CHƯƠNG III: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
3.3 CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CƠ BẢN
3.3.3 Giao thức định tuyến Qos
Chất lượng dịch vụ (QoS) trong phạm vi định tuyến là khái niệm thể hiện mức độ đáp ứng những thoả thuận giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng
SVTH: Vừ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 26 về số lượng lẫn chất lượng kết nối. Yêu cầu chất lượng của một kết nối là một tập các ràng buộc về liên kết, tuyến, và cây.
Trong đó, Liên kết (link) là một kết nối giữa hai nút bất kì, tuyến (path) là tập hợp một vài kênh liên kết giữa một nút nguồn và một nút đích. Cây (tree) bao gồm một vài tuyến liên kết giữa một nút nguồn và một số nút đích. Kết nối (connection) là đường truyền dẫn được thiết lập giữa một nút nguồn và một nút đích.
Ràng buộc kênh qui định các giới hạn sử dụng kênh. Ràng buộc về băng thông của kết nối đơn hướng yêu cầu các kênh của tuyến phải dự trữ một lượng băng thông rỗi nhất định. Ràng buộc tuyến chỉ ra yêu cầu về chất lượng của một tuyến đơn, còn ràng buộc cây quy định yêu cầu về chất lượng cho toàn bộ các tuyến trong định tuyến đa hướng. Ràng buộc trễ của một kết nối đa hướng yêu cầu trễ lớn nhất từ nút nguồn đến bất kì nút đích nào trong cây đều phải nhỏ hơn một giới hạn nhất định. Tuyến khả dụng là tuyến có đủ các tài nguyên rỗi để thoả mãn các ràng buộc QoS của một kết nối.
=> Định tuyến QoS là quá trình định tuyến nhằm chọn ra các tuyến có đủ tài nguyên để đáp ứng các yêu cầu về chất lượng dịch vụ và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng.
3.3.3.2 Chức năng
Chức năng cơ bản của định tuyến QoS là tìm một tuyến khả dụng để thiết lập một kết nối giữa nút nguồn và nút đích đáp ứng được các yêu cầu về QoS.
Ngoài ra, hầu hết các thuật toán định tuyến QoS đều xem xét đến hiệu quả sử dụng tài nguyên được đo bằng chi phí. Chi phí cho một tuyến/ cây là tổng chi phí của tất cả các kênh trên tuyến đó. Tối ưu hoá là tìm một tuyến có chi phí thấp nhất trong số các tuyến khả dụng. Bài toán định tuyến có hai chức năng chính:
- Thu thập thông tin trạng thái và đảm bảo thông tin đó luôn cập nhật
- Tìm kiếm một tuyến khả dụng cho kết nối mới dựa trên thông tin thu thập được.
Kết quả của thu thập thông tin trạng thái có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của bất kỳ thuật toán định tuyến nào.
.
SVTH: Vừ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 27 3.3.3.3 Bài toán định tuyến QoS
Có thể chia bài toán định tuyến thành 2 lớp lớn: Định tuyến đơn hướng và định tuyến đa hướng. Mỗi lớp định tuyến lại bao gồm 3 kiểu định tuyến : Định tuyến nguồn, định tuyến phân tán và định tuyến phân cấp.
- Định tuyến đơn hướng giải bài toán sau: Cho trước một nút nguồn s, một nút đích t và tập các ràng buộc C, tìm một tuyến khả dụng tốt nhất từ s tới t thoả mãn C. Với các tiêu chí QoS là: băng thông rỗi, bộ đệm rỗi; trạng thái của tuyến được xác định bởi trạng thái của đoạn nút cổ chai trên tuyến đó; có hai bài toán định tuyến cơ bản là: định tuyến tối ưu hóa kênh và định tuyến ràng buộc kênh. Với các tiêu chí QoS khác như trễ, rung pha và chi phí thì trạng thái tuyến được xác định bằng tổng trạng thái của tất cả các kênh trên tuyến đó. Có hai bài toán định tuyến dựa trên các tiêu chí chất lượng dịch vụ này là định tuyến tối ưu tuyến và định tuyến ràng buộc tuyến.
