UPOREDNA ANALIZA ATM, MPLS I GMPLS MREŽA

Univerzitet u Banjaluci Elektrotehnički fakultet

Banjaluka

Darko Ćulibrk

UPOREDNA ANALIZA ATM, MPLS I GMPLS MREŽA

Banjaluka, decembar 2007.

SADRŽAJ

SADRŽAJ __________________________________________________________________ 1

1. UVOD __________________________________________________________________ 4

2. ATM ____________________________________________________________________ 6

2.1 Pregled ATM-a _______________________________________________________________ 6

2.2 Definicije osnovnih pojmova u ATM-u ____________________________________________ 62.2.1 Virtuelni kanali i virtuelne putanje ___________________________________________________ 62.2.2 Sprege (interfejsi) _________________________________________________________________ 72.2.3 ATM ćelija _______________________________________________________________________ 8

2.3 ATM model protokola _________________________________________________________ 92.3.1 Fizički sloj _______________________________________________________________________ 92.3.2 ATM sloj ________________________________________________________________________ 92.3.3 AAL sloj ________________________________________________________________________ 10

2.4 ATM upravljanje saobraćajem _________________________________________________ 112.4.1 Ugovor o saobraćaju _____________________________________________________________ 112.4.2 Parametri saobraćaja _____________________________________________________________ 112.4.3 Parametri kvaliteta usluga (QoS) ____________________________________________________ 122.4.4 ATM kategorije usluga ____________________________________________________________ 122.4.5 Nadgledanje zagušenja ___________________________________________________________ 132.4.6 Nadgledanje dopuštenosti poziva ___________________________________________________ 132.4.7 Primoravanje na propusni opseg ____________________________________________________ 14

2.5 Signalizacija u ATM mreži _____________________________________________________ 152.5.1. ATM adresiranje ________________________________________________________________ 152.5.2 Signalizacioni protokolski slojevi ____________________________________________________ 162.5.3 UNI signalizacija _________________________________________________________________ 162.5.4 PNNI signalizacija ________________________________________________________________ 17

2.6 PNNI rutiranje ______________________________________________________________ 17

2.7 ATM međumrežni standardi ___________________________________________________ 212.7.1 Oponašanje LAN-a _______________________________________________________________ 212.7.2 Klasični IP preko ATM-a ___________________________________________________________ 212.7.3 MPOA _________________________________________________________________________ 222.7.4 Glas i telefonija preko ATM-a ______________________________________________________ 23

3. MPLS __________________________________________________________________ 24

3.1 Pregled MPLS-a _____________________________________________________________ 24

3.2 Definicije osnovnih pojmova u MPLS-u __________________________________________ 253.2.1 MPLS oznake ___________________________________________________________________ 253.2.2 Elementi MPLS mreže ____________________________________________________________ 263.2.3 MPLS zasnovan na okviru i ćeliji ____________________________________________________ 283.2.4 Label Distribution Protocol (LDP) ____________________________________________________ 29

3.2.4.1 LDP poruka _________________________________________________________________ 30

Uporedna analiza ATM, MPLS i GMPLS mreža 2

3.2.4.2 LDP sesija __________________________________________________________________ 323.2.4.3 Načini raspodjele oznaka ______________________________________________________ 323.2.4.4 Otkrivanje petlje _____________________________________________________________ 33

3.2.5 Spajanje virtuelnih kola ___________________________________________________________ 33

3.3 MPLS upravljanje saobraćajem (TE) _____________________________________________ 343.3.1 IGP proširenja i prenošenje informacija o ograničenjima _________________________________ 353.3.2 Proračunavanje putanje TE tunela ___________________________________________________ 353.3.3 RSVP-TE i CR-LDP ________________________________________________________________ 36

3.3.3.1 RSVP-TE ____________________________________________________________________ 363.3.3.2 CR-LDP ____________________________________________________________________ 39

3.3.4 Prosljeđivanje saobraćaja na MPLS TE tunel ___________________________________________ 403.3.5 Zaštita i ponovno uspostavljanje veza ________________________________________________ 41

3.4 MPLS kvalitet servisa _________________________________________________________ 423.4.1 MPLS DiffServ ___________________________________________________________________ 433.4.2 TE i DiffServ ____________________________________________________________________ 433.4.3 DiffServ-TE _____________________________________________________________________ 433.4.4 MPLS i IntServ __________________________________________________________________ 443.4.5 Multi VC _______________________________________________________________________ 44

3.5 MPLS virtuelne privatne mreže _________________________________________________ 443.5.1 VPN Sloja 2 _____________________________________________________________________ 443.5.2 VPN Sloja 3 _____________________________________________________________________ 46

4. GMPLS _________________________________________________________________ 48

4.1 Pregled GMPLS-a ____________________________________________________________ 48

4.2 Upravljanje vezama __________________________________________________________ 504.2.1 Link Management Protocol (LMP) ___________________________________________________ 51

4.2.1.1 Upravljački kanal _____________________________________________________________ 514.2.1.2 Upotreba LMP-a sa OEO (Optical to Electrical to Optical) prospajačima (OXC) ____________ 524.2.1.3 Upotreba LMP-a sa fotonskim prospajačima (Photonic Cross-Connect – PXC) ____________ 53

4.3 GMPLS signalizacija __________________________________________________________ 554.3.1 Uopštene oznake ________________________________________________________________ 554.3.2 Dvosmjerne LSP putanje __________________________________________________________ 574.3.3 Usluge zaštite putanja ____________________________________________________________ 584.3.4 Rukovanje vezama i alarmima ______________________________________________________ 584.3.5 Signaliziranje van opsega __________________________________________________________ 594.3.6 GMPLS proširenja RSVP-TE protokola ________________________________________________ 604.3.7 GMPLS proširenja CR-LDP protokola _________________________________________________ 62

4.4 GMPLS usmjeravanje _________________________________________________________ 634.4.1 LSP hijerarhija ___________________________________________________________________ 644.4.2 Neoznačene veze ________________________________________________________________ 654.4.3 Snop veza ______________________________________________________________________ 654.4.4 Tipovi zaštite veze _______________________________________________________________ 664.4.5 SRLG informacija ________________________________________________________________ 664.4.6 Kodovanje, sposobnost komutacije i dostupnost kapaciteta ______________________________ 674.4.7 Optička ograničenja ______________________________________________________________ 674.4.8 GMPLS usmjeravanje unutar domena ________________________________________________ 67

1. UVOD 3

5. POREĐENJE TEHNOLOGIJA _________________________________________________ 68

5.1 IP I ATM ___________________________________________________________________ 68

5.2 IP i MPLS ___________________________________________________________________ 69

5.3. MPLS i ATM ________________________________________________________________ 69

5.4 MPLS i GMPLS ______________________________________________________________ 70

6. ZAKLJUČAK _____________________________________________________________ 71

7. LITERATURA ____________________________________________________________ 73


1. UVOD Sedamdesetih godina prošlog vijeka jasno je ustanovljen kurs ka razvijanju potpuno digitalne telefonske mreže. Digitalna linija je u doglednoj budućnosti trebala da seže do kućnih korisnika i podrži aplikacije koje ne koriste glas kao informaciju (računarske aplikacije, faksimil i videokonferencije), pa je postalo očigledno da postojeće mreže sa komutacijom (prespajanjem) kola neće biti pogodne za prenos podataka rafalne prirode (tzv. burst mod) i da treba obezbijediti paketski prenos podataka. Prvi odgovor na ovakve zahtjeve je bio standard ISDN (Integrated Services Digital Network). Preporuke usvojene 1984. godine od strane tadašnjeg CCITT-a (Comité Consultatif International de Téléphonie et de Télégraphie), danas poznatog kao ITU-T (International Telecommunication Union – Telecommunication sector), definišu ISDN kao mrežu koja omogućava digitalnu vezu s kraja na kraj i podržava širok spektar usluga korisniku kroz niz definisanih sprega između korisnika i mreže. ISDN predstavlja tehniku pristupne mreže i odnosi se na fizički sloj u OSI (Open Systems Interconnection) modelu. ITU-T preporuka I.430 definiše BRI (Basic Rate Interface) za prenos podataka brzinom 144 kb/s, a ITU-T preporuka I.431 definiše PRI (Primary Rate Interface) za prenos brzinama 1.544 Mb/s u Sjevernoj Americi i Japanu i 2.048 Mb/s u Evropi. Kada podaci od korisnika uđu u mrežu davaoca usluga razdvajaju se u mrežu sa komutiranim kolima i mrežu za paketski prenos, što za davaoca znači složenije upravljanje sistemom. Vremenom je postalo očito da predloženi standard neće podržati usluge kao povezivanje brzih LAN (Local Area Network) mreža ili televiziju visoke definicije. Rasprave u ITU-T-u o širokopojasnom ISDN-u – BISDN-u (Broadband ISDN) prvo su bile koncentrisane na definisanje sprega ka korisniku na brzinama koje su već bile definisane u telefonskim digitalnim hijerarhijama, ali su na kraju završile sa potpuno drugačijim pristupom. U seriji standarda izdatih tokom 1988. godine predstavljen je ATM (Asynchronous Transfer Mode). ATM predstavlja tehniku za paketski prenos podataka velikim brzinama po prethodno uspostavljenim virtuelnim kolima (serija logičkih, a ne fizičkih veza između dva čvora), njihovo multipleksiranje i brzu komutaciju, koja omogućava prenos glasa, podataka i videa. ATM je predstavio dotada neviđene kvalitete u javnim mrežama – visok kapacitet, malo kašnjenje, otporan sistem za garantovanje kvaliteta usluga (QoS) i brze sprege od 155 Mb/s i 622 Mb/s. Tvorci su ATM vidjeli kao tehnologiju koja će postati osnova kako WAN (Wide Area Network) tako i LAN mreža. Stvari su u praksi, međutim, tekle drugačijim tokom. 1995. godine komercijalizovan je Internet donoseći uskoro sa sobom svoju najpopularniju uslugu – World Wide Web (WWW). Svijet je ostao nepovratno izmjenjen. Internet se zasniva na TCP/IP grupi protokola koja strogo podržava prenos podataka bez prethodnog uspostavljanja veze. Protokoli su ušli u upotrebu 1980-ih godina a osnovna filozofija prenosa podataka bez uspostavljanja veze seže iz ARPANET-a (Advanced Research Projects Agency Network), mreže razvijene od strane američke agencije za napredna istraživanja pri ministarstvu odbrane (Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA) – ukoliko bi mreža jednim dijelom bila oštećena paketi su morali drugim putem stići do cilja bez uznemiravanja korisnika. TCP/IP grupa protokola je postala vladajuća tehnologija u LAN i WAN mrežama. 1997. godine se pojavljuje gigabitni Ethernet koji je pružio brze interfejse korisniku po dosta nižim cijenama u odnosu na ATM. ATM je definitivno izgubio trku za LAN. Mnogi novi davaoci usluga svoje mreže baziraju na IP rješenjima. Ipak, ATM je za sada još uvijek nepobijeđen na polju WAN mreža. Oko 85% okosnica Internet i Frame Relay mreža sadrži ATM u svom jezgru. ATM je još uvijek jedina izgrađena WAN tehnologija koja omogućuje administratorima upravljanje saobraćajem u mreži, odnosno ima izgrađen sistem obezbjeđivanja QoS-a. Pristupni multiplekseri u DSL-u (Digital Subscriber Line) su uglavnom zasnovani na ATM-u. ATM će nastaviti sa

1. UVOD 5

funkcionisanjem u mrežama gdje je već implementiran, ali sa enormnim razvojem IP saobraćaja sve više ga ugrožava novi konkurent na sceni – MPLS. IP saobraćaj se odvija po principu najboljeg pokušaja. Ruteri ne vide veze već adrese i portove te pomoću tabela za usmjeravanje i redova prioriteta pakete šalju najkraćim putanjama što često izaziva zagušenja. IP mrežama nedostaje mogućnost upravljanja saobraćajem, te samim tim i garantovanje QoS-a. Ovo je omogućeno uz pomoć MPLS (Multiprotocol Label Switching) protokola koji u IP mrežama stvara statičke putanje za prenos paketa. MPLS je jedno od najznačajnijih unapređenja IP mreža koje je cijenom mnogo povoljnije rješenje od ATM mreže. MPLS predstavlja mehanizam za tunelovanje koji je u stanju da prenese IP ili ne-IP saobraćaj kao koristan teret i može se izvršavati kako na IP ruterima, tako i na ATM hardveru. MP znači da može da pakuje u teret bilo koji drugi protokol, a LS da se teret prenosi u paketima označenim labelama, tj. oznakama koje se mijenjaju pri svakom skoku u mreži, slično kao i u ATM mreži. Od ATM je pozajmljen i princip prethodnog uspostavljanja veze. Zbog velikih brzina optičkih linkova male veličine paketa kao kod ATM-a nisu neophodne, već se može prenositi i okvir pune dužine od 1500 bajtova. MPLS odvaja ravan upravljanja od ravni usmjeravanja što omogućuje da mrežom upravljaju uređaji koji ne razumiju IP protokol. Jedan od prvih ciljeva MPLS-a je bio projektovanje brzih komutatora za IP saobraćaj, s obzirom da je softverska obrada podataka u ruterima spora. Ali, danas već postoje hardverska rješenja sa ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) kolima za brzo komutiranje na Sloju 3 OSI modela. Zbog lakše implementacije sve veći broj davalaca usluga će se odlučiti za IP mreže, uz upotrebu MPLS-a da bi pružili dovoljan kvalitet usluga, što će najvjerovatnije dovesti do stagnacije ATM tehnologije. Okosnice današnjih telekomunikacionih struktura su zasnovane na transportu preko SONET/SDH prstenova sa DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) vezama u jezgru. Bez obzira na dokazanost SDH/SONET sistema, njihova TDM (Time Division Multiplexing) priroda im ne dozvoljava proširivanje propusnog opsega do granica koje će biti neophodne u skoroj budućnosti. Tu na scenu stupaju optički WDM (Wavelength Division Multiplexing) sistemi sa ogromnim propusnim opsegom. Budućnost će najvjerovatnije donijeti čiste optičke mreže s kraja na kraj. Davaoci usluga se kreću ka inteligentnim optičkim mrežama, infrastrukturi koja se sastoji od inteligentnih optičkih komutatora, rekonfigurabilnih optičkih add/drop multipleksera (ROADM) koji uključuju funkcionalnost SDH/SONET obnavljanja veze, DWDM i CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) sistema, optičkih kroskonektora (OXC) i novih alata za održavanje i upravljanje takvom mrežom. U svrhu lakšeg upravljanja ovakvom mrežom koncept MPLS-a se proširio na Sloj 1 OSI modela; novi protokol je dobio ime GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching). GMPLS omogućuje zajedničku upravljačku ravan kako za IP uređaje, tako i za optičke sisteme. Zahvaljujući njemu ruteri, paketski komutatori i optički komutatori mogu direktno komunicirati. GMPLS podržava komutaciju paketa, vlakana, talasnih dužina i TDM kanala. Preko 90% saobraćaja u današnjim javnim mrežama zauzima prenos podataka, sa IP-om kao dominantnim protokolom. U budućnosti će se sve vrste saobraćaja oslanjati na IP sa optikom na fizičkom nivou. Javna telekomunikaciona infrastruktura slijedi put spajanja prikazan na slici 1.

Slika 1 Konvergencija javne telekomunikacione infrastrukture


U okviru ovog rada upoznaćemo se sa sve ti navedene tehnologije: ATM, MPLS i GMPLS. Na kraju ćemo izvršiti njihovo poređenje.

2. ATM

2.1 Pregled ATM-a ATM (Asynchronous Transfer Mode) predstavlja metod multipleksiranja i komutacije paketa razvijen s ciljem da se napravi jedinstvena mreža za prenos glasa, podataka i videa. Svaka od navedenih vrsta saobraćaja ima drugačije tolerancije na gubitak paketa i kašnjenje. 1987. je prihvaćen od strane ITU-T-a kao tehnologija za BISDN, a razvijan je i od strane ATM Foruma (danas je u sastavu MFA Foruma koji se bavi MPLS-om, Frame Relay-om i ATM-om), počevši od 1992. godine. ATM je zasnovan na principima komutacije paketa i uspostavljanja veze. Ovo znači da se prije prenosa podataka prethodno uspostavlja veza sa prijemnikom. Podaci se prenose paketima fiksne veličine od 53 bajta, koji se zovu ćelije. 48 bajtova čini koristan teret a 5 bajtova zaglavlje (slika 2). Paketski prenos omogućuje statističko multipleksiranje, tj. najoptimalnije korištenje propusnog opsega. Prethodno uspostavljanje veze omogućuje kontrolu nad kašnjenjem paketa. Motivacija za malu veličinu ćelije bilo je smanjenje promjenljivosti kašnjenja, što je važan parametar za prenos glasa; u to vrijeme je brzina od 155 Mb/s smatrana velikom, te je ćelija morala biti mala da bi se brzo prenijela. Fiksna veličina ćelije omogućuje izradu brzih hardverskih komutatora (switch). Danas ATM komutatori rade sa protocima od 10 Gb/s do 160 Gb/s, noviji i do Tb/s. Mala veličina ćelije ima smisla na sporim linkovima (2 Mb/s i manje), te je ATM implementiran u DSL sistemima kao međusloj između fizičkog sloja i protokola Sloja 2 kao što su PPP (Point-to-Point Protocol) i Ethernet.

Nad podacima se ne provodi kontrola greške niti kontrola toka između dva susjedna čvora u mreži, s obzirom da veze u mreži imaju nizak nivo greške bita. Kontrola greške u čvorovima mreže se vrši samo nad zaglavljem, a kontrola greške nad podacima je ostavljena višim protokolskim slojevima na krajevima veze. Nedostatak kontrole toka znači da su morale biti razvijene posebne šeme za kontrolu zagušenja koje omogućuju prenos maksimalnog broja podataka uz mali gubitak ćelija. Asinhrono, u kontekstu ATM-a, znači da se podaci od korisnika iz multipleksera šalju na vezu samo onda kada ih stvarno ima, za razliku od STM-a (Synchronous Transfer Mode) gdje svaki korisnik ima fiksni vremenski kanal u kom šalje podatke; ako nema podataka za slanje šalju se prazne ćelije. Ovo omogućuje ATM-u multipleksiranje podataka različitih bitskih brzina, kao i prilagođavanje tokovima promjenljivih brzina.

Slika 2 ATM ćelija

2.2 Definicije osnovnih pojmova u ATM-u

2.2.1 Virtuelni kanali i virtuelne putanje Logičke veze u ATM mreži se zovu virtuelni kanali (Virtual Channel – VC) i oni su osnovne jedinice komutacije. Virtuelni kanal se uspostavlja između dva krajnja korisnika i tok podataka promjenljive brzine u punom dupleksu, ćelijama fiksne veličine, se prenosi

2. ATM 7

preko veze. Virtuelni kanali se koriste za korisnik-mreža razmjenu (kontrolni signali) i mreža-mreža razmjenu (upravljanje mrežom i rutiranje). Snop virtuelnih kanala koji imaju iste krajnje tačke naziva se virtuelna putanja (Virtual Path – VP). Kanali su u putanju grupisani kad dijele istu fizičku vezu ili vrstu saobraćaja. Sve ćelije u kanalima koji dijele istu putanju komutiraju se zajedno. Zahvaljujući konceptu virtualne putanje upravljanje mrežom je pojednostavljeno (upravlja se grupom veza umjesto svakom pojedinačno), poboljšane su performanse komutiranja a virtualne putanje se mogu dodjeljivati grupama korisnika što omogućuje dodatne usluge. ATM se zasniva na vezi sa prethodnim uspostavljanjem. To znači da se putanja prenosa određuje u vrijeme uspostavljanja poziva. Tada se vrše svi neophodni poslovi između ATM komutatora vezani za usmjeravanje. Tokom prenosa podataka svo usmjeravanje je ograničeno samo do susjednih čvorova u mreži. Dio putanje do susjednog čvora je određen VC i VP poljima u zaglavlju ćelije. Ova dva polja se mijenjaju u svakom čvoru kako ćelije putuju vezom. Odnos između VP, VC i putanje prenosa je prikazan na slici 3.

Slika 3 Odnos virtuelnog kanala, virtuelne putanje i putanje prenosa

2.2.2 Sprege (interfejsi) Za ATM je definisan niz sprega kojim se međusobno povezuju ATM komutatori, ruteri vezani na ATM i radne stanice različitih korisnika mreže. Sprega korisnik-mreža (User-Network Interface – UNI) povezuje krajnje sisteme sa ATM komutatorom a sprega mreža-mreža (Network-Network Interface – NNI) povezuje ATM komutatore. ATM može biti korišten za javne i privatne mreže. Postoje tri vrste UNI sprega zavisno od fizičkog dometa: Javna sprega korisnik-mreža (Public UNI): tipično se koristi da poveže korisnika sa ATM komutatorom u javnoj mreži. Mora biti sposobna da se prostire na veliku udaljenost, tj. od lokacije korisnika do lokalne centrale. Privatna sprega korisnik-mreža (Private UNI): koristi se da poveže korisnika sa ATM komutatorom koji je dio iste mreže u preduzeću. Mogu se koristiti uređaji koji operišu na malim udaljenostima pošto je sva oprema koncentrisana na jednoj lokaciji. Stambena sprega korisnik-mreža (Residential UNI): koristi se za povezivanje opreme u prebivalištu korisnika sa ATM mrežom davaoca usluge. Signaliziranje, brzine i medijum za prenos mogu da se razlikuju od onih u privatnoj UNI sprezi. Postoje tri vrste sprega mreža-mreža za povezivanje ATM komutatora: Privatna sprega mreža-mreža (PNNI): sprega raspoređena u privatnim mrežama. Javna sprega mreža-mreža (Public NNI): koristi se u okviru mreže istog operatera. Širokopojasna sprega između davalaca (Broadband Inter-carrier Interface – B-ICI): povezuje mreže koje pripadaju različitim davaocima usluga.


Slika 4 ATM mrežne sprege

2.2.3 ATM ćelija ATM paket se zove ćelija i sastoji se od 53 bajta – 5 bajtova čine zaglavlje a 48 korisni teret. Definisana su dva formata ćelija – za UNI i za NNI:

Slika 5 Strukture zaglavlja ćelija

Značenja pojedinih polja su sljedeća: GFC (Generic Flow Control) – opšta kontrola toka: 4 bita, omogućuje kontrolu toka

s krajnjeg uređaja u mrežu, odnosno kontrolu dozvoljenog propusnog opsega dogovorenog prilikom uspostavljanja veze. Postoji samo na UNI sprezi jer kontrola toka postoji samo kod korisnika ali ne i u mreži. Omogućuje multipleksiranje više terminala na jednoj UNI sprezi.

VPI (Virtual Path Identifier) – identifikator virtuelne putanje: 8 bita, omogućuje pravljenje do 28

VCI (Virtual Channel Identifier) – identifikator virtuelnog kanala: 16 bita, dozvoljava do 2

=256 virtuelnih putanja po jednoj UNI vezi.

16

PTI (Payload Type Indicator) – pokazivač vrste korisnog tereta: 3 bita, označava jednu od 8 vrsta tereta iz oblasti korisničkih podataka, OAM-a (Operation, Administration, Management) ili RM-a (Resource Management).

=65536 virtuelnih kanala po putanji. VPI/VCI polje ima lokalno značenje od čvora do čvora za datu vezu i mijenja se na svakom komutatoru.

CLP (Cell Loss Priority) – prednost gubljenja ćelija: 1 bit, ćelije sa vrijednošću 0 imaju prednost prilikom zagušenja u odnosu na one sa vrijednošću 1.

2. ATM 9

HEC (Header Error Control) – kontrola greške zaglavlja: 8 bita, CRC (Cyclic Redundancy Check) suma proračunata nad prvih 4 bajta zaglavlja.

2.3 ATM model protokola ATM model protokola je zasnovan na referentnom modelu za B-ISDN i standardizovan je kroz niz dokumenata izdanih od strane ITU-T-a i ATM Fo ru ma. ATM model protokola je prikazan na slici 6.

Slika 6 ATM protokolski slojevi

2.3.1 Fizički sloj ATM fizički sloj se sastoji od dva podsloja: PMD (Physical Medium Dependent), zavisan od fizičkog medijuma – zadužen je za slanje bita na odgovarajući medijum tj. linijsko kodovanje, regeneraciju takta, oblik impulsa i konektore. Od medijuma su podržani optička vlakna, UTP i STP kablovi, koaksijalni kablovi i mikrotalasni linkovi. TC (Transmission Convergence), za sakupljanje radi slanja – pakuje ATM ćelije u odgovarajuće okvire koji se koriste na medijumu (npr. SONET ili DS-3), šalje takve okvire, prima ih i raspakiva. Generiše HEC sekvencu za zaštitu od grešaka. Ubacuje specijalne prazne ćelije da održi konstantnu bitsku brzinu ako ATM sloj ne šalje ništa. Ubacuje granice između ćelija tako da se mogu izdvojiti iz toka bita na prijemu.

2.3.2 ATM sloj ATM sloj je odgovoran za prenos informacija s kraja na kraj veze. U krajnjim uređajima rukovodi tokom ćelija, multipleksira ih i demultipleksira; u mrežnim čvorovima komutira ćelije. U ATM sloju se formira zaglavlje ćelije. Osnovne funkcije ATM sloja su: Komutiranje ćelija sa uspostavljanjem veze – ćelije se prenose prethodno uspostavljenim virtuelnim kanalom redom kojim su poslane. Veza je obilježena nizom VCI/VPI oznaka. Veza može biti tipa tačka-tačka i tada je dvosmjerna, ili tačka-više tačaka kada je jednosmjerna. Veza može biti u vidu stalnog virtuelnog kola (Permanent Virtual Circuit – PVC) ili komutiranog virtuelnog kola (Switched Virtual Circuit – SVC). PVC se uspostavlja mrežnim upravljačkim procedurama a SVC se uspostavlja na zahtjev uz pomoć signalizacionih protokola. Nepromjenljiva veličina ćelije – ćelije su veličine 53 bajta od kojih 5 bajtova čini zaglavlje. Komutiranje ćelija – komutiranje se odvija na ATM sloju. ATM komutatori koriste samo fizički i ATM sloj modela protokola. Svi slojevi se koriste na krajnjim uređajima. Kontrola toka i ispravljanje grešaka – U OSI modelu Sloj 2 je odgovoran za kontrolu toka i greške pri svakom skoku u mreži. U ATM mreži ovakva kontrola ne postoji između komutatora jer je optički link prilično otporan na greške. Ako dođe do zagušenja ćelije se


jednostavno gube. Stepen gubitka ćelija se dogovara prilikom uspostavljanja veze. U ATM-u postoji mehanizam za oporavljanje izgubljenih ćelija ili ćelija sa greškom ali se koristi samo za signalizacione protokole. Adresiranje – svaki ATM krajnji uređaj i ATM komutator imaju adrese. Kvalitet servisa (QoS) – svaka ATM konekcija je vezana za dogovorenu kategoriju kvaliteta servisa. Kontrola zagušenja – omogućuje operatoru da mrežom šalje najveću moguću količinu saobraćaja uz garantovani kvalitet usluga. Kontrola zagušenja može biti preventivna i reaktivna.

2.3.3 AAL sloj AAL (ATM Adaptation Layer), ATM sloj za prilogođavanje, prihvata saobraćaj od viših slojeva. Aplikacije i njihovi protokoli koji se izvršavaju na višim slojevima generišu jedinice podataka različitih vrsta i veličina. AAL sloj ove podatke pakuje u ATM korisni teret. AAL sloj se sastoji od dva podsloja: CS (Convergence Sublayer), podsloj za sakupljanje – pruža funkcije za različite usluge koje obezbjeđuju viši slojevi. Dijeli se na SSCS (Service-Specific Convergence Sublayer), podsloj za sakupljanje poseban za uslugu i CPS (Common Part Sublayer), zajednički podsloj. SSCS je odgovoran za pružanje usluga zahtjevanih kvalitetom usluga (QoS). U nekim slučajevima SSCS se dijeli na SSCF (Service Specific Coordination Function), funkciju za usaglašavanje posebnu za uslugu i Service Specific Connection Oriented Protocol (SSCOP), protokol za povezivanje poseban za uslugu. SAR (Segmentation And Reassembly), podsloj za dijeljenje i ponovno sastavljanje – na predajnoj strani rastavlja jedinice korisnog tereta viših slojeva na pakete odgovarajuće veličine za ATM ćeliju. Na prijemnoj strani ih sastavlja u originalne pakete. ITU-T je na osnovu vremenskih odnosa izvora i odredišta, bitske brzine i tipa veze definisao klase usluga (A, B, C i D). ATM Forum je definisao dvije dodatne klase usluga (X i Y). Na osnovu klasa usluga definisano je šest tipova usluga (AAL-0 do AAL-5). AAL-0 se koristi za prenos bez prilagođavanja, odnosno za prenos već formiranih ćelija. Postoji i poseban AAL tip za podršku signalnim funkcijma – SAAL (Signaling ATM Adaptation Layer). Na slici 7 su prikazani odnosi između klasa i tipova usluga.

