D. Giao thức MPLS-BGP
4.2.3.MÔ TẢ BÀI TOÁN RWA
Công việc đặt ra là phát triển một mô hình mạng Ion dựa trên GMPLS với định tuyến trạng thái liên kết bằng việc sử dụng tin tức mạng tổng thể. Lựa chọn này được giải thích như sau. A. Giải thuật định tuyến.
Có ba loại bài toán định tuyến chính là định tuyến cố định, định tuyến thay thế cố định và định tuyến động. Nguyên lý định tuyến cố định và thay thế cố định là rất đơn giản. Tuy nhiên, chúng có khả năng khiêm tốn khi giải quyết các khả năng tự sửa chữa và có thể cho xác xuất tắc nghẽn rất cao khi xem xét DLE
Do vậy, định tuyến động sẽ được xem xét. Bất lợi chính của định tuyến động là tổng chi phí có thể cao do việc quảng bá các tuyến. Hơn nữa, các giải thuật định tuyến động có thể chiếm nhiều CPU khi xem xét một số ràng buộc. Tuy nhiên, việc lựa chọn giải thuật luôn là bước ngoặt giữa hiệu năng và tổng chi phí lưu lưọng. Các đối tượng nghiên cứu trước đó được miêu tả trong luận văn này mà định tuyến động được xem như là cách tốt nhất để giải quyết bài toán RWA.
Trong phương pháp đầu tiên, cả hai bài toán định tuyến thích nghi là định tuyến trạng thái liên kết và định tuyến véc tơ khoảng cách đã được đề cập. Trái với giải thuật định tuyến dựa trên trạng thái liên kết làm tràn các gói lên mạng thì giải thuật véc tơ khoảng cách gửi các bản tin quảng bá tuyến của chúng chỉ tới những bộ định tuyến lân cận của nó.
Giải thuật véc tơ khoảng cách có thể tối thiểu tổng chi phí lưu lượng trong toàn mạng trong khi vẫn đảm bảo xác xuất tắc nghẽn tương đối thấp
với tải trọng cao. Giải thuật véc tơ khoảng cách cũng rất hay khi xem xét định tuyến ràng buộc. Nó là tính chất của giải thuật Bellman – Ford mà ở phép lặp thứ h của nó, nó xác định đường tối ưu (số bước sóng tối đa) giữa nguồn và mỗi đích, giữa các đường của nhiều nhất h chặng. Điều này được khuyến nghị cho thực hiện định tuyến theo chất lượng dịch vụ QoS.
Bởi vì giải thuật Bellman – Ford tiến hành bằng việc tăng chặng trung gian nên nó cần cung cấp cho chặng trung gian rỗi của đường đi như tiêu chuẩn tối ưu thứ hai. Tính chất này rất hay khi áp dụng cho mạng toàn quang. Thậm chí đường ngắn nhất sẽ được thoả mãn cho tuyến dài hơn trong các chặng, luồng quang không nên quá dài bởi vì điều này có thể dẫn đến thông tin quang kém hiệu quả và đắt tiền.
Giao thức báo hiệu IP thời gian thực RIP là thực hiện hay duy nhất của giao thức dựa trên véc tơ khoảng cách. Nó tiếp tục phát triển do nó đơn giản và phù hợp cho các mạng nhỏ. Tuy nhiên, Rip có một số thiếu sót làm cho nó đặc biệt không phù hợp với mạng ION. Đặc biệt, RIP không phù hợp cho các cầu hình lớn và nhiều vấn đề khác nữa. Biện pháp khắc phục tốt nhất là thực hiện các giải thuật trạng thái liên kết.
Trong phạm vi mạng ION, để tính một tuyến rõ ràng thì sử dụng giải thuật
đinh tuyến dựa trên mạng liên kết cũng dễ dàng hơn nhiều. Thực vậy, luồng quang được thiết lập sẽ tối ưu hơn nếu mỗi nút có thông tin đầy đủ về mạng. Nó cũng là một đặc tính của giải thuật Dijkstra để tìm tuyến rõ ràng trong mạng ION trong khi tối thiểu xác xuất tắc nghẽn các yêu cầu trong mạng ION.
Trong định tuyến trạng thái liên kết, thông tin chỉ được gửi khi xảy ra những thay đổi. Nút xây dựng nên hình dạng cấu hình mạng đầu tiên. Sau đó nó có thể sử dụng bất kỳ giải thuật định tuyến nào để xác định tuyến. Ngược lại, phương pháp véc tơ khoảng cách cần sử dụng giải thuật phân tán như là giải thuật Bellman – Ford.
