Kỹ thuật lưu lượng với MPLS

1. Trường hợp minh họa

Trong phần này, ta dùng một trường hợp để minh họa cho các yêu cầu về TE. Giả sử dụng mô hình mạng như ở Hình 2.1, hai nút nguồn A và B sẽ gửi lưu lượng đến nút đích D qua nút C. Phí tổn (cost) của tuyến được tính dựa vào metric của liên kết. Khi các metric bằng nhau thì phí tổn chính là số chặng (hop/router) trong tuyến. Giữa C và D là hai đường truyền có phí tổn khác nhau và tất cả các liên kết sẽ có cùng một dung lượng và tốc độ.
Trường hợp này đưa ra yêu cầu về vấn đề cải thiện việc sử dụng tài nguyên. Trong mạng ở Hình 2.1, giả sử lưu lượng của tất cả các liên kết là 150 Mbps, nút A gửi đi 120 Mbps và nút B gửi đi 40 Mbps đến nút D. Nếu lưu lượng đi theo đường truyền ngắn nhất thì luồng 160 Mbps sẽ qua đường truyền C-G-D, vượt quá lưu lượng trên liên kết, gây ra nghẽn và mất dữ liệu. Nhưng bằng cách chia lưu lượng giữa đường ngắn nhất (C-G-D) và đường dài nhất (C-E-F-D) thì sẽ không xảy ra tắc nghẽn và luồng 80 Mbps được chuyển tiếp trên mỗi đường liên kết. Điều này được thực hiện bằng cách kiểm soát các phí tổn trên các liên kết để nó làm việc với phí tổn bằng nhau. Lúc đó, lưu lượng sẽ được chia ra (hay tải cân bằng - load balanced) giữa chúng.
Từ trường hợp trên ta có hai yêu cầu sau: tính toán đường truyền giữa nguồn và đích sao cho phù hợp với các điều kiện ràng buộc và chuyển tiếp lưu lượng theo đường truyền này.

2.1. Thuộc tính ưu tiên (priority) và sự chiếm trước (preemption) LSP

MPLS-TE dùng độ ưu tiên của LSP để đánh dấu các LSP quan trọng hơn và cho phép chúng giành tài nguyên từ các LSP khác (hay chiếm trước LSP khác). MPLS-TE đưa ra tám mức độ ưu tiên, 0 là tốt nhất và 7 là xấu nhất. Ví dụ, LSP có độ ưu tiên 2 sẽ quan trọng hơn LSP có độ ưu tiên 6. Một LSP sẽ gồm hai độ ưu tiên: độ ưu tiên thiết lập (setup priority) và độ ưu tiên lưu giữ (hold priority). Độ ưu tiên thiết lập kiểm soát truy xuất tài nguyên khi LSP được tạo hay quyết định lúc nào chấp nhận một LSP và độ ưu tiên lưu giữ kiểm soát truy xuất tài nguyên cho LSP mới tạo.
Khi một LSP mới được thiết lập, nếu không có đủ tài nguyên cho nó thì độ ưu tiên cài đặt của nó sẽ được so sánh với độ ưu tiên lưu giữ của LSP cũ để quyết định xem có thể chiếm được tài nguyên của LSP cũ không. Vì vậy, các LSP cũ sẽ bị hủy. Tóm lại, các mức độ ưu tiên sẽ quyết định cách xử lý của một LSP khi xảy ra tranh chấp tài nguyên trong mạng.

2.3.Tính toán đường truyền – CSPF

Như thuật toán đường đi ngắn nhất (SPF - Shortest Path First), SPF ràng buộc (CSPF - Constrained SPF) tính đường đi ngắn nhất dựa vào việc quản lý metric. CSPF chỉ tính các đường mà thỏa mãn một trong các điền kiện ràng buộc (như băng thông sẵn có) bằng cách loại bớt các liên kết không thỏa. Ví dụ nếu điều kiện về băng thông, CSPF sẽ bỏ bớt các liên kết không có đủ băng thông để dùng. Như trường hợp minh họa, khi LSP A-D được thiết lập là 120Mbps thì chỉ có 30 Mbps là sẵn có trên tuyến A-C-G-D. Vì vậy, khi tính toán đường đi cho LSP B-D với yêu cầu 40 Mbps, thì các liên kết C-G và G-D phải bị loại đi khỏi mô hình mạng và CSPF sẽ chọn tuyến thay thế tốt nhất có sẵn.
Khi điều kiện ràng buộc về "màu liên kết" (còn gọi là một thuộc tính quản lý, thường mang tính trực giác), các liên kết sẽ được cấu hình với màu khác nhau và một liên kết có thể có nhiều màu hay không có màu nào hết, tối đa có 32 màu được dùng. Như mạng ở Hình 2.2, liên kết E-F và F-D được gán màu "đỏ", C-D là "xanh lam", C-G không có màu trong khi C-E được gán vừa "đỏ" vừa "xanh lục". Việc quy định màu cho liên kết thường dựa trên các thuộc tính như độ trễ, độ mất gói, giá trị phí tổn hay vị trí địa lý.
Các màu ở đây cho biết được LSP sẽ chứa hay không chứa liên kết nào của một tuyến cụ thể. Ví dụ, nếu gán các liên kết có độ trễ cao với màu "xanh lam", ta có thể tính được đường truyền mà không qua liên kết đó bằng cách loại bỏ các liên kết "xanh lam" khỏi đường truyền đó. Như ở Hình 2.2, giả sử C-D là liên kết độ trễ cao. LSP1 được thiết lập giữa C và D với điều kiện "bỏ liên kết xanh lam", tức là không có liên kết nào trong tuyến được gán "xanh lam". Dù cho C-D là đường đi ngắn nhất nhưng nó vẫn bị loại khỏi sự tính toán do có màu "xanh lam" và LSP sẽ thành lập một tuyến khác mà không chứa C-D, như C-G-D chẳng hạn. Tương tự, LSP2 cũng được thiết lập giữa C và D với điều kiện "chứa liên kết đỏ", và tất cả liên kết trong tuyến sẽ được gán màu "đỏ", kể cả C-E được gán hai màu "đỏ" và "xanh lam". Theo thuật toán CSPF, các liên kết có màu không thích hợp với các điều kiện ràng buộc sẽ bị loại khỏi mô hình.
Giống như SPF, kết quả thu được của thuật toán CSPF là một đường truyền đơn. Nếu tại cùng một thời điểm có các đường đi đều tốt như nhau thì chỉ có một đường là được chọn. Các phương pháp quyết định chọn đường đi trong CSPF gồm có: chọn ngẫu nhiên, chọn theo least-fill (liên kết còn trống) hay most-fill (liên kết đã đầy).
Dù sự tính toán đường truyền diễn ra như thế nào thì một bộ chuyển mạch nhãn chuyển tiếp trạng thái cũng phải được thiết lập dọc theo đường truyền để bảo đảm rằng lưu lượng không bị phân tán khỏi đường truyền mong muốn.