ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN HUY KHANH

CÁC GIAO THỨC TRONG MẠNG QUANG CHUYỂN MẠCH TỰ
ĐỘNG (ASON) VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ CÔNG NGHỆ ASON VÀO
MẠNG TRUYỀN DẪN CỦA VTN.
LUÂ
̣
N VĂN THA
̣
C SY
̃
CÔNG NGHÊ
̣
ĐIÊ
̣
N TƢ
̉
– VIÊ

̀
NH: K THUT ĐIN T
M SỐ: 60 52 70 LUÂ
̣
N VĂN THA
̣
C SY
̃
CÔNG NGHÊ
̣
ĐIÊ
̣
N TƢ
̉
– VIÊ
̃
N THÔNG
NGƢƠ
̀
I HƢƠ
́
NG DÂ
̃
N KHOA HO

1.6: Các chức năng của ASON 27
1.6.1. Cấu hình dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối 27
1.6.2. Bảo vệ và hồi phục mạng lưới 28
1.6.3. Thoả thuận mức dịch vụ - Service Level Agrement (SLA) 29
1.6.3.1. Các dịch vụ kim cương – Diamond Services 30
4

1.6.3.2. Dịch vụ vàng – Gold Services 31
1-5.3.3 Dịch vụ bạc – Silver Services 33
1.6.3.4. Dịch vụ đồng – Copper Services 34
1.6.3.5. Dịch vụ sắt – Iron Services 34
Chương 2. Các giao thức sử dụng trong mạng ASON 36
2.1. Giao thức quản lý tuyến - Link Management Protocol (LMP) 36
2.1.1. Quá trình kiểm tra kênh điều khiển – Control Channel Check Process
37
2.1.2. Quá trình kiểm tra liên kết dữ liệu – Data Link Check Process 39
2.1.3. Quá trình kiểm tra liên kết đầu cuối – TE Link Check Process 40
2.2. Giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol ) 41
2.2.1. Thiết lập LSP 41
2.2.2. Xóa LSP: 45
2.2.3. Tái định tuyến LSP. 47
2.2.4. Hiệu chỉnh LSP 51
2.2.5. Thay đổi thuộc tính LSP 53
2.3. Giao thức định tuyến OSPF-TE 54
2.3.1. Tổng quan về OSPF 54
2.3.2. So Sánh OSPF với giao thức định tuyến theo Vector khoảng cách. . 54
2.3.3. Thuật toán chọn đường đi ngắn nhất 56
2.3.4. Các khái niệm và hoạt động của OSPF 56
Chương 3 - Ứng dụng công nghệ ASON vào mạng truyền dẫn của VTN 61
3.1-Thực trạng mạng truyền dẫn VTN. 61
6

Danh mục hình vẽ

Hình 1.2:Ba mặt phẳng của ASON [3] 15
Hình 1.3.b: Mô tả một ASON NE [3] 19
Hình 1.4.4.2: Tự động phát hiện TE link [3] 23
Hình 1.5.1:Tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP [3] 24
Hình 1.5.2: Xóa một LSP [3] 26
Hình 1.6.1: Cấu hình dịch vụ đâu cuối tới đầu cuối [3] 27
Hình 1.6.2: Hồi phục đường truyền tự động [3] 28
Hình 1.6.3.1: Dịch vụ kim cương [3] 30
Hình 1.5.3.3: Dịch vụ bạc [3] 33
Hình 2.1: Quá trình kiểm tra LMP[3] 36
Hình 2.1.1.a: Thiết lập một kênh điều khiển giữa Nút A và Nút B [3] 37
Hình 2.1.1.b: Quá trình chuyển mạch bản tin Hello [3] 38
Hình 2.1.2: Kiểm tra kết nối liên kết dữ liệu [3] 39
Hình 2.1.3: Kiểm tra tính chắc chắn của TE link [3] 40
Hình 2.2.1.a: Đường chuyển mạch nhãn [3] 41
Hình 2.2.1.b: Quá trình cài đặt dịch vụ [3] 42
Hình 2.2.1.c: Quá trình thực hiện dịch vụ tại nút đầu [3] 43
Hình 2.2.1.d: Quá trình thực hiện dịch vụ tại nút trung gian [3] 44
Hình 2.2.1.e: Quá trình thực hiện dịch vụ tại nút cuối 44
Hình 2.2.1.f: Thiết lập một dịch vụ kim cương [3] 45
Hình 2.2.2.a: Quá trình xoá dịch vụ [3] 45
Hình 2.2.2.b: Quá trình xoá dịch vụ xảy ra ở nút đầu [3] 46
Hình 2.2.2.c: Quá trình xoá dịch vụ xảy ra ở nút trung gian 46
Hình 2.2.2.d: Quá trình xoá dịch vụ xảy ra ở nút cuối [3] 47 8

