Định tuyến và gán bước sóng tĩnh

Một phần của tài liệu Đồ án : Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng WDM. (Trang 29 - 31)

Nếu mẫu lưu lượng trong mạng đã biết trước, phương pháp hiệu quả nhất để thiết lập tuyến quang giữa các nút biên là giải bài toán RWA tĩnh. Tìm nghiệm của bài toán RWA chính là xây dựng cấu hình topo logic giữa các nút mạng, thực chất là xác định các tuyến quang giữa các nút. Theo đó, bài toán RWA thường được coi là bài toán thiết kế cấu hình topology ảo (logic) cho mạng. Trong cấu hình topology ảo, tồn tại kết nối trực tiếp giữa nút biên mạng s và nút biên mạng d nếu tuyến quang bắt đầu từ s và kết thúc ở d, và nút s được gọi là cách nút d “một chặng” trong cấu hình topology logic mặc dù 2 nút này được phân cách nhau bởi nhiều liên kết vật lý.

Trong phần lớn các trường hợp, bài toán RWA được xác định bằng cách cung cấp cấu hình topo vật lý và yêu cầu lưu lượng. Cấu hình topo vật lý tương đương với sợi cáp quang trong cơ sở hạ tầng hiện có và được cho dưới dạng đồ thịGP(V,EP)

trong đó V là tập các OXC và EP là tập các sợi quang kết nối chúng. Yêu cầu lưu lượng được xác định trong ma trận lưu lượng T = [ρpsd] trong đó ρpsd là luồng lưu lượng từ nút biên nguồn s tới nút biên nguồn d.

Định tuyến và gán bước sóng được coi là kết hợp với nhau thành bài toán tối ưu sử dụng các công thức lập trình số nguyên hỗn hợp (MIP). Thông thường, mục đích của các công thức này là giảm thiểu mức nghẽn cực đại trong mạng với ràng buộc là tài nguyên của mạng là hữu hạn. Ngoài các hàm mục tiêu thường hay được sử dụng như cực tiểu hoá trọng số của các chặng trên đường đi hay cực tiểu hoá trễ truyền dẫn trung bình, một hàm mục tiêu rất được ưa thích là cực tiểu hoá nghẽn mạng bởi vì nó thường dẫn đến các công thức lập trình tuyến tính (MILP). Các công thức này, tuy nhiên, lại có số lượng tham biến cực lớn và rất khó xác định đặc biệt là đối với mạng có kích thước lớn.

Người ta thường chia bài toán RWA tĩnh thành bốn bài toán con về mặt logic. Việc phân chia này có thể là không chính xác hoặc chỉ là xấp xỉ bởi vì giải các bài toán con lần lượt và ghép nghiệm lại có thể không dẫn đến nghiệm tối ưu của bài toán tổng hợp hoặc là các bài toán sau sẽ vô nghiệm khi xét đến điều kiện đầu là nghiệm của bài toán con trước. Tuy nhiên, việc phân chia này làm cho hiểu rõ hơn cấu trúc của bài toán RWA và là bước đầu tiên của các thuật toán thực nghiệm sau này. Coi rằng mạng đã cho không sử dụng bộ biến đổi bước sóng, 4 bài toán con được chia như sau:

- Bài toán con cấu hình topo mạng: Xác định topo logic dựa trên cấu hình topo vật lý, nghĩa là xác định các tuyến quang giữa các nút nguồn và nút đích biên.

- Bài toán con định tuyến các tuyến quang: Xác định các liên kết vật lý mà tuyến quang đi qua, nghĩa là xác định đường đi của tuyến quang trên các đường vật lý.

- Bài toán con gán bước sóng: Xác định bước sóng trên các tuyến quang được sử dụng, nghĩa là gán bước sóng cho mỗi tuyến quang trên cấu hình topology logic sao cho thoả mãn các điều kiện về mạng định tuyến theo bước sóng.

- Bài toán con định tuyến lưu lượng: Định tuyến các gói lưu lượng giữa nút nguồn và đích qua mạng vừa thiết kế.

Rất nhiều thuật toán thực nghiệm đã được đưa ra để giải bài toán RWA và có thể phân loại ra 3 loại chính sau: (1) thuật toán tìm nghiệm bài toán gần tối ưu, (2) thuật toán xác định nghiệm của 4 bài toán con, và (3) thuật toán giải bài toán gắn cấu hình topo logic chuẩn tắc lên cấu hình topo vật lý.

Nghiệm gần tối ưu có thể đạt được bằng cách sử dụng các công cụ cổ điển xây dựng cho bài toán tối ưu phức tạp.

Thuật toán loại thứ 2 ban đầu giải 3 bài toán con đã đề cập ở trên, việc định tuyến lưu lượng sau đó sẽ được thực hiện bởi các thuật toán nổi tiếng đã biết trên cấu hình logic. Một cách để giải 3 bài toán đầu là cực đại hoá lưu lượng mang trên một chặng của tuyến quang, nghĩa là phần lưu lượng từ nút nguồn đến nút đích trên tuyến quang đó. Phương pháp thường được sử dụng là tạo ra các tuyến quang giữa các nút biên theo thứ tự giảm dần về nhu cầu lưu lượng miễn là thoả mãn các ràng buộc về điều kiện liên tục của bước sóng. Thuật toán bắt đầu với cấu hình topo logic rỗng (không có liên kết) sau đó sẽ dần dần thêm các tuyến quang miễn là không vi phạm các ràng buộc đã đề cập ở trên. Một phương thức khác đề xuất theo hướng ngược lại, bắt đầu với cấu hình kết nối hoàn toàn và thuật toán sau đó sẽ dần dần xoá bỏ các tuyến quang có lưu lượng nhỏ nhất cho đến khi vi phạm về ràng buộc bước sóng vẫn chưa xảy ra. Tại mỗi bước (sau khi xoá bỏ một tuyến quang), bài toán định tuyến lưu lượng sẽ được giải quyết để tìm tuyến quang có luồng nhỏ nhất.

Loại thứ ba biến đổi mạng đã cho theo một cấu hình topo chuẩn tắc đã biết. Các thuật toán định tuyến lưu lượng trên cấu hình chuẩn tắc thường đơn giản vì thế bài toán định toán lưu lượng có thể giải quyết dễ dàng. Một khi đã xác định được cấu hình chuẩn tắc tương ứng với cấu hình logic mạng đã cho, cần thực hiện bài toán ánh xạ nút để gắn các nút vật lý vào các nút tương ứng của cấu hình chuẩn tắc. Sau đó thực hiện bài toán ánh xạ tuyến sắp xếp các liên kết vật lý vào các cạnh của cấu hình chuẩn tắc. Thủ tục này thường được gọi là gắn cấu hình logic chuẩn tắc lên cấu hình vật lý.

Một phần của tài liệu Đồ án : Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng WDM. (Trang 29 - 31)