Slika 7 ATM klase servisa

2. ATM 11

2.4 ATM upravljanje saobraćajem Da bi ATM mreža mogla omogućiti kvalitet usluga korisnicima u uslovima velikog opterećenja morao je biti razvijen efikasan sistem za nadgledanje saobraćaja. ATM mreža mora biti sposobna da smanji količinu saobraćaja na ulazu, kao i da odbaci ćelije koje su već ušle u mrežu, u svrhu smanjenja zagušenja. Upravljanje saobraćajem (Traffic Management) u ATM mreži obuhvata:

• Nadgledanje saobraćaja (Traffic Control) – obuhvata niz radnji za sprječavanje pojave zagušenja. Ukoliko do njega dođe pozivaju se funkcije nadgledanja zagušenja. Dodatna uloga je optimalna upotreba mrežnih resursa.

• Nadgledanje zagušenja (Congestion Control) – služi za smanjivanje trajanja, rasprostranjenosti i jačine zagušenja. Bavi se saobraćajem koji je već u mreži i ne dozvoljava mu da prekorači dozvoljeni propusni opseg dogovoren pri uspostavljanju poziva.

Ciljevi upravljanja saobraćajem su:

• da ponudi jednostavne garancije za kvalitet usluga s kraja na kraj mreže • optimalno korištenje mrežnih resursa i efikasna dinamička dodjela propusnog opsega • ravnopravna upotreba za korisnike i servise dajući viši prioritet kritičnim aplikacijama • zaštita od zagušenja uz visoku otpornost i raspoloživost mreže

ATM poziv se odvija u tri faze, shodno funkcijama upravljanja saobraćajem: nadgledanje dopuštenosti poziva (Call Admission Control) – kontroliše saobraćaj koji ulazi u mrežu i ako mreža nije u stanju da pruži zahtjevani propusni opseg poziv se odbacuje, ugovor o saobraćaju (Traffic Contract) i održavanje poretka u saobraćaju (Traffic Policing). Nadgledanje dopuštenosti poziva se bavi dodjeljivanjem propusnog opsega korisniku, ugovor o saobraćaju predstavlja dogovor između korisnika i mreže o saobraćajnim osobinama poziva, održavanje poretka u saobraćaju podstiče primjenu ugovora o saobraćaju tokom poziva.

2.4.1 Ugovor o saobraćaju U vrijeme uspostavljanja nove ATM veze korisnika i mreže na snagu stupa ugovor o saobraćaju. Kada zahtijeva VPC ili VCC veze, korisnik mora navesti željene karakteristike saobraćaja za oba pravca veze. Ovo čini birajući QoS iz sistema QoS klasa koje nudi mrežni operater. Prije uspostavljanja veze mreža provjerava da li je u stanju da obezbijedi dovoljne resurse bez ugrožavanja već uspostavljenih veza. Za svaku VPC ili VCC vezu primjenjuje se poseban ugovor. Ugovor se bavi stvarima karakterističnim za svaki ATM tok ćelija: parametrima saobraćaja na osnovu kojih se određuju osobine toka, očekivanim kvalitetom servisa i klasom saobraćaja (kategorijom usluga).

2.4.2 Parametri saobraćaja Saobraćaj koji sa izvora ulazi u ATM mrežu može biti opisan sljedećim parametrima: Peak cell rate (PCR), vršni bitski protok, maksimalna brzina saobraćaja poslana od izvora u mrežu, izražava se u ATM ćelijama/s. Standardizovan je od strane ITU-T-a i ATM Foruma. Sustained cell rate (SCR), održani bitski protok, ukoliko vrijeme slanja ćelija sa izvora podijelimo na nekoliko perioda i nađemo prosječne bitske protoke za svaku periodu, onda je najveći od njih SCR. SCR ne može biti veći od PCR-a niti manji od prosječnog bitskog protoka izvora. Standardizovan je od strane ATM Foruma.


Maximum burst size (MBS), maksimalna veličina u navali, maksimalna količina ćelija koju izvor šalje pri vršnom bitskom protoku. Standardizovan je od strane ATM Foruma. Cell delay variation tolerance (CDVT) i Burst tolerance (BT) će biti opisani u okviru odjeljka 2.4.7.

2.4.3 Parametri kvaliteta usluga (QoS) Nekoliko parametara se upotrebljava za opis kvaliteta usluga veze: Cell loss rate (CLR), stepen gubitka ćelija, odnos broja izgubljenih ćelija sa brojem poslanih ćelija. Izgubljene ćelije su one koje ne stignu na odredište. Cell error ratio (CER), stepen greške ćelija, odnos broja pogrešnih ćelija sa ukupnim brojem ćelija prenesenih do odredišta. Pogrešne ćelije su one koje su stigle na odredište ali imaju grešku u korisnom teretu. Cell misinsertion ratio (CMR), stepen pogrešno ubačenih ćelija, odnos broja pogrešno ubačenih ćelija i vremenskog perioda. Pogrešno ubačene ćelije su one koje nisu poslane od strane predajnika koji je uspostavio vezu. Severely errored cell block ratio (SECBR), stepen ozbiljno oštećenih blokova ćelija, odnos broja ozbiljno oštećenih blokova ćelija sa brojem prenesenih blokova ćelija. Blok ćelija je uzastopni niz ćelija na jednoj vezi. Pogrešan blok se javlja kad se pređe određeni prag pogrešnih, izgubljenih ili pogrešno ubačenih ćelija u bloku. Cell Transfer Capacity (CTC), obim prenosa ćelija, maksimalni broj uspješno prenesenih ćelija po ATM vezi tokom vremenskog perioda. Cell Transfer Delay (CTD), kašnjenje prenosa ćelija, maksimalno vrijeme prenosa ćelije sa kraja na kraj veze. Sastoji se od fiksnog i promjenljivog dijela. Fiksni se odnosi na zbir svih nepromjenljivih kašnjenja u mreži (kašnjenje prostiranja signala, fiksna vremena kašnjenja kroz uređaje i obrade u komutatorima). Promjenljivi dio, koji se još i naziva Peak-to-peak cell delay variation, predstavlja sumu čekanja u redovima u komutatorima. Maksimalni CTD (max CTD) predstavlja statističku veličinu kašnjenja koju sistem može da iskusi u kratkom periodu vremena. Cell Delay Variation (CDV), promjenljivost kašnjenja ćelije, razlika između maksimalnog i minimalnog kašnjenja ćelije sa kraja na kraj veze.

2.4.4 ATM kategorije usluga ATM kategorija usluga predstavlja ATM klasu kvaliteta usluga (QoS). Svaka kategorija usluga je vezana za određene parametre saobraćaja i parametre kvaliteta usluga. Funkcije kao što su nadgledanje dopuštenosti poziva i dodjela propusnog opsega se primjenjuju drugačije za različite kategorije usluga. Algoritmi raspoređivanja u komutatorima koji određuju kojim redom će ćelije napuštati izlazni bafer, daju različit prioritet ćelijama zavisno od kategorije usluga. Svaka kategorija može biti vezana za specifične mehanizme obrade u mreži. Kategorija servisa se predstavlja mreži u vrijeme uspostavljanja veze, zajedno sa saobraćajnim i QoS parametrima. ATM Forum je definisao šest kategorija usluga: Constant bit rate (CBR),nepromjenljiva bitska brzina, namjenjena za aplikacije u stvarnom vremenu sa konstantnom bitskom brzinom kao što su oponašanje kola ili video konstantnog protoka. Kategorija je određena PCR i CDVT saobraćajnim parametrima i CLR, promjenljivim dijelom CTD i max CTD parametrima QoS-a. Real-time variable bit rate (RT-VBR), promjenljiva bitska brzina u stvarnom vremenu, namjenjena za aplikacije kao što su kodirani zvuk i video. Kategorija je određena PCR, CDVT, SCR i MBS saobraćajnim parametrima i CLR, promjenljivim dijelom CTD i max CTD parametrima QoS-a.

2. ATM 13

Non-real-time variable bit rate (NRT-VBR),promjenljiva bitska brzina koja nije u stvarnom vremenu. Kategorija je određena PCR, CDVT, SCR i MBS saobraćajnim parametrima i CLR parametrom QoS-a. Unspecified bit rate (UBR), neodređena bitska brzina, servis najboljeg pokušaja. Namjenjen je za aplikacije tipa prenosa podataka, Web pretraživanje i E-mail. PCR, CDVT i željeni minimalni bitski protok (Desirable minimum cell rate – DMCR) mogu biti traženi, ali ih mreža može ignorisati. Available bit rate (ABR), dostupna bitska brzina, služi za aplikacije koje ne rade u stvarnom vremenu i čiji prenos može da kasni zbog zagušenja u mreži. PCR, CDVT i minimalni bitski protok (Minimum cell rate – MCR) su određeni. CLR može da bude određen, ali je obično nizak. Guaranteed frame rate (GFR), garantovana brzina okvira, služi za aplikacije koje zahtijevaju MCR, ali mogu da ga prevaziđu. Podaci se prenose u okvirima koji se pakuju u AAL 5 CPCS-PDU-ove (Common part convergence sublayer-Protocol data unit). Kategorija je određena PCR, MCR, MBS i MFS (Maximum frame size) saobraćajnim parametrima. CLR može da se odredi ali je očekivano mali.

2.4.5 Nadgledanje zagušenja Nadgledanje zagušenja se može podijeliti u dvije vrste – preventivno nadgledanje i reaktivno nadgledanje. Preventivno nadgledanje pokušava da spriječi pojavu zagušenja u mreži. Obuhvata dvije procedure - Nadgledanje dopuštenosti poziva (Call Admission Control) i Primoravanje na propusni opseg (Bandwidth enforcment). Pri uspostavljanju veze prvo se rezerviše propusni opseg na svakom komutatoru i zatim se nadgleda saobraćaj preko veze. Reaktivno nadgledanje koristi drugačiji pristup od preventivnog. Izvor će emitovati podatke bez prethodne rezervacije propusnog opsega i bez nadgledanja saobraćaja. Ukoliko dođe do zagušenja šalje se poruka izvoru da uspori ili čak prekine emitovanje. Zagušenje se mjeri nivoom zauzetosti bafera u komutatorima. ABR kategorija usluga je jedina standardizovana kategorija koja koristi reaktivno nadgledanje. U ovom slučaju se za upravljanje brzinom emitovanja koriste RM (Resource Management) ćelije kojima izvor i prijemnik, kao i komutatori u mreži, dogovaraju povećavanje ili smanjivanje bitskog protoka.

2.4.6 Nadgledanje dopuštenosti poziva Nadgledanje dopuštenosti poziva (CAC - Call Admission Control) određuje niz pravila na osnovu kojih se odlučuje da li će novi poziv biti prihvaćen ili ne. Odluka se donosi na osnovu saobraćajnih karakteristika novog poziva i mogućnosti mreže da podrži potrebni protok bez uticanja na već postojeće veze. ATM nadgledanje poziva se izvršava nakon podnošenja zahtjeva za vezom. Veza neće biti dozvoljena ukoliko svaki segment veze nije u stanju da podrži traženi QoS. CAC je softverska funkcija koja se izvršava na komutatorima. Može se izvršavati načinom od čvora do čvora ili u centralnom sistemu. Ako se veza dozvoli potrebno je odrediti parametre nadgledanja saobraćaja, rutiranje i dodijeliti neophodne resurse. CAC algoritmi se mogu svrstati u dvije grupe – nestatistički i statistički algoritmi dodjele propusnog opsega. Nestatistička dodjela propusnog opsega je znana i kao dodjela vršnog bitskog protoka. Koristi se za veze koje zatijevaju CBR klasu usluga. Veza je prosto omogućena ukoliko je vršni bitski protok manji od raspoloživog propusnog opsega. Statistička dodjela propusnog opsega podrazumijeva dodjelu opsega manjeg od vršnog bitskog protoka. Teškoće vezane za efikasnu primjenu ove porodice algoritama su nemogućnost tačnog određivanja saobraćajnih karakteristika izvora koji emituje u rafalnom


režimu kao i priroda uspostavljanja SVC veza – moraju biti uspostavljene u realnom vremenu. Većina razvijenih algoritama se oslanja na CLR parametar saobraćaja, tj. odluka da li će se nova veza dozvoliti se donosi na osnovu toga da li komutator može da omogući vezu sa potrebnim CLR-om bez ugrožavanja CLR parametra ostalih veza. Za slučaj izvora koji emituje u rafalnom režimu razvijen je ABT (ATM Block Transfer) algoritam u kojem se veza uspostavlja na zahtjev i to samo u toku rafala podataka. Koristi sa za VBR izvore čiji je vršni bitski protok manji od 2% kapaciteta veze.

2.4.7 Primoravanje na propusni opseg Funkcija primoravanja na propusni opseg je da obezbijedi da saobraćaj proizveden od strane izvora bude usklađen sa ugovorom o saobraćaju koji je dogovoren tokom uspostavljanja poziva. Provjeravanje usklađenosti na izvoru, poznato i kao nadgledanje izvora, se provodi na UNI sprezi i podrazumijeva nadgledanje PCR i SCR parametara korištenjem GCRA (Generic Cell Rate Algorithm) algoritma. Nadgledanje izvora je važna funkcija za mrežnog operatora s obzirom da izvor može da ugrozi QoS drugih veza prekoračivanjem ugovorenog protoka. Ovo se može desiti zbog neispravne opreme ili namjernim djelovanjem korisnika. Opšti algoritam brzine ćelija (GCRA - Generic Cell Rate Algorithm) je zasnovan na alagoritmu probušene kante (leaky bucket), ali za razliku od njega može da uhvati sve ćelije koje stižu prebrzo na izlaz izvora (algoritam probušene kante ove ćelije odbacuje ili ih posebno označava - tagging). Da bi se ovo omogućilo bilo je potrebno uvesti novi saobraćajni parametar – dopustivost promjenljivosti kašnjenja ćelije (CDVT – Cell Delay Variation Tolerance). Pretpostavimo da izvor emituje vršnom bitskom brzinom, odnosno da emituje u razmacima T=1/PCR. Ukoliko je ovaj izvor multipleksiran sa drugim izvorima na istu UNI spregu, vrijeme između dolaska ćelija na spregu može varirati oko T (slika 8). U slučaju da je to vrijeme manje od T, ćelije će se na sprezi pojaviti brzinom većom od vršne bitske brzine, bez obzira što se tom brzinom podaci stvarno emituju. CDTV je parametar koji dozvoljava mreži da toleriše ćelije koje se na ulazu pojavljuju brzinom većom

od dogovorene vršne bitske brzine. Ovaj parametar je definisan od strane mrežnog administratora i ne zavisi od samog izvora, već od broja izvora na UNI sprezi. Za nadgledanje vršne bitske brzine koriste se parametri interval vršnog emitovanja T i CDVT. Za nadgledanje održanog bitskog protoka algoritam koristi parametre Ts

τ

=1/SCR i dopuštenost navalnog načina (BT – Burst Tolerance) koji se izračunava kao:

s=(MBS-1)(Ts

GCRA algoritam će prihvatiti ćeliju ili će je označiti kao neobrađenu. Ćelije koje se označe kao neobrađene pokušaće se prenijeti kroz mrežu kad saobraćaj oslabi. Ako dođe do zagušenja ove ćelije će se prve odbaciti jer su označene u zaglavlju sa CLP bitom vrijednosti 1.

-T)

Slika 8 Vremena dolaska na UNI spregu

2. ATM 15

2.5 Signalizacija u ATM mreži Signalizacija u ATM mreži omogućava dinamičko uspostavljanje i raskidanje komutiranih virtuelnih veza (SVC – Switched Virtual Connection). SVC veze od tačke do tačke se uspostavlja na privatnoj UNI sprezi upotrebom ITU-T signalnog protokola Q.2931. SVC veza od tačke do više tačaka se uspostavlja preko UNI sprege upotrebom ITU-T protokola Q.2971 u saradnji sa Q.2931 protokolom. Q.2931 protokol se izvršava na posebnom AAL sloju poznatom kao signalizacioni AAL sloj (SAAL). Uspostavljanje SVC veze u jednoj ili više privatnih mreža se obavlja pomoću PNNI (Private Network-Node Interface ili Private Network-Network Interface, zavisno od mjesta primjene) protokola. Kada se krajnji uređaj priključuje na privatnu ATM mrežu, za automatsku konfiguraciju priključka se koristi ILMI (Integrated Local Management Interface) protokol. Danas, kada postoji dosta privatnih preduzeća sa vlastitim ATM mrežama, granice između javnih i privatnih ATM mreža postaju nejasne. Uspostavljanje veze zahtijeva da se čvorovi povezani na mrežu mogu jedinstveno prepoznati. Ovo je obezbijeđeno pomoću ATM adresiranja.

2.5.1. ATM adresiranje Funkcija ATM adrese je dvojaka – ona daje jedinstveno ime ATM uređaju, a u isto vrijeme određuje lokaciju uređaja u mrežnoj topologiji. ATM adrese su nezavisne od VPI/VCI identifikatora koji su lokalnog značaja i ne predstavljaju adrese. ATM Forum je standardizovao dužinu adrese od 20 bajtova. Postoje tri formata adresa koji definišu svih 20 bajtova; četvrti format, poznat i kao lokalni format, određuje samo prvi bajt a ostatak je ostavljen na volju organizaciji koja će ga koristiti. Prvi bajt u svakom formatu je AFI (Address Format Identifier) polje koje označava upotrebljeni format.

Slika 9 Formati ATM adresa

Značenja pojedinih polja su sljedeća:


• Initial Domain Identifier (IDI), pokazivač početnog domena, mijenja se zavisno od vrijednosti AFI polja. Označava zemlju ako je AFI DCC (Data Country Code) ili organizaciju, ako je AFI ICD (International Code Designator), gdje AESA (ATM End System Address) boravi. Ako je AFI heksadecimalne vrijednosti 45, sadrži E.164 telefonski broj.

• Domain-Specific Part (DSP), dio poseban za domen, sastoji se od dva polja: o High-Order Domain-Specific Part (HO-DSP), dio poseban za domen visokog

nivoa, definiše dužinu i polja u cijelom DSP-u. Organizacija obično definiše prvih par polja HO-DSP-a, a mrežni administrator ostatak.

o End System Identifier (ESI), pokazivač krajnjeg uređaja, obično sadrži IEEE 802.2 MAC adresu.

• Selector Byte (SEL), bajt biranja, krajnji uređaji ga koriste u svrhu koju odredi mrežni administrator. Ne koristi se u PNNI rutiranju.

Uređaj priključen na mrežu se automatski registruje i dobija adresu upotrebom ILMI (Integrated Local Management Interface) protokola.

2.5.2 Signalizacioni protokolski slojevi Signalizacioni protokolski slojevi se koriste pri uspostavljanju SVC veze i prikazani su na slici 10.

Slika 10 Signalizacioni protokolski slojevi

2.5.3 UNI signalizacija ITU-T preporuka Q.2931 je izvedena iz preporuke Q.931 (koristi se za ISDN) i određuje B-ISDN signalizaciju na UNI sprezi. UNI signalizacija 4.0 ATM Foruma je zasnovana na ovoj preporuci. Definiše niz poruka za uspostavljanje i oslobađanje veze preko signalnih poruka koje nose specijalne parametre koji opisuju zahtjeve veze, tzv. informacine elemente (Information Elment - IE). Poruke se prenose preko UNI sprege pomoću usluga SAAL sloja u kontrolnoj ravni. Signalizacione ćelije proizvedene u AAL5 podsloju koriste predodređene identifikatore VPI=0 i VCI=5. Uspostavljanje i raskidanje veze po Q.2391 i UNI 4.0 signalnim protokolima se vrši na sljedeći način:

1. Uređaj A šalje SETUP poruku na VPI/VCI=0/5 označavajući odredište (uređaj B) i ostale parametre neophodne za vezu.

2. Prvi komutator obrađuje poruku i ako je u stanju da obezbijedi vezu vraća uređaju A CALL PROCEEDING poruku koja sadrži VPI/VCI par za vezu. Dalje u mrežu šalje SETUP poruku sve do odredišta.

3. Nakon dolaska na cilj odredište šalje CALL PROCEEDING poruku. 4. Ako prihvata vezu odredište šalje CONNECT poruku koja se prenosi do uređaja A.

Ova poruka izaziva CONNECT ACKNOWLEDGE poruku od strane mreže i eventualno izvora.

2. ATM 17

5. Veza je uspostavljena i uređaji razmjenjuju ćelije preko dvosmjernog virtualnog kanala koji je formiran.

6. Bilo koja strana može prekinuti vezu slanjem RELEASE poruke. Ova poruka će izazvati RELEASE COMPLETE poruku od strane mreže i druge strane.

Slika 11 Primjer UNI signalizacije

2.5.4 PNNI signalizacija PNNI (Private Network-to-Network Interface) protokol je protokol za signalizaciju i rutiranje razvijen od strane ATM Foruma. Zasnovan je na UNI 4.0 protokolu. Pri uspostavljanju veze ulazni komutator (obavlja i funkciju usmjerivača) bira putanju proračunatu algoritmom za rutiranje koja zadovoljava zahtjeve veze, ali ne izračunava optimalnu putanju jer bi to usporilo proces uspostavljanja veze. PNNI algoritam za rutiranje grupiše komutatore u grupe jednakih članova (peer grupe) i veže grupe u hijerarhije, što olakšava proces rutiranja. Ulazni komutator gradi DTL (Designated Transit List) listu koja svim sljedećim komutatorima govori kojom putanjom se stiže do izlaznog rutera. DTL lista je organizovana po principu slaganja zadnji u-prvi van, odnosno najviši zapis će sadržavati podatke o putanji kroz brojčano najniži sloj hijerarhije. Na svakom nivou hijerarhije odgovarajuće grupe su logički čvorovi i predstavljaju ravnopravne članove. Ukoliko dođe do pada prilikom uspostavljanja veze ulazni ruter mora proračunati novu putanju koja će zaobići zastoj i upisati je u DTL listu. Proces vraćanja neuspješnog poziva uspostavljanja virtuelnog kola se naziva zavojito vraćanje (crankback). ATM virtuelna kola su rutirana sa izvornog komutatora i svi naredni komutatori postupaju po upustvima iz DTL liste. PNNI protokol omogućava uspostavljanje mekih trajnih virtuelnih veza (soft PVC- SPVC), odnosno veza u kojima su fiksno određene samo ulazna i izlazna tačka. Putanja se određuje u vrijeme uspostavljanja veze. Zahvaljujući zavojitom vraćanju i dinamičkoj promjeni putanje ovakve veze su prilično efikasne.

2.6 PNNI rutiranje PNNI protokol rutiranja je zasnovan na filozofiji stanja linka, odnosno svaki čvor u mreži poznaje topologiju cijele mreže. Dodatno, ovaj protokol unosi pojam hijerarhije


rutiranja da bi mreža bila efikasna bez obzira na veličinu. Grupa logičkih ili fizičkih čvorova koji imaju istu sliku o sastavu grupe se naziva ravnopravna grupa (Peer Group – PG). Jedna PG se na višem hijerarhijskom nivou predstavlja kao čvor logičke grupe (Logical Group Node – LGN), kao što je prikazano na slici 12. Čvorovi i logičke grupe u hijerarhiji imaju svoje posebne oznake. Oznaka čvora (Node ID) se sastoji od indikatora nivoa, decimalne vrijednosti 160 i AESA (ATM End System Address) polja, što čini 22 bajta. Oznaka grupe (LGN ID) se sastoji od indikatora nivoa koji pokazuje nivo ravnopravne LGN grupe, nakon čega slijedi PGID (Peer Group ID) ravnopravne grupe – djeteta, zatim dolaze ESI fizičkog čvora koji se ponaša kao LGN i oktet postavljen na vrijednost 0. Prvih 13 bajtova ATM adrese služi PNNI protokolu da odredi nivo u hijerarhiji. Ovih 13 bajtova omogućuje podjelu na 104 nivoa za potrebe rutiranja (slično mrežama i podmrežama u IP rutiranju). Zajedno sa bajtom nivoa oni čine 14-bajtni PGID. To znači da ako je, naprimjer ,oznaka nivoa 56, onda prvih 56 bitova ATM adrese označavaju ID ravnopravne grupe u kojoj je čvor. Svaki čvor generiše PGID nezavisno od 20-bajtne ATM adrese. Viši nivo u hijerarhiji ima nižu vrijednost PGID-a. Logičke grupe biraju PGL-ove (Peer Group Leader), vođe logičkih grupa, koji obavljaju funkciju LGN-a na višem hijerarhijskom nivou. Vođe nisu posebni fizički uređaji, već softver u memoriji jednog od članova iz ravnopravne grupe sa nižeg nivoa hijerarhije.

Slika 12 LGN, PGL i ID formati

Informacije o topologiji se između čvorova prenose pomoću kanala za upravljanje usmjeravanjem (Routing Control Channels – RCC) koji su PVC ili SVC veze. Kada fizički link povezuje dva čvora upotrebljava se RCC sa vrijednostima VPI=0 i VCI =18. Ako PVP (Permanent Virtual Path) povezuje dva čvora VPI vrijednost RCC-a je ista kao kod PVP-a a VCI ostaje 18. LGN vezan sa ravnopravnim LGN-om koristi SVC vezu i vrijednosti za VPI i VCI se dogovaraju prilikom uspostavljanja veze. PNNI čvorovi ne razmjenjuju informacije prije nego što upotrebom pozdravnog protokola (Hello protocol) ne dogovore PNNI verziju i oznake ravnopravne grupe, čvora i portova. Halo paketi se prenose RCC kanalima. RCC kanal se podešava kao PVC ako je čvor

2. ATM 19

na dnu hijerarhije usmjeravanja i kao SVC ako je na višem nivou. Ako između čvorova postoji više veza svaka veza ima svoj RCC i halo razmjenu. Halo paketi se šalju periodično poslije isteka tajmera. Svaka veza ima svoj tajmer koji se resetuje nakon slanja paketa. Pored tajmera čvor čuva i bazu podataka po svakoj vezi, čuvajući njeno stanje i podatke o čvoru na drugom kraju. Svaki port nezavisno prolazi kroz nekoliko faza Halo protokola. U tzv. donjoj fazi ne postoji prenos preko veze. Ovo se dešava uslijed pada veze na portu zbog greške na fizičkom nivou ili pada RCC kanala. Čim se fizička veza uspostavi i na priključak stigne halo paket sa oznakom iste ravnopravne grupe, ali bez oznaka udaljenog čvora i porta, priključak ulazi u stanje jednostruki put unutra. U tom slučaju se oznaka udaljenog čvora i porta za čvor koji je poslao poruku podešavaju na vrijednosti čvora i porta koji su primili paket. Ako halo paket sadrži oznaku drugačije ravnopravne grupe, port ulazi u stanje jednostruki put van. Čim na priključak stigne halo paket sa oznakom iste ravnopravne grupe i sa oznakama udaljenog čvora i porta on ulazi u stanje dvostruki put unutra (slika 13).

Slika 13 Halo protokol u jednoj ravnopravnoj grupi

Za vezu između dva čvora iz različitih ravnopravnih grupa, čim stignu paketi sa oznakama udaljenih čvorova i portova, ti čvorovi ulaze u stanje dvostruki put van. Puna komunikacija još nije uspostavljena. To se dešava kad se čvorovi dogovore da komuniciraju na zajedničkom nivou hijerarhije usmjeravanja koji je iznad najnižeg nivoa. Čim se uđe u ovo stanje, koje se naziva zajednički put van, počinje prava dvosmjerna komunikacija i razmjena informacija o topologiji (slika 14). Informacije o stanju veze u PNNI rutiranoj mreži se prenose pomoću paketa o stanju PNNI topologije (PNNI Topology State Packet – PTSP). Svaki paket prenosi jedan ili više elemenata o stanju PNNI topologije (PNNI Topology State Elements – PTSE) koji govore o stanju veza, čvorova ili odredištima koja se mogu dosegnuti. Svaki PTSE iz PTSP-a potiče od istog usmjerivačkog čvora koji je identifikovan preko Node ID-a u PTSP-u. Dvobajtno polje tipa u zaglavlju PTSE-a govori o vrsti informacije koju nosi. Svi PTSE-ovi koje čvorovi emituju moraju stići do svih čvorova u grupi da bi svaki od njih imao čistu i ispravnu sliku o svom rutirajućem domenu. Ovo se radi postupkom plavljenja (flooding). Svaki čvor će sve prikupljene PTSE elemente od jednog susjednog čvorova spakovati u PTSP paket koje će slati svim susjednim čvorovima. Na ovaj način svi čvorovi u grupi brzo dobijaju potpunu sliku grupe.


Dva čvora su usklađena kada se slažu o stanju mrežne topologije. Čim čvorovi uđu u stanje dvostrukog puta počinje usklađivanje. Čim čvor izađe iz stanja dvostrukog puta zbog pada veze, on briše sve podatke iz baze o čvoru koji se otkačio. Čim se veza ponovo uspostavi počinje sinhronizacija razmjenom DS (database summary) paketa. DS paketi sadrže zaglavlja svih PTSE elemenata koji potiču sa čvora koji šalje te pakete. Čvor koji je započeo sinhronizaciju se naziva gospodar usklađivanja (synchronization master). Rob usklađivanja (synchronization slave) odgovara slanjem svog DS paketa. Bez obzira koliko dvosmjernih puteva postoji između dva čvora postoji samo jedan kanal sinhronizacije. Čim se DS paketi razmjene, počinje razmjena PTSE elemenata.

