i, Định tuyến đảm bảo QoS trong MPLS
Định tuyến QoS xỏc định tuyến dựa trờn tài nguyờn mạng hiện cú và yờu cầu của luồng lưu lượng. Kết quả là chất lượng của ứng dụng được đảm bảo và cải tiến so với định tuyến nỗ lực tối đa truyền thống. Nú cú cỏc ưu điểm sau:
Định tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS lựa chọn tuyến đường đi khả thi bằng cỏch trỏnh cỏc nỳt và kết nối bị nghẽn.
Nếu tải lưu lượng vượt quỏ giới hạn của tuyến đường đang cú thỡ định tuyến đảm bảo QoS đưa ra nhiều tuyến khỏc để truyền lưu lượng dư đú.
Nếu xảy ra lỗi mạng hoặc lỗi nỳt thỡ định tuyến đảm bảo QoS sẽ lựa chọn một tuyến đường đi thay thế để nhanh chúng khụi phục lại việc truyền dữ liệu mà khụng làm giảm nhiều QoS.
Cỏc loại lưu lượng khỏc nhau cú yờu cầu QoS khỏc nhau, cỏc tổ hợp lưu lượng cú nguồn và đớch giống nhau cú thểđi cỏc tuyến đường khỏc nhau.
Tuy nhiờn, cỏc ưu điểm này của định tuyến QoS cũng phải chịu chi phớ để phỏt triển cỏc giao thức định tuyến mới hay mở rộng cỏc giao thức hiện tại. Một sốkhú khăn chủ yếu là:
Thứ nhất: do cỏc ràng buộc về chất lượng (trễ, rung pha, tỉ lệ mất gúi, băng thụng..) của cỏc ứng dụng phõn tỏn thường thay đổi. Nhiều ràng buộc đồng thời thường làm cho việc định tuyến trở nờn phức tạp vỡ rất khú cựng một lỳc thoả món được tất cả cỏc ràng buộc. Hơn nữa, độ phức tạp của giao thức định tuyến QoS cũng phụ thuộc vào sự phõn nhỏ của nú sử dụng trong cỏc quyết định định tuyến
Thứ hai: bất kỡ một mạng tớch hợp dịch vụ nào trong tương lai cũng sẽ truyền tải cả lưu lượng QoS và lưu lượng BE, điều đú làm cho vấn đề tối ưu hoỏ trở nờn phức tạp hơn và rất khú cú thể xỏc định được điều kiện để thoả món tốt nhất cả hai loại lưu lượng trờn nếu chỳng phõn bốđộc lập.
107
Thứ ba: trạng thỏi mạng thay đổi thường xuyờn do tải khụng ổn định, cỏc kết nối được tạo ra và giải phúng liờn tục, kớch thước mạng ngày càng lớn làm cho việc thu thập thụng tin về trạng thỏi mạng trởnờn khú khăn hơn, đặc biệt khi bao gồm cả mạng vụ tuyến. Hoạt động của cỏc thuật toỏn định tuyến QoS cú thể bị ảnh hưởng nghiờm trọng nếu khụng cập nhật thụng tin trạng thỏi mạng kịp thời.
ii, Một số thuật toỏn định tuyến QoS trong MPLS
Cỏc giải phỏp định tuyến đảm bảo QoS trong MPLS được cải thiện từ thuật toỏn tỡm đường ngắn nhất và bổ sung một số điều kiện ràng buộc của mạng. Một số thuật toỏn hỗ trợđịnh tuyến đảm bảo QoS trong mạng MPLS được trỡnh bày dưới đõy.
Thuật toỏn bước nhảy tối thiểu MHA (min Hop Algorithm): Thuật toỏn bước nhảy tối thiểu là thuật toỏn đơn giản nhất nhằm tỡm ra một đường dẫn với số bước nhảy tối thiểu từ nguồn tới đớch, mặc dự thuật toỏn này cú khả năng tỡm được đường dẫn đỏp ứng được yờu cầu băng thụng và cú ưu điểm là tớnh toỏn nhanh, nhưng MHA gõy ra hiện tượng nghẽn cổ chai tại liờn kết tải lớn trong mạng. MHA cú khuynh hướng sử dụng cựng một đường dẫn cho tới khi đạt tới tỡnh trạng bóo hoà trước khi chuyển sang cỏc đường dẫn khỏc cú mức tải thấp hơn.
Thuật toỏn tỡm đường ngắn nhất và rộng nhất WSPA (Widest Sortest Path Algorithm): Thuật toỏn tỡm đường ngắn nhất và rộng nhất (WSPA) là một thuật toỏn cải tiến từ thuật toỏn bước nhảy tối thiểu nhằm cõn bằng tải lưu lượng mạng. Trong thực tế, WSP sử dụng bước nhảy như là một hệ đo lượng và chọn đường dẫn cú ớt bước nhảy nhất thoả món cỏc yờu cầu, nếu tồn tại nhiều đường dẫn, thuật toỏn sẽ chọn một đường dẫn với băng thụng cũn dư tối đa. Tuy nhiờn, thuật toỏn này vẫn cú điểm hạn chế giống như MHA khi lựa chọn đường dẫn được thực hiện giữa cỏc đường dẫn ngắn nhất được dựng tới khi bóo hoà, hơn nữa thuật toỏn khụng tớnh tới sự liờn quan giữa cỏc yếu tốbước nhảy và băng thụng.
