- 3 4 Khả năng bảo vệ/phục hồi mạng hiệu quả
b) Công nghệ chuyển mạch gói quang
2.1. Giới thiệu bài toán RWA
Trong mạng toàn quang, để trao đổi thông tin giữa hai node bất kỳ nào, mạng sẽ thiết lập các kênh thông tin quang đ−ợc goi là lightpath. Lightpath là một đ−ờng đi của tín hiệu quang từ node nguồn đến node đích thông qua những kết nối trung gian. Một lightpath có thể kéo dài qua nhiều tuyến truyền dẫn (link) để cung cấp một kết nối chuyển mạch giữa hai node với dung l−ợng rất lớn và có thể ở khoảng cách xa. Số các b−ớc sóng có ghép kênh WDM có thể đ−ợc hỗ trợ trong một sợi quang bị giới hạn (hiện nay khoảng vài ) nên chỉ có một số giới hạn các lightpath có thể đ−ợc thiết lập tại một thời điểm.
Mặc dù những đ−ờng đi ngắn có vẻ thích hợp hơn, nh−ng đôi khi ta lại phải chịu sự hy sinh để cho nhiều lightpath hơn đ−ợc thiết lập. Vì vậy các thuật toán th−ờng cho phép nhiều đ−ờng đi thay phiên nhau đối với mỗi lightpath đ−ợc thiết lập. Các lightpath không đ−ợc thiết lập do ràng buộc về đ−ờng đi và b−ớc sóng đ−ợc coi là bị nghẽn (blocking). Do đó thuật toán RWA tối −u là thuật toán giảm tối thiểu xác suất nghẽn xảy ra.
Hai lightpath chia sẻ cùng một tuyến truyền dẫn sẽ không đ−ợc gán cùng b−ớc sóng. Thông th−ờng một lightpạth đ−ợc thiết lập sử dụng duy nhất một b−ớc sóng trên tất cả các tuyến truyền dẫn mà nó đi qua. Tr−ờng hợp này ra nói rằng lightpath thỏa mãn sự ràng buộc về tính liên tục b−ớc sóng. Tuy nhiên nếu một node chuyển mạch/định tuyến (WR) đ−ợc trang bị với một bộ chuyển đổi b−ớc sóng, thì điều kiện ràng buộc về tính liên tục b−ớc sóng sẽ không còn và một lightpaht có thể chuyển sang nhiều b−ớc sóng khác nhau trên lộ trình từ nguồn đến đích.
Nghiên cứu phân bổ tối −u bộ chuyển đổi b−ớc sóng trong mạng AON
LUậN VĂN THạC Sỹ Chuyên ngành: Điện tử-Viễn thông
- 54 -
Hình 2.1: Định tuyến và gán b−ớc sóng lightpath trong mạng toàn quang
Trong một mạng không có bộ chuyển đổi b−ớc sóng (WC), các lightpath phải sử dụng cùng một b−ớc sóng trên đ−ờng đi (path) từ nguồn đến đích. Khi có cuộc gọi (yêu cầu) đến một đầu vào của bộ WR (Wavelength Router), dựa trên thuật toán định tuyến đã đ−ợc định nghĩa từ tr−ớc WR sẽ chọn ra một tuyến ra và một b−ớc sóng phù hợp. Việc lựa chọn b−ớc sóng đóng một vai trò quan trọng quyết định đến chất l−ợng của thuật toán và xác suất nghẽn trung bình. Vì vậy khi có yêu cầu một lightpath WR phải tìm ra một tuyến đi và gán một b−ớc sóng trên tuyến đó sao cho tối thiểu hoá xác suất nghẽn. Đây là yêu cầu cơ bản trong thiết kế mạng toàn quang
Trong một mạng quang định tuyến bằng b−ớc sóng, các yêu cầu lightpath đến tuân theo một quá trình đến nhất định và thời gian giữ b−ớc sóng đó (holding time) cũng tuân theo một quá trình xác định. Một thuật toán RWA động sử dụng trạng thái hiện tại của mạng để xác định một tuyến hay đ−ờng đi cho một yêu cầu lightpath. Tuyến đ−ợc chọn để thiết lập kết nối phản ánh mức sử dụng hiện tại của các links trong mạng, và một kết nối sẽ bị nghẽn (blocking) nếu không có sẵn một tuyến rỗi để phục vụ nó. Một trong
Nghiên cứu phân bổ tối −u bộ chuyển đổi b−ớc sóng trong mạng AON
LUậN VĂN THạC Sỹ Chuyên ngành: Điện tử-Viễn thông
- 55 -
những thách thức liên quan đến thiết kế mạng với nhu cấu l−u l−ợng mạng động là phải xây dựng một thuật toán và giao thức hiệu quả để thiết lập các lightpaths sao cho xác suất nghẽn mạng là nhỏ nhất.
Thuật toán RWA có thể đ−ợc chia ra thành hai loại: thuật toán RWA tĩnh( Static hoặc Off-line) và thuật toán RWA động (Dynamic hay On-line). Trong thuật toán RWA off-line, tất cả các tuyến và các b−ớc sóng cho các lightpath đ−ợc thiết lập cố định ngay từ đầu. Bất cứ khi nào có một yêu cầu đến, thuật toán RWA sẽ gán cho nó một tuyến và một b−ớc sóng đã đ−ợc chỉ định từ tr−ớc. Vì vậy cách định tuyến này sẽ không thay mặc dù trạng thái của mạng thay đổi theo thời gian. Khi sử dụng ph−ơng pháp gán tĩnh, việc thực hiện sẽ không phức tạp do không phải chạy bất kỳ một thuật toán RWA nào, nó chỉ việc gán ngay một đ−ờng đi và một b−ớc sóng khi nhận đ−ợc yêu cầu. Bài toán RWA động, việc định tuyến và gán b−ớc sóng phù hợp đ−ợc quyết định dựa vào thông tin trạng thái toàn mạng node phục vụ có đ−ợc tại thời điểm đó.
Thuật toán định tuyến và gán b−ớc sóng RWA đ−ợc hình thành từ hai thuật toán là: thuật toán định tuyến (lựa chọn một tuyến/ lối ra) và thuật toán gán b−ớc sóng với yêu cầu là để giảm tối thiểu xác suất nghẽn. D−ới đây tác giả sẽ nêu tổng quát hoá các thuật giải định tuyến và gán b−ớc b−ớc sóng đã đ−ợc đề xuất.