Các mô hình triển khai mạng GMPLS cho mạng viễn thông
Việt Nam
9:36, 01/10/2007
TS. Nguyễn Đức Thủy
I. Giới thiệu

Hiện trạng mạng viễn thông của các nhà khai thác trên thế giới nói chung và Vi
ệt Nam
nói riêng là sự trộn lẫn giữa các mạng hiện đang hoạt động trên cơ s
ở các công nghệ khác
nhau tại các phân lớp mạng, do đó việc xây dựng cơ sở hạ tầng mạng tương lai c
ần phải
tính đến việc tận dụng cơ sở hạ tầng mạng đã có. Xét về khía cạnh này, công ngh
ệ
GMPLS có thể thỏa mãn được những yêu cầu đặt ra nói trên. GMPLS cho phép ngư
ời sử
dụng có thể tự mình kiến tạo các dịch vụ một cách linh hoạt, theo yêu cầu và không h
ạn
chế về khả năng như đối với mạng hiện tại.

2. Các mô hình triển khai mạng GMPLS trong mạng viễn thông Việt Nam

2.1. Mô hình tổ chức mạng GMPLS đường trục

Có ba phương án tổ chức mạng đường trục: mô hình chồng lấn (Overlay Model) v
à mô
hình ngang hàng (Peer Model) và mô hình lai ghép (Augmented Model).


Ưu điểm của phương án triển khai mạng đường trục theo mô hình chồng lấn:

- Phù hợp với việc kết nối mạng của nhiều nhà khai thác m
ạng khác nhau, thực hiện hệ
thống điều khiển báo hiệu và quản lý riêng theo từng nhà khai thác.
- Phù hợp cho thực hiện kết nối mạng định tuyến Router v
ới mạng truyền tải quang có
hệ thống định tuyến, điều khiển báo hiệu riêng rẽ.

- Cho phép triển khai mở rộng quản lý mạng truyền tải quang mà không ảnh hư
ởng tới
mạng định tuyến Router hiện có.

Nhược điểm của phương án triển khai mạng đường trục theo mô hình chồng lấn:

- Thông tin điều khiển/báo hiệu và định tuyến bị “che d
ấu” ở ranh giới giữa các phạm vi
phân lớp mạng, do đó hạn chế hiệu quả sử dụng tài nguyên chung của mạng.
- Cơ chế thực hiện quản lý và điều khiển các sự cố hư hỏng mạng có thể rất phức tạp
- Không phù hợp với mạng có cấu trục kết nối Mesh đ
ầy đủ (mạng cấu trúc kết nối O
(N
2
))

Phương án triển khai mạng GMPLS đường trục theo mô hình ngang hàng (Peer Model)

Về cơ bản cấu trúc kết nối của mô hình mạng ngang hàng tương tự như mô hình m
ạng
chồng lấn. Chỉ có một khác biệt đó là các Router trục kết nối với các OXC theo cơ ch

ần tử mạng khác nhau
trong phân lớp truyền tải quang và định tuyến Router.
- Dễ dàng hơn trong việc phát hiện và điều khiển các sự cố trên mạng hỗn hợp IP v
à
quang.
Nhược điểm của phương án:
- Không hỗ trợ trong môi trường mạng bao gồm nhiều nhà khai thác m
ạng khác nhau do
bản thân các nhà khai thác mạng không muốn các nhà khai thác m
ạng khác biết thông
tin về mạng nội bộ của mình.

Phương án triển khai mạng GMPLS đường trục theo mô hình lai ghép (Augmented
Model)

Phương án triển khai mạng đường trục theo mô hình lai ghép (Hình 3) là s
ự kết hợp giữa
phương án triển khai theo mô hình chồng lấn và mô hình ngang hàng. Theo ph
ương án
này phạm vi mạng theo công nghệ IP/MPLS và m
ạng OXC có một thiết bị định tuyến có
thể kết nối với mạng truyền tải quang theo mô hình ngang hàng đồng thời là ph
ần tử đóng
vai trò định tuyến trong mạng IP/MPLS được gọi là thi
ết bị định tuyến ranh giới (Border
Router). Thiết bị này th
ực hiện chức năng định tuyến trong mạng truyền tải quang vừa
định tuyến trong mạng IP/MPLS. Mặt phẳng quản lý và đi
ều khiển giữa mạng IP/MPLS
và mạng truyền tải quang OXC là tách biệt riêng r

mạng truy nhập chủ yếu sử dụng các phần tử truyền tải dựa trên công ngh
ệ TDM (các
thiết bị SDH-NG hoặc các thiết bị MSTP) và một số hình th
ức truy nhập khác. Lớp mạng
truyền tải mạng lõi có thể sử dụng các thiết bị OXC nếu như kích thư
ớc mạng lớn hoặc
sử dụng hỗn hợp các thiết bị TDM và OXC hay chỉ dùng các thi
ết bị TDM với mạng kích
cỡ trung bình hoặc nhỏ. Tương tự như đối với mạng đư
ờng trục, việc triển khai GMPLS
trong mạng Metro cũng có thể theo ba phương án tổ chức mạng khác nhau: mô h
ình
chồng lấn, mô hình ngang hàng và mô hình lai ghép.
2.2.1. Phương án triển khai mạng GMPLS Metro theo mô hình chồng lấn (Overlay
Model)

