Bài viết đề xuất một mô hình tối ưu cho lời giải chính xác của bài toán với mạng kích thước lớn. Mô hình sử dụng p-cycles để bảo vệ các liên kết ngoài và FIPP p-cycles được sử dụng để bảo vệ bên trong các miền. Kết quả thực nghiệm trên mạng gồm 10 miền.
JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Educational Sci., 2015, Vol 60, No 7A, pp 41-52 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn DOI: 10.18173/2354-1075.2015-0051 BẢO VỆ MẠNG QUANG ĐA MIỀN DỰA TRÊN p-Cycle Đỗ Trung Kiên Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt Bảo vệ mạng quang đa miền toán trung tâm thiết kế mạng quang Đa số nghiên cứu trước tập trung đề xuất giải pháp gần Trong nghiên cứu này, chúng tơi đề xuất mơ hình tối ưu cho lời giải xác tốn với mạng kích thước lớn Mơ hình sử dụng p-cycles để bảo vệ liên kết FIPP p-cycles sử dụng để bảo vệ bên miền Kết thực nghiệm mạng gồm 10 miền Từ khóa: Mạng quang đa miền, bảo vệ mạng quang, mơ hình phân tán, thuật toán sinh cột, p-cycles Mở đầu Trong mạng quang đa miền, miền đơn nối kết với liên kết ngồi Hình minh họa cho mạng quang miền Các yêu cầu kết nối liên miền (nút nguồn nút đích nằm hai miền khác nhau) đạt tới đích thơng qua liên kết mạng Các liên kết nối kết nút biên Topo mạng miền ẩn với tất miền khác Tuy nhiên, nút biên có thơng tin liên kết miền Hình Mạng quang đa miền Khả chịu lỗi mạng quang đa miền đề cập tới vần đề trì dịch vụ liên kết thiết bị xảy lỗi mạng Ngày nhận bài: 20/7/2015 Ngày nhận đăng: 8/11/2015 Liên hệ: Đỗ Trung Kiên, e-mail: Kiendt@hnue.edu.vn 41 Đỗ Trung Kiên Một số nghiên cứu đưa giải pháp cho bảo vệ mạng quang đa miền dựa lược đồ bảo vệ liên kết, bảo vệ phân đoạn bảo vệ toàn đường Tổng hợp nghiên cứu tìm thấy báo [1, 2] Đa số đề xuất lời giải gần cho lược đồ quản lí mạng phân tán Trong nghiên cứu này, chúng tơi đề xuất phân tích lời giải xác cho mơ hình quản lí mạng tập trung Trong mơ hình giả sử quản lí mạng biết thơng tin chi tiết tồn mạng đa miền Sau đó, chúng tơi đề xuất lời giải cho mơ hình quản lí mạng phân tán, nghĩa thỏa mãn điều kiện hoạt động mạng quang đa miền [3] Lời giải dựa chiến lược phân tán toán bảo vệ ban đầu thành toán giải cách độc lập Mơ hình đề xuất lược đồ bảo vệ hai mức, liên kết ngồi bảo vệ p-cycles liên kết bảo vệ FIPP p-cycles 2.1 Nội dung nghiên cứu Bài toán bảo vệ mạng quang đa miền Trong mục này, diễn tả cách hình thức toán bảo vệ mang quang đa miền Đầu tiên, diễn tả việc xác định đường cho yêu cầu mục 2.1.1., sau khái niệm mạng tích hợp ảo giới thiệu mục 2.1.2., cuối mục 2.1.3 diễn tả lược đồ bảo vệ dựa p-cycle 2.1.1 Xác định đường cho yêu cầu Mạng quang đa miền diễn tả đồ thị G = (V, E), V tập nút mạng E tập cạnh Mỗi cạnh diễn tả liên kết vật lí hai chiều cặp nút Với D tập miền, miền đánh số d Tập đỉnh V chia thành tập Vd , Vd tập nút miền d ∈ D Chúng ta định nghĩa E INTER ⊂ E tập liên kết ngồi Từ đó, ta định nghĩa: V = Vd d∈D E = Ed d∈D ∪ E INTER (2.1) Lưu lượng định tuyến mạng quang đa miền định nghĩa tập yêu cầu K Với yêu cầu k ∈ K, bk định nghĩa đòi hỏi băng thơng (số lượng kênh quang) WPk định nghĩa đường nút đầu sk nút cuối dk Chúng ta phân biệt hai loại yêu cầu: yêu cầu miền nơi mà nút nguồn đích nằm miền, yêu cầu ngồi miền nơi mà nút nguồn nút đích nằm miền khác Các yêu cầu miền chia thành tập yêu cầu miền tập liên kết P Sau định tuyến cho yêu cầu, CAPW e diễn tả đòi hỏi băng thơng cạnh e, CAP e dung lượng dự trữ giành cho bảo vệ cạnh e, bκ đòi hỏi băng thơng phần yêu cầu κ bên miền 2.1.2 Mạng tích hợp ảo Cả hai mơ hình tập trung phân tán đề xuất mục 2.2 sử dụng khái niệm mạng tích hợp, gọi mạng ảo, định nghĩa đồ thị GVIRTUAL = (V BORDER , E INTER ∪ E VIRTUAL ), V BORDER tập nút biên, E INTER tập liên kết E VIRTUAL tập cạnh ảo 42 Bảo vệ mạng quang đa miền dựa p-Cycle Hình Lược đồ bảo vệ hai mức Cho miền, tất cặp nút biên nối kết cạnh ảo đồ thị GVIRTUAL Mỗi cạnh ảo e phải tương ứng với đường vật lí Pe Hợp mạng đơn miền với liên kết tạo thành đa đồ thị với đặc thù sau: cặp nút biên miền nối kết nhiều cạnh ảo, cạnh ảo tương ứng với đường vật lí, cạnh ảo khác tương ứng với đường vật lí khác Trong hai mơ hình tập trung phân tán, sử dụng thuật tốn k-đường ngắn để tính tốn đường vật lí cho cạnh ảo Trọng số độ dài k-đường ngắn tương ứng với dung lượng dự trữ cho bảo vệ Sự khác hai mơ hình nằm thứ tự thực thuật tốn Trong mơ hình tập trung, việc tính tốn đường vật lí cho cạnh ảo thực trước tính tốn p-cycles giả sử thơng tin chi tiết tồn mạng có hiệu lực miền, trong lược đồ phân tán, công việc tính tốn cách độc lập trước sau tính tốn p-cycles 2.1.3 Lược đồ bảo vệ hai mức Bài toán bảo vệ mạng quang đa miền xây dựng dựa chiến lược bảo vệ hai mức, p-cycles tính tốn mạng ảo cho việc bảo vệ liên kết ngoài, FIPP p-cycles tính tốn miền để bảo vệ cho liên kết Hình minh họa lược đồ bảo vệ hai mức Chu trình với liên kết mầu đỏ đậm nối kết nút biên v1 , v2 , , v10 diễn tả p-cycle bảo vệ liên kết {v3 , v4 } {v1 , v6 } FIPP p-cycles diễn tả chu trình màu xanh để bảo vệ liên kết bên miền 2.2 Mơ hình tốn học Trong phần này, diễn tả lược đồ bảo vệ dựa p-cycle cho hai mơ hình tập trung phân tán để giải tốn tính tốn lưu lượng (dimensioning) mạng quang đa miền Tính tốn lưu lượng mạng quang đa miền việc xác định lưu lượng liên kết mạng cho tổi thiểu hóa tổng lưu lượng