Slika 14 Halo protokol između ravnopravnih grupa

Kao što se informacije razmjenjuju između ravnopravnih čvorova na najnižem nivou, isto tako se razmjenjuju i između logičkih čvorova u logičkim grupama. Informacije se razmjenjuju preko tri vrste veza: vodoravna veza koja predstavlja vezu dva fizička ili logička čvora u istoj ravnopravnoj grupi, vanjska veza koja predstavlja vezu između dva fizička čvora u dvjema ravnopravnim grupama i veza na gore koja predstavlja vezu između graničnog čvora i LGN-a njemu susjednog graničnog čvora. Dva čvora su granična ako prilikom prvobitne razmjene informacija otkriju da pripadaju različitim ravnopravnim grupama. Svaku informaciju koju LGN primi od ravnopravnog čvora šalje dalje na niži hijerarhijski nivo.

2. ATM 21

2.7 ATM međumrežni standardi Studijska tijela koja se bave ATM mrežama su razvila niz međumrežnih standarda da bi omogućili funkcionisanje u raznorodnim mrežnim okruženjima sa ciljem primjene ATM-a u što većem obimu i poboljšanja već postojećih mreža.

2.7.1 Oponašanje LAN-a Cilj LANE (LAN Emulation) protokola, protokola za oponašanje LAN-a, je da poveća učešće ATM-a u mrežama preduzeća. LANE se mrežnom sloju OSI modela predstavlja interfejsom istim kao i sloj veze podataka klasičnog LAN-a. Ovo omogućuje da IP softver na mrežnom nivou vidi ATM mrežu kao LAN ili Token Ring mrežu. Ovaj protokol omogućuje također i podršku za druge mrežne protokole kao što su IPX (Internetwork Packet Exchange) ili AppleTalk. Zahvaljujući promjenama na sloju veze podataka (slika 15) mrežni protkol može sarađivati sa ATM mrežnom karticom preko LLC (Logical Link Control) podsloja.

Slika 15 Protokolski slojevi za LAN i LANE

Oponašani LAN se sastoji od sljedećih komponenti:

• Niza klijenata oponašanog LANA (LAN Emulation Client – LEC) • Servera za LAN oponašanje (LAN Emulation Server – LES) • Servera za emitovanje i nepoznate korisnike (Broadcast and Unknown Server –

BUS) • Servera za podešavanje oponašanja LAN-a (LAN Emulation Configuration Server

– LECS) LEC-evi se nalaze na krajnjim sistemima (klijent, server, most i sl.) i vrše

prosljeđivanje podataka, razlučivanje adresa i upravljačke funkcije. Svaki LEC je jedinstveno određen ATM adresom. LES odgovara na LEC-ov zahtijev za rješavanje adrese tako što MAC adresu razriješava u ATM adresu. BUS se bavi emitovanjem svima, komunikaijom više korisnika i početnim saobraćajem (prije nego što je VC veza uspostavljena). Uloga LECS-a je da dodjeli LEC pripadajućoj ELAN (Emulated LAN) mreži, tj. odgovarajućem LES-u.

Tokom faze registrovanja svaki LEC saopštava LES-u svoju MAC i ATM adresu. LANE ima nekoliko nedostataka. Osjetljiv je na velika emitovanja svima u mreži, a pošto sakriva ATM sloj ne može da pruži ATM kvalitet usluga. Protokol radi preko UBR i ABR veza što sliči radu LAN MAC protokola.

2.7.2 Klasični IP preko ATM-a Klasični IP preko ATM-a (Classical IP over ATM – CLIP) ima za cilj da obezbijedi velike brzine za IP aplikacije i da ih eventualno iz njihovog široko primjenjenog LAN okruženja prevede u ATM okruženje. U ovoj šemi Sloj 3 ostaje netaknut dok se Slojevi 1 i 2 zasnivaju na ATM tehnologiji. Protokol je donešen od strane IETF-a (Internet Engineering Task Force).

Slika 16 LANE konfiguracija


U CLIP modelu pojedine IP podmreže se nalaze preko odgovarajućih ATM mreža. Dio ATM mreže koji pripada istoj IP podmreži (svi članovi imaju isti IP mrežni prefiks) se zove logička IP podmreža (Logical IP Subnetwork – LIS). Dva člana u istom LIS-u komuniciraju direktno putem VC veze. Članovi koji pripadaju različitim LIS podmrežama moraju komunicirati preko IP usmjerivača. Da bi se uspostavila veza dva čvora u istom LIS-u, odašiljač mora znati ATM adresu primaoca. Da bi preveo IP adresu primaoca (koju zna) u ATM adresu koristiće uslugu ATM ARP (ATM Adress Resolution Protocol) servera. Po jedan server postoji za svaki LIS. Kad se novi član prijavljuje u LIS on registruje svoju IP i ATM adresu na ATM ARP serveru. Ako se podaci šalju do čvora u drugom LIS-u to će se uraditi preko IP rutera. Uspostaviće se VC veza sa njim, ruter će prenijeti paket do sljedećeg rutera u nizu i tako sve do rutera povezanog na ciljni LIS koji šalje podatke na odredište.

Slika 17 Poređenje protokola CLIP i NHRP

Upotrebom NHRP (Next-Hop Resolution Protocol) protokola može se naći efikasna putanja kroz ATM mrežu tako da podaci ne moraju putovati posredničkim ruterima. NHRP također razriješava IP adrese u ATM adrese i podrazumijeva postojanje NHC (Next-Hop Client) i NHS (Next-Hop Server) entiteta. Oni zamjenjuju ATM ARP klijente i ATM ARP servere u CLIP modelu, respektivno.

2.7.3 MPOA Multiprotocol Over ATM (MPOA), višestruki protokol preko ATM-a, je napravljen od strane ATM Foruma sa ciljem pružanja usluga mrežnih protokola tipa IP, IPX ili AppleTalk preko ATM mreže. Predstavlja kombinaciju LANE i NHRP protokola. LANE se koristi za komunikaciju na Sloju 2 (tj. u okviru istog LIS-a), dok se NHRP koristi za komunikaciju na Sloju 3 (tj. preko različitih LIS-eva). MPOA uređaji nakon uspostavljanja direktne veze mogu koristiti blagodeti ATM QoS sistema. Na slici 18 je prikazan primjer MPOA topologije. Rubni uređaj prosljeđuje podatke između klasične mreže i ATM mreže. Uređaj sadrži MPOA klijenta (MPOA Client – MPC) iz kojeg izviru i u koji uviru VCC prečice. Svaki ruter sadrži MPOA server (MPS) koji se oslanja na NHRP server radi međusobnog razriješavanja IP i ATM adresa. MPC i MPS komuniciraju putem ELAN-a. Predpostavimo da korisnik 1 želi poslati podatke korisniku 2 i da VCC između MPC 1 i MPC 2 ne postoji. Paketi će prvo da slijede osnovnu putanju (naznačena na slici 18 žutom bojom) što nije efikasno jer paketi moraju ići preko rutera kad napuštaju podmreže. Ako je tok dugog trajanja (preko definisnog vremenskog roka) ulazni MPC će pokušati uspostaviti direktnu vezu sa izlaznim MPC-om za šta mu je potrebna njegova ATM adresa. Ukoliko je ne zna moraće poslati zahtjev za MPOA razrješenjem sve do izlaznog MPC-a (crvena putanja).

2. ATM 23

Prvo ulazni MPC šalje zahtjev za MPOA razrješenjem do ulaznog MPS-a (korak 1). Pošto ulazni MPS i izlazni MPC ne pripadaju istoj podmreži, ulazni MPS šalje zahtjev za NHRP razrješenjem sledećem MPS-u (korak 2), a ovaj ga prosljeđuje izlaznom MPS-u (korak 3). Pošto izlazni MPS pripada istoj podmreži kao i izlazni MPC, on ga pita da li može da podrži vezu šaljući mu zahtijev za čitanjem MPOA keša (korak 4). Ukoliko izlazni MPC ima dovoljno resursa za prihvatanje veze, šalje izlaznom MPC-u odgovor na zahtjev za čitanjem keša u kom mu šalje svoju ATM adresu (korak 5). Izlazni MPS tada šalje odgovor na zahtjev za NHRP razrješenjem MPS-u 2 (korak 6) koji ga prosljeđuje ulaznom MPS-u (korak 7). Ulazni MPS šalje ulaznom MPC-u odgovor na zahtjev za MPOA razrješenjem koji sadrži ATM adresu izlaznog MPC-a. Nakon toga MPC 1 uspostavlja VCC sa MPC-om 2.

Slika 18 MPOA topologija i proces uspostavljanja veze

2.7.4 Glas i telefonija preko ATM-a Svrha VTOA (Voice and Telephony over ATM), glasa i telefonije preko ATM-a, je da obezbijedi funkcionisanje klasične uskopojasne telofonije preko ATM mreže. Seriju specifikacija o ovoj temi iznio je ATM Forum 1997. godine. Specifikacija AF-VTOA-0078 opisuje CES (Circuit Emulation Service), uslugu oponašanja kola. CES omogućuje saradnju ATM i klasične telefonije na fizičkom sloju. Opisuje protokole koji omogućuje korištenje PDH kola (DS1/E1, DS3/E3 i J2) preko ATM mreže upotrebom AAL 1 podsloja. Na ovaj način se mogu prenositi i glas i podaci. Postoje 2 tipa CES-a – strukturisani i nestrukturisani. Strukturisani CES se naziva i Nx64 pošto se svaka sprega ka fizičkom sloju (DS1, E1 itd.) može razdvojiti na više logičkih kanala kapaciteta 64 kb/s. Svaki logički kanal nosi posebnu VC vezu. Nestrukturisani CES koristi oponašanje kola, tj. prenosi kompletan sadržaj PDH toka bit po bit, ne uplićući se u format. Po prirodi je sličan iznajmljenoj liniji.


3. MPLS

3.1 Pregled MPLS-a MPLS (MultiProtocol Label Switching), višeprotokolsko komutiranje oznaka, predstavlja standard razvijen od strane IETF-a (Internet Engineering Task Force) sa ciljem poboljšanja efikasnosti IP mreža dozvoljavajući im da koriste prednosti brzog komutiranja ATM i Frame Relay mreža. Standard je predložen 1997. godine a glavne specifikacije su donesene 2000. godine. Zasnovan je na Cisco-vom komutiranju oznaka (Tag Switching). MPLS je nastao kao rezultat težnje da se na najbolji način spoje osobine brze komutacije koja postoji u jezgrima velikih mreža i IP rutiranja u rubnim mrežama. Prvi rezultati su se zasnivali na funkcionisanju Sloja 3 preko Sloja 2 OSI modela – takvi su CLIP (Classical IP over ATM) i MPOA (Multiprotocol Over ATM). MPLS predstavlja kombinaciju funkcija Sloja 3 (rutiranje) i Sloja 2 (komutacija). Uređaj koji kombinuje funkcije usmjeravanja i komutacije se naziva Label-Switching Router (LSR). Pošto MPLS paket pored svog zaglavlja u sebi sadrži i polja protokola Sloja 2 i Sloja 3, MPLS se ne može smjestiti u šemu OSI modela, već se često označava kao protokol Sloja 2.5. Razvoj MPLS-a imao je za cilj da postigne sljedeće:

• Mogućnost promjene obima IP mreža tako da zadovolje sve veće zahtjeve za IP saobraćajem.

• Omogućavanje diferenciranih nivoa usluga baziranih na IP-u. • Spajanje glasa, videa i aplikacija preko jedne IP mreže. • Mogućnost mjenjanja obima virtuelnih privatnih mreža. • Povećanje efikasnosti uz smanjenje cijene koštanja.

MPLS se zasniva na prethodnom uspostavljanju veze, slično ATM-u i Frame Relay-u. Ulazni LSR u MPLS mrežu će dodijeliti oznaku IPv4 ili IPv6 (ili IPX, DECnet ili AppleTalk – otud značenje riječi višeprotokolsko) paketu. Paket će se kretati prethodno uspostavljenim virtuelnim kolom, a oznake će se mijenjati pri svakom skoku, slično ATM sistemu. MPLS prosljeđivanje paketa ima prednosti nad klasičnim IP prosljeđivanjem. Naime u klasičnim IP mrežama svaki ruter donosi odluku o prosljeđivanju na osnovu poklapanja najdužeg prefiksa u odredišnoj IP adresi sa onom u tabeli usmjeravanja. LSR će odluku o usmjeravanju donijeti na osnovu oznake (label) u zaglavlju paketa (kod ATM-a je to VPI/VCI par), što je dosta efikasnije po pitanju vremena obrade i softverskih resursa (LSR prosljeđuje pakete neposredno u komutacionom polju dok ruter koristi centralni procesor), mada se u zadnje vrijeme ta razlika gubi zahvaljujući brzom hardveru. Za razliku od IP adrese koja predstavlja adresu rutera ili drugog čvora u mreži, MPLS oznaka određuje virtualnu vezu između dva susjedna LSR-a. Niz takvih veza čine LSP (Label-Switched Path), putanju komutiranu oznakama, koja je slična virtualnom kolu u ATM mreži, samo što je jednosmjerna. Grupa paketa koja se prosljeđuje na isti način (na osnovu aplikacije koja šalje pakete ili na osnovu izlaznog LSR-a) pripada istoj FEC (Forwarding Equivalence Class) klasi, klasi jednakog prosljeđivanja. Bez obzira što paketi mogu ulaziti i izlaziti iz MPLS mreže preko istih LSR-ova, zavisno od FEC-a mogu im se dodijeliti različite putanje. Ovo je najznačajnija osobina MPLS mreža i čini osnovu MPLS upravljanja saobraćajem (MPLS Traffic Engineering). Jedna od ključnih osobina MPLS-a je razdvajanje upravljačke i prosljeđivačke komponente u LSR-u (slika 19). LSR donosi odluke o prosljeđivanju na osnovu informacija o rutiranju koje razmjenjuje sa drugim ruterima i na osnovu upravljačkih informacija dobijenih preko prenosa oznaka i protokola za uspostavljanje veze. Razdvojenost komponenti za upravljanje i prosljeđivanje omogućuje im da se mogu razvijati i mijenjati nezavisno.

3. MPLS 25

Slika 19 MPLS komponente LSR-a

U nekim slučajevima kao oznaka se može koristiti već postojeće zaglavlje Sloja 2 (npr. VPI/VCI polje ATM-a kad MPLS radi preko ATM hardvera), dok će u drugim slučajevima oznaku obezbijediti MPLS zaglavlje. MPLS uvodi u IP mreže dvije bitne stvari – virtuelna kola i rezervisanje kapaciteta.

3.2 Definicije osnovnih pojmova u MPLS-u

3.2.1 MPLS oznake Opšti format zaglavlja MPLS oznake (label header) se sastoji od 32 bita i prikazan je na slici 20. Naziva se i umetnuto zaglavlje (shim header) . Ovo zaglavlje se umeće iza zaglavlja sloja veze podataka i ispred zaglavlja mrežnog sloja. Mijenja se pri svakom skoku od čvora do čvora u mreži (label swapping), slično kao i kod ATM-a; razlika je u upravljačkoj ravni – kod MPLS-a se oznaka određuje upotrebom LDP (Label Distribution Protocol) protokola, a kod ATM-a vrijednost VPI/VCI polja se određuje signalizacijom. Svi tipovi veze, uključujući ATM i FrameRelay, uključuju zaglavlje. Jednom paketu može biti dodjeljeno i više MPLS oznaka zahvaljujući tzv. slaganju oznaka (label stacking). U ovom kontekstu se format zaglavlja MPLS oznake zove ulaz na stog oznaka (Label Stack Entry). Stog oznaka (label stack) se umeće na isto mjesto gdje bi bila i jedna oznaka. Primjene stoga su višestruke, npr. dvije oznake mogu biti upotrebljene za IGP (Interior Gateway Protocol) i BGP (Border Gateway Protocol) protokole. Nekima MPLS aplikacijama su neophodni stogovi oznaka, takve su MPLS VPN (MPLS Virtual Private Network) i AToM (Any Transport over MPLS).

Slika 20 zaglavlje MPLS oznake

Vrijednosti pojedinih polja su sljedeće:

• Oznaka, 20-bitna vrijednost oznake, mijenja se pri svakom skoku. • Exp, iako preporukom RFC 3035 definisano kao polje za eksperimentalnu upotrebu, u

praksi se koristi za MPLS QoS podršku DiffServ modelu. • S, dno stoga (Bottom of Stack – BOS), ukoliko je 1 znači da se oznaka nalazi na dnu

stoga, inače je vrijednosti 0. Stog teorijski može biti beskonačne visine, mada se u praksi rijetko sreće viši od 4.


• TTL , vrijeme života (Time To Live), ima istu svrhu kao i TTL IP paketa. Pri svakom skoku se smanjuje za 1 i kad dođe na vrijednost 0 odbacuje se. Ovo se radi da se spriječi vječno kruženje paketa u petljama.

Pošto ATM i Frame Relay već imaju vlastite mehanizme prosljeđivanja paketa na osnovu vrijednosti zaglavlja, ove vrijednosti se u MPLS-u uzimaju za vrijednosti oznaka kada MPLS koristi ATM i FR pakete. Inače se MPLS zaglavlje ili stog umeću između zaglavlja Slojeva 2 i 3, kao što slika 21 prikazuje. U slučaju da označeni paket dolazi na interfejs ATM-a kontrolisanog komutacijom oznaka (Label switching Controlled ATM – LC-ATM), paketu Sloja 3 je prikačena oznaka vrijednosti nula prije dijeljenja na pakete. Na ovaj način se dozvoljava stog oznaka proizvoljne dubine, baš kao na ne-ATM vezama, i čuvaju se Exp i TTL informacije. Ovo je neophodno ako će se paket dalje komutirati oznakama na LSR-ovima koji nisu ATM uređaji.

Slika 21 a) pakovanje u razne protokole Sloja 2 i b) MPLS pakovanje na LC-ATM-u

3.2.2 Elementi MPLS mreže Na slici 22 je prikazan primjer MPLS mreže – njene komponente i operacije. Label Switch Router (LSR), ruter za komutiranje oznaka, je ruter koji podržava MPLS. Sposoban je da razumije označene pakete i da ih prenosi preko veze podataka. Postoje tri vrste LSR-ova u MPLS mreži:

• Ulazni LSR (ingress LSR), prima paket koji nije označen, dodaje mu oznaku (ili stog oznaka) i šalje ga na vezu podataka

• Izlazni LSR (egress LSR), prima označene pakete, uklanja oznaku (ili oznake) i šalje ih na vezu podataka. Ulazni i izlazni LSR-ovi su rubni LSR-ovi (edge LSR).

• Posredni LSR (intermediate LSR), prima označeni paket, izvršava operacije nad njim, promjeni oznaku i pošalje na na ispravnu vezu podataka.

LSR obavlja tri vrste operacija: stavlja jednu ili više oznaka na stog, skida oznake sa stoga i mijenja oznake pri skoku. LSR koji stavlja oznake na paket koji ih uopšte nema se zove namećući LSR (imposing LSR). Takav je ulazni LSR. LSR koji uklanja sve oznake sa paketa se zove razrješavajući LSR (disposing LSR). Takav je izlazni LSR. Label Switched Path (LSP), putanja komutirana oznakama, predstavlja niz povezanih LSR-ova koji komutiraju označene pakete, odnosno putanju u MPLS mreži kojom označeni paketi jedne veze putuju. Prvi LSR na LSP-u je ulazni LSR, posljednji na LSP-u je izlazni LSR. Svi LSR-ovi između su posredni. Slaganje oznaka (label stacking) omogućuje LSR-u da umetne oznaku na već postojeći označeni paket stvarajući virtuelni tunel koji može dijeliti više LSP putanja. Na kraju tunela drugi LSR skida oznaku sa stoga otkrivajući unutrašnju oznaku. Optimizacija u kojoj pretposljednji LSR skida oznaku se naziva otvaranje pretposljednjeg skoka

3. MPLS 27

(Penultimate Hop Popping – PHP). Koncept ATM-a omogućuje praktično dva nivoa slaganja oznaka (VC unutar VP), dok MPLS teorijski podržava beskonačan nivo slaganja. Forwarding Equivalence Class (FEC), klasa jednakog prosljeđivanja, predstavlja grupu ili tok paketa koji se prosljeđuju istom putanjom i tretirani su isto u skladu sa postupkom prosljeđivanja. Svi paketi koji pripadaju istom FEC-u imaju iste oznake, ali svi paketi koji imaju iste oznake ne moraju pripadati istom FEC-u jer im se Exp oznake mogu razlikovati, postupak prosljeđivanja može biti drugačiji i mogu pripadati drugačijim FEC klasama. Primjeri FEC klasa su: paketi sa IP adresama čiji se prefiksi poklapaju; paketi za slanje većem broju čvorova koji pripadaju istoj grupi (multicasting); paketi sa istim postupkom prosljeđivanja zasnovanom na IP DiffServ Code Point (DSCP) polju; okviri Sloja 2 koji se prenose MPLS mrežom primljeni na jednom virtuelnom kolu ulaznog LSR-a i prenešeni do jednog virtuelnog kola izlaznog LSR-a; paketi sa odredišnom IP adresom koja pripada skupu Border Gateway Protocol (BGP) prefiksa, svi sa istim sljedećim skokom. Ruter koji odlučuje koji paket pripada kom FEC-u je ulazni ruter.

Slika 22 Primjer MPLS mreže

Label distribution, raspodjela oznaka, kao što se protokoli za rutiranje u IP mrežama koriste da se naprave tabele usmjeravanja, tako se u MPLS mrežama protokoli za raspodjelu oznaka upotrebljavaju da se naprave tabele prosljeđivanja. U MPLS arhitekturi vrijednost oznake koja će se dodijeliti paketu spremnom za slanje se dobija od LSR-a sljedećeg direktno povezanog niz tok podataka. Postoje dva načina raspodjele oznaka. Po prvom načinu LSR može izričito zahtijevati oznaku vezanu za određeni FEC od sljedećeg u nizu LSR-a za taj FEC. Ovo je poznato kao raspodjela oznaka na zahtjev sljedećem (downstream-on-demand). Po drugom načinu LSR može raspodjeljivati oznake vezane za pojedine FEC-ove susjednim LSR-ovima iako nije dobio zahtjev. Ovo je poznato kao raspodjela oznaka bez traženja od sljedećeg (unsolicited downstream). Podrazumijeva se, naravno, da svi LSR-ovi imaju stalno znanje o svim FEC-ovima koji postoje u mreži. Za distribuciju oznaka se mogu koristiti razni protokoli, jedan od nji je Label Distribution Protocol (LDP). Procesi u MPLS mreži se mogu jasno razdvojiti u dvije ravni:


• Kontrolna ravan, proces počinje od protokola za rutiranje kao što su OSPF, EIGRP, ili IS-IS. Ovako se ustanovljava mogućnost dosezanja odredišta i utvrđuje topologija mreže na Sloju 3. Čim je dostupnost ustanovljena i tabele usmjeravanja napravljene, LDP protokol dodjeljuje oznake svakom putu i informacije se rasprostiru po mreži od rutera do njima susjednih.

• Ravan prosljeđivanja (ravan podataka),

Treba uočiti da MPLS obezbijeđuje jasno razgraničavanje usmjeravanja i prosljeđivanja za razliku od običnog IP usmjeravanja gdje su komponente usmjeravanja i prosljeđivanja gotovo nedjeljive.

IP paket dolazi na ulaz MPLS mreže, odnosno na rubni LSR. LSR provjerava IP adresu i čim nađe poklapanje u tabeli dodjeljuje odgovarajuću oznaku paketu i paket se prosljeđuje na odgovarajući izlaz. Paket dolazi do sljedećeg LSR-a koji vrši pregled tabele prosljeđivanja samo na osnovu oznake. Čim nađe poklapanje u tabeli ulazna oznaka se zamijeni sa izlaznom i paket se šalje na odgovarajući izlaz. Ovo se ponavlja pri svakom skoku sve dok paket ne dođe do rubnog LSR-a na izlazu. Izlazni LSR vrši pregled tabele prosljeđivanja, utvrđuje da ne postoji izlazna oznaka te skida oznaku sa paketa i prosljeđuje ga dalje kao obični IP paket.

3.2.3 MPLS zasnovan na okviru i ćeliji MPLS mreža predstavlja skup LSR uređaja. MPLS može biti ostvaren na IP zasnovanim ruterima (zasnovan na okviru) ili prilagođen za ATM komutatore (zasnovan na ćeliji). MPLS zasnovan na okviru (Frame-based MPLS) se koristi na čistim IP platformama, tj. na ruterima koji nemaju ATM komutirajuću mrežu. Kada se kreću kroz MPLS mrežu podaci su tretirani na nivou okvira promjenljive dužine. Treba napomenuti da su ruteri Sloja 3 sposobni za komutiranje na sloju 2. Ulazni LSR će dodijeliti oznaku paketu na osnovu pripadajućeg FEC-a, i umetnuti je između zaglavlja Sloja 2 i Sloja 3 u paketu. Svi posredni ruteri su pošteđeni preispitivanja zaglavlja Sloja 3, oni prosto vrše komutiranje na osnovu oznake. Izlazni LSR će skinuti oznaku, pogledati odredišnu IP adresu i pretraživanjem tabele usmjeravanja paket uputiti na odgovarajući priključak. MPLS zasnovan na ćeliji (Cell-Based MPLS) predatavlja dodavanje MPLS funkcionalnosti ATM komutatorima. Na ovaj način su ATM mreži dodane izuzetne IP sposobnosti Sloja 3, podrška za MPLS virtuelne mreže, MPLS upravljanje saobraćajem, usluge paketskog prenosa glasa i sl. Ovo čini definiciju multiservisne mreže sljedeće generacije koja je sposobna da podrži usluge komutacije kola na Sloju 2 i prenose paketa na Sloju 2 i 3, sve na istoj fizičkoj mrežnoj infrastrukturi. MPLS na ATM komutatorima mora koristiti ATM zaglavlje Sloja 2, posebno VPI/VCI polje. Pošto je ovo čisti ATM, sva signalizacija i prosljeđivanje podataka su postignuti preko 53-bajtne ATM ćelije. U ovakvom MPLS okruženju uvodimo dva nova pojma:

• Label switch controller (LSC), kontroler komutatora oznaka, predstavlja središnju upravljačku funkciju MPLS-a u ATM mrežnom okruženju. Obuhvata IP protokole usmjeravanja i tabele usmjeravanja, LDP funkciju i glavnu upravljačku spregu sa komutatorom.

• MPLS ATM label switch router (LSR), nastao kombinovanjem LSC-a i ATM komutatora.

3. MPLS 29

Paket dolazi na ulaz MPLS mreže preko rubnog LSR-a ili rubnog ATM LSR-a. On ispituje njegovu odredišnu adresu i dodjeljuje mu odgovarajuću oznaku sadržanu u VPI/VCI polju. Ovo podrazumijeva da će paket biti razdijeljen u ćelije. Posrednički ATM LSR-ovi će izvršiti komutiranje na Sloju 2 mijenjajući VPI/VCI vrijednosti. Prethodno su utvrdili međusobnu povezanost i podijelili informacije o oznakama pomoću LDP protokola. Izlazni LSR je odgovoran za ponovno spajanje IP paketa, i dostavljanje na odredište pretraživanjem tabele usmjeravanja. Nedostatak MPLS-a zasnovanog na ćeliji je ograničen nivo slaganja oznaka zbog nepromjenljive veličine VPI/VCI polja. MPLS zasnovnan na okviru se razlikuje od MPLS-a zasnovanog na ćeliji u sljedećem:

• Oznake, na spregama zasnovanim na okviru oznaka se prenosi u umetnutom zaglavlju između zaglavlja Sloja 2 i Sloja 3.

• Raspodjela oznaka, kod MPLS-a zasnovanog na okviru prenos oznaka je bez traženja od sljedećeg, kod MPLS-a zasnovanog na ćeliji prenos je na zahtjev od sljedećeg.

• Prostor oznaka, LDP na spregama zasnovanim na okviru koristi prostor oznaka po LSR-u. ATM-LSR koristi prostor oznaka po sprezi. Prostori oznaka su objašnjeni u sljedećem odjeljku.

• LSP, kod ATM MPLS-a LSP se zove LVC (Label Virtual Circuit), virtualno kolo oznake.

• Penultimate Hop Popping (PHP), ova funkcija ne postoji u ATM MPLS-u zato što ćelije ne mogu biti poslane bez VPI/VCI zaglavlja.

