Routing Enhancements for GMPLS Jun-Hyun, Moon Computer Communications LAB., Kawangwoon University imp@kw.ac.kr

Generalized Label Label의 semantics는 abstract identifier로 사용될 뿐 아니라 Physical entity (ex, time slot, wavelength, switch port)의 identifier로서 사용함 LSR과 OCX를 비교 LSR switching fabric  OXC wavelength switching fabric LSP  Optical channel trail

Generalized MPLS Goal “A single control domain” Extended link state 정보의 전달 Integrated network topology 정보의 구성 Constraint-based routing에 의한 traffic engineering Dynamic explicit route (LSP, Optical channel trail)의 설정 LSP에서의 protection/restoration 가능 현재의 access/metro/core networks가 갖고 있는 multiple switching 기반의 계층의 벽을 제거하고자 함

Routing의 확장 [1] IGP의 확장 GMPLS의 주요 목표 특정 link metric을 최소하는 경로를 설정하는 것 Constraint를 충족하는 경로(LSP: optical channel trail 등)를 설정하는 것 현재의 link state 정보와 함께 constraint와 관련된 link state 정보를 distribute할 수 있어야 함 IGP의 확장

Constraint-based Routing 특정 metric과 함께 constraint를 고려한 경로 설정과 traffic 할당 Constraint의 유형 Link resource attributes (ex. Link bandwidth) Link administrative attributes (ex. Resource class 즉 Policy) Constraint를 충족하는 경로 Traffic service requirement의 만족 Load balancing과 congestion 해소 Traffic의 rerouting에 의한 network protection/restoration 기능 제공 Traffic engineering (TE)을 위한 기반이 됨

Constraint-based routing에 의한 경로 설정

IGP(OSPF)의 확장 OSPF 의 LSA를 통해 전달하는 link state 정보에 GMPLS TE link TLV를 추가하고 TE link TLV에 새로운 sub-TLV를 정의 새로 정의되는 sub-TLVs Outgoing/Incoming interfaces identifier Link protection type Link descriptor Shared Risk Link Group (SRLG) Maximum LSP bandwidth 등

새로운 TE 관련 sub-TLVs Sub-TLV list of TE Link TLV Link type Link ID Local/Remote interface IP address Traffic engineering metric Maximum bandwidth Resource class/color Link mux capability Outgoing/Incoming interface identifier Maximum LSP bandwidth Link protection type Link descriptor Shared Risk Link Group (SRLG)

Routing의 확장 [2] LSP Hierarchy Router의 label space에 비해서 OXC나 TDM switch의 label space가 상당히 적음. 즉 OXC의 파장의 수나 TDM channel의 수는 router에서 할당할 수 있는 label의 수보다 훨씬 적음. 그렇다면 Label space간의 매핑은 어떻게 할 것인가? Router에 할당된 대역은 연속적인 값을 갖을 수 있는데 비해 OXC의 파장이나 TDM channel에 할당되는 대역은 훨씬 큰 크기의 값으로 구분이 됨 LSP Hierarchy

LSP Hierarchy LSP Hierarchy Packet switch (PS) LSP : Label  Virtual circuit Time Division switch (TDM) LSP : Label  Time slot Wavelength switch (WS) LSP : Label  Wavelength Fiber switch (FS) LSP : Label  Fiber

Forwarding Adjacency 정의 GMPLS Node는 LSP를 OSPF/IS-IS의 Link로서 선언할 수 있다.이 때 neighbor node에 알려지는 LSP는 neighbor node간의 adjacency는 없지만 LSP의 종단 node 간에는 adjacency를 갖음. 이러한 link를 Forwarding Adjacency를 갖는다고 함 Node (LSR)는 경로를 계산할 때 전통적인 link 뿐 아니라 FA link도 함께 사용함 경로를 설정할 때 GMPLS의 signaling에 의해서 전통적인 link와 FA link 사이의 label binding이 이루어짐

Forwarding Adjacency LSP 아래 그림에서 SDH MUX는 상대편 SDH MUX까지의 LSP를 FA-LSP로서 neighbor node에게 알려줌. 즉 전통적인 link와 마찬가지로 다른 모든 node에게 TE-link 정보로서 flooding 됨 LSR은 FA-LSP를 하나의 link로 취급하여 경로를 계산할 때 사용함

TE attributes Link type Link ID(OSPF) Router ID of the tail end of FA-LSP Local/Remote interface IP address or outgoing/incoming interface ID Traffic engineering metric Maximum/reserved bandwidth Resource class/color Link Multiplex Capability Path information : TBD

