CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MẠNG WDM ĐẢM BẢO CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG
4.2. QoR (chất lượng tin cậy) và xây dựng mô hình thời gian hồi phục mạng
4.2.1. Phân loại QoS dựa trên thời gian hồi phục cực đại
Theo định nghĩa QoR, mỗi lớp QoR được gắn liền với một thời gian hồi phục mạng nhất định. Và mỗi kết nối được đảm bảo mức bảo vệ với một thời gian khôi phục tương ứng. Người ta định nghĩa mức cao nhất của QoR, QoR1, là mức được đảm bảo với thời gian khôi phục tối thiểu. QoR∞ nghĩa là không có bảo vệ. Mỗi mức QoRn được đảm bảo với một thời gian khôi phục nhất định ký hiệu RT(QoRn) và được xác định theo công thức sau:
RT(QoRn) = a + b* f(n) (4.12) trong đó a, b và f(n) được xác định bởi nhà cung cấp mạng. Nhờ xác định f(n) mà các lớp QoR có thể được diễn tả dưới dạng số học, hình học hoặc bất cứ dạng nào.
Thông thường, người ta diễn tả f(n) dưới dạng đơn giản sau:
f(n) = n - 1 (4.13)
và a = Dmin chính là thời gian khôi phục cực tiểu, chỉ bao gồm thời gian chuyển mạch từ tuyến hoạt động sang tuyến dự phòng. b = Dscale là bước của thời gian khôi phục, bao gồm thời gian xử lý để truyền thông tin sự cố và thời gian gán bước sóng cho tuyến bảo vệ tại nút xuất hiện sự cố.
Bảng 4.1. QoR (chất lượng tin cậy)
QoR1 khôi phục lỗi trong thời gian Dmin
QoR2 khôi phục lỗi trong thời gian Dmin + Dscale QoR3 khôi phục lỗi trong thời gian Dmin+ 2Dscale
M M
QoRn khôi phục lỗi trong thời gian Dmin+ (n-1)Dscale
M M
QoR∞ Không có tuyến dự phòng
Hình 4.3. Cấu hình topology của mạng với độ trễ
4.2.2. Chỉ tiêu QoR đối với mỗi cặp nút
Có 2 tuyến từ nút A đến nút F, ABCDEF và AGHF. Trễ truyền trên tuyến thứ nhất là 25ms còn ở tuyến thứ 2 là 44ms. Trong trường hợp này, nếu cặp nút AF yêu cầu lớp QoR với thời gian khôi phục tối đa là 20ms thì không thể xác định được tuyến quang thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Bởi vậy, người ta mở rộng khái niệm QoR sao cho có thể luôn xác định được lớp QoR đối với mỗi cặp nút ij. Trước hết, người ta xác định thời gian hồi phục tối thiểu cho nút ij. Nó được tính bằng thời gian truyền từ nút i đến j, trễ chuyển mạch bảo vệ tại các nút.... Sau đó, thời gian hồi phục tối thiểu được xác định bằng thời gian hồi phục cấp cao nhất đối với cặp nút 12 và được ký hiệu QoR12(1). Tiếp theo, thời gian hồi phục cho các lớp thấp hơn, QoR12(2), QoR12(3),... cũng được xác định. Trong ví dụ ở bảng 4.2, các lớp QoR ban đầu
A
B C D E
F
G H
5ms 5ms 5ms 5ms 5ms
20ms 20ms
4ms
được xác định bởi phương trình (1). Đầu tiên, QoR12(1) đối với cặp nút 12 được ánh xạ bằng QoR3. Sau đó, các lớp QoR12(n) sẽ tiếp tục được ánh xạ bằng QoRn+2. Tất cả các cặp nút khác cũng cần được tính toán tương tự. Sau đó, các QoRij đã ánh xạ sẽ được cung cấp cho người sử dụng và người sử dụng sẽ chọn QoRij(.) thích hợp.
Bảng 4.2: QoR phụ thuộc vào cặp nút
QoR Thời gian khôi phục cực đại QoR12 QoRij
QoR1 Dmin - -
QoR2 Dmin + 1*Dscale - QoRij(1)
QoR3 Dmin + 2*Dscale QoR12(1) QoRij(2) QoR4 Dmin + 3*Dscale QoR12(2) ... QoRij(3) ...