liên kết đáp ứng yêu cầu nối kết mạng đảm bảo mạng hoạt động xảy lỗi Đầu tiên định nghĩa khái niệm cấu hình biến sử dụng hai mơ hình 2.2.1 Khái niệm cấu hình Có ba loại cấu hình 43 Đỗ Trung Kiên Cấu hình p-cycle: Mỗi cấu hình kết hợp p-cycle với tập liên ngồi bao phủ (vì bảo vệ) p-cycle Chúng ta định nghĩa C tập tồn cấu hình p-cycles mạng ảo GVIRTUAL Cho chu trình c ∈ C cạnh e ∈ GVIRTUAL , αce ∈ {0, 1, 2} diễn tả khả bảo vệ cung cấp p-cycle c cho liên kết e: αce = e nằm chu trình c, αce = e nằm bắt chéo chu trình c (nghĩa có đỉnh liên kết e nằm chu trình), αce = ngược lại Tương tự, tham số αce ∈ {0, 1}: αce = e nằm chu trình c, ngược lại Cấu hình FIPP p-Cycle: Mỗi cấu hình kết hợp FIPP p-cycle với tập yêu cầu miền mà bảo vệ Với Fd tập tồn cấu hình FIPP p-cycle tiềm miền d Mỗi cấu hình f ∈ Fd biểu diễn vector β f = (βκf )κ∈Kd , βκf ∈ {0, 1, 2} định nghĩa mức bảo vệ (số lượng đường bảo vệ) cung cấp FIPP p-cycle kết hợp với cấu f f hình f cho yêu cầu kết nối κ Tham số β e ∈ {0, 1}: β e = e nằm chu trình kết hợp với cấu hình f , ngược lại Cấu hình đường đi: Cấu hình sử dụng mơ hình tập trung Mỗi cấu hình kết hợp cạnh ảo e với tập đường vật lí tương ứng Mỗi cấu hình đặc thù bởi: γep ∈ {0, 1} cho γep = liên kết ảo e ánh xạ tới đường p, ngược lại 2.2.2 Các biến mơ hình Cho hai mơ hình, sử dụng ba tập biến cho biết cấu hình sử dụng: biến z c cho biết số lượng sử dụng cấu hình p-cycle c, biến z f cho biết số lượng cấu hình FIPP p-cycle f sử dụng, biến z p cho biết số lượng băng thơng sử dụng đường vật lí p ∈ Pe để phục vụ liên kết ảo e 2.3 Mơ hình tập trung Trong mơ hình tập trung, giả sử quản lí mạng biết tất thơng tin chi tiết tồn mạng Và cần xác định tối thiểu hóa đòi hỏi băng thông liên kết bảo vệ tất yêu cầu kết nối Dung lượng tương ứng với tổng dung lượng băng thông sử dụng cho p-cycle, băng thông sử dụng cho FIPP p-cycle băng thơng cho đường vật lí tương ứng với cạnh ảo CEN (z c , z f , z p , CAP Pe ), viết sau: Hàm mục tiêu kí hiệu zOBJ αce z c + CEN zOBJ = c∈C e∈E INTER P CAP e (2.2) d∈D e∈Ed subject to c∈C αce z c ≥ f ∈Fd p∈Pe βκf z f ≥ bκ zp − f βe zf f ∈Fd 44 W CAP e c∈C ≤ e ∈ E INTER (2.3) κ ∈ Kd , d ∈ D (2.4) αce z c ≥ 0e ∈ E VIRTUAL P CAP e e ∈ Ed , d ∈ D (2.5) (2.6) Bảo vệ mạng quang đa miền dựa p-Cycle e∈EdVIRTUAL p∈Pe γep z p ≤ P CAP e e ∈ Ed , d ∈ D z c ∈ Z+ for c ∈ C f (2.8) + z ∈ Z for f ∈ F = Fd + ∈ Z for e ∈ (2.9) d∈D z p ∈ Z+ for p ∈ Pe , e ∈ EdVIRTUAL P CAP e (2.7) Ed (2.10) (2.11) d∈D Ràng buộc (2.3) đảm bảo đường làm việc liên kết bảo vệ p-cycles chống lại lỗi đơn Ràng buộc (2.4) đảm bảo FIPP p-cycle bảo vệ đòi hỏi miền Ràng buộc (2.5) đảm bảo liên kết ảo e