Danh mục chữ viết tắt
Viết tắt
Tên đầy đủ
A
ASON
Automatic Switched Optical Netwwork – Mạng chuyển mạch
quang tự động.
AS
Autonomous System: vùng tự trị
ALC
Automatic Level Control- Điều khiển mức tự động
B
BCN
Bắc Cạn
BGG
Bắc Giang
BLC
Bảo Lạc
BNH
Bắc Ninh
BYN
Bảo Yên
C
CBG

LAN
Local Area Network- Mạng cục bộ
LCAS
Link Capacity Adjustment Scheme: điều chỉnh hợp lý dung
lượng kết nối
LCI
Lào Cai
LCU
Lai Châu
LSN
Lạng Sơn
LIM
Local Interface Management: Quản lý giao diện tại chỗ
LMGR
Link Management Group: nhóm quản lý kết nối
M
MCU
Mộc Châu
MLY
Mường Lay
MPLS
Multiprotocol Label Switching- Chuyển mạch nhãn đa giao
thức
10

Viết tắt
Tên đầy đủ
MSP
Multiplex Section Protection- Bảo vệ đoạn ghép
N

RSVP
ReSouce reserVation Protocol – Giao thức dành trước tài
nguyên
11

Viết tắt
Tên đầy đủ
S
SC
Switch Controller: điều khiển chuyển mạch
SDH
Synchronous Digital Hierarchy- Phân cấp số đồng bộ
SLA
Service Level Agreement – Mức thỏa thuận dịch vụ
SLA
Sơn La
SNCP
Sub-Network Connection Protection- Bảo vệ kết nối mạng
con
SRLG
Shared Risk Link Group – Nhóm chia liên kết chia sẻ rủi ro
T
TE
Traffic Engineering -
TYN
Tiên Yên
TGO
Tuần Giáo
TBH
Thái Bình

bước sóng
13

Lời giới thiệu

Những năm gần đây, công nghệ truyền dẫn đạt được nhiều đột phá trong
truyền tải thông tin trên sợi quang, đáp ứng được mọi nhu cầu truyền dẫn ngày càng
đòi hỏi tốc độ lớn, độ tin cậy cao, và trở thành phương tiện truyền dẫn chính trong
viễn thông, áp dụng rộng rãi cho các mạng như: mạng xương sống BackBone, mạng
đô thị Metro, mạng truy nhập Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là quá trình cấu hình dịch
vụ phức tạp, hiệu quả sử dụng băng thông thấp, khả năng bảo vệ đơn điệu, khi
truyền tải lượng thông tin có dung lượng lớn, nếu gặp phải sự cố xảy ra thì lượng
thông tin theo đó cũng mất mát rất lớn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho các hoạt
động kinh tế - xã hội.
Do vậy, cần các giải pháp bảo vệ mạng lưới một cách hữu hiệu nhằm duy trì
hoạt động liên tục của mạng trước các sự cố có thể xảy ra.
Mục đích của bài luận văn là trình bày về kỹ thuật mạng quang chuyển mạch
tự động ASON, các khái niệm, chức năng và ứng dụng vào hệ thống truyền dẫn.Với
việc áp dụng kỹ thuật chuyển mạch quang tự động trên lớp WDM sẽ giảm thiểu thời
gian gián đoạn liên lạc, tiết kiệm các thiết bị SDH. Trong luận văn giải thích hoạt
động của một số giao thức trong ASON, ứng dụng ASON trong hoạt động của
mạng truyền dẫn của VTN1 cũng như những hiệu quả và những tồn tại cần giải
quyết trong hoạt động thực tế của ASON.
Bố cục của Luận văn được chia làm 3 chương:
Chƣơng 1:Giới thiệu công nghệ ASON, các các thành phần cấu thành nên
một mạng ASON.
Chƣơng 2: Trình bày một số giao thức chính sử dụng trong mạng ASON,
bao gồm: giao thức quản lý kết nối – Link Managemet Protocol (LMP), giao thức
lựa chọn đường đi ngắn nhất đầu tiên cho lưu lượng – Open Shortest Path Firt –
Traffic Engineering (OSPF-TE) để định tuyến, giao thức giành trước tài nguyên cho
15

