung cho GMPLS. Mở rộng
yêu cầu nhãn trong MPLS là một LSP encoding type, switching type, và G-PID
(generalized payload ID) được thêm vào. Hình 15 mô phỏng định dạng đối tượng
yêu cầu nhãn.
Xác định loại interaface
của node trung gian
Xác định LSP của node
nào cần được thiết lập
Định danh loại của payload
LSP Enc. Type

1 Packet
2 Ethernet V2/DIX
3 ANSI PDH
4 ETSI PDH
5 SDH

6 SONET
7 Digital Wrapper
8 Lambda (photonic)
9 Fiber
10 Ethernet 802.3
Value Type

1 Packet-Switch Capable-1 (PSC-1)
2 Packet-Switch Capable-1 (PSC-1)
3 Packet-Switch Capable-1 (PSC-1)
4 Packet-Switch Capable-1 (PSC-1)
51 Layer-2 Switch Capable (L2SC)
100 Time-Division-Multiplex Capable (TDM)
150 Lambda Switch Capable (LSC)
200 Fiber-Switch Capable (FSC)
Hình 15: Định dạng của đối tượng yêu cầu nhãn
10
LSP encoding type: đây là trường có 8 bit. Nó chỉ giao diện nào của nút trung
gian trên đường LSP phải hỗ trợ kỹ thuật mã hóa. Trong loại này chứa gói tin,
10
Generalized Muti-Protocol Label Switching (GMPLS) Signial Function Description,
Trang 6
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 18
Ethernet, bộ đóng gói số (digital wrapper), SDH, λ, và quang. Ví dụ, trường hợp là
SDH thì giao diện nút trung gian trên đường LSP có thể xác định và xử lý khung
SDH. Trong trường hợp λ tại nút trung gian thì chuyển đổi quang-điện-quang không
được thực hiện, và tỷ lệ truyền không xác định.
Switching type: đây là trường 8 bit. Nó chỉ LSP của lớp nào được tạo, và nó chỉ
nhãn lớp nào được tạo. Trường này gồm PSC, TDM, LSC, và FSC. Trong trường

hợp là TDM thì nó yêu cầu khe thời gian như nhãn, và trường hợp LSC thì nó yêu
cầu một bước sóng trong quang như nhãn.
Value Type Technology
0 Unknown All
1 Reserved
2 Reserved
3 Reserved
4 Reserved SDH
5 A synchronous mapping of E4 SDH
6 A synchronous mapping of DS3/T3 SDH
7 A synchronous mapping of E3 SDH
8 Bit synchronous mapping of E3 SDH
9 Byte synchronous mapping of E3 SDH
10 Asynchronous mapping of DS2/T2 SDH
11 Bit Synchronous mapping of DS2/T2 SDH
12 Reserved
13 Asynchronous mapping of E1 SDH
14 Byte synchronous mapping of E1 SDH
15 Byte synchronous mapping of 31 * DS0 SDH
16 Asynchronous mapping of DS1/T1 SDH
17 Bit synchronous mapping of DS1/T1 SDH
18 Byte synchronous mapping of DS1/T1 SDH
19 VC-11 in VC-12 SDH
GMPLS - CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT
Trang 19