3.2.4 Label Distribution Protocol (LDP) LDP, definisan u preporuci RFC 3035, obuhvata niz procedura i poruka uz pomoć kojih LSR uspostavlja LSP putanje kroz mrežu preslikavajući informacije o usmjeravanju sa Sloja 3 na komutirane putanje sloja 2.5. LDP povezuje FEC klasu sa svakom LSP putanjom koju kreira. FEC povezan sa LSP-om određuje koji se paketi šalju tim LSP-om. U osnovi, LDP služi za prenošenje <oznaka,prefiks> parova. Prefiks je IPv4 IGP (Interior Gateway Protocol) prefiks. IGP je tip protokola za usmjeravanje unutar samostalne mreže u većoj mreži zasnovanoj na TCP/IP familiji protokola. Primjeri takvih protokola su: Routing Information Protocol (RIP), Open Shortest Path First (OSPF), Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS), Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) i Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP). Za svaki IGP IP prefiks u tabeli za usmjeravanje svaki LSR pravi lokalno vezivanje, tj. veže po oznaku za svaki IPv4 prefiks. On ova vezivanja šalje svim LDP susjedima. Vezivanja koja LSR primi zovu se udaljena vezivanja. Lokalna i udaljena vezivanja on čuva u informacionoj bazi o oznakama (Label Information Base – LIB). Svaki LSR ima samo jedno lokalno vezivanje po prefiksu (u slučaju prostora oznaka po platformi) ili jedno lokalno vezivanje po prefiksu po sprezi (kod prostora oznaka po sprezi). LSR dobija više udaljenih povezivanja po prefiksu jer je vezan sa više LSR-ova. Od svih udaljenih vezivanja za jedan prefiks, LSR će izabrati samo jedno vezivanje za dati prefiks (to je vezivanje ka usmjerivaču sljedećem u nizu, tj. koji je sljedeći skok za dati prefiks, po protokolu za usmjeravanje). On ovaj podatak koristi da podesi informacionu bazu za prosljeđivanje po oznaci (Label Forwarding Information Base – LFIB) gdje se lokalno vezivanje za prefiks koristi kao ulazna oznaka a jedno od udaljenih vezivanja se koristi kao izlazna oznaka. LDP radi paralelno sa protokolima za usmjeravanje. Može da radi paralelno i sa ostalim protokolima za prenos oznaka (Tag Distribution Protocol – TDP, Resource Reservation Protocol – RSVP, Protocol-Independent Multicast version 2 – PIMv2, Border Gateway Protocol – BGP).


3.2.4.1 LDP poruka Postoje četiri tipa LDP poruka:

• Poruke za otkrivanje ravnopravnog čvora (peer discovery messages), ove halo poruke se koriste za oglašavanje i održavanje prisustva LSR-a u mreži. LSR periodično šalje halo pakete preko UDP porta 646. Susjedni čvor odgovara halo porukom ukoliko je LSR ili rubni LSR. LSR sa najvišom IP adresom prvi uspostavlja vezu preko TCP porta 646, dok ostali čekaju.

• Poruke za upravljanje sesijom (session management messages), uspostavljaju, održavaju i raskidaju LDP sesije. Šalju se preko TCP porta 646.

• Poruke za oglašavanje ili slanje oznaka (advertisement or label distribution messages), kreiraju, mijenjaju i brišu preslikavanja oznaka u FEC-ove. Bave se oglašavanjem <oznaka,prefiks> parova, zahtijevima , povlačenjem i oslobađanjem istih. Šalju se preko TCP porta 646.

• Poruke obavještenja (notification messages), obezbjeđuju informacije izvještavanja i informacije o greškama u signalu i kodovima greške. Šalju se preko TCP porta 646.

LDP poruka koristi type-length-value (TLV), tip-dužina-vrijednost, šemu da obezbijedi proširivost poruke. U polju Vrijednost TLV objekta može stajati još TLV objekata. Ova fleksibilnost pokazuje pravu vrijednost kada treba dodati nove mogućnosti poruci. Sve LDP poruke imaju zaglavlje iza kojeg slijedi jedan ili više TLV objekata.

Slika 23 LDP poruka: a) zaglavlje b) TLV objekat c) LDP identifikator


• Verzija, tekuća verzija LDP protokola je 1. • PDU dužina, ovo je dužina jedinice podataka protokola (Protocol Data Unit – PDU) u

oktetima, izuzimajući polja Verzija i PDU dužina. • LDP identifikator, jedinstveno određuje prostor oznaka širom mreže. • U bit, bit nepoznate poruke (unknown message), određuje postupak po prijemu

nepoznatog TLV-a. Ako je prazan mora se poslati obavještenje, ako je podešen na 1 nepoznata poruka se ignoriše.

• F bit, bit prosljeđivanja nepoznatog (forward unknown) TLV-a. Upotrebljava se samo kad je U bit postavljen.

• Tip, tip poruke. • Dužina, dužina poruke u oktetima.

3. MPLS 31

• Vrijednost, vrijednost poruke. Za LDP poruku sastoji se od 32-bitnog identifikatora LDP poruke, seta punomoćnih parametara i seta neobaveznih parametara.

LDP identifikator predstavlja oznaku koja na jedinstven način označava prostor oznaka širom mreže. Sastoji se od dva polja:

• LSR ID, četiri okteta označavaju LSR. To je globalno jedinstvena vrijednost, u opštem slučaju se izvodi iz adrese rutera.

• ID prostora oznake, dva okteta određuju prostor oznaka unutar LSR-a.

Svaki LDP identifikator ima vlastitu LDP sesiju, a svaka sesija vlastitu TCP vezu. Prostori oznaka (label spaces), sprege MPLS-a baziranog na okviru koriste prostor oznaka po platformi. To znači da se oznake dodjeljuju iz jedinstve zalihe oznaka na LSR-u. Gledajući prirodu sprega na LC-ATM-u, ovakav pristup se ne može koristiti jer dvije LC-ATM sprege mogu koristiti isti VPI/VCI par kao oznaku. Oni stoga koriste prostor oznaka po sprezi. Da sumiramo:

• Prostor oznaka po sprezi (interface label space), prostor oznaka je poseban za spregu. Koristi se kod LC-ATM-a i LC-Frame Relay-a. Informaciona baza za prosljeđivanje po oznaci (Label Forwarding Information Base – LFIB), koja se koristi za prosljeđivanje paketa na osnovu oznake, sadrži pored vrijednosti oznake i dolaznu spregu. Ovo se radi zbog toga jer oznake sa istom numeričkom vrijednošću (ali sa drugim značenjem) mogu biti dodjeljene različitim spregama. Vrijednost polja ID prostora oznake je različit od nule.

• Prostor oznaka po platformi (platform label space), prostor oznaka je jedinstven u mreži usmjerivača. Koristi se u MPLS-u zasnovanom na okviru, tj. na PoS (Packet over SDH/SONET), Ethernet i Fast Ethernet spregama. Oznaka može biti korištena na bilo kojoj sprezi na uređaju. LFIB ne sadrži dolazne interfejse. Vrijednost polja ID prostora oznake je nula.

Jedan prostor oznaka se upotrebljava po jednoj LDP sesiji. To znači da dva LSR-a međusobno povezana sa nekoliko veza tipa okvir koriste samo jednu LDP sesiju i jedan prostor oznaka. S druge strane za svaku spregu između dva LC-ATM LSR-a postoji posebna LDP sesija i poseban prostor oznaka. Prosljeđivanja za različite tipove prostora oznaka su prikazana na slici 24.

Slika 24 Prostor oznaka a) po sprezi b) po platformi


3.2.4.2 LDP sesija LSR otkriva susjedne LSR-ove razmjenom LDP halo poruka. LDP pozdravne poruke se šalju preko MPLS sprega na UDP port 646 za LDP otkrivanje i na adresu za višesmjerno emitovanje u podmreži (224.0.0.2:UDP 646). Ruter koji je voljan za komutiranje oznaka na određenoj vezi odgovara odgovarajućem ruteru halo porukom na njegovu IP adresu. Nakon otkrivanja izvršava se uspostavljanje LDP sesije i to u dva koraka:

• Uspostavljanje transportne veze – LSR sa višom adresom uspostavlja TCP vezu sa drugim LSR-om preko porta 646. LSR koji je započeo vezu se zove aktivni LSR.

• Započinjanje sesije – aktivni LSR započinje pregovore sa svojim parom o verziji LDP protokola, metodi raspodjele oznaka, vrijednostima brojača, stanju otkrivene petlje i PDU dužini. Dodatni TLV-ovi se koriste da se dogovore opsezi VPI/VCI oznaka za LC-ATM, DLCI opsezi za Frame Relay, sposobnosti za spajanje VC kanala i usmjerenost VC kanala. Uspješan dogovor započinje LDP sesiju. Razmjena podataka o preslikavanju oznaka započinje nakon prijema prve održi vezu (keepalive) poruke.

LDP sesija se održava konstantnim slanjem halo poruka za otkrivanje ili slanjem održi vezu poruka koje se koriste za provjeru ispravnosti sesije i ispravnosti podređene TCP veze.

3.2.4.3 Načini raspodjele oznaka Svaka sprega na LSR-u koristi jednu od dvije metode za raspodjelu oznaka:

• Bez traženja od sljedećeg (downstream unsolicited), raspodjela oznaka je kontrolisana od strane sljedećeg u nizu (downstream-controlled). LSR sljedeći u nizu započinje i oglašava preslikavanja oznaka. Prostor oznaka po platformi se prenosi ostalim ruterima, odnosno ista oznaka se šalje različitim susjedima.

• Na zathjev sljedećem (downstream-on-demand), raspodjela oznaka je kontrolisana od strane prethodnog u nizu (upstream-controlled). LSR prethodni u nizu pokreće zatjev za preslikavanjem. Prenosi oznake po sprezi (npr. za LC-ATM). LVC (Label Virtual Circuit) se pravi počevši od startne platforme prema ciljnoj.

Dva načina kontrole raspodjele oznaka se primjenjuju:

• Nezavisna kontrola oznaka (independent label control), LSR može dodijeliti oznaku FEC-u bez obzira što nema LSR sljedeći u nizu. Kada primi poruku zahtjeva za oznakom LSR može odgovoriti preslikavanjem bez čekanja na preslikavanje oznake od LSR-a sljedećeg u nizu.

• Upravljana kontrola oznaka (ordered label control), LSR može dodijeliti oznaku FEC-u samo ukoliko je već primio oznaku od sljedećeg u nizu LSR-a. Nakon prijema poruke zahtjeva za oznakom, LSR mora provesti svoj zahtjev za oznakom od sljedećeg u nizu.

Zadržavanje oznaka (label retention) predstavlja način na koji LSR održava ili zahtijeva preslikavanja oznaka od ili ka susjednim LSR-ovima koji nisu sljedeći skok po tabeli usmjeravanja. Postoje dva načina zadržavanja oznaka:

• Umjereni način zadržavanja oznaka (Conservative Label Retention – CLR), LSR koji radi po metodu na zahtjev sljedećem zahtjeva preslikavanja oznaka samo od LSR-a sljedećeg u nizu. Ovim se čuva dragocjeni opseg oznaka. Predviđen je za LC-ATM sprege.

• Slobodni način zadržavanja oznaka (Liberal Label Retention – LLR), LSR koji radi po metodu bez traženja od sljedećeg može prihvatiti oznaka-FEC preslikavanja od svih povezanih LSR-ova. On može i zahtjevati oznaka-FEC preslikavanja od svih

3. MPLS 33

povezanih LSR-ova. Ova preslikavanja on drži u informacionoj bazi o oznakama (Label Information Base – LIB). Samo se preslikavanje od sljedećeg skoka koristi u informacionoj bazi za prosljeđivanje po oznaci (Label Forwarding Information Base – LFIB), pomoću koje se paket prosljeđuje na odgovarajuću spregu. Pošto je usmjeravanje u mreži prilično dinamično može da dođe do pada usmjerivača koji je sljedeći skok za određeni FEC. Podaci o novom sljedećem skoku već postoje u LIB bazi te se LFIB baza može brzo osvježiti novom vrijednošću oznake za određeni FEC.

LLR način se brže prilagođava na promjene u usmjeravanju, dok CLR način koristi manje oznaka i bolje upotrebljava memoriju na ruterima.

3.2.4.4 Otkrivanje petlje LDP koristi tri mehanizma za otkrivanje petlje, nezavisno od metoda koje već koriste IGP protokoli:

• Time to Live (TTL), vrijeme života, polje koje se nalazi u umetnutom zaglavlju. Ima istu funkciju kao i TTL IP paketa. Ne može se koristiti na LC-ATM spregama jer ATM zaglavlje nema TTL polje. MPLS ATM segment veze smatra za ne-TTL segment.

• Hop count TLV, TLV za brojanje skokova,ovaj dodatni TLV se koristi za brojanje skokova u LVC-u tokom uspostavljanja LVC veze. TTL polje u IP zaglavlju se na ulazu u mrežu smanjuje za ovu izračunatu vrijednost i IP paket se odbacuje ako je razlika jednaka ili manja od nule.

• Path vector TLV, TLV vektora putanje, specijalno osmišljen TLV za spriječavanje petlji. Tokom LVC uspostavljanja TLV vektor putanje snima sve LSR ID vrijednosti na putanji, LSR dodaje svoj vlastiti ID prije slanja zahtjeva za oznakom. Ukoliko LSR koji primi zahtjev pročita u vektoru svoj ID, zahtjev se odbacuje i šalje se poruka kojom se obavještava o postojanju petlje.

Spajanje virtuelnih kola (VC-merge) je tehnika razvijena za upotrebu u ATM MPLS mrežama sa ciljem smanjenja broja oznaka zahtjevanih po vezi. MPLS veza spojenih VC dodjeljuje najviše jednu oznaku po FEC-u. U mrežama sa višestrukim virtuelim kolima (multi-VC) FEC je određen odredištem i klasom usluge; zbog toga se spajanje VC kola primjenjuje samo na istu klasu usluge. Multi VC je opisan u odjeljku 3.4.5.

3.2.5 Spajanje virtuelnih kola

Slika 25 Efekat VC spajanja

VC spajanje omogućuje LSR-u da primi ćelije preko nekoliko ulaznih LVC kola i da ih pošalje na jedno izlazno LVC kolo bez učešljavanja ćelija od različitih AAL5 PDU jedinica. LSR koji je sposoban za VC spajanje treba samo jednu izlaznu oznaku po FEC-u, čak i ako je primio više zahtjeva za preslikavanje oznake na FEC od susjeda prethodnih u


nizu. VC spajanje dozvoljava veze tipa više tačaka-tačka redanjem čitavog AAL5 okvira u ulazni bafer sve do prijema kraja okvira. Redanje u bafer je neophodno jer se ćelije koje pripadaju istom AAL5 okviru šalju sve po redu, prije drugug okvira. Slika 25 pokazuje efekte spajanja virtuelnih kola. Jednom kada LSR dobije od sljedećeg u nizu oznaku za određeni FEC, ta oznaka će biti poslana na svaki zahtjev za oznakom LSR-ova prethodnih u nizu, za taj FEC.

3.3 MPLS upravljanje saobraćajem (TE) Upravljanje saobraćajem (Traffic Engineering – TE) predstavlja proces usmjeravanja podataka u cilju raspoređivanja saobraćajnog opterećenja preko veza, usmjerivača i komutatora u mreži i primjenjivo je u mrežama gdje postoji više paralelnih ili rezervnih putanja. TE omogućava mreži da obezbijedi višak kapaciteta za opsluživanje dolazećih zahtjeva, poštujući QoS. Predstavlja pored VPN-a najvažniju primjenu MPLS-a. Upotrebom TE-a se postižu ciljevi koji se tiču saobraćaja – minimizacija gubitka paketa, smanjenje kašnjenja, povećanje propusne moći i primjena dogovora o nivou usluge; postižu se i ciljevi koji se tiču resursa – optimizacija upotrebe. Centralna uloga je efikasno upravljanje propusnim opsegom. Klasično IP usmjeravanje je bazirano na odredištu. To znači da ruteri izvode proste algoritme tipa prvo najkraćim putem (Shortest Path First – SPF) da izračunaju najkraću udaljenost od sebe do odredišta. Udaljenost može biti broj skokova ili zbir dodjeljenih metrika pojedinim segmentima. Bez obzira da li postoje dodatni putevi koji nisu opterećeni, saobraćaj će se uvijek usmjeravati najkraćim putem ili putem najmanjeg koštanja što često izaziva zagušenja. MPLS TE omogućuje operatoru da saobraćaj usmjeri putanjom koja nije najkraća ili koja poštuje zahtjevani propusni opseg. Takva putanja se naziva izričito usmjerena LSP (explicitly routed LSP). MPLS koristi usmjeravanje bazirano na izvoru, odnosno prosljeđivanje paketa se vrši komutiranjem oznaka nakon što se svi LSR-ovi dogovore koje oznake odgovaraju kojem LSP-u, i početni LSR odredi kuda će usmjeriti označene pakete. U MPLS TE šemi početni ruter (head end) je sposoban da izračuna najbolju putanju do završnog rutera (tail end). Ovakva LSP putanja proračunata upotrebom TE-a se naziva MPLS TE tunel. TE tunel je jednosmjeran jer su LSP putanje jednosmjerne i konfiguriše se na početnom LSR-u. Da bi ovo bilo moguće LSR u svakom trenutku mora da zna topologiju mreže što se postiže upotrebom nekog protokola stanja linka (kao npr. IS-IS ili OSPF). Informacije koje protokol plavljenjem širi po mreži uključuju veze, propusne opsege i osobine veza. Pod vezom (linkom) podrazumjevamo direktnu vezu između susjednih LSR-ova. Nakon što primi informacije početni LSR može da izračuna putanju od početka do završetka. Najbolja putanja se pronalazi upotrebom algoritma za izračunavanje najkraće putanje uz ograničenja (Constrained Shortest Path First – CSPF). CSPF je sličan SPF algoritmu (poznat i kao Dijkstra algoritam) sem što u obzir uzima i zahtjevani propusni opseg i proračunava vezu od početka do jednog završetka, a ne do svih uređaja. Nakon što je putanja proračunata potrebno je signaliziranjem kroz mrežu uspostaviti TE tunel podešavanjem preslikavanja oznaka na svim LSR-ovima duž putanje. Za uspostavljanje izričito usmjerenih LSP-ova LDP protokol nije dovoljan već se u svrhu uspostavljanja i raskidanja veze te signalizacije grešaka koriste protokol za rezervisanje resursa sa TE proširenjima (Resource reServation Protocol with Traffic Engineering extensions – RSVP-TE) i LDP sa proširenjima za usmjeravanje sa ograničenjima veze (LDP with Constraint-based Routing extensions – CR-LDP). Ako je TE omogućen u MPLS mreži, tuneli se mogu praviti na dva načina. Mogu se napraviti tuneli između svih parova LSR-ova u mreži; time se postiže potpuno upravljanje

3. MPLS 35

saobraćajem i moguće je zadovoljiti sve potrebne zahtjeve za kvalitetom. Drugi način je da je TE omogućen, ali da se tuneli prave kad se ukaže potreba, npr. da se zaobiđe zagušenje. Nakon uspostavljanja TE tunela sljedeći korak je prosljeđivanje saobraćaja na TE tunel. Ovo je funkcija jednako bitna kao i usmjeravanje saobraćaja preko TE LSP putanja i može se uraditi na šest načina: nepromjenljivo (statičko) usmjeravanje, usmjeravanje zasnovano na politici, objavljivanje samousmjeravanja, susjedno prosljeđivanje, direktno mapiranje AToM saobraćaja na TE tunel i biranje tunela zasnovano na klasi. MPLS TE posjeduje zaštitne mehanizme za slučaj pada čvora, veze ili putanje. Prednosti koje MPLS TE nudi su:

• Pruža efikasno raspoređivanje saobraćaja po mreži izbjegavajući opterećene ili neiskoristive linkove.

• Uzima u obzir konfigurisane (statičke) propusne opsege veze. • Uzima u obzir osobine veze (npr. kašnjenje, promjenljivost kašnjenja). • Prilagođava se samostalno promjeni propusnog opsega i osobina veze.

3.3.1 IGP proširenja i prenošenje informacija o ograničenjima Proširenja IGP (OSPF i IS-IS) protokola su neophodna da bi se plavljenjem informacije o raspoloživom propusnom opsegu prenijele do svih rutera koji izvršavaju TE. Na ovaj način oni znaju koje veze da koriste da bi zadovoljili kriterijume ograničenja veze. IGP familija protokola koja se zasniva na stanju veze u stanju je da plavljenjem prenese informacije o stanju veza jednog rutera do svih rutera u području. Na taj način svaki ruter zna dodatne putanje do cilja. Protokoli za usmjeravanje zasnovani na vektoru udaljenosti nisu u stanju da izvrše ovaj zadatak jer su napravljeni da prenose samo informacije o najboljem putu. Ovi protokoli mogu biti upotrebljeni za npr. MPLS VPN, ali ne i za MPLS TE. Početni LSR TE tunela sem informacija o toplogiji mora da ima i informacije o ograničenjima veza koje su mu dostupne. Informacije o ograničenju su grupa podataka o resursima veza povezanih sa TE-om. Ovi podaci obuhvataju sljedeće elemente:

• TE metrika, ovim parametrom može da se napravi TE topologija različita od IP topologije. TE metrika veze može biti drugačija od OSPF koštanja ili IS-IS metrike veze.

• Maksimalni propusni opseg, označava propusnu moć veze – fizičku ili konfigurisanu. • Maksimalni propusni opseg koji može da se rezerviše, propusni opseg dostupan za

TE na vezi. • Nerezervisani propusni opseg, razlika maksimalnog propusnog opsega koji može da

se rezerviše i trenutno korištenog opsega od strane TE-a. • Administrativna grupa, 32-bitno polje koje podešava operator po vlastitim potrebama

(da označi osobine veze, npr. kašnjenje, brzinu, geografski opseg i sl.).

TE informacije se prenose pomoću poruka oglašavanja o stanju linka (Link State Advertisements – LSA); novi tip koji je proširen za TE se naziva neprovidni LSA (Opaque LSA). Svaki LSA nosi jedan ili više TLV objekata koji sadrže TE informacije.

3.3.2 Proračunavanje putanje TE tunela Način na koji je TE tunel postavljen kroz mrežu zavisi od nekoliko činilaca: Opcije uspostavljanja putanje, putanja se uspostavlja konfigurisanjem tunela na početnom LSR-u. Tunel se može podesiti izričito ili dinamički. U izričitom načinu LSR mora da odredi sve rutere preko kojih će putanja ići, uključujući i završni. Ruteri se određuju po ID-u ili preko IP adresa posredničkih rutera. U dinamičkom načinu početnom LSR-u je


ostavljeno da sam proračuna optimalnu putanju na osnovu podataka dobijenih preko OSPF ili IS-IS protokola. Potrebno je samo odrediti završni ruter (tj. kraj tunela). Prioriteti uspostavljanja i održavanja, tuneli u mreži nemaju jednaku važnost, tako da oni koji su bitniji imaju prednost nad manje važnim. Mogu se konfigurisati dvije vrijednosti prednosti – uspostavljanje i održavanje. Ova dva prioriteta pokazuju relativnu vrijednost jednog tunela prema drugom. Prioritet uspostavljanja pokazuje koliko je tunel bitan u sticanju prednosti nad drugim, dok prioritet održavanja pokazuje bitnost tunela u pokušaju da zadrži rezervisane kapacitete. Prioritet uspostavljanja je važniji tako da novostvoreni tuneli imaju prednost nad postojećim. Ponovna optimizacija, TE tunel se može naći na putanji koja više nije optimalna, bilo zbog pada pojedinih veza ili zbog toga što link u vrijeme signalisanja putanje nije imao dovoljne kapacitite pa ih je naknadno dobio, te se saobraćaj može usmjeriti tuda. Reoptimizacija može biti: periodična – provodi se nakon isteka određenog intervala, vođena događajima – okidač je poboljšanje nekog resursa, ili ručna. Zastavice osobina, vrijednosti pridružene određenoj vezi koje pokazuju resurse veze, njene mogućnosti (npr. da li je kodovana) ili administrativne grupe. Uzevši sve ovo u obzir proračunava se optimalna putanja pomoću CSPF (naziva se i PCALC – Path calculation) algoritma. Rezultat proračuna je putanja predstavljena nizom IP adresa gdje svaka adresa označava jednu od sprega na usputnim ruterima.

3.3.3 RSVP-TE i CR-LDP Nakon što se CSPF algoritmom proračuna putanja potrebno je uspostaviti tunel duž te putanje. Da bi ovo bilo moguće potreban nam je mehanizam signalizacije koji će uspostaviti LSP duž ove putanje sa ograničenjima.

3.3.3.1 RSVP-TE Kao standard za uspostavljanje TE tunela najviše se koristi RSVP-TE. RSVP je signalizacioni protokol namjenjen rezervisanju resursa duž već postojeće putanje i razvijen je za upotrebu u IntServ modelu. Protokol je poboljšan tako da se može upotrebiti za signaliziranje TE tunela. Ključne funkcije RSVP-TE obuhvataju:

• Upotreba PATH i RESV poruka za zahtjev i dodjelu oznaka za uspostavljanje LSP putanje.

• Sposobnost da se izričito odredi putanja dok se uspostavlja i preusmjerava LSP. • Sposobnost da se odredi propusni opseg i ostali parametri dok se uspostavlja LSP. • Sposobnost da se pridruže odgovarajuće LSP putanje. • Novi Halo protokol za održavanje susjedstva između RSVP čvorova.

RSVP (i RSVP-TE) protokol koristi PATH i RESV poruke da signalizira putanju. Početni LSR šalje PATH poruku završnom LSR-u proračunatom putanjom pritom tražeći resurse. Pri svakom skoku stanje povezano sa tunelom se pamti. Završni LSR provjerava pravo pristupa i ukoliko ima dovoljno resursa odgovara RESV porukom po istoj putanji. Ove funkcije će se obaviti pri skoku na svakom LSR-u u povratnoj putanji. Početni LSR zna tačnu putanju koju tunel koristi. Svaki skok (LSR) koje tunel prelazi zapisan je u ERO objektu, listi IP adresa sprega, po jedna IP adresa za svaki LSR. Pri skoku svaki ruter skida svoju IP adresu sa liste, pročita idući i šalje PATH poruku. Nakon što početni LSR primi povratnu RESV poruku bez poruke greške, putanja je uspostavljena i tunel je stvoren. RSVP-TE prenosi i oznake tako da u mreži u kojoj je implementiran nije potrebno konfigurisati LDP protokol.

3. MPLS 37

Da bi se navedene funkcije podržale, RSVP-TE protokol uvodi nekoliko novih objekata čiji opis slijedi: Zahtjev za oznakom (Label Request Object), prenosi se u PATH poruci čvoru sljedećem u nizu. Mogu biti zahtjevana tri tipa oznake: 20-bitna MPLS oznaka, ATM oznaka iz određenog opsega ili FR oznaka iz određenog opsega. Oznaka (Label Object), prenosi se RESV porukom prethodnom u nizu kao odgovor na zahtjev za oznakom. Izričita putanja (Explicit Route Object – ERO), prenosi se u PATH poruci tokom uspostavljanja ili preusmjeravanja putanje. Postoje tri vrste izričitih putanja:

• Strogo izričita putanja, niz susjednih čvorova koji potpuno opisuje putanju od početka do završetka.

• Labava izričita putanja, niz nesusjednih čvorova od početka do završetka. U putanji postoje šupljine koje treba popuniti.

• Lista nezavisnih sistema (Autonomous system (AS) list), niz nezavisnih sistema koji leže na putanji. Ovo je oblik labave putanje. AS je grupa rutera sa zajedničkim IGP protokolom, pod jednim vlasništvom, domenom povjerenja i kontrolom administratora. Sa drugim nezavisnim sistemima je povezan preko rubnog usmjerivača koji sa drugim rubnim ruterima razmjenjuje putanje BGP protokolom.

ERO je niz podobjekata – IPv4 prefiksa, IPv6 prefiksa ili AS brojeva. ERO može biti mješavina sva tri navedena tipa putanja. Snimak putanje (Record Route Object – RRO), prenosi se PATH porukom. Snima stvarni niz čvorova koji se prelaze tokom uspostavljanja LSP putanje. Mogu se snimati i dodjeljene oznake. Koristi se za nadgledanje putanje koju koristi LSP kao i za detektovanje petlji u labavoj izričitoj putanji. LSP prepoznavanje tunela (LSP Tunnel Identification), predstavlja podobjekat IPv4 sesije (razmatramo slučaj IPv4 protokola). Sesija je svaki jedinstven tok saobraćaja određen odredišnom adresom, ID-om protokola i portom. Ovaj objekat je označen kao LSP Tunnel IPv4 Session object i u sebi sadrži IPv4 adresu završnog LSR-a na kom je kraj tunela, kao i 16-bitno polje dodjeljeno od strane izvora. Ovo polje može biti prošireno 32-bitnim poljem IP adrese izvora. Predstavlja identifikaciju pozivaoca. Ovaj objekat može biti zajednički za više LSP-ova što pruža mogućnost LSR-u da ih poveže za svoje potrebe. LSP Tunnel IPv4 Sender Template object je drugi podobjekat IPv4 sesije i predstavlja identifikaciju veze između krajeva. Sastoji se od 32-bitne IP adrese izvora i 16-bitnog polja LSP ID dodjeljenog od strane izvora. Istog formata je i LSP Tunnel IPv4 Filterspec koji se vraća u RESV poruci i služi da kaže klasifikatoru paketa RSVP modela da rezerviše resurse za navedeni LSP. Osobine sesije, objekat koji se prenosi u PATH poruci i opisuje dodatne parametre QoS-a, pored onih koji su navedeni u Tspec objektu. Sadrži sljedeća polja:

•

•

Exclude Any, 32-bitno polje zastavica, svaki bit (zastavica) označava posebnu boju veze. Parametar boje grupiše veze po nekom administrativnom kriterijumu. Npr. neki bit podešen na 1 označava vezu male brzine. LSP neće biti usmjeren preko bilo koje veze kojoj je dodjeljena boja koja odgovara bitu 1 u Exclude Any polju.