- Định tuyến đa hướng giải bài toán sau: Cho trước một nút nguồn s, một tập các nút đích, các ràng buộc C và một tiêu chí tối ưu, tìm một cây đường dẫn khả dụng phủ hết từ nút nguồn s đến các nút đích thuộc tập R và thoả mãn điều kiện C. Các bài toán định tuyến của hai lớp định tuyến trên có liên quan mật thiết với nhau. Định tuyến đa hướng trong nhiều trường hợp là sự tổng quát hoá của định tuyến đơn hướng. Sự khác biệt với định tuyến đơn hướng là phải có một tiêu chí tối ưu hoá hay một ràng buộc áp dụng cho toàn bộ cây thay vì cho một tuyến đơn lẻ. Có một số bài toán định tuyến đa hướng như: Bài toán định tuyến tối ưu hoá cây, bài toán định tuyến ràng buộc cây.
3.3.3.4 Ưu và nhược điểm
QoSR xác định tuyến dựa trên tài nguyên mạng hiện có và yêu cầu của luồng lưu lượng. Kết quả là chất lượng của ứng dụng được đảm bảo và cải tiến so với định tuyến BE truyền thống. Nó có các ưu điểm sau:
- QoSR lựa chọn tuyến đường đi khả thi bằng cách tránh các Nút và kết nối bị nghẽn.
- Nếu tải lưu lượng vượt quá giới hạn của tuyến đường đang có thì QoSR đưa ra nhiều tuyến khác để truyền lưu lượng dư đó.
SVTH: Vừ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 28 - Nếu xảy ra lỗi mạng hoặc lỗi nút thì QoSR sẽ lựa chọn một tuyến đường đi thay thế để nhanh chóng khôi phục lại việc truyền dữ liệu mà không làm giảm nhiều QoS.
- Các loại lưu lượng khác nhau có yêu cầu QoS khác nhau, các tổ hợp lưu lượng có nguồn và đích giống nhau có thể đi các tuyến đường khác nhau.
Tuy nhiên, các ưu điểm này của định tuyến QoS cũng phải chịu chi phí để phát triển các giao thức định tuyến mới hay mở rộng các giao thức hiện tại. Một số khó khăn chủ yếu là:
+ Thứ nhất, do các ràng buộc về chất lượng (trễ, rung pha, tỉ lệ mất gói, băng thông..) của các ứng dụng phân tán thường thay đổi. Nhiều ràng buộc đồng thời thường làm cho việc định tuyến trở nên phức tạp vì rất khó cùng một lúc thoả mãn được tất cả các ràng buộc. Hơn nữa, độ phức tạp của giao thức định tuyến QoS cũng phụ thuộc vào sự phân nhỏ của nó sử dụng trong các quyết định định tuyến
+ Thứ hai, bất kì một mạng tích hợp dịch vụ nào trong tương lai cũng sẽ truyền tải cả lưu lượng QoS và lưu lượng BE, điều đó làm cho vấn đề tối ưu hoá trở nên phức tạp hơn và rất khó có thể xác định được điều kiện để thoả mãn tốt nhất cả hai loại lưu lượng trên nếu chúng phân bố độc lập.
+ Thứ ba, trạng thái mạng thay đổi thường xuyên do tải không ổn định, các kết nối được tạo ra và giải phóng liên tục; kích thước mạng ngày càng lớn làm cho việc thu thập thông tin về trạng thái mạng trở nên khó khăn hơn, đặc biệt khi bao gồm cả mạng vô tuyến. Hoạt động của các thuật toán định tuyến QoS có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng nếu không cập nhật thông tin trạng thái mạng kịp thời.
SVTH: Vừ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 29