Thực tế các giải thuật trạng thái liên kết có thể sử dụng giải thuật định tuyến nào đó là đặc biệt quan trọng. Giải thuật định tuyến nâng cao hơn nào đó có thể được bổ sung cho giải thuật RWA một cách an toàn mà không trải qua những thay đổi lớn. Điều này đặc biệt quan trọng cho sử dụng phần
mềm. Ví dụ như, các giải thuật RWA khác nhau có thể được thực thi, dựa trên các bài toán tối ưu khác nhau (tin tức tổng thể hoặc từng phần).
Giao thức OSPF phiên bản 2 là giao thức trạng thái liên kết được phổ biến rộng rãi nhất. Nó ngày càng được phổ biến hơn so với RIP, bởi vì nó phù hợp nhất cho các mạng lớn. OSPF là giải thuật nguồn mở có thể được tìm thấy với các ngôn ngữ khác nhau, bao gồm C++. Đây là thuận lợi lớn cho sử dụng lại phần mềm. Bởi vì chương trình mô phỏng (OMNET ++) được sử dụng dựa trên C++.
Phần trước giải thích tại sao giải thuật trạng thái liên kết được lựa chọn. Nó được lựa chọn, bởi vì tiêu chuẩn GMPLS đã chấp nhận nó mà chỉ các giải thuật trạng thái liên kết sẽ được sử dụng. Đó là tại sao chỉ những mở rộng cho OSPF hoặc IS-IS được đưa ra trong các dự thảo MPLS.
B. Mô tả bài toán định tuyến B.1.1 Quảng bá tuyến
Bản tin quảng bá tuyến được xây dựng theo OSPF mở rộng cho GMPLS. Mục đích là mở rộng giá trị chiều dài tuyến TLV (Type Length Value) liên quan đến trường ISCD (bộ mô tả khả năng chuyển mạch giao diện) của GMPLS OSPF mở rộng.
Thực tế các bản tin ROUTING đó được làm tràn trên toàn bộ mạng bởi nút thay đổi các khả năng liên kết của nó. Về cơ bản chúng chứa địa chỉ của các đầu liên kết mà khả năng bước sóng của nó đã thay đổi và trạng thái của bước sóng đã thay đổi.
Cơ sở dữ liệu liên kết bao gồm các bản ghi, ở đó mỗi bản ghi miêu tả một tuyến liên kết của mạng. Mỗi bản ghi chứa các địa chỉ của các tuyến liên kết nút, trường khả năng bước sóng và trường thước đo. Trường thước đo là chi phí sử dụng tuyến liên kết này khi thực hiện tính toán đường ngắn nhất. Trong luận văn này hai thước đo khác nhau sẽ được thực hiện. Chúng là hai hàm của tổng số bước sóng và số bước sóng có thể sử dụng trên tuyến liên kết.
B.2. Thước đo liên kết
Thước đo liên kết thể hiện chi phí sử dụng tuyến liên kết nào đó trong mạng. Chi phí liên kết là hàm tổng số bước sóng và số các bước sóng có
thể sử dụng. Bước sóng có thể sử dụng càng nhiều chi phí liên kết sẽ thấp hơn.
Bài toán định tuyến được kiểm tra với các thước đo khác nhau: TWA (tổng số bước sóng và bước sóng có thể sử dụng) trên tuyến liên kết (i,j) và
λT
i, j là tổng số bước sóng có thể trên tuyến liên kết đó. Thước đo TWA đơn giản thể hiện tải được gán cho tuyến liên kết và được xác định bởi:
W i. j = 1 - j ∀(i, j) ∈ E 2
j
Thước đo TWA nâng cao để kiểm tra thước đo mà tối thiểu xác suất tắc nghẽn trên tuyến rõ ràng:
W i. j = - log 1− ,, jj λia, j ∀(i, j) ∈ E 2
1−
So sánh các hàm trọng khác nhau cho λia, j = 32 đ ược thể hiển trên đồ thị: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.4: Các thước đo liên kết cho sợi 32 bước sóng
B.3. Tính toán đường đi
Cơ sở dữ liệu liên kết được cập nhật mới bởi bộ định tuyến GMPLS đáp ứng cơ sở tính toán dò đường dựa trên giải thuật Dijkstra. Tính toán đường này được thực hiện bởi mỗi nút trong mạng khi nó nhận bản tin
Giải thuật định tuyến thường cho phép mỗi nút xây dựng cơ sở dữ liệu của mình. Cơ sở dữ liệu chứa N bản ghi, ở đó N là số nút của mạng. Mỗi bản ghi được dựa trên cấu trúc sau:
+ Địa chỉ nút đích: Xác định bản ghi; nó là nút để tiến tới.