Include Any, 32-bitno polje zastavica, svaki bit označava posebnu boju veze

•

. LSP će biti usmjeren preko veza koje imaju bar jednu dodjeljenu boju.

•

Include All, 32-bitno polje zastavica, svaki bit označava posebnu boju veze. LSP će biti usmjeren preko veza koje imaju dodjeljene sve označene boje.

Setup Priority, 8-bitno polje koje označava prednost nad drugim LSP-ovima pri traženju resursa. Definisano je 8 nivoa prednosti, vrijednost 0 ima najveću prednost.


• Holding Priority, 8-bitno polje koje označava prednost nad drugim LSP-ovima pri zadržavanju resursa.

•

Definisano je 8 nivoa prednosti, vrijednost 0 ima najveću prednost.

Flags, 8-bitni vektor zastavica. Tri zastavice su definisane. Najznačajnija je

•

Local Protection Desired, koja ako je podešena na 1 kaže posrednom LSR-u da može da izvrši preusmjeravanje ako je došlo do pada na putanji navedenoj u ERO objektu. Label recording desired, ova zastavica zahtjeva da se u RRO snimaju i oznake. SE (Shared Explicit) style desired, ova zastavica se koristi od strane početnog rutera da naznači da može da promjeni putanju bez prethodnog slanja RESV TEAR poruke. Ovo naređuje završnom ruteru da u RESV poruci koristi SE Style polje.

Name Length,•

8-bitno polje koje označava dužinu u bajtovima polja Session Name. Session Name, niz karaktera koji označavaju ime sesije

.

Slika 26 Primjer uspostavljanja MPLS TE tunela pomoću RSVP-TE protokola

Svaka RSVP sesija mora imati određeni stil. Prijemni čvor bira stil rezervacije i pošiljaoci nemaju uticaja na izbor stila. Prijemnik može izabrati drugačiji stil rezervacije za svaki LSP. Postoje tri stila rezervacije:

• Fixed Filter (FF), kreira posebne rezervacije za saobraćaj od svakog pošiljaoca. Jedinstvene oznake se dodjeljuju svakom pošiljaocu. Ovako se formiraju LSP od tačke do tačke.

• Shared Explicit (SE), dozvoljava prijemniku da odabere jednu rezervaciju za grupu pošiljaoca. Samo jedna rezervacija je dijeljena među svim pošiljaocima izlistanim u grupi. Ovaj stil se može obezbijediti upotrebom jedne ili više LSP putanja tipa više tačaka-tačka. Ova vrsta putanja se može koristiti kad PATH poruke nemaju ERO objekte ili imaju iste ERO objekte. U oba slučaja zajednička oznaka može biti dodjeljena.

3. MPLS 39

• Wildcard Filter (WF), jedna rezervacija se koristi za sve pošiljaoce sesije. Ukupna rezervacija resursa ostaje ista bez obzira na broj pošiljaoca, te ukoliko svi šalju istovremeno nema smisla rezervisati resurse. Ovo je razlog što se ovaj stil ne koristi u RSVP-TE modelu. Drugi razlog je to što pravila spajanja WF stila ne dozvoljavaju korištenje ERO objekata.

RSVP-TE se oslanja na mehanizam mekog stanja nasljeđen od RVSP protokola, odnosno PATH i RESV poruke se šalju nepouzdano, bez izvještavanja o prijemu. To znači da svi čvorovi koji su u PATH i RESV aktivnom stanju povremeno ponovo generišu poruke i osvježavaju stanja susjednih čvorova. LSP tunel se uklanja bilo zbog isteka vremena mekog stanja ili zbog prekidanja od strane LSR-a na putanji. Uredno prekidanje nastaje kad početni ruter pošalje PATH TEAR poruku ka završnom, a ovaj odgovori RESV TEAR porukom ka početnom. Slika 26 prikazuje primjer uspostavljanja LSP tunela.

3.3.3.2 CR-LDP CR-LDP je protokol zasnovan na LDP protokolu i služi za uspostavljanje izričito usmjerenih LSP putanja uzimajući u obzir ograničenja veza. U klasičnim IP mrežama se koristi za raspoređivanje saobraćajnog opterećenja a u MPLS mrežama za signaliziranje tunela. Ključne osobine ovog protokola su:

• Izvodi se preko TCP protokola zbog pouzdanosti te ne zahtjeva osvježavanje stanja. • Dozvoljava stroge i labave izričite putanje. Početni LSR može zahtjevati i

pričvršćivanje putanje (route pinning), postupak kojim se put preko labave putanje fiksira tako da se ne mjenja kad se javi bolji sljedeći skok.

• Dozvoljava prioritete uspostavljanja i održavanja. • Mrežni operator može klasifikovati resurse na više načina. Protokol dozvoljava

označavanje klase što se koristi pri uspostavljanju CR-LSP putanje. • Kao i kod ATM-a CR-LDP dozvoljava određivanje saobraćajnih parametara na CR-

LSP putanjama i način kako se ovi parametri nadgledaju.

CR-LDP zavisi od sljedeće minimalne LDP funkcionalnosti:

• Osnovni i/ili prošireni mehanizmi otkrivanja. • Raspodjela oznaka na zahtjev sljedećem u nizu sa upravljanom kontrolom oznaka. • Poruke obavještenja. • Poruke povlačenja i oslobađanja oznaka. • Otkrivanje petlje za segmente sa labavim putem.

CR-LSP putanja se proračunava na početnom LSR-u i jednosmjerna je. LDP i CR-LDP su slični tako da se mogu istovremeno koristiti u mreži. LSR koji nije sposoban za CR-LDP će ignorisati dodatne TLV objekte. Dodatni LDP TLV objekti razvijeni za CR-LDP obuhvataju: LDP FEC TLV za CR-LDP, u LDP protokolu odluke o usmjeravanju se donose na osnovu saobraćajnih zahtjeva i FEC-a; oboje je naznačeno u poruci zahtjeva za oznakom primljenom od prethodnog u nizu LSR-a. U CR-LDP-u se putanja može ograničiti navođenjem izričite putanje, te da bi se ovo naznačilo, tj. da je FEC nebitan, uvodi se CR-LSP FEC element u LDP FEC TLV, koji označava nulti FEC. CR-LDP ne zabranjuje upotrebu FEC elemenata definisanih u LDP-u, čak i ako se koristi izričita putanja, ali se značenje takve kombinacije ostavlja na brigu operateru. Zabranjena je jedino upotreba višestrukih FEC elemenata od kojih je jedan nulti.


CR-LDP LSPID TLV, na jedinstven način određuje LSP u cijeloj mreži. Sastoji se od ID-a početnog rutera i jedinstvene lokalne CR-LSP ID oznake koju on dodjeljuje. TLV izričite putanje (CR-LDP Explicit Route TLV), predstavlja niz TLV objekata koji određuju putanju. Ovi TLV podobjekti se nazivaju TLV skoka izričite putanje. Svaki od njih nosi informacije o tipu izričite putanje (stroga ili labava) i adresu idućeg skoka (IPv4 adresa, IPv6 adresa, AS broj) ili CR-LSP ID. CR-LDP TLV za saobraćajne parametre (CR-LDP Traffic Parameters TLV), prenosi informacije o traženim saobraćajnim osobinama LSP putanja u poruci zahtjeva za oznakom. Definisano je pet parametara:

• Peak Data Rate (PDR), vršni protok podataka, maksimalna brzina u bajtovima u sekundi kojom će početni LSR slati podatke na LSP.

• Peak Burst Size (PBS), vršna veličina u navali, maksimalna veličina podataka u navali u bajtovima kojom će početni LSR slati podatke na LSP.

• Committed Data Rate (CDR), obavezani protok podataka, protok u bajtovima u sekundi za koji mreža garantuje da će biti dostupan na LSP-u.

• Committed Burst Size (CBS), obavezana veličina u navali, veličina podataka u navali u bajtovima za koju mreža garantuje da će biti dostupna na LSP-u.

• Excess Burst Size (EBS), prekoračena veličina u navali, veličina podataka u bajtovima koja prekoračuje CBS, a za koju se još uvijek garantuje dostupnost na mreži.

TLV za pričvršćivanje putanje (CR-LDP Route Pinning TLV), prenosi se u poruci zahtjeva za oznakom da se naznači da je putanja pričvršćena. TLV za klasifikovanje resursa (CR-LDP Resource Class TLV), prenosi administrativne grupe tj. njihove boje. TLV predpostavljenosti (CR-LDP Preemption TLV), prenosi prioritete uspostavljanja i održavanja.

3.3.4 Prosljeđivanje saobraćaja na MPLS TE tunel Nakon što je MPLS TE tunel uspostavljen potrebno je poslati saobraćaj na njega. Tunel je posebna sprega na koju saobraćaj u MPLS mreži može biti usmjeren. Ovo se može izvesti na nekoliko načina. Statičko usmjeravanje (Static Routing) je direktan i jednostavan način za slanje saobraćaja na TE tunel konfigurisanjem statičke putanje na početni LSR. TE tunel se podesi kao izlazna sprega statičke putanje u MPLS mreži. Usmjeravanje zasnovano na politici (Policy-Based Routing – PBR) koristi pravila podešena na ulaznom interfejsu da odredi sljedeći skok. Saobraćaj se može usmjeriti na osnovu tipa ili izvorišne IP adrese i slično. Objavljivanje samousmjeravanja (Autoroute Announce), omogućuje početnom LSR-u TE tunela da u tabelu usmjeravanja upiše tunel, odnosno IP adresu završnog LSR-a tog tunela, kao izlaznu IP adresu. Samousmjeravanje je ograničeno na jedan nivo ravni/područje usmjeravanja. Susjedno prosljeđivanje (Forwarding Adjacency), omogućuje IGP protokolu da vidi TE LSP kao pojedinačnu vezu. Početni LSR tunela oglašava TE LSP kao vezu sa određenom metrikom tako da okolni ruteri uzimaju ovu vezu pri SPF proračunima. Potrebno je omogućiti susjedno prosljeđivanje u oba pravca, tj. i na početnom i na završnom LSR-u. Ova metoda je neophodna u ATM/FR segmentima MPLS mreže da bi se informacije o usmjeravanju očuvale u cijeloj mreži. Direktno mapiranja AToM saobraćaja na TE tunel, AToM saobraćaj se može direktno mapirati na TE tunel.

3. MPLS 41

Biranje tunela zasnovano na klasi (Class-Based Tunnel Selection – CBTS), omogućuje da se saobraćaj šalje preko više tunela zavisno kojoj klasi saobraćaja pripada. Svi tuneli moraju imati zajednički početni i završni LSR. Sav saobraćaj namjenjen istom odredištu mora ići preko ovih CBTS tunela, tj. jedan njegov dio se ne može usmjeriti na drugi tunel.

3.3.5 Zaštita i ponovno uspostavljanje veza TE se uglavnom koristi u jezgrima mreža gdje su količine saobraćaja ogromne. Ukoliko dođe do pada veze, čvora ili putanje saobraćaj se brzo preusmjerava na rezervnu vezu, putanju ili tunel. Ovaj vid zaštite se u TE-u naziva brzo preusmjeravanje (Fast ReRoute – FRR). FRR predstavlja jeftinije rješenje od zaštite rezervnim vodovima na fizičkom nivou. Tri su osnovna tipa FRR-a: Zaštita veze (Link protection) pruža zaštitu od pada pojedinačne veze koja se koristi u TE tunelu. Čvor mora biti podešen za zaštitu veze i dodatni tunel uspostavljen oko veze koja se štiti do sljedećeg skoka. Pomoćni tunel se naziva i zaobilazni tunel sljedećeg skoka (Next hop – NHOP). On počinje na tački lokalne popravke (Point of Local Repair – PLR) i završava na tački spajanja (Merge Point – MP) koja spaja rezervnu i zaštićenu putanju. Kad dođe do pada veze PLR to detektuje gubitkom nosioca ili SONET alarmom npr. i bez promjene oznaka prvobitnog tunela dodaje oznaku rezervnog tunela na MPLS paket. Na izlasku iz tunela oznaka se skida i LSR prepoznaje originalnu oznaku i dalje prosljeđuje paket. Rezervni tunel je izričito usmjeren i signaliziran RSVP protokolom. Ne mora da se sastoji od samo jednog skoka ali uvijek vodi do čvora koji je sljedeći skok PLR-u. Zaštita čvora (Node protection) ne štiti pojedinačnu vezu već ruter. Rezervni tunel ne vodi do sljedećeg čvora, već do sljedećeg sljedećem skoku (Next-next hop – NNHOP). Čim PLR detektuje pad preko isteka tajmera Halo poruka usmjerava saobraćaj preko rezervne putanje. PLR će izlaznu oznaku originalnog tunela morati zamijeniti sa onom koja se očekuje na MP-u prije nego doda oznaku dodatnog tunela na postojeću, jer bi u protivnom paket na MP-u bio odbačen ili pogrešno usmjeren.

Slika 27 Zaštita veze, čvora i putanje

Zaštita putanje (Path protection) je sposobnost zaštite putanje s kraja na kraj preko predodređenih tunela, slično konceptu PVC sjenki u modernim ATM mrežama. Ako bilo


koja veza ili čvor na prvobitnoj putanji padnu, početni LSR preusmjerava saobraćaj do završnog LSR-a preko rezervne putanje. Detekcija pada je naravno sporija; vrijeme preusmjeravanja je do 100 ms dok je kod prva dva metoda do 50 ms.

3.4 MPLS kvalitet servisa MPLS podrška za QoS je naslijeđena od IP podrške za klase usluga (Class of Service – CoS). Osnovni blokovi koji čine QoS u IP baziranim mrežama su:

• Klasifikacija saobraćaja i označavanje (Traffic classification and marking), da bi se odredio pravilan QoS za razne aplikacije određuje se vrsta saobraćaja shodno nekom kriterijumu (izvorišna i odredišna adresa, tip protokola i aplikacije). Nakon što je saobraćaj klasifikovan označava se da bi bio pravilno tretiran u mreži. Oznaka se nalazi u DS ili ToS polju IP zaglavlja.

• Nadgledanje (Policing) se izvodi nad dolaznim saobraćajem da se provjeri da li pošiljalac poštuje ugovor, tj. interval i brzinu slanja. Ako se ugovor prekrši, paketi se odbacuju ili im se daje klasa usluge za najbolji pokušaj.

• Stavljanje u redove i nasumično odbacivanje (Queuing and random discard), kad je dolazna brzina saobraćaja veća od izlazne, saobraćaj se raspoređuje u redove da ne bi bio odbačen. Saobraćaj se stavlja u posebne redove po pripadanju istom toku ili klasi usluge. Obično se glas stavlja u red najvećeg prioriteta a ostali saobraćaj u redove nižeg prioriteta. Težinsko rano nasumično odbacivanje (Weighted Random Early Discard – WRED) se koristi da bi se odbacili paketi iz redova nižeg prioriteta ili tokova koji su prekršili ugovor.

• Raspoređivač (Scheduler), redovi se uslužuju po određenom rasporedu. Ako su svi redovi tretirani podjednako taj način se naziva težinsko ravnopravno stavljanje u redove (Weighted Fair Queuing – WFQ). To znači da su jednake količine podataka iz svakog reda poslane u jednom ciklusu. Redovima mogu biti dodjeljeni različiti težinski faktori da bi se favorizovao saobraćaj velike važnosti. U slaganju u redove baziranom na klasama svaka klasa dobija određenu količinu po ciklusu. U strogom raspređivaču (strict priority scheduler) saobraćaj jednog reda se opslužuje sve dok se ne isprazni što može dovesti do kočenja redova nižeg prioriteta.

• Odašiljanje (Transmission), posebno bitno je na linkovima malih brzina. Paketi glasa mogu zapeti iza velikih paketa na izlazu te je potrebno da se veliki paketi fragmentišu i učešljaju sa paketima glasa.

IETF je definisao dva načina pružanja QoS-a u IP mrežama – integrisane usluge (IntServ) i diferencirane usluge (DiffServ). IntServ koristi RSVP za rezervisanje resursa i određuje dvije klase usluga. Nadzirani teret (controlled load – CL) pruža kvalitet sličan najboljem pokušaju u mreži sa malim opterećenjem. Garantovana usluga (guaranteed service - GS) omogućuje aplikacijama da traže određeni propusni opseg i kašnjenje. IntServ model je uspješan u malim mrežama dok u okosnicama ne funkconiše efikasno jer se mora voditi evidencija o stanju svih rezervsanih tokova. IntServ je model QoS-a po toku, jer svaki saobraćajni tok zahtijeva posebnu rezervaciju. DiffServ je model QoS-a zasnovan na skupovima saobraćaja. Saobraćaj je grupisan u klase saobraćaja i svaka klasa ima specifičan tretman u mreži. Pripadnost paketa klasi saobraćaja je označena u DS (Differentiated Services) polju IP zaglavlja. DS polje (IETF RFC 2474) zamjenjuje klasično ToS (Type of Service) polje IPv4 zaglavlja. Šest od 8 bita (dva se trenutno ne upotrebljavaju) čine DSCP (DS Code Point) polje koje definiše kako će se paket tretirati pri svakom skoku (Per-Hop Behavior – PHB). Paketi se obično raspoređuju i označavaju na rubu mreže, shodno ugovoru sa operaterom (Service Level Agreement –

3. MPLS 43

SLA). Sa skupovima saobraćaja se dalje kroz mrežu postupa shodno SLA dogovoru. DiffServ je sposoban da tretira saobraćajne tokove velikog kapaciteta.

3.4.1 MPLS DiffServ MPLS DiffServ ne mijenja IP QoS model klasifikovanja, označavanja, nadgledanja, stavljanja u redove, raspoređivanja i odašiljanja. U MPLS DiffServ modelu paketi su označeni EXP poljem umjesto ToS/DSCP poljem u IP zaglavlju. Paketi se stavljaju u redove na osnovu EXP označavanja i na njih se primjenjuje WRED postupak. IP DiffServ omogućuje, na osnovu DSCP polja, 26=64 klase, dok EXP polje dozvoljava 23

3.4.2 TE i DiffServ

=8 klasa. Zbog toga IETF preporuke dozvoljavaju da vrijednost MPLS oznake zajedno sa EXP bitima može činiti oznaku klase. Naprimjer 8 LSP putanja sa 8 klasa saobraćaja može pružiti 64 klase usluga. LSP putanja koja je oznakom određena da nosi posebnu vrstu saobraćaja se označava kao LSP putanja izvedena samo iz oznake (Label-Only-Inferred-PSC(PHB Scheduling Class) LSP – L-LSP). Jedna LSP putanja koja nosi višestruke EXP oznake se naziva LSP putanja izvedena iz EXP bita (EXP-Inferred PSC LSP – E-LSP). Mapiranja IP DSCP bita u EXP bite se mogu izvesti metodom jednu klasu u više ili više klasa u jednu. MPLS zaglavlje ne mora biti podešeno na osnovu ToS/DSCP polja. U ovom slučaju su IP QoS informacije očuvane i saobraćaj se tuneluje kroz MPLS mrežu čuvajući originalnu klasu usluga.

TE je funkcija upravljačke ravni i vrši proračune propusnog opsega smo u upravljačkoj ravni. TE proračunava i uspostavlja putanje potrebnog propusnog opsega na osnovu potreba saobraćajnog toka. Pošto se putanja uspostavlja samo kad ima dovoljno zahtjevanih resursa i pošto je zaštićena od zagušenja i pada, dalja usavršavanja nisu neophodna. Ovo ima za rezultat da MPLS TE operiše samo na nivou saobraćaja koji je skup svih klasa i nije svjestan raspodjeljivanja u klase usluga (Class-Of-Service – CoS) i dodjeljivanja propusnih opsega pojedinim redovima u ruterima. U ovu svrhu se upotrebljava DiffServ funkcija koja u mreži radi istovremeno sa MPLS TE funkcijom. TE tuneli se uspostavljaju s obzirom na ograničenja kao što su propusni opseg, kašnjenje i brzine pojedinih veza. Sve pojedinačne veze mogu biti konfigurisane DiffServ ponašanjima po skoku tako da su paketi stavljeni u redove i odaslani na osnovu EXP polja, čime se prioritet daje saobraćaju iz više klase. Ova kombinacija je u većini mreža dovoljna za pružanje QoS-a.

3.4.3 DiffServ-TE DiffServ-TE predstavlja MPLS TE svjestan DiffServ modela. Ovaj koncept omogućuje TE-u da rezerviše propusni opseg posebno po klasi usluge. Ovo omogućuje operaterima da garantuju strožiji QoS i bolje iskoriste mrežne resurse. Ovo omogućuje i bolju integraciju sa ATM/FR mrežama. Da bi se uslovi ugovora mogli potpuno garantovati primjenjuje se nadgledanje saobraćaja i kontrola prava pristupa. DiffServ-TE je standard razvijen od strane IETF TEWG (TE Working Group) grupe sa ciljem rješavanja situacija u kojima DiffServ i TE pojedinačno nisu efikasni (npr. dobar kvalitet glasa uz istovremeni prenos podataka). Osnovni zahtjev koji DiffServ-TE treba da ispuni je sposobnost da se rezerviše propusni opseg za klasu ponaosob. Zbog toga svaki ruter u mreži svakog trenutka mora da zna koliko je propusnog opsega dostupno za svaku klasu saobraćaja. U ovu svrhu se uvodi pojam tip klase (Class Type – CT). Kako će se klase saobraćaja preslikavati u CT ostavljeno je na razmatranje davaocima usluge. Jedna od mogućnosti je preslikavanje na osnovu ponašanja raspoređivača, odnosno saobraćaj koji pripada istom redu i ima isti stepen odbacivanja bita može biti preslikan u isti CT, što znači da više DiffServ


klasa može biti preslikano u isti CT, ako pripadaju istom redu raspoređivača. Definisano je osam tipova klasa od CT0 do CT7. Svaki CT ima 8 nivoa prioriteta. CT0 predstavlja klasu najboljeg pokušaja. Sav saobraćaj koji stigne na DiffServ-TE LSR sa LSR-ova koji ne razumiju ovaj standard se preslikava na CT0. IGP protokol oglašavanjem prenosi informacije o dostupnim opsezima po klasama, i to za 8 kombinacija CT/prioritet od mogućih 64. Ovakva kombinacija se zove TE klasa. Argumenti za prenos ograničenog broja klasa su bili da će se u mrežama rijetko koristiti svih 64 nivoa usluge te da će se ovim ograničenjem smanjiti broj poruka oglašavanja. Za proračun putanje se koristi CSPF algoritam a u obzir se uzima propusi opseg po CT-u. Putanja se signalizira sa RSVP-TE protokolom koji je proširen novim objektima koji služe za rezervaciju propusnog opsega po CT-u.

3.4.4 MPLS i IntServ Ako se IntServ tokovi koriste za rezervaciju opsega, onda na rubu MPLS mreže ovi tokovi mogu biti preslikani na MPLS DiffServ ili MPLS TE tunele. Ako se ne koristi QoS konfiguracija ovi paketi se tretiraju kao obični IP paketi.

3.4.5 Multi VC Višestruka virtuelna kola (multi-vc) su metoda pružanja QoS-a u ATM MPLS mrežama. U ATM okruženju VPI/VCI polja se koriste za komutiranje, tako da je EXP polje nevidljvo. Da bi se obezbijedilo 8 klasa usluga koliko omogućuje EXP polje, u ATM MPLS mreži se po jednom FEC-u između rubnih LSR-ova uspostavljaju 4 LVC (Label Virtual Circuit) veze, koje u kombinaciji sa CLP (Cell Loss Priority) bitom daju 8 klasa usluga. Ove 4 LVC veze se zovu: dostupna (available), obična (standard), vrhunska (premium) i upravljačka (control), i predstavljene su od najmanje vrijednosti ka najvećoj. Pošto su klase usluga izvedene iz LSP putanja i nema korištenja EXP bita ove LSP putanje se zovu L-LSP.

3.5 MPLS virtuelne privatne mreže

3.5.1 VPN Sloja 2 VPN Sloja 2 je grupa mrežnih mjesta povezanih preko Sloja 2 ATM VC vezama od tačke do tačke, FR DLCI (Frame Relay Data Link Connection Identifiers) identifikatorima ili PPP (Point-to-Point Protocol) sesijama. Osnovna stvar je da se IP usmjeravanje izvodi na rubovima mreže Sloja 2 bez učešća davaoca usluga. Davalac usluga (Service Provider – SP) obezbjeđuje korisnicima čista kola Sloja 2, a korisnicima je ostavljena briga za organizovanje IP WAN mreže ili Ethernet povezivanje mostovima. Svaka veza Sloja 2 je posebna sprega za usmjeravanje. Rutiranje se podešava na krajnjim uređajima da bi mogli komunicirati kolima Sloja 2. Pošto se ova kola obezbjeđuju, upravljaju i naplaćuju kao jedna grupa, nazivaju se VPN Sloja 2. VPN Sloja 2 mogu biti zasnovane na paketu (koriste se paketske infrastrukture) ili na kolima (tradicionalna ATM, FR i Ethernet komutacija). Najviše operatera za VPN mreže Sloja 2 koristi ATM i FR komutirane strukture; iskorištavanje nasljeđenih mrežnih struktura je važan razlog za razvoj VPN mreža Sloja 2. VPN Sloja 2 imaju prednost nad onima Sloja 3 jer bez problema mogu prenositi ne samo o kv ire Slo ja 2 v eć i SNA (Systems Network Architecture), DECnet i IPX (Internetwork Packet Exchange) pakete i tradicionalne TDM privatne linje. Pakovanje sveg ovog u IP pakete Sloja 3 je teško ili nemoguće. Dijagram VPN mreža Sloja 2 je prikazan na slici 28. Na dijagramu možemo uočiti određene podtipove mreža. Virtual private wire service (VPWS), virtuelna privatna žična usluga, je tip VPN mreže koja oponaša vezu tača do tačke i pruža jednu uslugu koja se korisniku pokazuje kao nedjeljena veza ili kolo izabrane usluge. Omogućuje mrežu veza Sloja 2 tipa tačka do tačke

3. MPLS 45

od korisničkog ruba mreže do drugog korisničkog ruba. Primjer je ATM/FR/Ethernet preko IP/MPLS-a. Virtual Private LAN Services (VPLS), virtuelna usluga privatne LAN mreže, pruža komunikaciju zasnovanu na Ethernetu tipa više tačaka do više tačaka preko čistih IP mreža. Omogućuje geografski rasutim mjestima da dijele Ethernet domen povezivanjem preko pseudožica. VPN mreža Sloja 2 bazirana na paketima se upotrebom IP/MPLS ili klasične IP infrastukture gradi pomoću pseudožica (Pseudo-Wire – PW). Pseudožica je, po IETF definiciji, veza između dva rubna uređaja davaoca usluge (Provider Edge (PE) device) koja povezuje dvije pseudožičane krajnje usluge (Pseudo-Wire End-Services – PWES) istog tipa.

Slika 28 Podjela VPN mreža Sloja 2

Okviri Sloja 2 se pakuju u IP/MPLS pakete i šalju preko paketske mreže. Na udaljenom kraju paketi se otpakuju u prirodni format i prenose na lokaciju korisnika. IETF je definisao referentni model poznat kao PWE3 (Pseudowire Emulation Edge-to-Edge) referentni model primjenjiv i za IP i MPLS mreže. Model je prikazan na slici 29.

