ТЕХНОЛОГИЯ ОБОБЩЕННОЙ КОММУТАЦИИ В MPLS СЕТЯХ

Ролич М.Л.¹, Болдоев А.Ю.²

¹Магистрант; ²магистрант, Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, Новосибирск

ТЕХНОЛОГИЯ ОБОБЩЕННОЙ КОММУТАЦИИ В MPLS СЕТЯХ

Аннотация

В статье предлагается обзор технологии обобщенной мультипротокольной коммутации по меткам. Рассматривается структура технологии, базовые элементы, такие как, транки и звенья. Приводятся технические решения относительно сетей MPLS, позволившие добиться обобщенности коммутации.

Ключевые слова: lsp, канал, метка, звено, оптический, волна.

Rolich M.L.¹, Boldoyev A.U.²

¹Magistrant; ²magistrant, Siberian State University of Telecommunications and Informatics, Novosibirsk

GENERALIZED SWITCHING TECHNOLOGY IN MPLS NETWORKS

Abstract

The article reviews the technology of generalized multiprotocol label switching. We consider the structure of technology, basic items such as trunks and links. The technical solutions regarding network MPLS, allowed to achieve the generality of switching.

Keywords: lsp, channel, label, link, optical, wave.

Технология мультипротокольной коммутации меток (MultiPro­tocol Label Switching - MPLS) за сравнительно короткий срок существования стала активно использоваться для передачи IP-трафика. Успех MPLS натолкнул на идею разработки некой обобщенной технологии коммутации, которая бы функционировала согласно принципам, заложенным в MPLS, и унифицировала функции управления различных технологий передачи данных.

Протокол GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching) призван удовлетворить эти нужды путем повышения интеллектуальности сетевых механизмов, начиная от оконечных узлов и заканчивая ядром сети.

GMPLS можно рассматривать как более универсальное расширение технологий ядра MPLS, кото­рые используют парадигму замены меток и протоколы плоскости управления для различных коммутационных технологий, в первую очередь, но не только, оптических. Эти технологии включают в себя коммутацию с временным разделением, коммутацию по длинам волн и пространственную коммутацию. Таким образом, MPLS эволюционирует к GMPLS путем распро­странения понятия метка на временное мультиплексирование TDM, частотное мультиплексирование FDM и пространственное мульти­плексирование SDM. Метки больше не являются исключительно до­полнительными полями в заголовке пакета сетевого уровня, они могут быть также оптическими лямбдами и т.п [1].

Существуют четыре класса трактов, которые можно создавать с помощью сигнализации GMPLS:

• статистически-мультиплексированные тракты — переносят обыч­ные пакеты MPLS, использующие промежуточный заголовок,
• тракты TDM — каждый временной канал является меткой,
• тракты FDM — каждая электромагнитная частота (длина свето­вой волны) является меткой,
• тракты SDM — меткой является позиция, например, местополо­жение волокна в пучке.

GMPLS расширяет и число типов оборудования, входящего в MPLS-сеть. Универсальность новой архитектуры заключается в том, что она может включать в себя LSR, не способные анализировать заголовки пакетов, а производить маршрутизацию, основываясь на временных интервалах, длинах волн или физических портах. Таким образом, звенья между всеми LSR могут быть разделены на следующие классы:

- звенья Packet-Switch Capable (PSC), т.е. звенья между теми LSR, которые способны различать границы пакетов и ячеек и выполнять маршрутизацию, основываясь на содержании их заголовков, например, звенья между обычными MPLS-LSR или ATM-коммутаторами;

- звенья Time-Division Multiplex Capable (TDM), через которые данные маршрутизируются на основе временных интервалов, например, звенья SOH или звенья между цифровыми АТС;

-звенья Lambda Switch Capable (LSC), маршрутизация через кото­рые ведется на основе длины волны, т.е. звенья между оптичес­кими лямбда-коммутаторами;

- звенья Fiber-Switch Capable (FSC), через которые данные марш­рутизируются на основе физической среды их переноса, напри­мер, звенья между оптическими коммутаторами, работающими с несколькими физическими волокнами.