Mạng Metro tổ chức theo mô hình chồng lấn về cấu trúc phân l
ớp mạng vẫn gồm 2 lớp
mạng: Lớp mạng lõi và lớp mạng truy nhập như hình 4. M
ạng truyền tải quang của phân
lớp mạng lõi Metro và mạng truy nhập Metro bao gồm các phần tử SDH-NG/MSTP ho
ặc
các phần tử OXC kết nối với nhau thông qua các giao diện I-NNI. Ranh gi
ới giữa hai lớp
mạng này được kết nối với nhau thông qua các giao diện E-NNI. Và như v
ậy, mặt phẳng
điều khiển quản lý của mạng truyền tải quang và các Router biên là m
ột mặt phẳng thống
nhất theo công nghệ GMPLS. Các giao diện vật lý kết nối thuộc mạng truyền tải có thể l
à

tuyến Router chỉ thực hiện yêu cầu kết nối dịch vụ với l
ớp truyền tải quang qua các
giao thức báo hiệu mà không có quyền nhận và xử lý thông tin về t
ài nguyên trên
mạng.
- Cơ chế thực hiện quản lý và điều khiển các sự cố hư hỏng mạng có thể rất phức tạp
- Không phù hợp với mạng có cấu trúc kết nối Mesh đầy đủ
- Không thực hiện chức năng thống nhất điều khiển, quản lý (GMPLS) trên ph
ạm vi
toàn mạng.

Phương án triển khai mạng GMPLS Metro theo mô hình ngang hàng (Peer Model)

Về cơ bản cấu trúc kết nối của mô hình mạng ngang hàng trong m
ạng GMPLS Metro
tương tự như mô hình mạng ngang hàng áp dụng cho đường trục như hình 5. Ph
ương án
triển khai mạng ngang hàng cho mạng GMPLS Metro cho phép t
ạo mặt phẳng điều khiển
quản lý thống nhất theo bộ giao thức GMPLS của IETF và mô hình ki
ến trúc mạng
ASON/ G.8080 do ITU-T đề xuất.

Ưu điểm:

- Tối ưu hóa việc chọn lựa các tuyến kết nối qua các Router và các SDH-
NG/MSTP/OXC, không phát sinh hiện tượng chồng lấn về cấu trúc tô-pô gi
ữa mạng
truyền tải quang và mạng định tuyến Router.
- Cho phép sử dụng tài nguyên mạng một cách hiệu quả trong môi trư

ủa cả hai phân lớp mạng truy nhập
và mạng lõi Metro tới các Router biên đóng vai trò cổng liên kết với m
ạng định tuyến
IP/MPLS (Hình 6). Các Router biên thực hi
ện hai chức năng: đối với phạm vi mạng
GMPLS nó hoạt động như một phần tử mạng GMPLS k
ết nối với các phần tử mạng
GMPLS khác thông qua giao diện NNI (I-NNI hoặc E-NNI) th
ực hiện các chức năng
quản lý, điều khiển và định tuyến trong mạng GMPLS. Đ
ối với phạm vi mạng IP/MPLS
nó thực hiện chức năng quản lý, điều khiển và đ
ịnh tuyến thông qua các giao thức áp
dụng cho mạng IP/MPLS. Mặt phẳng quản lý và điều khiển giữa mạng IP/MPLS v
à
mạng GMPLS là tách biệt riêng rẽ, không có sự trao đổi thông tin định tuyến, báo hiệu v
à
điều khiển giữa hai mặt điều khiển quản lý nói trên.
Hình 6: Tổ chức mạng GMPLS Metro theo mô hình lai ghép

Ưu điểm:

- Tận dụng được ưu điểm mạng ngang hàng xét về khía c
ạnh quản lý điều khiển mạng
theo phạm vi mạng.
- Cơ chế quản lý và điều khiển lỗi mạng đơn giản vì được phân biệt rõ tại ranh gi
ới giữa

vi đường trục với việc trang bị các thiết bị OXC cho 3 nút đường trục tại Hà Nội, Đ
à
Nẵng và TP. Hồ Chí Minh. Trong tương lai gần mạng đường trục có thể phát triển th
êm
các nút mạng trục mới để hình thành cấu trúc tô-pô d
ạng Mesh song song với việc phát
triển mới hoặc nâng cấp các hệ thống truyền dẫn WDM nhằm đáp ứng yêu c
ầu kết nối
mạng đường trục. Hệ thống này đư
ợc triển khai với đầy đủ chức năng điều khiển, quản
lý, định tuyến của mạng GMPLS để tạo thành m
ột mặt phẳng điều khiển quản lý thống
nhất toàn mạng theo công nghệ GMPLS. Trong khi đó các mạ
ng vùng 1, vùng 2 và vùng
3 chưa triển khai mạng hoàn chỉnh theo công nghệ MPLS. Giải pháp kết nối mạng v
ùng
với mạng đường trục trong kịch bản này là mạng GMPLS đư
ờng trục sẽ chỉ thực hiện
chức năng cung cấp kết nối vật lý cho các thiết bị Router vùng, đồng th
ời thực hiện các
chức năng bảo vệ và phục hồi các kết nối đó một cách tối ưu theo cấu trúc tô-pô cụ th
ể
của mạng đường trục. Ngoài ra, mạng đường trục còn thực hiện cung cấp dịch v
ụ cung
ứng bước sóng (theo phương thức kết nối cứng hoặc kết nối mềm) khi có nhu c
ầu từ
khách hàng, mạng cung cấp dịch vụ hoặc nhà khai thác khác. Việc cung c
ấp các dịch vụ
kết nối nói trên có thể hoàn toàn tự động hoặc thiết lập từ hệ thống quản lý đư
ờng trục tập

tuyến vùng theo cơ chế cung ứng kết nối nhân công

Khả năng áp dụng:
Phương án triển khai này phù hợp cho giai đo
ạn đầu phát triển mạng theo công nghệ
GMPLS, trong khi mạng các vùng vẫn được giữ nguyên hoặc phát triển theo lộ tr
ình
được qui hoạch theo từng giai đoạn (hướng tới IP/MPLS ở giai đoạn hiện tại)

Phương án triển khai mạng với mạng trục là GMPLS mạng vùng là mạng IP/MPLS
Trong phương án này, chức năng GMPLS được thực hiện trên phạm vi toàn b
ộ mạng
đường trục (hình 8). Các mạng vùng 1, vùng 2 và vùng 3 đã triển khai hoàn ch
ỉnh theo
công nghệ IP/MPLS. Như vậy, xét về kiến trúc mạng có thể nói các mạng vùng đư
ợc
xem như là các “đám mây” IP/MPLS. Giải pháp để kết nối mạng vùng trong trư
ờng hợp
này là: các bộ định tuyến đường trục tại vùng 1, vùng 2 và vùng 3 th
ực hiện chức năng
GMPLS client (nghĩa là thực hiện được chức năng UNI) kết nối với mạng đư
ờng trục.
Chức năng này có thể thực hiện bằng nâng cấp phần mềm tại các bộ định tuyến v
ùng
hoặc là bổ sung tại mỗi vùng một bộ định tuyến có thêm ch
ức năng GMPLS. Giải pháp
này cho phép phạm vi mạng GMPLS mở rộng tới các bộ định tuyến vùng đ
ể thực hiện
chức năng quản lý, điều khiển và cung cấp các dịch vụ mạng GMPLS.


ả ở
các mục trên. Phương thức kết nối giữa mạng GMPLS đường trục và m
ạng GMPLS các
vùng được thực hiện thông qua các giao diện truyền tải, giao thức điều khiển, báo hiệu v
à
quản lý đầy đủ theo chuẩn G.ASON/ GMPLS. Cụ thể là giao di
ện kết nối sử dụng giữa
mạng đường trục và mạng các vùng sẽ là giao diện E-NNI/GMPLS. Như v
ậy, mặt phẳng
điều khiển báo hiệu và quản lý trên phạm vi toàn mạng. Đồng thời, các ứng dụng và d
ịch
vụ mạng MPLS/GMPLS được cung cấp trên toàn bộ mạng.
Hình 9: Phương án triển khai GMPLS hoàn toàn
Ưu điểm:

- Phù hợp trong trường hợp mạng các vùng được triển khai theo công nghệ GMPLS.
- Mạng đường trục thực hiện được chức năng hỗ trợ truyền tải toàn b
ộ các ứng dụng
dich vụ IP-MPLS/GMPLS.
- Tài nguyên mạng được quản lý, sử dụng hiệu quả, mềm dẻo và linh hoạt trên ph
ạm vi
toàn mạng.
- Chức năng quản lý điều khiển mạng được thực hiện thông qua m
ặt phẳng quản lý điều
khiển mạng thống nhất trên toàn mạng.
- Cung cấp mọi loại hình dịch vụ trên toàn mạng (kể cả dịch vụ cung ứng bước sóng).