Slika 29 Referentni model pseudožice

Veza između ruba korisnika (Customer Edge – CE) i ruba davaoca (Provider Edge – PE) se naziva priključno kolo (Attachment Circuit – AC) i ono je kolo Sloja 2. Može biti tipa: Ethernet od tačke do tačke, Ethernet VLAN, FR DLCI, ATM VPI/VCI, fizička ili logička


PPP veza, HDLC (High-Level Data Link) veza, PoS (Packet over SONET) veza ili TDM kanal (npr. DS0, T1/E1/DS1 ili T3/E3 kolo). Veza između dva PE-a koji povezuju dva AC-a se zove pseudožica (PW). PW prenosi okvire Sloja 2, sa ili bez zaglavlja, preko paketske infrastrukture. PW se uspostavlja upotrebom signalnih protokola – usmjereni LDP u slučaju IP/MPLS mreže ili L2TPv3 u slučaju klasiče IP mreže. Kada okviri Sloja 2 stignu sa CE-a na PE usmjerivač, pakuju se na odgovarajući način i šalju na PW. PW se preslikava na PSN (Packet Switched Network) tunel nekim mehanizmom preslikavanja. PSN tunel je način prosljeđvanja okvira od PE1 do PE2. Kod MPLS-a to je TE tunel ili PE1-PE2 LSP. Cisco-va primjena pseudožica u MPLS okruženju je AToM (Any Transport over MPLS). AToM može da prenese bilo koji paket Sloja 2 preko MPLS mreže koristeći MPLS za pakovanje okvira i usmjereni LDP za signalizaciju. Usmjereni LDP se koristi za signalizaciju osobina pseudožice i razmjenu VC oznaka između završnih tačaka pseudožice. VC oznake (ili PW oznake) identifikuju pseudožicu i omogućuju multipleksiranje više pseudožica preko jednog PSN tunela. Sam tunel je signaliziran LDP ili RSVP-TE protokolom i ima svoje oznake (oznaka tunela) koje se nalaze na vrhu stoga oznaka. Ruteri u unutrašnjosti mreže davaoca (P) ne razmatraju VC oznake i nisu svjesni AToM rješenja. AToM model je prikazan na slici 30.

Slika 30 AToM model - ravan prosljeđivanja

AToM može koristiti kontrolne riječi da sačuva bitne informacije u prenesenim PDU jedinicama (npr. FR Backward Explicit Congestion Notification – BECN, Forward Explicit Congestion Notification – FECN i Discard Eligibility – DE polja). Može sarađivati sa servisnim upravljačkim protokolima kao što je ILMI/LMI (Integrated Local Management Interface /Local Management Interface) da pokaže status lokalnih kola udaljenim čvorovima. Preko Sloja 2 se mogu povezati i drugačiji tipovi tehnologija (npr. Ethernet sa FR-om).

3.5.2 VPN Sloja 3 U VPN mrežama Sloja 3 mreža davaoca usluge je odgovorna za održavanje korisničkih ruta i raspodjelu podataka o njima. Nisu potrebni tuneli koji povezuju korisničke usmjerivače (CE uređaje) a mreža davaoca je odgovorna za odvajanje ruta koje pripadaju različitim VPN mrežama. Na ovaj način posao korisnika oko usmjeravanja je olakšan. Mreža davaoca usmjerava pakete na osnovu korisničkih IP adresa i pomaže pri prenosu podataka o usmjeravanju na korisnička mjesta koja pripadaju istoj VPN mreži. VPN usluga na MPLS arhitekturi dozvoljava grupi korisnika da dijele zajedničke informacije o usmjeravanju. Korisničko mjesto može da pripada jednoj ili više VPN mreža. Korisničko mjesto je lokalna privatna mreža, odnosno grupa mrežnih uređaja koji ne koriste dijeljenu okosnicu VPN-a za međusobnu komunikaciju. Funkcionalnost VPN Sloja 3 se

3. MPLS 47

zasniva na VPN usmjerivaču na korisničkom mjestu (CE) i rubnom ruteru davaoca (PE). Ruteri davaoca koji se nalaze unutar okosnice (P) ne razaznaju informacije rutiranja specifične za različite VPN mreže. Sva inteligencija je skoncentrisana na PE ruteru i to za datu VPN mrežu. CE je povezan na PE preko ATM VC, FR DLCI, PPP, Ethernet, Ethernet VLAN veze ili IPSec tunelom preko Interneta. Sa njim razmjenjuje informacije o usmjeravanju preko RIP, OSPF, EIGRP ili BGP protokola. MPLS VPN Sloja 3 se nazivaju i BGP MPLS jer se BGP protokol koristi za raspodjelu VPN informacija u okosnici davaoca. MPLS se koristi da proslijedi saobraćaj sa jednog korisničkog mjesta do drugog. Svaki PE usmjerivač održava dvije vrste tabela za usmjeravanje. Globalna tabela sadrži sve unutrašnje rute, tj. adrese sprega P i PE usmjerivača. Tabele za virtuelno usmjeravanje i prosljeđivanje (Virtual Routing and Forwarding – VRF) sadrže rute za svaku VPN mrežu. Svi PE ruteri vezani za jednu VPN mrežu moraju imati VRF tabele za tu mrežu i sve rute u VRF moraju biti jedinstvene. Pošto se različite VRF tabele održavaju po VPN-u u PE ruteru, iste IP adrese se mogu upotrebljavati u različitim VPN mrežana (VPN A i VPN B mogu npr. imati adrese 10.20/16 i obe mogu biti na istom PE-u). PE uvijek pravilno održava tabele i prosljeđuje pakete bez miješanja saobraćaja različitih VPN mreža. Rute se uvoze i izvoze iz VRF tabela. Mogu se uvesti i u više VRF tabela praveći VPN mreže koje se preklapaju. PE ruteri uvijek usmjeravaju pakete unutar VPN mreže, sem ako se ne podese da šalju podatke po globalnoj tabeli ili u drugi VPN. Sa brojem ruta raste i VRF tabela. P ruteri nemaju nikakvog znanja o ovim tabelama. Kad se CE poveže na PE, prenosi informacije o usmjeravanju na osnovu čega PE popunjava svoju VRF tabelu. Kada svi PE ruteri nauče rute od povezanih CE rutera, moraju da razmijene te informacije tako da se paketi mogu usmjervati kroz VPN. Proces je prikazan na slici 31.

Slika 31 Model MPLS VPN mreže Sloja 3 – ravan upravljanja

Da bi PE ruteri mogli međusobno razmjenjivati informacije potrebno je izvesti takvo adresiranje da se informacije razdjeljuju posebno po VPN mrežama. Iste IP adrese se mogu koristiti u različitim VPN mrežama, čak i privatne IP adrese mogu biti korištene. VPN adrese se prave jedinstvenim tako što se ispred VPN IP adrese doda jedinstveni RD (Route Distinguisher) bajt. VPN IPv4 prefiks sa dodanim RT poljem se naziva VPNv4 prefiks. Protokol koji se koristi za prenos informacija o rutiranju je MP-BGP (Multi-Protocol BGP). BGP je proširen da može prenositi VPNv4 adrese u NLRI (Network Layer Reacheability Information) polju. PE ruteri primaju BGP osvježavanja, obrađuju ih i popunjavaju VRF tabele sa udaljenim rutama. PE ruter u BGP poruku ubacuje i RT (Route Target) polje na osnovu kojeg prijemni PE zna u koju VRF tabelu, od više njih koje održava,


treba upisati podatke. PE prima podatke preko veze sa ravnopravnim PE ruterom ili reflektorom ruta. Reflektor ruta je poseban ruter u mreži konfigurisan da služi za međusobnu komunikaciju PE rutera. Na ovaj način se smanjuje složenost unutrašnje BGP mreže. Zajedno sa VPN prefiksima pomoću BGP poruka se prenose i MPLS oznake koje PE ruteri dodjeljuju spregama sa CE ruterima, čime označavaju kojoj VPN mreži saobraćaj pripada – to je takozvana VPN oznaka. Ali, da bi ovako označen paket stigao do odredišnog PE-a, i konačno do odgovarajućeg CE-a, informacija o dostupnosti sljedećeg skoka za BGP mora biti dostupna, što se postiže upotrebom IGP protokola. Protokol za raspodjelu oznaka, LDP ili RSVP-TE (ako se koristi TE u mreži) signalizira vezu između PE rutera. Preko uspostavljene LSP putanje mogu da se šalju VPN paketi. LSP putanja je određena oznakom na vrhu stoga oznaka, VPN oznaka se nalazi na dnu stoga, najčešće je stog veličine 2. Rezultujući MPLS paket ima više oznaka. Vanjska oznaka se naziva IGP oznakom.

Slika 32 Model MPLS VPN mreže Sloja 3 – ravan prosljeđivanja

4. GMPLS

4.1 Pregled GMPLS-a Uopšteni MPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching – GMPLS) predstavlja proširenje MPLS arhitekture na Sloj 1 OSI modela sa ciljem sjedinjavanja IP, TDM i optičkih upravljačkih ravni. U postojećim mrežama uspostavljnje kola ili putanje uključuje nekoliko vrsta transportnih mreža i tehnologija. Ukoliko želimo uspostaviti IP vezu na velikoj udaljenosti trebamo, pored potrebne IP opreme, obezbijediti i kola Sloja 2 – optičku vezu do SONET/SDH mreže, koja se dalje oslanja na DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) veze za prenos na velike daljine ili optičku mrežu sa optičkim komutatorima (nazivaju se i optički prospajači - optical cross-connects (OXC) ili usmjerivači talasnih dužina (wavelength routers)). Svaka navedena tehnologija ima svoje upravljačke protokole koji nisu u stanju da međusobno komuniciraju neposredno na istom nivou. Kao rezultat imamo slojeve mreža jedne preko drugih; prekrivajući jedni druge, slojevi obezbjeđuju usluge s kraja na kraj mreže. Ove tehnologije čine posebne domene, što zahtijeva poznavanje tehnologija, dostupnost svakog sloja i odvojeno upravljanje po svakom domenu. Zajednička upravljačka ravan koja povezuje IP usmjerivače, SONET/SDH multipleksere, optičke kroskonektore i DWDM uređaje omogućuje signaliziranje parametara kao što su talasne dužine, brojevi TDM kanala i priključci vlakana preko GMPLS signalizacije. Broj TDM kanala ili λ (talasna dužina) predstavljaju oznaku.

4. GMPLS 49

Koncept oznake u MPLS-u i GMPLS-u se razlikuje. Dok se oznaka kod MPLS-a koristi za komutiranje paketa pri svakom skoku u ravni prosljeđivanja, oznake u GMPLS-u nisu dio ravni za prosljeđivanje, već se koriste za signalizaciju u upravljačkoj (kontrolnoj) ravni da pokažu spregama različitih tipova (vremenski prozor, talasna dužina, vlakno) kako da izvrše komutaciju saobraćaja. Nešto poput LDP protokola ne postoji u GMPLS-u. GMPLS je TE (traffic engineering) tehnologija zasnovana na MPLS TE signalizaciji. Signaliziranje se vrši proširenim RSVP-TE protokolom a kontrola pristupa se izvodi na osnovu dostupnog propusnog opsega (optički kanal, priključak vlakna ili talasna dužina). Kao što MPLS pravi LSP putanje između paketskih komutatora, tako GMPLS omogućuje pravljenje LSP putanja preko TDM i optičkih komutatora, kao što slika 33 prikazuje. Na IP nivou LSP se formira između usmjerivača, na TDM nivou između SONET/SDH multipleksera, a na optičkom nivou između optičkih komutatora ili DWDM uređaja. GMPLS rješava neke probleme u postojećim mrežama sa kojima se MPLS nije mogao izboriti. Ovi problemi obuhvataju:

• Optički/TDM propusni opseg se dodjeljuje u diskretnim količinama, dok se u mrežama za komutiranje paketa dodjeljuje iz neprekidnog opsega.

• Broj veza u optičkim mrežama može biti za više redova veći nego u klasičnim paketskim mrežama zbog ogromnog broja paralelnih vlakana i broja talasnih dužina po vlaknu. Optički čvorovi mogu imati desetine ili stotine veza ka susjednim čvorovima. Ovo dovodi do problema dodjele IP adresa optičkim vezama. Ako su dvije tačke povezane optičkim vlaknom sa 32 talasne dužine, gdje se svaka talasna dužina smatra posebnom vezom, ovo iziskuje najmanje 64 adrese.

• Detekcije pada veze i izolacija mjesta pada su uvijek bile prednosti optičkih mreža nad paketskim.

• Činjenica da se korisnički podaci u optičkim mrežama komutiraju transparentno dovodi do potrebe da se razdvoje upravljačka ravan i ravan podataka.

Slika 33 GMPLS LSP putanje

Zajednička upravljačka ravan sa upravljačkim funkcijama koje se uklapaju u sve transportne tehnologije mogu proces obezbjeđivanja veze učiniti jednostavnijim. Korištenje takve upravljačke ravni omogućava brzo razvijanje IP usluga i aplikacija, a davaoci usluga ne moraju više da obezbjeđuju veze posebno preko domena različitih tehnologija.


Pod okriljem GMPLS-a je definisano nekoliko grupa protokola upravljačke ravni. Ovi protokoli pokrivaju tri osnovne funkcije:

• Upravljanje vezama (Link management

• Otkrivanje topologije i resursa (Topology and resource discovery), bavi se prenošenjem informacija o topologiji i resursima u GMPLS upravljačkom domenu. Naziva se i GMPLS usmjeravanje. Kao protokoli za usmjeravanje se koriste OSPF, IS-IS i BGP prilagođeni za usmjeravanje u optičkim mrežama.

), bavi se otkrivanjem susjednih uređaja, održavanjem signalnih upravljačkih kanala i sl. Ove funkcije obavlja LMP (Link Management Protocol) protokol. Ova funkcija nije postojala kod MPLS mreža.

• Signaliziranje (Signaling), bavi se protoklima za uspostavljanje veza, zaštitom veza i obnavljanjem poslije pada. Koriste se RSVP-TE i CR-LDP protokoli prošireni za mogućnost rada sa optičkim uređajima.

GMPLS proširuje skup sprega sa kojima LSR ruteri mogu da rade – to više nije samo sprega sposobna za komutiranje oznaka, jedina sa kojom MPLS može da radi, već i niz drugih koje se susreću u transportnim mrežama. Prisutna evolucija transportnih mreža za posljedicu će imati samo dva sloja, odnosno dvije upravljačke ravni kao što slika 34 pokazuje. Ovo će za posljedicu imati efikasnije obezbjeđivanje usluga i smanjivanje količine potrebne opreme i protokolskih slojeva. Tanki SDH/SONET (thin SDH/SONET) se odnosi na unapređenje SDH/SONET tehnolgije koja se koristi u okosnicama mreža, tako da se može primjeniti i u pristupnim mrežama. Unapređeni standardi dijele klasične SDH/SONET kanale na potkanale (tanke rute) koje koristi CE oprema za prenos glasa i podataka efikasno koristeći propusni opseg. Ovi standardi obuhvataju WPOS (Wideband Packet over SONET), VCAT (Virtual Concatenation), GFP (Generic Framing Procedure) i LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme).

Slika 34 Evolucija IP+Optika upravljačke ravni

Pored IETF GMPLS-a, kao standardi za primjenu IP upravljačke ravni direktno nad optičkom, razvijaju su još i OIF (Optical Internetworking Forum) i ITU ASON (Automatic Switched Optical Network). U narednim razmatranjima pod vezom (linkom) podrazumjevamo neposrednu vezu dva susjedna mrežna elementa.

4.2 Upravljanje vezama Otkrivanje susjeda (neighbor discovery) predstavlja proces kojim optički mrežni element (Network Element – NE) automatski utvrđuje mogućnost povezivanja sa različitim tipovima susjednih elemenata. Otkrivanje susjeda je funkcija upravljačke ravni nezavisna od usmjeravanja i signalizacije. Informacije o mogućnosti povezivanja dobijene procedurama za otkrivanje su ključne za usmjeravanje i uspostavljanje veza, pogotovo u okruženjima sa

4. GMPLS 51

mrežnim elementma sa velikim brojem priključaka gdje bi ručno podešavanje informacija o mogućnostima povezivanja bilo težak zadatak. Procedure otkrivanja susjeda također pomažu u otkrivanju grešaka u fizičkom ožičenju ili mogućnostima povezivanja. U GMPLS mreži koja koristi raspodjeljenu upravljačku ravan nasuprot centralizovane, informacije o lokalnoj mogućnosti povezivanja se prenose protokolom za usmjeravanje čime se na svakom mrežnom elementu formira slika o topologiji mreže. U centralizovanom sistemu ove informacije se skupljaju na centralnom mjestu i koriste se za proračunavanje putanja. Pored uloge u obezbjeđivanju povezivanja, lokalne informacije o mogućnosti povezivanja mogu se koristiti za potvrdu da su parametri veze podešeni dosljedno sa obe strane veze. Ovo se naziva uzajamni odnos osobina veze (link property correlation). Kod raspodjeljene upravljačke ravni potreban je protokol da bi susjedni čvorovi izmjenjivali i upoređivali informacije o podešavanju otkrivenih veza. Ove funkcije u GMPLS mreži obavlja LMP protokol.

4.2.1 Link Management Protocol (LMP) LMP je protokol razvijen od strane IETF-a. Njegova funkcionalnost uključuje:

• Potvrda mogućnosti povezivanja (Link connectivity verification), obezbjeđuje otkrivanje topoloških veza između susjednih OXC (Optical Cross-connect) ili PXC (Photonic Cross-Connect) uređaja.

• Uzajamni odnos parametara veze (Link parameter correlation), omogućuje razmjenu parametara veze između susjednih mrežnih elemenata.

• Rukovođenje upravljačkim kanalom (Control channel management), omogućuje da se nadgleda ispravnost upravljačkih kanala između dva susjedna mrežna elementa.

• Ustanovljenje mjesta pada veze (Link fault localization), omogućuje lokalizaciju padova koji se javljaju u topološkim vezama između PXC uređaja.

LMP se izvršava kao aplikacija preko UDP i IP protokola. LMP zbog toga zahtijeva da mrežni elementi mogu slati i primati IP pakete ka i od susjednih elemenata. Zbog toga se prije pokretanja LMP protokola mora podesiti upravljački kanal između susjeda. Kod SONET/SDH sistema proces otkrivanja susjeda ne zahtjeva uvijek uspostavljanje upravljačkog kanala.

4.2.1.1 Upravljački kanal Upravljački kanal za prenos IP paketa između susjednih NE elemenata se može izvesti na dva načina:

• Upravljački kanal u vlaknu, IP paketi se prenose preko kanala ugrađenog u topološku vezu za prenos podataka između dva NE elementa.

• Upravljački kanal van vlakna, IP podaci se prenose preko posebne veze između NE elemenata, odvojeno od topoloških veza za prenos podataka.

Upravljački kanal u vlaknu preko SONET/SDH DCC bita, IP paketi mogu da se prenose preko SONET/SDH DCC (Data Communication Channel) bita, i to DCC bita SONET Sekcije i SDH Regeneratorske sekcije (D1, D2 i D3 biti zaglavlja) brzinom od 192 kb/s, te preko DCC bita SONET Linije i SDH Multiplekserske sekcije (D4 do D12 biti zaglavlja) brzinom od 576 kb/s. Između dva OXC-a može biti više veza i DCC biti svake veze mogu biti korišteni za prenos podataka. Upravljački kanal u vlaknu je ekvivalentan jednosmjernoj IP vezi od tačke do tačke. Paketi se šalju preko bilo koje fizičke linije i za slanje nije potrebna prethodna koordinacija. Paketi imaju IP adresu odredišnog mrežnog elementa.


Upravljački kanal van vlakna, IP paketi se prenose preko posebne upravljačke mreže razdvojene od mreže za prenos podataka. To može biti IP mreža ili u prostom slučaju LAN. Paketi se šalju bez prethodne koordinacije. Svaki NE ima konfigurisanu IP adresu na koju se paketi šalju. Između dva NE-a može postojati nekoliko upravljačkih kanala obe vrste.

4.2.1.2 Upotreba LMP-a sa OEO (Optical to Electrical to Optical) prospajačima (OXC) U SDH/SONET mreži sa OXC uređajima LMP koristi za komunikaciju linijske i sekcijske DCC bite svake pojedinačne veze. Važne funkcije su potvrda mogućnosti povezivanja, održavanje upravljačkog kanala i uzajamni odnos osobina. Osnovni LMP parametri bitni za otkrivanje susjedstva su:

• ID čvora (Node ID), 32-bitni identifikator dodjeljen NE-u, jedinstven širom mreže. • ID sprege (Interface ID), dodjeljuje se svakoj sprezi na NE-u. ID sprege mora biti

jedinstven u dosegu NE-a. To može biti 32-bitna IPv4 adresa. • ID upravljačkog kanala (Control Channel ID – CCID), 32-bitni broj koji na

jedinstven način u dosegu NE-a određuje upravljački kanal koji se završava na njemu. Za kanal u vlaknu ovaj broj je isti ID-u sprege. Kanal van vlakna ima svoj jedinstveni ID. Isti upravljački kanal između dva OXC-a može imati dva ID-a dodjeljena sa svake strane.

LMP poruka se sastoji od zajedničkog zaglavlja i tijela poruke. LMP zaglavlje je pokazano na slici 35.

Slika 35 LMP zajedničko zaglavlje


• Verzija, trenutna verzija LMP protokola je 1. • Zastavice (flags), označava razne vrijednosti zavisno od LMP poruke. • Tip poruke, tip LMP poruke. Za otkrivanje susjeda su bitne CONFIG, CONFIGACK,

CONFIGNACK I HELLO. • LMP dužina, ukupna dužina LMP poruke u bajtovima, uključuje zajedničko zaglavlje

i objekte promjenljive dužine koji slijede. • Kontrolni zbir, standardni IP kontrolni zbir cijele LMP poruke počevši sa zaglavljem.

LMP poruka može sadržavati više objekata čiji je format prikazan na slici 36.

Slika 36 Format LMP objekta

N bit označava da li se može pregovarati (N=1) o parametrima navedenim u objektu ili ne (N=0). Tip klase i klasa označavaju vrstu objekta, slično označavanju u RSVP protokolu. Potvrđivanje mogućnosti povezivanja se izvršava nezavisno za svaku vezu. Početno otkrivanje susjeda se izvodi razmjenom LMP CONFIG poruka preko kanala. Na ovaj način

4. GMPLS 53

susjedni NE-i mogu da izvrše vezivanja kraja logičke veze i utvrde greške u mogućnosti povezivanja. Nakon ovoga konstantno se šalju HELLO poruke DCC kanalom. Ako poruke prestanu stizati Hello protokol će označiti vezu ugašenom i ponovo će početi razmjena konfiguracionih poruka. Format CONFIG poruke je prikazan na slici 37. Halo interval je interval u milisekundama u kom NE označava periodu slanja HELLO poruka. Halo mrtav interval označava koliko će prijemni čvor dugo čekati prije nego li označi vezu kao ugašenu. Na IP adresu koja je označena u CONFIG poruci, prijemni NE odgovara sa CONFIGACK porukom ako prihvata parametre ili CONFIGNACK ako ih odbacuje ili želi pregovarati o njima. Lokalni ID se odnosi na ID čvora koji šalje poruku, a udaljeni ID na ID čvora koji treba da primi poruku. Ako oba NE-a pokušaju istovremeno da pošalju CONFIG poruku, onaj sa višim ID-om čvora će imati prednost, a onaj sa nižim će morati odgovoriti sa CONFIGACK ili CONFIGNACK porukom.

Slika 37 a) CONFIG i b) CONFIGACK poruke

Slika 38 prikazuje primjer otkrivanja susjeda primjenom LMP protokola.

Slika 38 Razmjena poruka kod LMP otkrivanja susjeda

LMP definiše tri poruke za uzajamni odnos parametara veze. To su LINK SUMMARY, LINK SUMMARY ACK i LINK SUMMARY NACK. LINK SUMMARY se šalje preko upravljačkog kanala da naznači podešene vrijednosti za vezu. Ova poruka se šalje nakon što je proces otkrivanja susjeda gotov. Udaljeni NE upoređuje parametre sa onima koje je sam podesio za istu tu vezu. Ako se slažu vraća se LINK SUMMARY ACK poruka, a ako ne LINK SUMMARY NACK poruka.

4.2.1.3 Upotreba LMP-a sa fotonskim prospajačima (Photonic Cross-Connect – PXC) Otkrivanje susjeda je složenije u PXC okruženju. Automatsko prepoznavanje linkova zahtijeva mogućnost razmjene poruka u vlaknu, ali PXC samo usmjerava svjetlost sa ulaza na izlaz i ne prihvata bite zaglavlja. Rješenje je u dodavanju hardvera koji će generisati i


prihvatati test signale u električnom domenu te ih slati fotonima. Ovaj hardver se trajno dodaje na jedan priključak svakog PXC-a. Uokviravanje i takt signala trebaju biti usaglašeni sa DWDM i OXC opremom.

Slika 39 Test procedura sa PXC uređajima

Potvrđivanje mogućnosti povezivanja u mreži gdje su mrežni elementi PXC uređaji zahtijeva postojanje upravljačkog kanala van vlakna, što iziskuje dodatnu mrežu. Ovim kanalom se izvršava procedura identifikacije veze kojom se automatski otkrivaju ID-ovi sprega za svaku vezu. ID-ovi udaljenih čvorova moraju biti ručno podešeni na svakom PXC-u. Ovo je ograničenje sa kojim se suočava LMP pri upotrebi u PXC okruženju. Proces počinje tako što NE odabere susjeda i preko kontrolnog kanala ga obavijesti da će mu poslati test poruku preko topološkog linka (BEGIN VERIFY poruka). Nakon što kontrolnim kanalom dobije potvrdu da je susjedni NE voljan da primi test poruku (BEGIN VERIFY ACK), PXC mu šalje test poruku topološkim linkom sve dok susjed ne odgovori potvrdom u kojoj je naznačen ID sprege koja je primila test poruku (TEST STATUS SUCCESS), ili mu naznači da nije dobio test poruku (TEST STATUS FAILURE). Ovu proceduru ponavlja za sve veze sa susjedom (ručno je konfigurisan da zna koje veze vode do NE-a sa određenim ID-om čvora). Kad završi obavještava susjeda da je procedura gotova (END VERIFY). NE koji primi obavještenje o slanju test poruke može odbiti proceduru ako mu je hardver za prihvatanje bita zaglavlja zauzet u komunikaciji sa drugim susjedom. Proces je prikazan na slici 40.

Slika 40 Otkrivanje susjeda sa PXC uređajima

Test poruka sadrži najmanje ID sprege veze preko koje je poruka poslana. Može da sadrži i ID čvora koji šalje poruku, mada je ID čvora sadržan u zahtjevu za slanje test poruke

4. GMPLS 55

koji še šalje preko upravljačkog kanala. Test poruka se može prenositi preko SONET/SDH DCC bita ili u korisnom teretu pakovanjem IP paketa pomoću PoS mehanizma. Uzajamni odnos parametara veze koristi iste poruke kao i u OXC okruženju. Poruke se prenose upravljačkim kanalom.

4.3 GMPLS signalizacija Signalizacija predstavlja uspostavljanje veze kroz mrežu prije slanja podataka. Takav koncept nije bio prisutan u klasičnim IP mrežema; u njih se uvodi pojavom MPLS TE-a. GMPLS proširuje osnovne koncepte MPLS TE-a na mreže koje nisu bazirane na IP-u, prije svega na optičke mreže. Za uspostavljanje izričitih LSP putanja GMPLS koristi proširene RSVP-TE i CR-LDP protokole. Preko takvih putanja se prenose IP paketi ili paketi nekog drugog protokola. GMPLS signalizacija se izvodi preko nekoliko tipova transportne opreme. Svi ti uređaji se označavaju kao LSR (Label Switching Router). LSR u GMPLS mreži može da koristi pet tipova sprega. Sprega sposobna za komutiranje paketa, Packet-switch capable (PSC) interface, je sprega koja prepoznaje granice paketa i vrši prosljeđivanje na osnovu zaglavlja paketa. Ovo je tipična sprega na usmjerivačima i Ethernet komutatorima Sloja 3. MPLS mreža koristi komutiranje paketa. Sprega sposobna za komutiranje na Sloju 2, Layer 2–switch capable (L2SC) interface, je sprega koja prepoznaje granice između okvira i ćelija Sloja 2 i vrši prosljeđivanje na osnovu zaglavlja Sloja 2. Primjer su sprege na ATM i FR komutatorima i Ethernet komutatorima Sloja 2. Sprega za multipleksiranje po vremenskoj raspodjeli kanala, Time-division multiplexing (TDM) interface, sprege koje prepoznaju vremenske prozore i prosljeđuju podatke na osnovu vremenskog prozora podatka u ponavljajućem krugu. Ovakve su sprege na digitalnim prospajačima (Digital Access Cross-connect Systems – DACS) i SDH/SONET add/drop multiplekserima (ADM). GMPLS komutacija se ne primjenjuje na pojedinačne SDH/SONET okvire, već na signale koji su niz vremenskih prozora u SDH/SONET okviru. GMPLS oznaka će pokazivati signale koji mogu biti komutirani, kao što su STS/STM SPE (Synchronous Transport Signal/Synchronous Transport Module Synchronous Payload Envelope), VT (Virtual Tributary) i VC (Virtual Container). Sprega sposobna za komutiranje talasnih dužina, Lambda-switch capable (LSC) interface, sprega sposobna da proslijedi podatke na osnovu talasne dužine (λ) na kojoj su primljeni. Takve su sprege na WDM uređajma i OXC uređajima koji komutiraju saobraćaj po talasnim dužinama. Sprega sposobna za komutiranje vlakana, Fiber-switch capable (FSC) interface, sprega koja prosljeđuje podatke na osnovu njihovog položaja u stvarnom prostoru. Takve su sprege na OXC uređajima koji komutiraju saobraćaj na na nivou vlakna ili višestrukog vlakna. Poboljšanja koja koristi GMPLS u oblasti signaliziranja biće obrađena u sljedećim odjeljcima. Treba napomenuti da je GMPLS nadskup MPLS-a, tj. sve funkcije definisane u MPLS-u se mogu koristiti i u GMPLS-u.