Таким образом можно формировать иерархию маршрути­зации. Наверху иерархии расположат­ся РSC-звенья, за ними — LSC, потом TDM и, наконец, PSC. То есть, LSP, который начинается и заканчивается PSC-звеном, может быть помещен в LSP, начинающийся и заканчивающийся TDM-звеном. LSP уровня TDM и других уровней также могут быть вложены в LSP, иерархически расположенные выше [2].

Для реализации этих нововведений в базовый вариант тех­нологии MPLS введен ряд изменений, коснувшихся основных свойств LSP, процесса распределения меток, однонаправленной природы LSP, обработки ошибок и синхронизации входного и вы­ходного устройства LSP. ТЕ-соединения традиционной MPLS, вдоль которых проходит LSP, могут представлять собой набор магистралей с различным коди­рованием меток. Таким может быть, например, LSP, состоящий из звеньев между маршрутизаторами, между маршрутизаторами и ATM-коммутаторами и между ATM-коммутаторами. В GMPLS такие возможности получены за счет поддержки трактов, в которых метка кодируется не только как в традиционной MPLS, но и как временной интервал, как длина волны или как физический порт. Правило, существующее в MPLS-ТЕ и определяющее, что LSP должен начинаться и заканчиваться в маршрутизаторах, в GMPLS приняло вид требования, чтобы LSP начинался и заканчивался в однотипных LSR.

Еще одним различием между традиционными LSP и LSP в GMPLS, кроме PSC-типа, является то, что изменение их пропускной спо­собности имеет дискретный характер. Очевидно также, что на учас­тках со звеньями не-PSC требуется меньше меток, чем на участках со звеньями PSC.

В GMPLS распределение меток тоже производится нижним LSR по запросу верхнего, но, в отличие от традиционной MPLS, верхний LSR может сам предложить метку, что оказывается полезным при организации LSP, проходящего через оптическое оборудование.

В GMPLS расширены также возможности ограничения диапазона меток, которые может назначать нижний LSR: любой верхний LSR может запретить использование определенных меток на каком-то участке или на всем LSP. Эта опция появилась из-за особенностей оптический сетей, где иногда требуется использовать на маршруте меньший, чем прежде, диапазон длин волн или мультиплексировать все волны в одну волну.

Из-за использования в GMPLS ресурсов, отличных от PSC, поя­вилась необходимость создания двунаправленных LSP. В частнос­ти, они используются для предотвращения конфликтной ситуации захвата ресурсов, возникающей при создании различных LSP в от­дельных сигнальных сеансах; а также для упрощения процедур вос­становления после сбоев в не-PSC оборудовании. Кроме того, при создании двунаправленных LSP меньше время задержки и меньше количество необходимых для этой операции сообщений.

В технологии GMPLS возможно разделение каналов сигнализа­ции и каналов данных, что важно для поддержки тех технологий, где сигнальный трафик не может передаваться вместе с пользователь­ской информацией. GMPLS предусматривает также возможность расширения протоколов сигнализации специфическими парамет­рами для поддержки определенных технологий.

GMPLS определяет еще несколько усовершенствований, не­обходимых для работы MPLS в оптических сетях, в число которых входят связывание каналов, ненумерованные каналы и новый, базирующийся на IP, протокол LMP (Link-Management Protocol). Связывание каналов представляет собой агрегирование атрибутов более чем одного параллельного канала в набор атрибутов, единый для пучка каналов. Выигрыш от такого связывания состоит в умень­шении базы данных о состоянии каналов и в улучшении некоторых важных характеристик масштабируемости. Ненумерованные — это такие каналы, которые не снабжены IP-адресами. Использование альтернативной идентификации каналов упрощает многие задачи управления ими. Вновь предложенный ненумерованный тег кана­ла является кортежем «идентификатор маршрутизатора/номер канала». LMP — дополнительный протокол управления, который необходим в связи с особыми оптическими требованиями монито­ринга и управления между двумя соседними оптическими узлами. LMP обеспечивает верификацию связности каналов, корреляцию свойств каналов, управление управляющими каналами и локализа­цию неисправностей [3].

В перспективе GMPLS рассматривается как технология для построения сетей передачи данных следующего поколения, которые позволят предоставлять принципиально новые услуги, такие как пропускная способность по требованию и оптические VPN (OVPN).