+ Chi phí tổng cộng cho nút đích này: Đây là chi phí tổng cộng khi thực hiện tuyến ngắn nhất tới nút đích.
+ Khả năng bước sóng có thể sử dụng đầu cuối - đầu cuối: Trường này xác định rõ ràng các bước sóng có thể được gán nếu có trên tuyến ngắn nhất.
+ Tuyến rõ ràng: Đây là danh sách liệt kê tất cả các địa chỉ của các nút được yêu cầu trên tuyến ngắn nhất.
Với cơ sở dữ liệu liên kết ngắn nhất thì ba trường đầu tiên thực tế là đầu ra trực tiếp của giải thuật đường ngắn nhất. Hai trường cuối cùng là kết quả của một thủ tục nhỏ của giải thuật Dijkstra. Thực vậy, nó là tính chất của giải thuật Dijkstra mà có thể tìm danh sách các nút của mỗi đường ngắn nhất bằng phép gọi đệ quy đơn giản.
B.4. Gán bước sóng
Có một số lớn bài toán gán bước sóng có thể thực hiện được. Các bài toán khả dĩ được kiểm tra trong luận văn này là gán bước sóng theo thứ tự bước sóng và ngẫu nhiên. Gán theo thứ tự bước sóng chọn bước sóng có thể sử dụng đầu tiên trong danh sách các bước sóng yêu cầu. Gán theo ngẫu nhiên lựa chọn bước sóng một cách ngẫu nhiên giữa các bước sóng có thể sử dụng khác nhau. Hai bài toán đó được sử dụng trực tiếp ở lối ra của giải thuật tính toán đường để xác định bước sóng được đặt trước trên đường tới mỗi đích trong mạng từ nút nguồn. B.5. Bài toán đặt trước.
Giao thức đặt trước dựa trên đặt trước song song (đồng thời) đã thực hiện để kiểm tra các bài toán định tuyến và gán bước sóng đã thực hiện. Việc đặt trước được đơn giản hoá bởi vì nó không xem xét các gói có thể bị mất, không cho phép xem xét bất kỳ cơ cấu truyền lại nào. Hơn nữa, nó được giả thiết rằng dịch vụ của giao thức định tuyến (như OSPF) từ chặng tới chặng giữa các bộ định tuyến khác nhau được cung cấp.
Bài toán đặt trước sử dụng các loại gói sau: REQUEST, RESERVE, RESPONE, TAKEDOWN. Quá trình trao đổi bản tin cho đặt trước như sau:
+ Bộ phát của hệ thống đầu cuối nút phát bản tin REQUEST (yêu cầu) cho kết nối mới tới nút khác được lựa chọn ngẫu nhiên trong mạng ION. Nó truyền yêu cầu này tới bộ định tuyến GMPLS liên kết của nó. Nhờ cơ sở dữ liệu quang của nó được xây dựng bởi giải thuật định tuyến bước sóng mà mô đun bộ định tuyến GMPLS có thể xác định nếu (1) tuyến rõ ràng có thể sử dụng tới đích được yêu cầu; (2) với tuyến rõ ràng này, chọn bước sóng với tối đa khả năng không tắc nghẽn.
+ Nếu tuyến rõ ràng và bước sóng có thể sử dụng cho đích thì router GMPLS đặt trước đồng thời tuyến và bước sóng được gán cho kết nối đó. Đó là, nó gửi đồng thời bản tin RESERVE (đặt trước) tới mỗi nút của tuyến rõ ràng đã chấp nhận nó.
+ Khi nút trên tuyến rõ ràng nhận bản tin RESERVE thì nó kiểm tra liệu bước sóng của nó có thể sử dụng trên tuyến liên kết đang liên kết nút được xem xét với việc làm trước trong tuyến rõ ràng hay không. Sau đó nó gửi bản tin RESPONE trở lại mô đun con router GMPLS đã gửi bản tin RESRVE.
Sơ đồ của quá trình đặt trước minh hoạ các bản tin REQUEST, RESERVE, và RESPONE được cho trong hình 4.5. Hệ thống đầu cuối gắn vào nút S gửi bản tin REQUEST tới bộ định tuyến GMPLS (1). Sau đó đồng thời 3 bản tin RESERVE tới nút 1, 2 và D (2). Cuối cùng, mỗi nút trả lời một cách độc lập tới nút S (3)