Link Multiplex Capability sub-TLV OSPF의 TE-Link TLV에서는 Link Multiplex Capability sub-TLV를 정의하고 있음 이 link attribute는 주어진 link가 multiplex/demultiplex가 가능한지, 그리고 어느 정도의 mux/demux capability를 갖는지 알려줌 Packet-switch capable Layer-2 switch capable Time-Division capable Lamda-switch capable Fiber-switch capable

Routing의 확장 [3] Link Bundling Optical/TDM network의 경우 두 이웃하는 node 사이의 link 수는 현재의 두 이웃하는 router 사이의 link 수 보다 훨씬 많음. 예를 들어 두 OXC간의 fiber 수, 혹은 wavelength의 수는 수백 수천 개 혹은 그 이상이 될 수 있음 이것을 모두 별도의 link로서 취급할 경우 Link State Database의 크기는 현재보다 수백 배 수천 배에 이를 것임 Link Bundling

Link Bundling [1] 유사한 특정의 여러 parallel links의 link attributes를 하나의 “bundled link”의 attribute로서 OSPF의 LSA로 advertise 함 앞에서 제시한 Link State Database와 Link State Protocol의 scalability 문제를 해결할 수 있음

Link Bundling [2] 하나의 bundled link로서 통합되는 component link는 다음과 같은 동일한 특성을 갖고 있어야 함 Link Types Traffic Engineering Metric Resource Classes Link Multiplexing Capability

TE attributes Link type Link ID(OSPF) Router ID of the neighbor (or Interface address of designated router) Local/Remote interface IP address or outgoing/incoming interface ID Component link 중 선택 Traffic engineering metric : component link의 metric 사용 Maximum Link bandwidth Maximum LSP bandwidth로 대체해서 사용 Maximum reserved bandwidth/Unreserved bandwidth Resource class/color Maximum LSP bandwidth

Routing의 확장 [4] Unnumbered Links Optical/TDM network의 경우 두 이웃하는 node 사이의 link 수는 현재의 두 이웃하는 router 사이의 link 수 보다 훨씬 많음. 예를 들어 두 OXC간의 fiber 수, 혹은 wavelength의 수는 수백 수천 개 혹은 그 이상이 될 수 있음 이러한 모든 파장, TDM channel에 별도의 IP address를 할당하는 것은 주소 공간의 문제와 관리상의 문제가 있음 Unnumbered Links

Unnumbered Link Unnumbered Link IP 주소를 갖지 않는 link LSR은 32-bit identifier를 할당하며, 이 ID는 이 LSR의 범위에서는 unique한 값임 따라서 link는 <LSR의 Router ID, Interface ID>로 unique하게 나타냄 OSPF의 TE extension은 unnumbered link에 대한 정보를 전달 MPLS TE signaling에서는 이 link를 명시함

Link Management Protocol Routing의 확장 [5] Node의 어느 port가 neighbor node의 어느 port와 연결되어 있는지를 아는 것은 link management에 있어서 중요한 요구사항임 또한 link에 장애가 발생했을 때 이것을 빨리 발견하고 다른 channel로의 대체가 필요함 Link에서 control channel을 data channel과 분리하여 management 하는 것이 필요함 이 모든 것을 위해서 link를 효율적으로 management하기 방법이 요구됨 Link Management Protocol

Link Management Protocol [1] 두 neighbor node 사이에서 link management 수행 Control channel의 연결을 유지 Control channel은 link 제공, 장애 통보, 경로 관리, label 할당, topology information을 전달함 In-band 혹은 Out-of-band를 사용

Link Management Protocol [2] Data channel의 물리적 연결을 검증 설치 시 cabling error를 발견 Link의 label 결합을 관리 Link (fiber, channel) 장애를 발견 Link property 정보를 상호 연결 LMP authentication

결론 GMPLS는 IP network node (router, OXC, TDM switch)는 하나의 control plane에서 동작하기 위한 MPLS-TE 기반의 routing과 signaling protocol임 GMPLS는 MPLS가 제공하는 traffic engineering 기능을 optical layer에서도 적용할 수 있음 GMPLS를 위해서는 현재의 IGP의 확장과 함께 routing에서의 보완(enhancements)이 필요함 또한, GMPLS를 위해서 MPLS-TE signaling protocol (RSVP-TE, CR-LDP)의 확장이 필요함

References http://www.nigeriancomputersociety.com/contentimages/Generalized Multiprotocol.pdf, GMPLS Data Connection Limited, MPLS for Optical Network White Rocks Networks, GMPLS : A New Way of Optical Networking RFC 3473, Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) Signaling Resource ReserVation Protocol-Traffic Engineering (RSVP-TE) Extensions. L. Berger, Ed.. January 2003. http://www.gmpls.org