thuộc p-cycles ánh xạ một vài đường vật lí Ràng buộc (2.6) đảm bảo băng thông đủ đáp ứng cho FIPP p-cycles liên kết Ràng buộc (2.7) đảm bảo số lượng băng thông liên kết đủ để cung cấp cho đường vật lí tương ứng với liên kết ảo 2.4 Mơ hình phân tán 2.4.1 Sơ đồ chung Trong mơ hình phân tán, miền topo mạng chi tiết tất miền khác Bởi vậy, quản lí tồn mạng quang đa miền nằm mạng ảo miền cung cấp thông tin liên kết ảo cặp nút biên Hình Sơ đồ thuật tốn lược đồ phân tán Hình mơ tả lược đồ thuật tốn thực để tìm lời giải cho toán bảo vệ mạng quang đa miền mơ hình phân tán Ban đầu, tính tốn FIPP p-cycles cho tối thiểu hóa dung lượng sử dụng bảo vệ tất yêu cầu bên miền Sau đó, thu thông tin dung lượng liên kết sử dụng cho FIPP p-cycles Từ thơng tin này, liên kết ảo tính toán (thủ tục Map (1)) thu mạng ảo Chúng ta tính tốn p-cycle mạng ảo để bảo vệ liên kết Tại thời điểm biết băng thơng đòi hỏi xác liên kết ảo, thủ tục Map(2) xác định lại đường vật lí cho liên kết ảo Sau thu tổng băng thơng đòi hỏi cho việc 45 Đỗ Trung Kiên t t số bước lặp Nếu giá trị nhỏ bước bảo vệ toàn yêu cầu, zOBJ trước, bước lặp khởi tạo Việc tính tốn p-cycles đòi hỏi thơng tin liên kết ảo Tính tốn FIPP p-cycles đòi hỏi thơng tin dung lượng liên kết bên sử dụng cho p-cycles Các giá trị thu từ việc tính tốn p-cycles Vì vậy, lược đồ phân tán đề xuất thỏa mãn giả thiết mạng quang đa miền, nghĩa không chia sẻ thông tin chi tiết miền 2.4.2 Các toán Mapping Thủ tục Map(1) hình tính tốn mạng ảo thực trước tính tốn p-cycles cho việc bảo vệ liên kết ngoài, thủ tục Map(2) xác định lại đường vật lí tương ứng với cạnh ảo p-cycles thực sau có p-cycles Thủ tục Map(1): Xây dựng mạng ảo cho việc tính tốn p-cycles Đầu vào: Băng thơng có hiệu lực liên kết (nghĩa là, băng thông sử dụng FIPP p-cycles liên kết vật lí e, kí hiệu beFIPP cho e ∈ Ed , d ∈ D) Đầu ra: Chi phí dung lượng liên kết ảo (chính độ dài dung lượng đường vật lí tương ứng với liên kết ảo), kí hiệu (CAPeFIPP COST e ) Tìm k-đường ngắn cho cặp nút biên Giải mơ hình quy hoạch tuyến tính nguyên Map_ILP_1 Tính CAP eFIPP and COST e cho cạnh ảo e Map_ILP_1: Hàm mục tiêu cực đại hóa băng thơng chia sẻ, nghĩa băng thông sử dụng lại từ FIPP p-cycles Với Pd tập đường vật lí tiềm (được tính tốn bước thủ tục MAP(1)) cặp nút biên, biến xp định nghĩa số lượng băng thông kết hợp với đường vật lí p ∈ P max xp (2.12) e ∈ Ed , d ∈ D (2.13) p∈Pd ràng buộc: p∈Pd p δep xp ≤ beFIPP x ∈ Z+ với p ∈ Pd δep = liên kết e nằm đường p Thủ tục Map(2): tính tốn lại liên kết ảo p-cycles Đầu vào: • beFIPP với e ∈ Ed , d ∈ D • Đòi hỏi băng thơng cho cặp nút biên, bvREQ với v1 , v2 ∈ V BORDER v2 Đầu ra: • Dung lượng thêm vào liên kết vật lí e, ADDe • Đòi hỏi băng thơng liên kết vật lí, CAP ePCYCLE 46 (2.14) Bảo vệ mạng quang đa miền dựa p-Cycle Tìm k-đường ngắn nhấtcho cặp nút biên Giải mơ hình quy hoạch nguyên tuyến tính Map_ILP_2 Map_ILP_2: Hàm mục tiêu tối thiểu hóa băng thơng cần thêm vào (2.15) ADD e e∈Ed subject to: p∈Pd δep xp ≤ beFIPP + ADDe xp ≥ bvREQ v2 v v p∈Pd (2.16) e ∈ Ed , d ∈ D v1 , v2 ∈ V BORDER (2.17) xp ∈ Z+ với p ∈ Pd ADD e (2.18) + ∈ Z với e ∈ Ed (2.19) Ràng buộc (2.16) đảm bảo băng thơng đòi hỏi liên kết nhỏ băng thông dự trữ (nghĩa băng thơng sử dụng FIPP p-cycles trước đó) băng thông thêm vào Các buộc (2.17) đảm bảo liên kết ảo thuộc p-cycle phải ánh xạ tới một vài đường vật lí 2.4.3 Mơ hình tối ưu p-Cycle p-Cycles tính toán mạng ảo để đưa bảo vệ cho liên kết ngồi Đầu vào: CAPeFIPP băng thơng có hiệu lực cạnh ảo e( CAP eFIPP tính tốn thủ tục MAP(1)) Hàm mục tiêu tối thiểu hóa đòi hỏi băng thơng băng thơng thêm vào đường vật lí tương ứng với liên kết ảo, nghĩa cố gắng tối thiểu hóa băng thơng sử dụng liên kết ngồi tối đa hóa việc sử dụng băng thông chia sẻ từ FIPP p-cycles Băng thông thêm vào liên kết ảo khơng đủ cung cấp Mơ hình tốn học tối ưu viết sau: αce COST e z c e∈E INTER ∪E VIRTUAL c∈C + PENAL COST e ADD e (2.20) e∈E VIRTUAL Tương đương với P CAP e e∈E INTER ∪ d∈D Ed + PENAL ADD e e∈ Ed d∈D Trong COST e = e ∈ E INTER , ngược lại e cạnh ảo (nghĩa e ∈ E VIRTUAL ) COST e độ dài đường vật lí tương ứng với cạnh ảo e CAP e đòi hỏi băng thơng liên kết e cho việc bảo vệ 47 Đỗ Trung Kiên Tập ràng buộc là: c∈C c∈C αce z c ≥ beREQ αce z c ≤ e ∈ E INTER FIPP CAP e z c ∈ Z+ for c ∈ C, ADD e ∈ Z+ for e ∈ e∈ + ADD e EdVIRTUAL (2.21) (2.22) d∈D (2.23) EdVIRTUAL , (2.24) d∈D Ràng buộc (2.21) đảm bảo liên kết bảo vệ cách đầy đủ p-cycles Ràng buộc (2.22) đảm bảo số lượng băng thơng đòi hỏi cạnh ảo e khơng vượt số lượng băng thông dự trữ băng thông thêm vào PCYCLE Đầu ra: zOBJ , đòi hỏi băng thơng p-cycles, tổng đòi hỏi băng thơng liên kết ngồi băng thơng thêm vào liên kết Mơ hình tối ưu viết sau: P PCYCLE = zOBJ CAP e e∈E INTER ADD e + (2.25) Ed e∈ d∈D Trong ADDe tính tốn thủ tục MAP(2) 2.4.4 FIPP p-Cycles Model FIPP p-cycles xây dựng miền để bảo vệ liên kết Đầu vào: CAPePCYCLE băng thông sử dụng p-cycles liên kết e sử dụng lại để xây dựng FIPP p-cycles Tại bước khởi tạo, (nghĩa là, t = 0), CAPePCYCLE = Hàm mục tiêu tối thiểu hóa dung lượng đòi hỏi dung lượng thêm vào viết sau: COST f z f ADD e + PENAL (2.26) e∈Ed f ∈Fd Tương đương với P CAP e ADD e + PENAL e∈Ed e∈Ed FIPP đòi hỏi dung lượng FIPP p-cycles Nó viết sau: Đầu ra: zOBJ P FIPP zOBJ = CAP e (2.27) e∈Ed