Chƣơng1. Tổng quan về công nghệchuyển mạch quang tự động
ASON

1.1. Giới thiệu công nghệ ASON:
Automatic Swiched Optical Network- ASON được Study Group 15 của ITU-T,
ban tiêu chuẩn về viễn thông của ITU-T phát triển dựa trên mô hình xếp chồng.
Khuyến nghị này mô tả các yêu cầu và kiến trúc mạng cho mặt phẳng điều khiển
của mạng truyền tải chuyển mạch tự động.
Trong mạng truyền dẫn truyền thống, thiết bị truyền dẫn lớp ghép bước sóng
quang – Wavelength Division Multiplexing (WDM) chỉ có chức năng như là sợi
quang. So với hiện tại, thiết bị truyền dẫn lớp WDM cũng có thể mang dịch vụ.Kết
quả là càng thêm nhiều yêu cầu cho khả năng của thiết bị WDM. Mạng truyền
thống có một vài vấn đề sau:
 Cấu hình dịch vụ phức tạp, mở rộng hay cung ứng dịch vụ tốn kém thời gian.
 Hiệu quả sử dụng băng thông kém. Trong cấu hình vòng ring, một nửa lưu
lượng có thể không được sử dụng.
 Khả năng bảo vệ đơn điệu.
ASON được đề xuất để giải quyết các vấn đề trên. Công nghệ này mô tả việc
chuyển mạch tín hiệu và một mặt phẳng điều khiển để tăng cường quản lý kết nối
mạng và khả năng hồi phục. ASON hỗ trợ cấu hình dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối
(end-to-end) và đáp ứng đa dạng các loại dịch vụ (Service Level Agreement –
SLA).
Cấu hình dịch vụ: Các mạng SDH truyền thống nói chung là mạng chuỗi
(chain) hay mạng vòng (ring). Các kết nối và các kênh của dịch vụ được cấu hình
nhân công tại từng vòng và từng điểm, điều này gây mất thời gian và tốn công
sức.Khi mạng có nhiều thiết bị của các nhà cung cấp khác, việc cấu hình nhân công


1.2. Mô hình ASON- Ba mặt phẳng của ASON

ITU-T định nghĩa khái niệm mạng quang chuyển mạch tự động ASON là một
mạng truyền tải quang có khả năng kết nối động.Khả năng này được thực hiện bởi
một mặt phẳng điều khiển thực hiện các chức năng điều khiển kết nối và cuộc gọi.
Kiến trúc của ASON chia làm 3 mặt phẳng chính là mặt phẳng truyền tải, mặt
phẳng điều khiển và mặt phẳng quản lý như được chỉ ra trong hình 1-1.