QoR5 Dmin + 4*Dscale QoR12(3) QoRij(4)
M M M M
QoR∞ không bảo vệ QoR12(∞) QoRij(∞)
4.2.3. Xây dựng mô hình thời gian khôi phục
Phần này sẽ minh hoạ cách thức xác định thời gian khôi phục. Hình vẽ số 4.4 chỉ ra tuyến quang hoạt động L được bảo vệ bởi nhiều tuyến dự phòng Px (1 ≤ x ≤ B), trong đó, B nhiều nhất bằng số nút trung gian mà tuyến hoạt động đi qua. Người ta cũng định nghĩa segment x (hay protection domain) là một phần của tuyến hoạt động Px giữa nút nguồn Sx và nút đích Dx.
Hình 4.4. Phương thức bảo vệ SLSP
Để đưa ra QoR đã mô tả ở trên, cần thiết lập nhiều tuyến dự phòng sao cho thời gian khôi phục cực đại trên mỗi đoạn không vượt quá giá trị ngưỡng. Để phục vụ mục đích này, chúng ta sử dụng phương thức SLSP. Ở SLSP, các tuyến dự phòng được thiết lập để bảo vệ tuyến hoạt động sao cho bất kỳ 2 tuyến dự phòng nào
segment 2
A B C D E F G H I J K
segment 1
segment 3
segment 4
cũng có một phần chồng lấn lên nhau (hình vẽ 4.4). Không giống như phương thức bảo vệ dùng chung, SLSP cho phép khôi phục trong trường hợp có sự cố về thiết bị tại nút. Chẳng hạn, nếu có sự cố tại nút D, nút C sẽ chuyển mạch lưu lượng sang tuyến dự phòng nối trực tiếp tới nút H.
Đơn vị định lượng được xác định nhờ việc quy định chiều dài cực đại của tuyến dự phòng sao cho nhỏ hơn giá trị ngưỡng. Ở đây, ta sẽ xác định thời gian khôi phục tối đa đối với tuyến hoạt động L. Phương thức QoR đề xuất ở đây dựa trên việc xác định các tuyến dự phòng sao cho sao cho thời gian hồi phục tối đa trên mỗi đoạn nhỏ hơn giá trị ngưỡng cho trước. Ở đây, 2 đoạn lân cận nhau cũng được yêu cầu chồng lấn lên nhau để đảm bảo có thể khôi phục mạng khi có sự cố tại nút.
Tiếp theo ta sẽ xây dựng mô hình khôi phục mạng dựa trên hình vẽ 4.4. Khi xuất hiện lỗi trên đoạn x, thì nút gần thành phần bị lỗi sẽ gửi thông tin cho nút trước nó để thông báo thông tin sự cố. Khi thông tin này đến nút Sx, Sx sẽ dự trữ bước sóng trên tuyến dự phòng Px bằng cách gửi tín hiệu dự trữ tới nút Dx qua các nút k, k+1, ...., k+Hx với Hx là số chặng trên tuyến dự phòng. Khi việc kích hoạt sang tuyến dự phòng thành công, nút Sx sẽ chuyển lưu lượng từ tuyến hoạt động sang Px. Như đã đề cập ở trên, thời gian khôi phục khi xảy ra sự cố phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:
- Trễ truyền thông tin lỗi tới nút Sx.
- Thời gian thiết lập để dự trữ bước sóng tại mỗi nút của tuyến dự phòng Px. - Thời gian chuyển mạch lưu lượng từ tuyến hoạt động lỗi sang tuyến dự
phòng Px.
Bởi vậy, thời gian hồi phục tối đa khi lỗi xảy ra tại đoạn x (ký hiệu là RTx) được tính toán như sau:
∑= + + ì + +
= α
Sx k
conf x
node k
k
x d D H D
RT ( 1) ( 1) (4.14)
trong đó Dnode là thời gian sử dụng để dự trữ bước sóng tại mỗi nút trên tuyến Px, Dconf là thời gian chuyển mạch tại nút Sx. Ở phương trình (4.14), dij là trễ truyền thông tin giữa nút i và nút j, còn α là số chặng cực đại trên đoạn x. Nghĩa là:
<
<
−
≤
= −
+ +
+ x x x x
x x x
D S S S
S D D
1 1
1
, 1
,
α 1 (4.15)
Thời gian khôi phục cực đại đối với tuyến hoạt động L là thời gian cực đại của RTx đối với đoạn x, và được xác định bằng:
} { max )
( 1
max L x B RTx
RT = ≤ ≤ (4.16)