Thuật toỏn tỡm đường rộng nhất và ngắn nhất SWPA (Shortest Widest Path Algorithm):Thuật toỏn tỡm đường rộng nhất và ngắn nhất (SWPA) sử dụng băng thụng như là một tham sốđo lượng và lựa chọn đường dẫn với băng thụng nghẽn cổ chai tối đa. Băng thụng nghẽn cổ chai tối đa của một đường dẫn là băng thụng dư tối thiểu trong tất cả cỏc liờn kết của một đường dẫn. Nếu cú nhiều hơn một đường dẫn cú cựng băng thụng dư tối thiểu, thuật toỏn sẽ chọn đường cú số lượng bước nhảy ớt nhất. Nhược điểm của thuật toỏn này là ưu tiờn băng thụng nhằm tối ưu tải liờn kết mà bỏ qua cỏc tham số khỏc.
Thuật toỏn định tuyến nhiễu tối thiểu MIRA (Minimum Inteference Routing Algorithm): Mục tiờu của thuật toỏn này là cung cấp đường dẫn cú nhiễu ớt nhất với cỏc yờu cầu kết nối đường dẫn chuyển mạch nhón LSP trong tương lai giữa cỏc cặp
108
nguồn – đớch khỏc. thuật toỏn này giả thiết cú một số nhận định về tiềm năng của cỏc cặp nguồn- đớch. Nhận định về tiềm năng của cặp nguồn- đớch cho phộp định tuyến lưu lượng mới dọc theo cỏc đường dẫn khụng bị tới hạn bởi yờu cầu trong tương lai, vỡ vậy nú giảm được cỏc số từ chối yờu cầu kết nối. Nhiễu của một đường dẫn cú thể được định nghĩa như là sự suy giảm giỏ trị luồng tối đa của một cặp nguồn đớch do vấn đề định tuyến trờn cựng một LSP của cỏc cặp nguồn đớch khỏc. Cỏc liờn kết tới hạn là cỏc liờn kết khi sử dụng trong một hướng mới giữa một cặp nguồn-đớch, nú làm suy giảm tốc độ luồng tối đa giữa cỏc cặp khỏc. Nú tớnh toỏn đường dẫn ngắn nhất bằng cỏch đặt giỏ liờn kết là tham số tới hạn và chạy thuật toỏn Dijkstra. Nhược điểm của thuật toỏn này là sử dụng phương phỏp tớnh nhằm đạt được tối đa số cỏc yờu cầu, vỡ vậy nú cú thể chọn cỏc đường dẫn dài và tải cao thay vỡ cỏc đường dẫn cú số bước nhảy ngắn nhưng rơi vào tới hạn, điều đú sẽ dẫn tới tải tổng thể của mạng sẽtăng lờn. Hơn nữa, khi sử dụng cỏc cặp nguồn –đớch để tớnh cỏc liờn kết tới hạn, thuật toỏn khụng xỏc nhận tải thực tế sử dụng trờn cỏc cặp liờn kết này, vỡ vậy mức ảnh hưởng của cỏc cặp liờn kết cú tải khỏc nhau là khỏc nhau. Nhược điểm cuối cựng là MIRA khụng tớnh toỏn cho cỏc yờu cầu trờn cựng một cặp nguồn - đớch (trường hợp tự can nhiễu).
iii, Định tuyến gỏn bước súng trong GMPLS
Do GMPLS gắn trực tiếp tới điều khiển luồng quang nờn bài toỏn định tuyến trong GMPLS phải tỡm được cỏc bước súng được lựa chọn bằng cỏch tối thiểu tắc nghẽn cho chuỗi cỏc kết nối.Dưới đõy là một số thuật toỏn điển hỡnh.
Thuật toỏn gỏn bước súng theo thứ tựbước súng. Một vớ dụ về thuật toỏn gỏn bước súng đơn giản nhưng hiệu quả là gỏn bước súng theo thứ tự bước súng. Trong thuật toỏn này, cỏc bước súng được đỏnh chỉ số và luồng quang sẽ cố gắng lựa chọn bước súng với chỉ số thấp nhất trước khi lựa chọn bước súng với một chỉ số cao hơn. Bằng việc lựa chọn bước súng theo phương phỏp này, cỏc kết nối hiện tại sẽđược gúi thành tổng cỏc bước súng nhỏ hơn, loại bỏ cỏc bước súng lớn hơn cú thể sử dụng cho cỏc luồng quang.