Hình 1.2: Ba mặt phẳng của ASON [3]
Mặt phẳng truyền tải, cũng được gọi là mặt phẳng dữ liệu, miêu tả các tài
nguyên chức năng của mạng truyền thông tin giữa các địa điểm.Nó truyền các tín
hiệu quang, cấu hình kết nối - chéo và chuyển mạch bảo vệ cho các tín hiệu quang,
và đảm bảo độ tin cậy của tất cả các tín hiệu quang.
Mặt phẳng điều khiển thực hiện các chức năng điều khiển cuộc gọi và điều
khiển kết nối.Các chức năng của mặt phẳng điều khiển của ASON là tự động hóa,
cơ bản trên sự thông minh của mạng, bao gồm, tự động phát hiện, định tuyến và báo
hiệu.
Mặt phẳng quản lý thực hiện các chức năng quản lý cho mặt phẳng truyền tải,
mặt phẳng điều khiển và hệ thống như một hệ thống trọn vẹn, cũng như phối hợp
hoạt động của tất cả các mặt phẳng.Các chức năng quản lý này liên quan tới các
thành phần mạng, các mạng và dịch vụ, thông thường, chúng ít tự động hơn so với
mặt phẳng điều khiển.
18

Một số giao diện trong mô hình ASON:
CC Bộ điều khiển kết nối
CCI Giao diện điều khiển kết nối
E-NNI Giao diện ngoài mạng - mạng
I-NNI Giao diện trong mạng - mạng

ASON NE: là một trong các thành phần cấu hình nên mạng ASON, có các
chức năng tương tự một thành phần mạng truyền thống, phần tử mạng trong ASON
có thể cung cấp quản lý liên kết, định thời và các chức năng định tuyến như hình:.
ASON NE: là một trong các thành phần cấu hình nên mạng ASON, có các
chức năng tương tự một thành phần mạng truyền thống, phần tử mạng trong ASON
có thể cung cấp quản lý liên kết, định thời và các chức năng định tuyến như hình:.

Hình 1.3.b: Mô tả một ASON NE [3]
20

ASON NE dùng Node ID để nhận dạng trong mặt phẳng điều khiển.Dạng của
Node ID giống như địa chỉ IP.Nhưng Node ID và địa chỉ IP của NE phải nằm trong
các vùng mạng khác nhau.
Như một nhận dạng duy nhất cho các NE trong mặt phẳng điều khiển, Node
ID cũng xem như là một ASON NE và một NE truyền thống.
Node ID, NE ID, và địa chỉ IP của NE độc lập với nhau.
TE link được gọilà liên kết lưu lượng. ASON NE gửi thông tin băng thông của
nó tới các NE khác thông qua TE link để cung cấp dữ liệu cho việc tính toán
tuyến.Một sợi liên trạm giữa 2 bảng mạch FIU có thể được cấu hình với 1 TE link.
Nếu ODUk SPRing được cấu hình trong một mạng ASON, các TE link bên
trong ODUk SPRing có thể được chia thành tài nguyên làm việc và các tài nguyên
bảo vệ, trong khi những tài nguyên không bảo vệ ODUk SPRing không là các tài
nguyên bảo vệ.
Một miền ASON là một tập con của một mạng, được phân chia bởi chức năng
cho mục tiêu lựa chọn tuyến và quản lý. Một miền ASON bao gồm nhiều ASON
NE và TE link. Một ASON NE thuộc 1 miền ASON.
Trong trường hợp của kết nối cố định mềm Soft Permanent Connection (SPC),
kết nối giữa người sử dụng và mạng truyền dẫn được cấu hình trực tiếp bởi NM.
Kết nối bên trong mạng, tuy nhiên, được yêu cầu bởi NM và sau đó được tạo bởi
mặt phẳng điều khiển của NE qua báo hiệu. Khi dịch vụ ASON được đề cập đến, nó

Mặc định, các liên kết điều khiển được tạo trong các sợi. Các liên kết điều
khiển cũng có thể được tạo bên ngoài các sợi trong môi trường mà giao thức OSPF
của các cổng Ethernet cho phép.
Mặc dù các liên kết điều khiển và các kênh điều khiển được tạo ra trong các
mào đầu OTN hoặc các kênh DCC (D4-D12), nhưng chúng khác nhau về chức năng
và độc lập với nhau. Giao thức OSPF phát tán thông tin về các liên kết điều khiển
tới toàn mạng. Mỗi ASON NE lưu thông tin về các liên kết điều khiển mạng - diện
rộng. Các ASON NE không phát thông tin về các kênh điều khiển tới các thực thể
mạng. Mỗi NE chỉ quản lý và lưu giữ thông tin về các kênh điều khiển của nó mà
thôi.
22