Tổng giá trị đòi hỏi dung lượng cho toàn hệ thống là: DIS PCYCLE FIPP zOBJ = zOBJ + zOBJ 48 (2.28) Bảo vệ mạng quang đa miền dựa p-Cycle Các ràng buộc mơ hình FIPP p-cycles là: f ∈Fd βκf z f ≥ bκ f f ∈Fd βe zf ≤ z f ∈ Z+ PCYCLE CAP e + ADDe κ ∈ Kd , d ∈ D (2.29) e ∈ Ed (2.30) f ∈ Fd , (2.31) Ràng buộc (2.29) đảm bảo đòi hỏi liên kết bên bảo vệ FIPP p-cycles Ràng buộc (2.30) đảm bảo đòi hỏi băng thơng FIPP p-cycles liên kết nhỏ băng thơng dự trữ (nghĩa băng thông sử dụng đường vật lí tương ứng với liên kết ảo p-cycles) băng thơng thêm vào 2.5 Lời giải mơ hình quy hoạch tuyến tính ngun Chúng ta dễ dàng giải mơ hình quy hoạch tuyến tính ngun cách liệt kê tất cấu hình tiềm (cấu hình p-cycles, cấu hình FIPP p-cycles cấu hình đường đi) Tuy nhiên, giải pháp không khả thi số lượng cấu hình lớn Hơn nữa, mơ hình quy hoạch tuyến tính mục 2.2 có tính chất phân rã cách tự nhiên, cho phép sử dụng kĩ thuật sinh cột (Column Generation) để tìm lời giải tối ưu cho mơ hình nới lỏng tuyến tính, đảm bảo tính khả thi cho tốn với kích thước lớn Ngày nay, phương pháp sinh cột kĩ thuật tiếng cho việc giải toán tối ưu lớn cách hiệu quả, [4] Nó sử dụng tốn ban đầu phân rã thành tốn nhiều tốn con, tốn tương ứng với tập ràng buộc đơn giản Bài toán toán tối ưu với tập ràng buộc phức tạp, đưa cột mà thêm vào tốn làm gia tăng giá trị hàm mục tiêu trả lời khơng thể tìm thấy cột Mơ hình sinh cột áp dụng việc giải tốn quy hoạch tuyến tính ngun xử lí hai bước bước sử dụng thuật tốn sinh cột tìm lời giải tối ưu cho tốn nới lỏng tuyến tính tốn ban đầu, sau thiết kế thuật tốn (ví dụ giải mơ hình qui hoạch tuyến tính nguyên giới hạn với tập cột vừa xác định) để thu ⋆ ) /z ⋆ , (trong z ⋆ giá trị tối ưu toán lời giải nguyên cho độ lệch tối ưu (˜ zILP − zLP LP LP nới lỏng tuyến tính, z˜ILP lời giải nguyên thuật tốn đề xuất) nhỏ Mơ hình tối ưu lược đồ tập trung (xem mục 2.3.) tương ứng với tốn ba toán Lược đồ phân tán (xem mục 2.4.) bao gồm hai thuật toán sinh cột, cho việc tính tốn p-cycles, cho việc tính tốn FIPP p-cycles Công thức tất tốn thu từ tài liệu [5] 2.6 Kết thực nghiệm Trong mục này, kiểm nghiệm mơ hình tối ưu đề xuất mục 2.2 Các thuật toán thực ngơn ngữ lập trình OPL sử dụng thư viện CPLEX 12 Các chương trình chạy máy tính có tốc độ 2.2GHz với 24GB nhớ Topo mạng liệu thực nghiệm diễn tả mục 2.6.1., đánh giá hiệu mô hình đề xuất tham khảo mục 2.6.2 49 Đỗ Trung Kiên Hình Topo mạng đa miền MD-10 2.6.1 Dữ liệu thực nghiệm Chúng ta đánh giá mô hình đề xuất mạng lên tới 10 miền, MD-10 Mạng đa miền xây dựng từ mạng quang thực tế EON [6], Garr [7], Renater [8], Surfnet [9], RedIrid [10], Nobel-germany, Newyork, Polska, France, Atlanta [11] Số lượng nút liên kết mạng là: EON (20, 39), Garr (15, 24), Renater (18, 23), Surfnet (25, 34), RedIrid (19, 31), Nobel-germany(17, 26), Newyork(16, 49), Polska(12, 18), France(25, 45), Atlanta(15, 22) Cho mạng quang đơn miền, xác định nút biên Một vài liên kết ngồi thêm vào để nối kết nút biên Topo mạng diễn tả hình Chúng ta sinh cách ngẫu nhiên 100 đến 1,000 yêu cầu mạng, u cầu với đòi hỏi băng thơng khoảng OC-1, 3, 6, 9, 12 Chúng ta sử dụng đường ngắn cho 50 Bảo vệ mạng quang đa miền dựa p-Cycle Bảng Hiệu lời giải mơ hình tập trung phân tán Dữ liệu thực nghiệm Số lượng Tập Số lượng miền liệu yêu cầu duyệt qua 100 10 500 9 10 10 11 12 13 1000 14 15 10 Mô hình tập trung LP zCEN ILP zCEN 4,864.55 3,989.50 3,670.47 3,657.33 3,637.26 20,204.45 16,240.85 15,176.36 14,770.17 14,749.92 40,436.75 32,918.26 30,638.66 29,750.60 29,540.21 5,005 4,119 3,853 3,809 3,774 20,699 16,867 15,804 15,378 15,385 41,526 34,470 32,220 31,185 31,127 Độ lệch (%) 2.88 3.24 4.97 4.14 3.75 2.44 3.85 4.13 4.11 4.30 2.69 4.71 5.16 4.82 5.37 Thời gian tính (sec.) 4,185 28,631 106,502 17,230 9,024 20,209 171,984 267,515 188,267 154,930 91,792 236,068 287,450 123,632 153,568 ILP zDIS 5,214 4,367 4,043 4,022 4,011 21,842 17,853 16,893 16,448 16,398 43,485 36,190 33,561 32,532 32,615 Mơ hình phân tán Thời gian Số tính vòng (sec.) lặp 24,103 278,597 379,715 57,147 13,594 109,958 341,971 390,861 262,404 460,175 219,702 370,325 460,293 179,275 215,109 So sánh (%) 4.18 6.02 4.93 5.59 6.28 5.52 5.85 6.89 6.96 6.58 4.72 4.99 4.16 4.32 4.78 đường làm việc Sau yêu cầu liên miền chia tách thành tập liên kết - bảo vệ p-cycles, tập đòi hỏi miền - bảo vệ FIPP p-cycles 2.6.2 Đánh giá hiệu Trong mục đánh giá lời giải mơ hình tập trung mơ hình phân tán, p-cycles giới hạn qua 3, 5, 7, miền không giới hạn số lượng miền Chất lượng lời giải mơ hình tập trung đo lường độ lệch tối ưu, định nghĩa mục 2.5 Như bảng 1, độ lệch thu (Cột Độ lệch (%)) nhỏ cho tất liệu thực nghiệm Điều nghĩa lời giải gần với lời giải tối ưu Hơn nữa, thời gian tính tốn (Cột Thời gian tính) khả thi cho cơng cụ thiết kế mạng Bảng so sánh lời giải mơ hình tập trung mơ hình phân tán Sự khác biệt lời giải hai mơ hình 5.61% trung bình, phạm vi từ 4.16% tới 6.96% Điều nói lên lời giải mơ hình phân tán tốt, so sánh với lời giải mơ hình tập trung Kết luận Chúng đề xuất lời giải mơ hình phân tán cho toán bảo vệ mạng quang đa miền, tốn tối ưu giải cách xác sử dụng thuật tốn sinh cột Trong lời giải mơ hình phân tán đòi hỏi nhiều băng thơng mơ hình tập trung, nhiên khác biệt khoảng 5%, nghĩa chúng lời giải hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] D