Thuật toỏn gỏn bước súng ngẫu nhiờn. Phưong phỏp khỏc để lựa chọn cỏc bước súng khỏc nhau là lựa chọn đơn giản một trong cỏc bước súng ngẫu nhiờn. Núi chung, thuật toỏn gỏn bước súng theo thứ tự bước súng sẽ làm tốt hơn gỏn bước súng ngẫu nhiờn khi thụng tin đầy đủ về trạng thỏi mạng cú thể sử dụng. Tuy nhiờn, nếu việc lựa chọn bước súng được thực hiện bằng phương phỏp phõn tỏn chỉ với thụng tin hạn chế và lỗi thời thỡ gỏn bước súng ngẫu nhiờn cú thể làm tốt hơn gỏn theo thứ tựbước súng. Lý do cho đặc tớnh này là ở chỗ, trong phương phỏp gỏn theo thứ tự bước súng nếu
109
nhiều kết nối đang đồng thời cố gắng thiết lập một luồng quang thỡ rất cú thể chỳng sẽ lựa chọn bước súng giống nhau dẫn đến một hoặc nhiều kết nối bị chặn.
Thuật toỏn gỏn bước súng dựa trờn bước súng sử dụng nhiều nhất và ớt nhất. Thuật toỏn gỏn bước súng đơn giản khỏc bao gồm thuật toỏn gỏn bước súng dựa trờn bước súng sử dụng nhiều nhất và ớt nhất. Trong gỏn bước súng được sử dụng nhiều nhất thỡ bước súng được sử dụng nhiều trong phần cũn lại của mạng được lựa chọn. Phương phỏp này nỗ lực cung cấp tối đabước súng sử dụng lại trong mạng. Phương phỏp gỏn bước súng được sử dụng ớt nhất nỗ lực trải rộng tải trọng bằng nhau qua tất cả cỏc bước súng bằng việc lựa chọn bước súng được sử dụng ớt nhất xuyờn xuốt mạng. Cả hai phương phỏp gỏn bước súng dựa trờn bước súng sử dụng ớt nhất và sử dụng nhiều nhất đũi hỏi tin tức tổng thể.
Đểđảm bảo chất lượng dịch vụ QoS và thiết lập luồng quang thỡ giao thức bỏo hiệu được yờu cầu để trao đổi thụng tin điều khiển giữa cỏc nỳt và đểđặt trước tài nguyờn dọc đường đi. Trong nhiều trường hợp, giao thức bỏo hiệu được kết hợp chặt chẽ với cỏc giải thuật RWA. Cỏc giao thức bỏo hiệu và đặt trước cú thể được phõn loại dựa trờn hoặc tài nguyờn được đặt trước súng súng trờn mỗi tuyến liờn kết, được đặt trước theo chặng dọc đường đi theo hướng tiến hoặc được đặt trước theo chặng dọc đường ngược lại. Cỏc giải thuật cũng sẽ khỏc nhau phụ thuộc vào thụng tin tổng thể cú thể sử dụng hoặc khụng thể sử dụng.
Đặt trước song song. Bài toỏn dựa trờn định tuyến trạng thỏi liờn kết cho rằng mỗi nỳt duy trỡ thụng tin tổng thể về cấu hỡnh mạng và trạng thaớ hiện tại của mạng bao gồm thụng tin vềcỏc bước súng đang được sử dụng trờn mỗi tuyến liờn kết. Dựa trờn thụng tin tổng thể này nỳt cú thể tớnh toỏn tuyến tối ưu tới đớch với bước súng nhất định. Nỳt nguồn sau đú cố gắng đặt trước bước súng mong muốn trờn mỗi tuyến liờn kết trong tuyến bằng việc gửi bản tin điều khiển riờng tới mỗi nỳt trong tuyến. Mỗi nỳt mà nhận bản tin yờu cầu đặt trước sẽ cố gắng đặt trước bước súng đó xỏc định, và sẽ gửi hoặc tớn hiệu chấp nhận hoặc khụng chấp nhận quay trở lại ngồn Nếu nỳt nguồn nhận tớn hiệu chấp nhận từ tất cả cỏc nỳt thỡ nú cú thể thiết lập luồng quang và bắt đầu truyền thụng với đớch.\Ưu điểm của bài toỏn đặt trước song song là nú rỳt ngắn thời gian thiết lập luồng quang bằng việc cỏc nỳt xử lý cỏc yờu cầu đặt trước song song. Nú cũng đơn giản hơn để thực hiện cỏc bài toỏn đặt trước khỏc như đặt trước theo chặng được nờu chi tiết trong phần sau. Tuy nhiờn, khụng thuận lợi ở chỗ nú đũi hỏi tin tức tổng thể do cảhai đường đi và bước súng phải biết sớm hơn chờđời.
Đặt trước theo chặng. Khỏc với đặt trước song song là đặt trước theo chặng trong đú bản tin điều khiển được gửi dọc theo tuyến đó lựa chọn từng chặng kế tiếp nhau. Ở
110
mỗi nỳt trung gian, bản tin điều khiển được xử lý trước khi chuyển tiếp tới nỳt tiếp theo. Khi bản tin điều khiển tiến tới đớch, nú được xử lý và gửi lại nỳt nguồn. Việc đặt trước tài nguyờn tuyến liờn kết thực tế cú thể thực hiện hoặc trong khi bản tin đang đi theo hướng tiến tới đớch, hoặc trong khi bản tin điều khiển đang đi theo hướng ngược lại trở về nguồn.