4.3.1 Uopštene oznake Da bi se GMPLS mogao primjeniti na sprege koje nisu one za komutiranje paketa, uvedeno je nekoliko novih formata oznaka koje se nazivaju uopštene oznake. Uopštene oznake omogućuju prepoznavanje vremenskih prozora, talasnih dužina i prostorno raspodjeljenih multipleksiranih pozicija. Obuhvataju i klasične MPLS oznake. One nose dovoljno informacija na osnovu kojih prijemni čvor programira komutaciono polje. Oznake se koriste jedino pri signalizaciji i nisu dio ravni za prosljeđivanje.


Slika 41 prikazuje format SONET/SDH oznake za upotrebu u TDM sistemima. Značenja polja su data u tabeli 1.

Slika 41 Format SDH/SONET oznake

U nekim slučajevima 32-bitna oznaka nije dovoljna. GMPLS oznaka nije ograničena na 32 bita, dužina zavisi od dužine protokolskih objekata koje nosi. Primjer veće oznake je oznaka za hardver koji je u stanju da komutira neprekidni niz talasnih dužina, tj. talasni opseg. Ovakva oznaka se sastoji od tri 32-bitna polja: ID talasnog opsega, najniža talasna dužina sa strane pošiljaoca i najviša talasna dužina sa strane pošiljaoca. Tabela 1 Značenja polja u GMPLS TDM oznaci

Polje Upotreba Napomena

S Indeks STS-3/AUG-1 u STS-N/STM-N multipleksu

Bitno samo za SONET STS-N (N>1) i SDH STM-N (N>0) i mora biti 0 i ignorisano za STS-1 i STM-0

U Indeks STS-1_SPE/VC-3 u STS-3/AUG-1

Bitno samo za SONET STS-N (N>1) i SDH STM-N (N>0) i mora biti 0 i ignorisano za STS-1 i STM-0

K Indeks TUG-3 u VC-4 Bitno samo za SDH VC-4 ugrađen u TUG-3 i mora biti 0 i ignorisano za sve ostale slučajeve

L Indeks VT_Grupa/TUG-2 u STS-1_SPE/TUG-3 ili VC-3

Mora biti 0 i ignorisano za sve ostale slučajeve

M Indeks VT1.5_SPE/VC-11, VT2_SPE/VC-12, ili VT3_SPE u VT_Grupa/TUG-2

Mora biti 0 i ignorisano za sve ostale slučajeve

Uopšteni zahtjev za oznakom služi da naznači karakteristike potrebne za uspostavljanje zahtjevane LSP putanje. Format uopštenog zahtjeva za oznakom je prikazan na slici 42.

Slika 42 Format uopštenog zahtjeva za oznakom

Značenja polja su sljedeća:

• Tip kodovanja (Encoding Type), 8 bita, naznačava tip kodovanja LSP putanje. LSP putanja može biti: Packet, Ethernet, ANSI/ETSI PDH, SDH ITU-T G.707 / SONET ANSI T1.105, Digital wrapper (DW), Lambda (fotonski), Fiber, Fiber Channel.

• Tip komutacije (Switching Type), 8 bita, označava tip komutacije koji treba biti izveden na pojedinačnoj vezi. Ovo polje je potrebno za veze koje oglašavaju više od jednog tipa mogućnosti komutacije. Može označavati PSC, L2SC, TDM, LSC, i FSC.

• Uopšteni identifikator korisnog tereta (Generalized Payload Identifier – GPID), 16 bita, polje koje se koristi od strane krajnjih čvorova LSP putanje. Označava vrstu korisnog tereta kojeg prenosi LSP. Korisni teret može biti: Ethernet 802.3, Ethernet V2/DIX, SONET, SDH i PDH tokovi, DW (Digital Wrapper), PoS, ATM mapiranje, HDLC (High-Level Data Link Control), FDDI (Fiber Distributed Data Interface), DQDB (Distributed Queue Dual Bus), Fiber Channel, Lambda itd.

Uopštena oznaka nosi samo jedan nivo oznaka, tj. nije hijerarhijska. Kada je potrebno više nivoa oznaka, svaka LSP se uspostavlja pojedinačno. GMPLS podržava hijerarhijske LSP putanje, tj. skup LSP putanja se može tunelovati kroz LSP višeg nivoa,

4. GMPLS 57

time se postiže bolja upravljivost i skalabilnost jer se smanjuje broj elemenata koji se moraju plaviti i oglašavati. Zahtjev rubnog LSR-a za LSP putanjom će pokrenuti niz takvih zahtjeva i uspostavljanje putanja prema vrhu hijearhije.

Slika 43 Ugnježdene LSP putanje

Dodjela oznaka u GMPLS-u, kao i u MPLS-u, se vrši od strane čvora sljedećeg u nizu na bilo kojoj vezi. On oglašava oznaku prethodnom u nizu signaliziranjem. Može se desiti da sljedeći čvor ne dodjeli ispravnu oznaku prethodnom, npr. ako mu dodjeli lambda oznaku za talasnu dužinu na kojoj laser prethodnog čvora uopšte ne emituje fotone. GMLS dozvoljava mrežnom elementu prethodnom u nizu da predloži oznaku sljedećem s ciljem optimizacije saobraćaja. Predložena oznaka (suggested label) se prenosi sa zahtjevom za uspostavljanjem LSP putanje i ima format uopštene oznake. Korisne su za rad sa uređajima kojima se trebaju programirati komponente (npr. položaj mikroogledala u optičkom komutatoru); komponente se mogu pretprogramirati u toku uspostavljanja LSP-a. Element sljedeći u nizu ne mora da prihvati predloženu oznaku. Skup oznaka (label set) se šalje čvoru sljedećem u nizu i u njemu se naznačava opseg oznaka koji taj čvor može da koristi. Razlozi za korištenje skupa oznaka mogu biti: krajnja oprema može da šalje i prima fotone u određenom skupu talasnih dužina ili opsega, postoji niz uređaja koji ne mogu komutirati talasne dužine i zahtjevaju isti lambda u nizu ili cijeloj putanji, operator može da ograniči skup talasnih dužina za komutaciju da bi smanjio distorziju signala, dva krajnja uređaja koriste različite skupove talasnih dužina. Korištenje skupa oznaka nije obavezno, ako nije prisutno pretpostavlja se da se sve oznake mogu koristiti.

4.3.2 Dvosmjerne LSP putanje MPLS je ograničen na jednosmjerne LSP putanje. Ovo nije problem pri radu aplikacija koje koriste paketski prenos. Odvojena obrnuta LSP se može formirati po potrebi, i po drugačijoj putanji. GMPLS se obično koristi u mrežama namjenjenim za dvosmjerne usluge (npr. prenos glasa) gdje je prirodno da se saobraćaj prenosi po istoj vezi u oba smijera. Ovo se postiže uz pomoć dvosmjernih LSP putanja. Dvosmjerna LSP putanja ima iste TE zahtjeve (iste rizične grupe, zaštitu i obnavljanje) i zahtjeve za resursima (kašnjenje i varijacija kašnjenja) u oba smijera. Pošto


uspostavljanje LSP putanje zahtjeva samo jednu razmjenu poruka (Path i Resv, ili Label request i Label Mapping), oznake za obrnutu putanju se oglašavaju tokom uspostavljanja putanje. Čvor prethodni u nizu šalje sljedećem oznaku pretodnog (Upstream Label) koja ima format uopštene oznake i kaže čvoru sljedećem u nizu koju oznaku mora koristiti za komunikaciju u obrnutom smijeru. Može se desiti da sljedeći čvor odbaci oznaku zbog ograničenja u hardveru. Da se ovo ne bi dešavalo, čvor sljedeći u nizu može odbiti uspostavljanje LSP-a i poslati prethodnom skup prihvatljivih oznaka (Acceptable Label Set). Ovaj skup izgleda kao i obični skup oznaka. Pri svakom skoku zahtjeva prema završnom LSR-u, hardver za komutiranje se programira. Kad se zahtjev za uspostavljanjem putanje obradi na završnom LSR-u, obrnuti smjer je uspostavljen i saobraćaj može teći u obrnutom smijeru.

4.3.3 Usluge zaštite putanja Zaštita putanja se može izvesti na dva načina. Prvi način je uspostavljanje dvije paralelne LSP putanje, primarne i rezervne. Drugi način je da sama putanja bude zaštićena. Zahtjevani tip zaštite se prenosi posebnim TLV/objektom – objekat zaštite (Protection Object), u zahtjevu za uspostavljanje putanje. Putanja se uspostavlja ako veza ima tražene mogućnosti zaštite. Mogućnosti zaštite pojedinačnih veza se oglašavaju protokolima za usmjeravanje. U podacima o zaštiti se naznačava da li je zaštićena putanja primarna ili sekundarna. Sekundarna putanja služi za prenos saobraćaja kad primarna doživi pad. Sekundarna putanja može štititi i druge saobraćajne tokove, ali čim primarna putanja padne ona počinje prenos saobraćaja koji se prenosio primarnom putanjom. S bit objekta označava da li je putanja primarna (S=0) ili sekundarna (S=1).

Slika 44 GMPLS zahtjev za zaštitom

Tabela 2 GMPLS zastavice zaštite veza

Zastavica Ime Značenje

0x01 Dodatni saobraćaj LSP može koristiti veze koje trenutno štite druge LSP putanje. Ako je link

zahtjevan da prenese saobraćaj zaštićene LSP putanje, ovaj LSP može biti nadjačan.

0x02 Nezaštićena LSP neće koristiti zaštitu veza. 0x04 Dijeljena Zaštitna šema dijeljenog linka tipa 1:n bi trebala biti korištena.

0x08 Posvećena 1:1 Posvećena zaštita jedan za jedan treba biti korištena. 0x10 Posvećana 1+1 Posvećena zaštita jedan plus jedan treba biti korištena.

0x20 Unapređena Unapređena šema zaštite bolja od jedan plus jedan treba biti korištena.

4.3.4 Rukovanje vezama i alarmima Pravljenje LSP putanja u GMPLS-u često zahtijeva aktiviranje hardverskih resursa (npr. uključivanje lasera). Korisno je uspostaviti LSP putanju u testnom modu, utvrđivajući putanju i rezervišući resurse bez prave aktivacije. Rukovanje hardverskim alarmima (označavaju hardverske greške) je isto korisna funkcija, tako da samo uspostavljanje putanje ne bi izazvalo svoje alarme. Novi objekat/TLV nazvan objekat adminstrativnog stanja (Administrative Status object) se koristi u ove svrhe. Ovaj objekat se koristi da početni ili završni ruter promjeni administrativno stanje LSP putanje. Precizne akcije čvorova na putanji nisu definisne, već biti definišu lokalne akcije na hardveru koje su već pretprogramirane.

4. GMPLS 59

Slika 45 Objekat administrativnog stanja

Tabela 3 Biti GMPLS administrativng statusa

Bit Značenje

R Bit se koristi da iznudi odziv na promjenu administrativnog statusa s kraja na kraj. Kad je bit podešen, prijemni čvor treba vratiti objekat nazad (sa bitom 0) u odgovarajućoj signalnoj poruci.

T Testni bit služi da postavi LSP u testni mod. Akcije koje se poduzmaju zavise od postavljene mreže. Može biti iskorišten za postavljanje LSP putanje bez rezervacije resursa.

A Administrativni bit postavljen na 1 stavlja LSP u administrativo ugašeno stanje. To može biti iskorišteno da isključi alarme prilikom uspostavljanja LSP-a.

D Bit brisanja označava da će LSP ili zahtjev biti raskinut. Može se iskoristiti za raskidanje LSP-a bez alarma.

4.3.5 Signaliziranje van opsega Mnogi transportni uređaji nemaju sposobnost da vide granice paketa koje prenose. PXC uređaji komutiraju fotone i nemaju elektronskih komponenti koje bi mogle prepoznati pakete. Ovo predstavlja problem uređajima u GMPLS mreži s obzirom da se signalizacija odvija razmjenom IP paketa. U MPLS mreži ovo nije problem. Kontrolni paketi se mogu prenositi zajedno sa paketima podataka u istom kanalu (u opsegu). Lako se razlikuju na osnovu IP adresa i portova, IP Router Alert zastavice i Next Protocol indikacije u IP zaglavlju. Ovo nije moguće na nekim medijima u GMPLS mreži, te su kontrolni paketi razdvojeni od paketa podataka u poseban kanal (van opsega). Upravljački kanal van opsega može biti u vlaknu i van vlakna. Sami čvorovi imaju svoje IP adrese na koje se paketi signalizacije šalju upravljačkim kanalom. Problem je kako identifikovati sprege kojima će biti dodijeljene oznake i preko kojih će se uspostaviti LSP putanje. Pod GMPLS-om definisana su četiri tipa adresiranja sprega:

• Označeni snop veza (numbered link bundle), naziva se i TE veza, sastoji se od nekoliko jednostrukih veza (komponenata). Snop ima IP adrese na oba kraja, a same pojedinačne veze imaju lokalne identifikatore.

• Neoznačeni snop veza (unnumbered link bundle), isti kao prethodni, samo nema IP adrese. Čitav snop ima lokalne identifikatore sa oba kraja.

• Označena posebna veza (numbered individual link), veza od tačke do tačke sa dodjeljenim IP adresama sa oba kraja.

• Neoznačena pojedina veza (unnumbered individual link), veza od tačke do tačke sa loalnim identifikatorima sa oba kraja.

Pojedine vrste adresiranja su prikazane na slici 46.

Slika 46 Različiti tipovi adresiranja sprega


Prilikom signalizacije precizna veza za dodjelu oznake mora biti označena, čak i ako je dio snopa veza. Ovoj svrsi služi identifikator sprege (Interface Identifier). Format identifikatora sprege je prikazan na slici 47.

Slika 47 Identifikator sprege

Promjenljivi dio je u slučaju označene veze IPv4 ili IPv6 adresa. U slučaju ostalih tipova adesiranja to je IPv4 adresa mrežnog elementa koju slijedi indeks sprege. Mogu se adresirati i sprege komponenata (postavljene konfigurisanjem ili LMP protokolom). Polje tip označava tip adresiranja a dužina označava dužinu cijelog TLV objekta u bajtovima.

Tabela 4 Tipovi GMPLS identifikatora sprege

Tip Dužina Upotreba

1 8 IPv4 adresa. 2 20 IPv6 adresa.

3 12 Indeks sprege. 4 12 Sprega komponente niz vezu.

5 12 Sprega komponente uz vezu.

4.3.6 GMPLS proširenja RSVP-TE protokola GMPLS proširenja RSVP-TE protokola uvode nekoliko novih objekata, novi format poruke i odgovarajuće procedure. Ključne promjene koje GMPLS uvodi su:

• Razdvajanje. U RSVP-u upravljačke poruke su slane na spregu uređaja na koju stižu i podaci.

• Ublažavanje modela mekog stanja. Padovi u upravljačkoj komunikaciji kod RSVP i RSVP-TE protokola vode do akcija u ravni podataka. GMPLS proširenja osiguravaju da pad kontrolne ravni neće uticati na veze u ravni podataka koje su funkcionalne. Ovo se postiže udaljavanjem od modela mekog stanja, postoje posebne procedure u upravljačkoj ravni za oporavak od pada.

• Naglasak na postupcima oporavka od pada u kontrolnoj ravni. GMPLS proširenja dozvoljavaju RSVP-TE jednakim čvorovima da usklade informacije o stanju nakon pada u upravljačkoj ravni. Tokom oporavka, postojeće veze u ravni podataka ostaju netaknute.

• Podrška za dvosmjerne LSP putanje. RSVP-TE omogućuje jednosmjerne putanje. GMPLS proširenja omogućuju dvosmjerne.

• Uvođenje mehanizama za obavještavanje na daljinu. RSVP-TE razmjena poruka se obavlja preko putanje veze. GMPLS uvodi proširenje obavještenja koje omogućuje čvorovima da razmjenjuju poruke putevima koji nisu vezani za putanju veze.

GMPLS RSVP-TE objekti obuhvataju: Uopšteni zahtjev za oznakom, prenosi LSP tip kodovanja, tip komutacije i GPID. Uz zatjev se prenosi i RSVP-TE objekati koji sadrže IP adrese izvorišta (u Sender Template objektu) i cilja (u Session objektu), te 3 2-bitni broj u formatu pokretnog zareza kojim se označava zatjev za propusnim opsegom (u Tspec objektu) od DS-0 (64 kb/s) do OC-768/STM-256 (40 Gb/s). Uopštena oznaka zamjenjuje RSVP-TE objekat oznake u RESV poruci.

4. GMPLS 61

Predložena oznaka i oznaka prethodnog se prenose u PATH poruci. Skup oznaka se prenosi u PATH poruci. Uvodi dodatno 8-bitno polje akcije (Action). Tabela 5 Biti polja Akcija u GMPLS RSVP-TE skupu oznaka

Vrijednost Značenje Upotreba

0 Lista uključivanja

Izričito označava svaku oznaku uključenu u skup. NE može odabrati samo oznaku koja je u listi.

1 Lista isključivanja

Izričito označava oznake isključene iz razmatranja. NE može odabrati bilo koju oznaku osim onih koje su u listi.

2 Opseg uključivanja

Označava opseg oznaka uključenih u skup. NE može odabrati samo oznaku iz opsega. Skup sadrži dvije oznake – početnu i završnu oznaku opsega.

3 Opseg isključivanja

Označava skup oznaka isključenih iz skupa. NE ne može odabrati oznaku iz ovog opsega. Skup sadrži dvije oznake – početnu i završnu oznaku opsega.

Skup prihvatljivih oznaka se prenosi u PATHERR, RESVERR i porukama obavještenja. Ima isti format kao i skup oznaka. Informacije o zaštiti se prenose u PATH poruci. Administrativno stanje se koristi u signalnim porukama da se naznači da je veza administrativno ugašena, obrisana ili stavljena u testni mod. Objekat identifikacije sprege se naziva IPv4 IF_ID_RSVP_HOP objekat i koristi se umjesto RSVP Hop objekta. Primljeni RSVP Hop objekat sadrži IP adresu prethodnog rutera koji je poslao PATH poruku i LIH (Logical Interface Handle) polje koje označava ID izlazne sprege na tom ruteru. Koristi se za vraćanje RESV poruke. Objekat identifikacije sprege podržava sve već navedene tipove adresiranja sprega. Objekat zahtjeva za obavještenjem (Notification Request object) može biti prisutan. Objekat pokazuje IP adresu na koju se obavještenja o padovima trebaju poslati.

Slika 48 Tok PATH poruke kod GMPLS RVSP-TE protokola


Poruka obavještenja (Notify Message) je nova poruka koju uvodi GMPLS RSVP-TE. Pomoću poruke NE obavještava udaljeni NE (obično početni ili završni) o događajima vezanim za vezu (obično događaji pada). Poruku obavještenja generiše čvor koji je primio zahtjev za obavještenje preko PATH poruke. Poruka obavještenja je drugačija od PATHERR i RESVERR poruka jer može biti adresirana na čvor koji nije susjedni sljedeći ili prethodni i može se prenositi drugačije usmjerenom putanjom. Poruka obavještenja ne zamjenjuje PATHERR i RESVERR poruke. Poruka se sastoji od koda greške i Message ID objekta. Prijem poruke se oglašava upotrebom ACK poruke koja je poruka obavještenja sa Message ID Ack objektom. Na slikama 48 i 49 je prikazan primjer uspostavljanja veze pomoću GMPLS RSVP-TE protokola. Treba napomenuti da model mekog stanja nije ukinut jer ga koriste RSVP-TE poruke, ali je period između osvježavanja povećan na veliku vrijednost. Greške u vezi se obično detektuju ugrađenim SDH/SONET mehanizmima tako da velika perioda osvježavanja ne smeta GMPLS mehanizmima obnavljanja.

Slika 49 Tok RESV poruke kod GMPLS RVSP-TE protokola

Kod RSVP-TE protokola izvor briše LSP tunel slanjem PATHTEAR poruke. Kako poruka napreduje kroz mrežu, posredni LSR-ovi brišu PATH i RESV stanja. Ovakav pristup se ne može koristiti u optičkim mrežama. Čim NE izbriše stanje, tj ukloni prospajanje, sljedeći u nizu NE će detektovati pad i pokušati obnoviti vezu i početi slati alarme. Zbog toga se u GMPLS RSVP-TE protokolu koristi procedura za brisanje kojom NE elementi postaju svjesni brisanja prije samog čina. Za ovo se upotrebljavaju objekti administrativog stanja. Slike 50 i 51 prikazuju procese brisanja veze pokrenute od strane izvora i odredišta.

4.3.7 GMPLS proširenja CR-LDP protokola Iako su razvijena proširenja CR-LDP protokola za GMPLS, u praksi se ne upotrebljavaju. GMPLS CR-LDP uvodi nove TLV objekte: uopšteni zahtjev za oznakom, uopštena oznaka, oznaka prethodnog, skup oznaka, oznaka talasnog opsega, oznaka skoka izričite putanje, prihvatljivi skup oznaka, objekat administrativnog stanja, ID sprege, ID IPv4 sprege, ID IPv6 sprege, stanje IPv4 sprege i stanje IPv6 sprege. Kodovi greške su isti kao kod LDP i CR-LDP protokola.

4. GMPLS 63

Slika 50 Brisanje pokrenuto od strane izvora

Slika 51 Brisanje pokrenuto od strane odredišta

4.4 GMPLS usmjeravanje Proširenja OSPF i IS-IS protokola za podršku GMPLS-u su zasnovana na proširenjima za TE koja su opisana u odjeljku 3.3.1. Nekoliko dodatnih informacija se razmjenjuje protokolima za usmjeravanje da bi se omogućilo funkcionisanje GMPLS mreže. GMPLS unapređenja usmjeravanja će biti opisana u narednim odjeljcima. Postoji nekoliko značajnih razlika između usmjeravanja u klasičnim IP mrežama sa komutacijom paketa i usmjeravanja u optičkim mrežama sa komutacijom kola (dobar dio navedenih odlika optičkih mreža važi i za unapređeni IP – MPLS):


• IP usmjeravanje uključuje i ravan upravljanja i ravan podataka. Uloga upravljačke ravni je dvojaka – da prenese informacije o topologiji kroz mrežu i da proračuna tabelu prosljeđivanja iz informacije o topologiji. Samo prosljeđivanje IP paketa upotrebom tabele prosljeđivanja je funkcija ravni podataka (prosljeđivanja). Nikakva veza nije prethodno uspostavljena i paketi se prosljeđuju skok po skok od izvora do odredišta. U optičkim mrežama, kao i u ostalim mrežama sa komutacijom kola, ravan podataka nije uključena u usmjeravanje veze. U ovim mrežama veze s kraja na kraj su izričito uspostavljene na osnovu mrežne topologije i informacijama o resursima. Jednom kada se veza uspostavi, podaci se prenose preko te veze bez daljeg uplitanja algoritma za usmjeravanje.

• U IP mrežama protokoli za usmjeravanje su prisno uključeni u odluke o usmjeravanju ravni za prosljeđivanje te njihov pad utiče na usluge ponuđene krajnjem korisniku. Zbog razdvojenosti ravni za upravljanje i prosljeđvanje, u optičkim mrežama padovi u algoritmima za usmjeravanje ne utiču štetno na postojeće veze. Ovo ne znači da usmjeravanje u optičkim mrežama ima manje kritičnu ulogu, već samo da je njegovo dejstvo na usluge za krajnjeg korisnika manje. Na primjer, greške u informacijama o topologiji i resursima će uticati na uspostavljanje novih veza, ali neće izazvati raskidanje postojećih veza.

• Pošto veza mora biti uspostavljena i odgovarajući resursi rezervisani u korist prenosa podataka, usmjeravanje u optičkim mrežama zahtijeva znanje o različitim resursima u mreži. IP protokoli ne prenose informacije o dostupnosti resursa, ali njihova proširenja to omogućuju. Određena unapređenja su neophodna za usmjeravanje u optičkim mrežama. U optičkim mrežama uspostavljanje veze može biti blokirano ukoliko resursi nisu dostupni, dok se u IP mrežama neki nivo preopterećenja (samim tim i privremenog zagušenja) može tolerisati. To znači da statističko multipleksiranje u optičkim mrežama nije moguće.

• Usmjeravanje u IP mrežama je skok po skok, dok je u optičkim mrežama usmjeravanje upravljano sa izvora. Drugim riječima, u IP mreži svaki ruter na putu od izvora do odredišta nezavisno odlučuje o sljedećem skoku za prosljeđivanje paketa. Zbog toga je bitno da svi ruteri u mreži imaju stalno znanje o topologiji i koriste isti algoritam za proračun putanje. U optičkim mrežama izvorišni čvor je odgovoran za proračunavanje cijele putanje od izvora do odredišta. Sve dok izvorišni čvor ima prave podatke o topologiji moći će da proračuna najbolju putanju. Bitno je i da svi čvorovi koriste isti algoritam za proračun putanje.

• Bitna razlika u usmjeravanju je i po pitanju zaštite i obnavljanja veza. U IP mrežama saobraćaj se prosljeđuje najkraćom putanjom. Ako dođe do pada u mreži, algoritam usmjeravanja otkriva rezervnu putanju i paketi su usmjereni oko pada. Padovima u mreži se rukuje reakcijom algoritma. U optičkim mrežama jedna od osnovnih funkcija je zaštita veza upotrebom predodređenih raznolikih rezervnih putanja. Raznolikost vrste veze omogućuje da radne i rezervne putanje ne budu pogođene istim padom u mreži. Da bi mogli proračunati raznolike radne i rezervne putanje, komutatori (svičevi) u mreži moraju imati pristup informacijama o fizičkim realizacijama elemenata. Informacije o fizičim raznovrsnostima nisu dostupne u IP rutiranju.

Sada ćemo obraditi unapređenja koja donosi GMPLS i način na koji se specifični podaci prenose algoritmima usmjeravanja.

4.4.1 LSP hijerarhija WDM u mreže unosi ogroman broj putanja između dvije krajnje tačke u mreži, uglavnom jer po vlaknu omogućuje nekoliko stotina talasnih dužina. Ako ovo pomnožimo sa brojem vlakana između dva optička komutatora (broj može doseći nekoliko stotina),

4. GMPLS 65

dobijamo problem sa kojim bi se klasični protokoli za usmjeravanje teško nosili ako bi svaku putanju posmatrali kao posebnu LSP putanju. LSP hijerarhija omogućuje da više LSP putanja bude skupljeno unutar jedne LSP putanje. Prirodno je da ova hijerarhija bude zasnovana na osobinama multipleksiranja pojedinih tipova LSP putanja. Hijerarhija je prikazana na slici 52.

Slika 52 GMPLS LSP hijerarhija

Kada LSR uspostavlja LSP putanju, može je protokolima za rutiranje oglasiti kao jedan TE link. Ovaj link se naziva susjedno prosljeđivanje (forwarding adjacency – FA). Sama LSP putanja se označava kao LSP za susjedno prosljeđivanje – FA-LSP. FA veze mogu biti označene ili neoznačene i mogu se grupisati u snopove.

4.4.2 Neoznačene veze Kao i u IP mreži, čvorovi u optičkoj mreži moraju biti adresirani. Adresiranje čvorova ne pomaže samo pri prepoznavanju samih čvorova, već i njihovih komponenti, tj. veza svakog tog čvora. Adresiranje dozvoljava protokolima za signaliziranje da uspostave putanje u optičkoj mreži. U IP mrežama svaki link može biti identifikovan preko vlastite podmreže, tj. svaki kraj linka ima svoju IP adresu. Problem se javlja u optičkim mrežama gdje svako vlakno može imati stotine talasnih dužina, te bi IP adresiranje bilo težak zadatak. Zbog smanjenja složenosti se uvodi pojam neoznačenog linka (veze). Neoznačena veza (unnumbered link) je veza od tačke do tačke na koju se upućuje upotrebom identifikatora veze. Identifikator veze (link identifier) je jedinstveni 32-bitni broj. Razmjena identifikatora se može vršiti konfigurisanjem, LMP, RSVP-TE, OSPF i IS-IS protokolima.

4.4.3 Snop veza Skupljane veza u snop omogućuje da se više TE veza skupi u jednu veću. Veze članice se nazivaju komponente veze (component links), a čitav skup snop veza (bundled link). Na snopu veza kombinacija <identifikator snopa, identifikator komponente veze, oznaka> je dovoljna da nedvosmisleno odredi odgovarajuće resurse za LSP. Skupljanje veza u snop poboljšava usmjeravanje tako što smanjuje broj veza i odgovarajućih osobina koji se plavljenjem prenose po mreži upotrebom OSPF i IS-IS protokola. Sve komponente veze u snopu moraju da počinju i završavaju na istom paru LSR-ova, moraju imati isti tip veze – tačka do tačke ili više tačaka, moraju imati istu TE metriku i moraju imati isti skup resursa na svakom kraju veze. Link se smatra živim ako mu je bar jedna komponenta živa. Da li je link živ utvrđuje se protokolima za usmjeravanje, LMP protokolom ili informacijama Slojeva 1 ili 2. Kada se snop smatra živim informacija o njemu kao TE vezi se prenosi mrežom plavljenjem.