Truong and B Jaumard, 2007 Using topology aggregation for efficient shared segment protection solutions in multi-domain networks IEEE Journal of Selected Areas in Communications, Vol 25, No 9, pp 96-107 L Guo, X Wang, Q Song, X Wei, W Hou, T Yang, , and F Yang, 2008 New insights on survivability in multi-domain optical networks Information Sciences, Vol 178, pp 3635-3644 51 Đỗ Trung Kiên [3] N Ghani, Q Liu, A Gumaste, D Benhaddou, N Rao, and T Lehman, 2008 Control plane design in multidomain/multilayer optical networks IEEE Communications Magazine [4] V Chvatal, 1983 Linear Programming Freeman [5] B Jaumard, D Kien, and M Toulouse, 2012 p-cycle based protection mechanisms in multi-domain optical networks In the fourth International Conferenceon Communications and Electronics (ICCE12), Hue, Vietnam [6] M OMahony, D Simeonidu, A Yu, and J Zhou, 1995 The design of the european optical network Journal of Lightwave Technology, Vol 13, No 5, pp 817-828 [7] Consortium GARR, http://www.garr.it [8] RENATER-4 network, http://www.renater.fr [9] Surfnet, http://www.surfnet.nl [10] Redirid, http://www.rediris.es/rediris/index.html.en [11] Germany50 problem, http://sndlib.zib.de/home.action/, October 2005 ABSTRACT Protection Scheme in Multi-Domain Optical Networks using p-cycles Providing protection in multi-domain optical networks is one of the central problems in the design of optical Wavelength Division Multiplexing (wdm) networks Due to scalability issues, almost all previous studies focused on heuristics for solving their protection models In this study, we propose an optimization model, which allows the exact solution of the problem The model relies on p-cycles in order to protect the inter-domain links, while FIPP p-cycles are used for the protection in each individual domain Extensive experiments were successfully conducted on a multi-domain network with 10 domains Keywords: Multi-Domain, protection optical networks, distributed scheme, column generation, p-cycles 52 ... pháp cho bảo vệ mạng quang đa miền dựa lược đồ bảo vệ liên kết, bảo vệ phân đoạn bảo vệ toàn đường Tổng hợp nghiên cứu tìm thấy báo [1, 2] Đa số đề xuất lời giải gần cho lược đồ quản lí mạng phân... động mạng quang đa miền [3] Lời giải dựa chiến lược phân tán toán bảo vệ ban đầu thành tốn giải cách độc lập Mơ hình đề xuất lược đồ bảo vệ hai mức, liên kết ngồi bảo vệ p-cycles liên kết bảo vệ. .. 42 Bảo vệ mạng quang đa miền dựa p-Cycle Hình Lược đồ bảo vệ hai mức Cho miền, tất cặp nút biên nối kết cạnh ảo đồ thị GVIRTUAL Mỗi cạnh ảo e phải tương ứng với đường vật lí Pe Hợp mạng đơn miền