1.4.3 Các Liên kết lƣu lƣợng TE Links
TE link là một liên kết lưu lượng. ASON NE gửi thông tin băng thông của nó
tới các ASON NE khác qua TE link để cung cấp dữ liệu cho việc tính toán tuyến.
TE link là một khái niệm của các tài nguyên. Các bảng khác nhau tạo ra các TE link
khác nhau. TE link có thể được chia thành các kiểu sau:
- OCh TE link
- OTU2 TE link và ODU2 TE link
- OTU1 TE link và ODU1 TE link
- OTU5G TE link và ODU 5G TE link.
1.4.4. Khả năng tự động phát hiện của các liên kết điều khiển
Khả năng phát hiện tự động của các cấu hình bao gồm phát hiện tự động các
liên kết điều khiển và các TE link.
1.4.4.1. Tự động phát hiện các liên kết điều khiển
Mạng ASON tự động phát hiện các liên kết điều khiển thông qua giao thức
OSPF-TE.
Khi kết nối sợi (bao gồm sợi liên trạm tự động phát hiện và sợi trong trạm cấu
hình thủ công) hoàn thành trong một mạng ASON, mỗi ASON NE sử dụng giao
thức OSPF để phát hiện các liên kết điều khiển và sau đó phát tán thông tin về các


1.5.1 Tạo một đƣờng chuyển mạch nhãn LSP
Tạo một tuyến ASON là tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP.
Người sử dụng có thể lập node, liên kết, bước sóng đã được thiết kế, chọn lọc
node và link để giới hạn tuyến dịch vụ. Đối với các cổng thông qua bởi các dịch vụ
bước sóng được gửi bởi node nguồn, bước sóng có thể thiết kế cho việc tạo dịch vụ
cơ bản trên đặc trưng liên quan tới bước sóng điều hưởng.
Trong suốt quá trình, ASON quan tâm tới khoảng cách sợi, số lượng hop và
băng thông khả dụng theo các trọng số được lập bởi người sử dụng để chọn tuyến
tốt nhất.
Như được chỉ ra trong hình 2-1-6, tạo một số hướng cơ bản trên các dịch vụ
bước sóng từ NE1 tới NE3.

Hình 1.5.1:Tạo một đường chuyển mạch nhãn LSP [3]
Quá trình tạo một đường chuyển mạch nhãnLSP như sau:
- Chọn thông tin cơ bản như mức dịch vụ trên NM, và click vào node nguồn,
node đích là NE1 và NE3. Chọn các giao diện quang WDM của các bảng OTU
tương ứng và lập điều kiện bắt buộc của tuyến theo thực tế. Sau khi xác nhận thông
tin, NM phát một yêu cầu tạo dịch vụ tới node nguồn NE1.
25

- NE1 sử dụng thuật toán CSPF để tính toán tuyến dịch vụ phù hợp nhất theo
cấu hình điều khiển và cấu hình dịch vụ, đạt được OSPF-TE thông qua sự hội tụ. Ví
dụ, tuyến dịch vụ NE1-NE2-NE3.
- NE1 sử dụng giao thức định tuyến RSVP-TE để phát một bản tin tới NE2
theo tuyến dịch vụ. NE1 yêu cầu NE2 dành trước tài nguyên và tạo một kết nối
chéo.
- NE2 sử dụng giao thức định tuyến RSVP-TE để phát một bản tin tới NE3.
NE2 yêu cầu NE3 dành trước tài nguyên và tạo một kết nối chéo.
- Sau khi NE3 tạo kết nối chéo, NE3 cung cấp bản tin trở lại NE2.