4.4.4 Tipovi zaštite veze GMPLS uvodi pojam zaštite veze koji označava sposobnost zaštićenosti veza. Algoritmi za proračun putanje uzimaju u obzir ove informacije. Postoje sljedeće vrste zaštite veze (link protection type):

• Dodatni saobraćaj (Extra traffic), ovaj tip veze štiti ostale veze. Ako zaštićena veza padne, sve LSP putanje na vezi ovog tipa su izgubljene.

• Nezaštićena (Unprotected), ovaj tip veze nije zaštićen drugom vezom. Ukoliko padne, sve LSP putanje na njemu su izgubljene.

• Dijeljena (Shared), ovaj tip veze je zaštićen sa jednom ili više odvojenih veza tipa dodatni saobraćaj.

• Posvećena 1:1 (Dedicated 1:1), ovaj tip veze je zaštićen odvojenom vezom tipa dodatni saobraćaj.

• Posvećena 1+1 (Dedicated 1+1), ovaj tip veze je zaštićen odvojenom vezom tipa dodatni saobraćaj koja se ne oglašava u bazi podataka o stanju veza (link-state database), te se ne koristi od strane drugih LSP putanja.

• Poboljšana (Enhanced), označava da je šema naprednija od tipa posvećena 1+1 primjenjena, npr. BLSR (Bidirectional Line Switched Ring) sa četiri vlakna.

4.4.5 SRLG informacija Raznolikost putanja (route diversity) je bitno ograničenje primjenjeno na višestruke veze između dvije iste krajnje tačke u mreži. Ograničenje raznolikosti veze (link diversity) podrazumjeva da se dva povezivanja čvora neće izvršiti preko zajedničke pojedinačne veze. Raznolikost čvora (node diversity) podrazumjeva da se dva povezivanja čvora neće izvršiti preko zajedničkog čvora. Fizička raznolikost dva povezivanja se izvodi sa ciljem da spriječi da dvije veze između krajnjih čvorova ne budu pogođene istim padom u mreži. Za dvije veze s kraja na kraj se kaže da su raznovrsne ako pojedinačni pad u mreži ne utiče na obe istovremeno. SRLG grupa (Shared Risk Link Group), grupa dijeljenog rizika veze, predstavlja grupu pojedinačnih veza koje dijele iste resurse čiji pad utiče na svaku od njih. SRLG identifikator je broj koji se dodjeljuje grupi veza koje su realizovane preko istih fizičkih resursa te dijele zajednički rizik od pada. Sljedeći oblici fizičke raznovrsnosti pripadaju skupu SRLG:

• Raznovrsnost kabla (Cable (conduit) diversity), kabal predstavlja fizički skup vlakana. Dva vlakna su raznolika po kablu ako ne pripadaju istom kablu. Ovaj tip raznovrsnosti pomaži pri padovima tipa presjecanja kabla. Skup putanja raznolikih po kablu može biti proračunat dodjeljivanjem jedinstvenog SRLG ID-a kablu, dodjeljivanjem te vrijednosti svakom linku koji taj kabal nosi i biranjem veza sa drugačijim SRLG ID-em za svaku putanju.

• Raznovrsnost ispravnosti puta (Right of way (ROW) diversity), ROW označava fizičku putanju (na suvom ili pod vodom) jednog ili više kablova. Štiti od katastrofa tipa kidanje sidrom i sl. Skup ROW raznolikih putanja može biti proračunat dodjeljivanjem jedinstvenog SRLG ID-a ROW-u, dodjeljivanjem te vrijednosti svakom linku koji taj ROW nosi i biranjem veza sa drugačijim SRLG ID-em za svaku putanju.

• Raznolikost geografskih puteva (Geographic route diversity), pomaže zaštiti od velikih katastrofa tipa zemljotres, poplava, tornado i sl. Geografski položaj može biti opisan geografskom dužinom i širinom. Skup geografski raznolikih putanja može biti proračunat dodjeljivanjem jedinstvenog SRLG ID-a geografskom području,

4. GMPLS 67

dodjeljivanjem te vrijednosti svakom linku koji prolazi tim područjem i biranjem veza sa drugačijim SRLG ID-em za svaku putanju.

Ovaj koncept može biti prilagođen pojmu raznolikosti čvora. Za čvor se može smatrati NE, NE grupa ili čitava mreža. Trenutno, SRLG vrijednosti se ne mogu automatski otkrivati već moraju biti ručno podešene.

4.4.6 Kodovanje, sposobnost komutacije i dostupnost kapaciteta Čvor koji proračunava putanju mora da zna odlike različitih tipova veza koje su dostupne. Parametri koji definišu vezu su kodovanje veze, sposobnost sprege za komutiranje i dostupni kapacitet. Kodovanje veze i tipovi sprega su već objašnjeni. Kapaciteti veza povezanih na sprege za komutaciju tipa TDM, lambda ili vlakno su diskretne vrijednosti. Pored ukupnog kapaciteta veze mogu biti i naznačene dodatne informacije kao što su najmanja i najveća jedinica dostupnog kapaciteta.

4.4.7 Optička ograničenja Rutiranje u čistim optičkim mrežama donosi dodatna ograničenja. Protokoli usmjeravanja i algoritmi proračuna putanje moraju uzeti u obzir pogoršanja signala i moraju biti sigurni da se ta pogoršanja nalaze u okviru nekih granica. Pogoršanja mogu biti linearna i nelinearna. Linearna su materijalna i talasovodna disperzija (zajedno čine hromatsku disperziju), te spontana emisija pojačavača (Amplifier Spontaneous Emission – ASE). Nelinearna pogoršanja su disperzija polarizacionog moda (Polarization Mode Dispersion – PMD), stimulisano Briulenovo rasijanje (Stimulated Brillouin Scattering – SBS), stimulisano Ramanovo rasijanje (Stimulated Raman Scattering – SRS), četvorotalasno miješanje (Four Wave Mixing – FWM), sopstvena fazna modulacija (Self-Phase Modulation – SPM) i ukrštena fazna modulacija (Cross-Phase Modulation – CPM). Linearni efekti su nezavisni od snage signala i utiču na svaku talasnu dužinu nezavisno. Nelinearna pogoršanja su složenija i generišu ne samo pogoršanja u svakom kanalu, već i preslušavanja. Ova ograničenja se oglašavaju odgovarajućim informacijama protokolom za usmjeravanje.

4.4.8 GMPLS usmjeravanje unutar domena Različita tijela za standardizaciju kao što su IETF, OIF i ITU-T rade na poboljšanju protokola za usmjeravanje unutar domena, k ao što su OSPF i IS-IS, s ciljem njihovog funkcionisanja u mreži koja sadrži i optičke elemente. OSPF je proširen da može prenositi informacije o karakteristikama pojedinačnih veza. Ove karakteristike se prenose uz pomoć neprovidnih oglašavanja o stanju veze (opaque Link State Advertisement – LSA) i obuhvataju:

• Maksimalni propusni opseg, određuje maksimalni iskoristivi kapacitet linka. • Nerezervisani propusni opseg, određuje količinu propusnog opsega koji još nije

rezervisan na linku. Nerezervisani propusni opseg može biti oglašavan zasebno po prioritetima. Trenutno je podržano osam prioriteta. Za TE snop vezu, ovo je zbir nerezervisanog propusnog opsega svih komponenti.

• Minimalni i maksimalni propusni opseg za povezivanje, određuje minimalnu i maksimalnu količinu propusnog opsega koja može biti dodjeljena za jednu konekciju na pojedinačnoj vezi. Minimalni propusni opseg zavisi od prefinjenosti u dodjeljivanju od strane određenog hardvera.

• Tip zaštite veze je već opisan.


• SRLG, neporedana lista brojeva koji su SRLG identifikatori dodjeljeni vezama. • Opis sposobnosti komutiranja sprege, obuhvata sposobnost komutacije – sposobnost

sprega vezanih na krajeve veze i specifične informacije vezane za komutaciju – za TDM komutaciju npr. prefinjenost komutacije i pokazivač da li sprega podržava standardno ili arbitrirano SDH/SONET povezivanje (concatenation) i sl.

Objekti IS-IS poruka također imaju svoje TLV podobjekte za prenos istih informacija. Za prenos informacija o ograničenjima vezanim za pogoršanja signala postoje posebni podobjekti koji se koriste ako za njima postoji potreba u mreži.

5. POREĐENJE TEHNOLOGIJA Izvršićemo sumiranje osnovnih razlika između tehnologija o kojima smo do sada raspravljali.

5.1 IP I ATM U tabeli 6 su sumirane osnovne razlike između klasični IP i ATM tehnologija za paketski prenos podataka. Tabela 6 IP naspram ATM-a

Transport Prednosti Nedostaci Podržane usluge

Veličina paketa Zaglavlje

IP

Preovlađuje na korisničim platformama. Manja cijena opreme. Dograđuje se ka mrežama višestrukih usluga.

Nema ugrađen QoS. Uvođenje QoS mehanizama povećava cijenu i složenost.

Podaci, glas Promjenljiva, 40 do 64 000 bajta

40 bajtova

ATM

Višestruke klase usluga. Dokazan u prenosu videa i aplikacija u realnom vremenu. Ugrađen QoS.

Mala veličina ćelije neefikasna za prenos podataka . Velik broj nekorisničkih bita, 10-20%. Visoka cijena opreme.

Podaci, glas, IP, Frame Relay, X.25, iznajmljene linije

Fiksne ćelije, 53 bajta

5 bajtova

IP je dizajniran za rad u LAN mrežama. To je okruženje bez uspostavljanja veza. Propusni opseg nije problem i mreže zauzimaju mala geografska područja, te kašnjenja prenosa nisu velika. U slučaju zagušenja IP odbacuje pakete, a TCP protokol vrši ponovno slanje paketa. Odbačeni paketi se brzo detektuju, tako da korisnik ne primjećuje kašnjenje u saobraćaju. Ali, u WAN okruženju kašnjenja su veća i utiču na efikasnost QoS modela razvijenih za rad u IP-u i na brzinu otkrivanja odbačenih paketa. Propusni opseg je skuplja stavka u WAN-u nego u LAN-u. IP ruteri često ne mogu pružiti propusni opseg zahtjevan od strane rubnih LAN mreža. Klasični ruteri slabo računaju najbolje putanje. RIP će izračunati najkraću putanju; OSPF, BGP i EIGRP dozvoljavaju uravnotežavanja opterećenja i ne računaju uvijek najkraću putanju. Ovo je razlog povećane upotrebe MPLS-a i ATM-a u jezgrima u cilju upravljanja saobraćajem (TE). Ako dođe do pada kola ili rutera u mreži, ruterima treba dosta vremena da preračunaju nove putanje. Zbog toga se u jezgrima koriste SDH/SONET prstenovi koje u novije vrijeme zamjenjuje WDM tehnologija. Pojava VoIP (Voice over IP) tehnologije je pokazala još nedostataka IP mreža – kašnjenje i varijaciju kašnjenja (jitter). IP ne pruža način za kontrolu ovih nedostatka. IP ruteri se zamjenjuju dosta bržim IP komutatorima (IP Switch). IP ruteri su sporiji jer ispituju višestruka IP polja, vrše zamjene u zaglavlju i računaju putanje za svaki paket

5. POREĐENJE TEHNOLOGIJA 69

ponaosob. IP svič će proračunati rutu samo za prvi paket a sve sljedeće pakete će usmjeriti istom putanjom. Bez obzira na ova poboljšanja IP ne pruža efikasan način za upravljanje kvalitetom usluga. ATM je nastao za rad u WAN okruženjima od strane zajednice telekomunikaconih kompanija. Cilj je bio prerada PSTN mreža s ciljem pružanja podrške za multimedijalne i aplikacije u realnom vremenu. Zbog toga što potiče iz okruženja gdje je upravljanje saobraćajem ključna funkcija, ATM je orjentisan na uspostavljanje veza. Prednosti koje ATM pruža su: omogućje hardversku komutaciju što rezultuje boljim performansama, dozvoljava dinamičku dodjelu propusnog opsega za podatke u navalnom režimu, obezbjeđuje CoS i QoS podršku za multimediju, prilagođava se brzinama i veličini mreže, pruža zajedničku LAN/WAN arhitekturu, omogućuje jednostavnost preko arhitekture virtuelnih kola, ima snažne sposobnosti TE-a i upravljanja mrežom. Nedostaci ATM-a su: ima malu veličinu ćelije, ima velik suvišak nekorisničkih podataka, veliki su troškovi održavanja, zahtjeva novu opremu i tehničku stručnost. IP i ATM se mogu koristiti zajedno na veoma efikasan način. IP je univerzalni protokol za umrežavanje i za njega je napravljen ogrman broj usluga i aplikacija, neuporedivo veći nego za ATM. IP s druge strane ne može pružiti toliki nivo kvaliteta usluga kao ATM. Zbog toga se danas 85% okosnica IP mreža zasniva na ATM transportu.

5.2 IP i MPLS MPLS ne možemo posmatrati kao sistem odvojen od IP-a, pošto MPLS koristi IP protokol kao i IP protokole za usmjeravanje. Možemo da sumiramo razlike između MPLS-a i klasičnog IP-a, odnosno ukratko navesti unapređenja koja MPLS donosi IP mrežama. MPLS dodaje QoS, virtuelna kola i tunele, omogućuje jednostavno upravljanje saobraćajem u IP mrežama, pruža zajedničku upravljačku ravan Slojeva 2 i 3, podržava protokole Sloja 2 kao što su FR i ATM, pruža performanse komutacije Sloja 2, omogućuje VPN Sloja 3 sa preklapanjem adresnih prostora, kao i podršku za pseudožice Sloja 2. Rutiranje sa ograničenjima je superiornije od IP rutiranja jer u obzir ne uzima samo najkraću proračunatu putanju. Upotreba MPLS-a je najefikasniji način integracije IP-a i ATM-a u istu okosnicu mreže. MPLS smanjuje vremena procesiranja paketa u ruterima i poboljšava prosljeđivanje. MPLS omogućuje QoS u okosnicama mreža konkurišući metodama ili dopunjujući metode DiffServ, IntServ RSVP ili ATM QoS. MPLS riješava problem propagacije ruta n-tog stepena (n-squared route propagation) u velikim okosnicama gdje ruteri moraju biti povezani mrežom ATM ili FR virtuelnih kola.

5.3. MPLS i ATM Bazirani na različitim protokolima i tehnologijama, i MPLS i ATM pružaju usluge orjentisane na povezivanje, za prenos podataka preko mreže. U obe tehnologije veza se signalizira sa kraja na kraj, stanje veze se održava na svakom čvoru na putanji i tehnike pakovanja (enkapsulacije) se primjenjuju za prenos podataka vezom. Pored razlike u signalizacionim protokolima koji se koriste (RSVP/LDP za MPLS i PNNI za ATM) postoje i neke značajnije. Bitna razlika je u načinima transporta i pakovanja podataka. MPLS može da prenosi pakete promjenljive dužine, dok ATM prenosi fiksne ćelije od 53 bajta. Paketi se moraju segmentisati, prenijeti i ponovo sastaviti u ATM mreži pomoću slojeva za adaptaciju, što usložnjava mrežu i dodaje značajnu količinu bitova zaglavlja u odnosu na količinu korisničkih bitova u toku podataka. MPLS jednostavno dodaje oznaku paketima i prenosi ih kroz mrežu.


Razlika postoji i u prirodi veza. MPLS saobraćajna veza (LSP) je jednosmjena. Uspostavljanje dvosmjerne komunikacije između čvorova zahtijeva par LSP putanja. Tok podataka u drugoj putanji može koristiti drugačiju putanju kroz mrežu u odnosu na prvu. ATM veze od tačke do tačke (VC) su dvosmjerne, dozvoljavajući podacima da u oba smijera putuju istom putanjom kroz mrežu (dvosmjerne su SVC putanje, PVC su jednosmjerne). I ATM i MPLS podržavaju tunelovanje veza unutar veza. U ovu svrhu MPLS koristi slaganje oznaka, a ATM virtualne putanje. Slaganje oznaka omogućuje tunelovanje od više nivoa, dok VPI/VCI identifikatori omogućuju jedan nivo tunelovanja. Prednost koju MPLS ima nad ATM-om je ta što je projektovan ispočetka kao nadogradnja IP-a. Moderni usmjerivači podržavaju i IP i MPLS preko zajedniče sprege omogućavajući operaterima veliku prilagodljivost pri projektovanju mreža i upravljanju. ATM zahtijeva kompleksno prilagođavanje IP saobraćaju, čineći ga nepogodnim za upotrebu u današnjim mrežama koje su većinom zasnovane na IP-u.

5.4 MPLS i GMPLS GMPLS proširuje MPLS za podršku sprega koje nisu tipa paket/ćelija. Podrška dodatnim spregama (TDM, lambda, vlakno) utiče na osnovne odlike LSP putanje kao što su način zahtijevanja oznaka i njihova razmjena, prenošenje grešaka i sl. Tabela 7 sumira osnovne razlike MPLS i GMPLS sistema. Tabela 7 Razlike MPLS-a i GMPLS-a

MPLS GMPLS Podržava samo paket/ćelija sprege. Podržava sprege paket/ćelija, TDM, lamba i vlakno. LSP putanje počinju i završavaju na paket/ćelija LSR-ovima.

LSP putanje počinju i završavaju na LSR-ovima sličnog tipa (tj. PSC, L2SC, TDM, LSC, FSC).

Dodjela propusnog opsega može biti u bilo kom broju jedinica.

Dodjela propusnog opsega može biti samo u diskretnim jedinicama za neke komutatore, npr. za TDM, LSC i PSC.

Veliki broj oznaka. Manje oznaka se dodjeljuje kad se primjenjuju snopovi veza.

Nema ograničenja za čvor prethodni u nizu pri korištenju oznaka.

Ulazni ili čvor prethodni u nizu mogu ograničiti oznake koje mogu biti korištene od strane LSP-a, bilo na skoku ili cijeloj putanji.

Samo jedan format oznake. Format oznake zavisi od korištene sprege. Oznake se koriste za prosljeđivanje podataka i prenose se unutar saobraćaja.

Jedino u GMPLS-u oznake sastavlja upravljačka ravan i nisu dio saobraćaja.

Ne postoje parametri specifični za tehnologiju jer se koriste samo paket/ćelija sprege.

Podržava uključivanje informacija specifičnih za tehnologiju u signaliziranje.

Kanali podataka i upravljački kanali slijede istu putanju.

Razdvojenost upravljačkih i kanala podataka.

MPLS FRR. RSVP mehanizmi za brzi oporavak (poruke obavještenja).

Jednosmjerne LSP putanje. Dvosmjerne LSP putanje omogućuju: • Mogući su sukobi oko resursa ako se obrnuta

LSP uspostavlja posebnim signaliziranjem. • Pojednostavljeni postupci oporavka poslije

pada. • Manje kašnjenje uspostavljanja veze. • Zahtijeva manji broj poruka prilikom

uspostavljanja veze. Oznake ne mogu biti predložene od strane čvora prethodnog u nizu.

Dozvoljava da oznake budu predložene od prethodnog čvora i neprihvaćene od sljedećeg čvora.

6. ZAKLJUČAK 71

6. ZAKLJUČAK Mreža sljedeće generacije (Next-Generation Network – NGN) predstavlja mrežu velike brzine zasnovanu na prenosu paketa ili ćelija, sposobnu za transport i usmjeravanje saobraćaja višestrukih usluga, uključujući glas, podatke, video i multimediju. NGN je zajednička platforma za aplikacije i usluge koje su dostupne korisniku širom mreže, kao i van mreže. Glavne fizičke komponente NGN-a su vlakno i bežična sredina, usmjerivači, komutatori, mrežene kapije, serveri i rubni uređaji na mjestu korisnika. NGN je dizajniran za multimedijalne komunikacije, što uključuje širokopojasne osobine, višekanalni prenos podataka sa visokim brzinama prenosa, mala kašnjenja (80 ms ili manje), mali stepen gubitka podataka (manje od 5%, sa krajnjim ciljem manje od 1%) i garantovanje QoS-a. Osnovni gradivni blok mreža, aplikacija i usluga sljedeće generacije je IP. IP je najprimjenjeniji protokol Sloja 3; preko 98% mrežnih arhitektura u preduzećima uključuje IP. Uspjeh IP-a je doprinjeo i razvoju njemu potčinjenih tehnologija. Ethernet je najrasprostranjenija tehnologija Sloja 2 i čini se da u novijim implementacijama WAN mreža 10Gb Ethernet i Metro Ethernet pobjeđuju ATM. NGN ima infrastrukturu koja pokriva cijeli svijet i bazira se na brzom komutiranju paketa čime se postiže visoka efikasnost prenosa podataka. NGN uključuje optičke mreže sa ciljem eliminacije uskih grla u električnom domenu. NGN ima mrežno jezgro koje podržava višestruke usluge i vezano je sa rubom u cjelinu viskokog stepena inteligencije. Rub se zasniva na višenamjenskim ruterima/komutatorima koji uključuju: podršku za višestruke usluge (FR, ATM, IP i MPLS usluge), podršku višestrukim standardima (ATM UNI, PNNI, BGP, IS-IS, OSPF, VPN standardi), podršku za interfejse (FR, ATM, GbE i PoS) i standarde za povezivanje mreža i usluga (FR sa ATM-om, ATM sa MPLS-om). Jedan od ključnih pojmova u NGN mrežama je spajanje (konvergencija). Pojam spajanja se odnosi na sisteme, aplikacije i transport. Spajanje sistema je u rukama proizvođača opreme i odnosi se na težnje za pravljenjem jedinstvenih uređaja za opsluživanje transporta glasa, podataka i videa. Ovo se uglavnom odnosi na razvoj servera za poziv koji bi zamjenili tradiconalne centrale. Glas bi se prenosio paketski preko IP mreža umjesto komutacijom kola u PSTN mrežama. Sa stanovišta preduzeća ovo podrazumjeva korištenje IP PBX (Private Branch Exchange) i IAD (Integrated Access Device) uređaja. Spajanje aplikacija podrazumjeva sjedinjavanje glasa, podataka i videa na korisničkim sistemima ili serverima. Ovo uključuje multimedijalne prezentacije i konferencije, učenje na daljinu, telemedicinu, ratovanje na daljinu, videoigre i sl. Spajanje transporta podrazumjeva pravljenje jedinstvene mreže za prenos glasa, podataka i videa IP paketima. Cilj je napraviti jedinstvenu transportnu infrastrukturu za razliku od današnje koja podrazumjeva posebne mreže: PSTN, IP okosnice, Internet, FR i ATM mreže i sl. Problem je što svaka mreža zahtijeva posebne upravljačke ravni, što znači zasebne upravljačke sisteme i procedure. Glavni argument za spajanje je smanjivanje troškova, pogotovo u slučaju prenosa glasa paketima. Spajanjem aplikacija IP telefonija nije prost prenos glasa, već potpuno multimedijalno rješenje. Ono što je bitno u kontekstu ovog rada je spajanje javnih telekomunkacionih infrastruktura. Tehnologije koje su obrađene predstavljaju osnovu modernih transportnih tehnologija i omogućuju ispunjavanje zahtjeva po pitanju brzina, kašnjenja i pouzdanosti komunikacije. Kao što slika 1 pokazuje, PSTN i IP imaju isti cilj. Dok su na početku PSTN mreže bile namjenjeme prenosu glasa, a IP mreže prenosu podataka, danas obe imaju zajednički cilj – pružiti mrežu velike brzine sposobnu za upotrebu interaktivnih multimedijalnih aplikacija. Obe teže primjeni QoS sistema iz dva razloga. Prvo, sposobnosti aplikacije su ključne za


korisnika; bez QoS sistema je nemoguće podržati interaktivne aplikacije bogatog sadržaja. Druga stvar, bitnija za davaoca usluga, je to što QoS omogućuje razlaganje usluga na nivoe i naplaćivanje shodno nivou. U svijetu u kom cijena transporta po bitu dramatično opada, zarada se obezbjeđuje iz novih usluga. Korisniku se nudi nekoliko nivoa usluga od najnižieg do najvišeg. Najviši nivo ima najveći QoS, ali i visoku cijenu. PSTN je osamdesetih razvio vlastiti pristup obezbjeđivanju kvaliteta usluga i multimedije – ATM. Danas se telekomunikacione kompanije okreću standardu razvijenom od strane IETF udruženja, upotrebi MPLS-a. Mnogi davaoci usluga čije su mreže zasnovane na FR i ATM transportu primjenili su MPLS u cilju smanjenja troškova upravljanja i prenosa IP saobraćaja. Krajnji cilj, po današnjim planovima, je spajanje IP modela sa optičkim mrežama upotrebom napredne verzije MPLS-a zvane GMPLS. Internet ima iste ciljeve kao i PSTN – podržati velike brzine, podržati multimedijalni saobraćaj i podržati QoS garancije. Internet zajednica je primjenila nešto drugačiji pristup nego PSTN. Nisu se oslonili na ATM i njegov QoS sistem; razvili su niz arhitektura za obezbjeđivanje CoS i QoS sistema. Sve ove arhitekture su obuhvaćene krovnom arhitekturom pod imenom ISA (Integrated Services Architecture). ISA obuhvata razna rješenja, uključujući IntServ, DiffServ, zajedno sa MPLS-om. Krajnji cilj je spajanje IP-a i optike. Ovo obezbjeđuje GMPLS. Vidimo da je osnova svih tipova spajanja IP. IP bazirano usmjeravanje i platforme za komutaciju su dovoljno pouzdani da budu temelj spajanja mrežne infrastrukture davalaca usluga. Spojene IP mreže glatko ujedinjuju razne tehnologije omogućujući nove poslovne alate, aplikacije i usluge koje ne bi bilo moguće ostvariti posebnim mrežama. Rukovanje svim vidovima elektronske komunikacije preko jedne infrastrukture bazirane na IP paketima smanjuje troškove izgradnje i korištenja mreža i povećava nivo usluga pruženih korisniku. IP bazirane mreže davaoca znače efikasnost, upotrebljivost, manje troškove i predstavljaju plodno tlo za razvoj novih usluga. Detaljna komparativna analiza performansi paketskih mreža kao što su: ATM, IP, IMS (IP Multimedia Subsystem), MPLS, GMPLS, Frame Relay i druge, može se realizovati uporerđivanjem niza parametara (kriterijuma) kao što su na primjer: skup mrežnih usluga, kvalitet usluga (QoS), upravljanje QoS-om, tehničko-tehnološka složenost (softver, hardver), bezbjednost i zaštita, skalabilnost performansi i usluga, univerzalni servis, funkcionalna otpornost i drugih. Višekriterijumska komparacija pomenutih telekomunikacionih mreža je od interesa prilikom izbora rješenja NGN-a.

7. LITERATURA 73

7. LITERATURA Knjige:

1. Abhijit S. Pandya, Ercan Sen: ATM Technology for Broadband Telecommunications Networks, CRC Press, 1998.

2. Adrian Farrel: The Internet and Its Protocols, A Comparative Approach, Morgan Kaufmann, 2004.

3. Carlos Pignataro, Ross Kazemi, Bil Dry: Cisco Multiservice Switching Networks, Cisco Press, 2002.

4. Greg Bernstein, Bala Rajagopalan, Debanjan Saha: Optical Network Control: Architecture, Protocols, and Standards, Addison Wesley, 2003.

5. Harry G. Perros: Connection-oriented Networks SONET/SDH, ATM, MPLS and OPTICAL NETWORKS, John Wiley & Sons, 2005.

6. Ina Minei, Julian Lucek: MPLS-Enabled Applications, Emerging Developments and New Technologies, John Wiley & Sons, 2005.

7. Jovan Radunović, Petar Matavulj, Optičke pristupne mreže, ETF Beograd, 2004. 8. Lillian Goleniewski, Kitty Wilson Jarrett: Telecommunications Essentials, Second

Edition: The Complete Global Source, Addison Wesley, 2006. 9. Luc De Ghein: MPLS Fundamentals, Cisco Press, 2007. 10. Milojko Jevtović:Telekomunikacione ATM mreže, Grafo-Žig, 2001. 11. Mitch Tulloch: Microsoft encyclopedia of networking, Microsoft Press, 2000. 12. Monique Morrow, Azhar Sayeed: MPLS and Next-Generation Networks:

Foundations for NGN and Enterprise Virtualization, Cisco Press, 2006. 13. Regis J. (Bud) Bates: Broadband Telecommunications Handbook, The

McGraw−Hill, 2002. 14. Robert Wood: Next-Generation Network Services, Cisco Press, 2003. 15. Sam Halabi: Metro Ethernet, Cisco Press, 2003.

Web:

1. http://en.wikipedia.org/

http://en.wikipedia.org/�

Documents

UPOREDNA ANALIZA ATM, MPLS I GMPLS MREŽA