II- Chuyển đổi bước súng
1-Giới thiệu
Mạng quang định tuyến bước súng được mong đợi sẽ được triển khai chủ yếu nh là mạng đường trục cho cỏc khu vực rộng lớn . Kiến trỳc và hoạt
động của đường trục đối với những người sử dụng cuối sẽ là trong suốt . Người sử dụng cuối khụng cần thiết phải là cỏc thiết bị đầu cuối , nhưng hoạt động toàn thể từ một tập cỏc đầu cuối sao cho hoạt động toàn thể của những người sử dụng cuối trờn bất kỡ cỏc mỏy phỏt của chỳng rất gần với tốc độ truyền điện đỉnh .
Cỏc người dựng cuối (end-user) liờn lạc với end-user khỏc theo cỏc kờnh toàn quang WDM được đề cập đến nh là cỏc lightpaths hay cỏc connections. Lightpath cú thể qua nhiều links sợi quang , vớ dụ để cung cấp liờn kết nối chuyển mạch kờnh giữa 2 nỳt cú thể cú thể cú lưu lượng lớn (heavy) giữa chỳng và cú thể là ở những vị trớ xa nhau trong tụpụ vật lớ . Mỗi node trung gian cú thể cung cấp khả năng rẽ (bypass) toàn quang để hỗ trợ cho lightpath .
Trong mạng cú N nodes , nếu mỗi node được hỗ trợ N-1 bộ thu phỏt và nếu cú đủ bước súng trờn tất cả cỏc links vật lớ thỡ mỗi cặp node cú thể được kết nối bởi lightpath toàn quang và sẽ khụng tồn tại bài toỏn mạng càn giải quyết . Tuy nhiờn thỡ kớch cỡ mạng (N) là cú thể tăng lờn , cỏc bộ thu phỏt lại đắt tiền nờn mỗi node chỉ cú thể được trang bị một ít bộ thu phỏt , và những ràng buộc về cụng nghệ chỉ cho phộp số kờnh WDM cú thể hỗ trợ trờn sợi quang là hạn chế (W) . Do đú cú thể chỉ cú một số hạn chế cỏc lightpaths được cài đặt trong mạng .
Mỗi lần tập cỏc lightpaths được chọn hay được xỏc định , chỳng ta cần định tuyến và phõn phối bước súng cho chỳng . Đú gọi là bài toỏn định tuýen và phõn phối bước súng .
Bài toỏn RWA được phỏt biểu như sau : Cho trước một tập cỏc lightpaths cần được thiết lập trong mạng và cho trước sự ràng buộc số bước súng , xỏc định tuyến qua đú cỏc lightpath này được cài đặt và xỏc định cỏc bước súng phõn phối cho cỏc lightpaths này sao cho số lightpaths được thiết lập là cực
đại . Cỏc thuật toỏn chọn đường ngắn nhất được thực hiện từ lõu trong cả mạng viễn thụng lẫn trong mạng internet song dần được cải tiến và thay thế trong hiện tại và tương lai bởi hiện nay nhiều thuật toỏn tối ưu hơn được đề xuất song thuật toỏn chọn đường ngắn nhất vẫn là nền tảng để phỏt triển nờn nhiều thuật toỏn khỏc . Bỡnh thường bài toỏn RWA cho phộp vài tuyến thay thế cho mỗi lightpath cần được thiết lập . Cỏc lightpaths khụng được cài đặt do những ràng buộc về tuyến và bước súng gọi là bị phong toả , vỡ vậy bài toỏn tối ưu mạng là tố thiểu xỏc suất phong toả này .
Về vấn đề này , lightpath hoạt động trờn cựng 1 bước súng trờn tất cả cỏc links mà nú qua , đõy gọi là điều kịờn ràng buộc tớnh liờn tục của bước súng . Vỡ vậy 2 lightpaths cú chung link sợi quang khụng thể được phõn bổ cựng một bước súng . Tuy nhiờn , nếu noed chuyển mạch/định tuyến được trang bị khẩ năng chuyển đổi bước súng thỡ điều kiện ràng buộc tớnh liờn tục bước súng sẽ khụng cũn bởi lỳc này lightpath cú thể được chuyển mạch giữa cỏc bước súng khỏc nhau trờn tuyến của chỳng từ nguồn tới đớch .
Đối với mạng như vậy , cụng thức qui hoạch tuyến tớnh nguyờn ILP được đưa ra để giả quyết bài toỏn RWA , nú xuất phỏt từ cỏc biờn thực thi của cỏc thuật toỏn RWA chung – biờn trờn dựa vào lưu lượng mang theo (số cỏc lightpaths được thiết lập) , hay tương đương , biờn dưới dựa vào xỏc suất phong toả lightpath .
Bài toỏn RWA được phõn tớch thành 4 bài toỏn nhỏ và mỗi bài toỏn được giả quyết độc lập với mỗi kết quả của bộ phận này được đưa vào nh là đầu vào của bộ phận tiếp theo . Cụng thức qui hoạch nguyờn LP được đưa ra dựa trờn tụpụp vật lớ cũng nh tập cỏc connections đưựoc định tuyến . Cụng thức LP cung cấp đặc điểm kĩ thuật hoàn chỉnh cho thiết kế tụpụ ảo , định tuyến cỏc lightpaths , và mật độ cỏc gúi qua cỏc lightpaths . Giải cho cụng thức LP
cho ta biờn dưới số bước súng cần trong mạng để định tuyến cỏc connections cho trước .
6.2 - GIỚI THIỆU VỀ LOAD BALANCING VÀ ADAPTIVE ROUTING
1 - GIỚI THIỆU :
Ngày nay , chúng ta đó từng trải qua cỏc yờu cầu tăng băng thụng bởi mạng mở rộng theo hàm mũ và đưa ra cỏc ứng dụng viễn thụng mạnh . Trong khung cảnh này, cỏc kĩ thuật WDM trong mạng quang và phỏc đồ định tuyến G-MPLS được đề xuất . Trong mạng WDM , sợi quang cú thể mạng được nhiều dũng dữ liệu độc lập để cú thể đạt được sự sử dụng phổ hoàn toàn . Cỏc kết quả nỗ lực cú liờn quan được được sử dụng để phõn phối bước súng vào mỗi luồng dữ liệu theo cỏch mà mỗi tất cả lưu lượng được kiểm soỏt trong miền quang , mà khụng cần bất cứ quỏ trỡnh xử lớ điện trờn đường truyền . Kĩ thuật quang tiờn tiến trong viễn thụng đang nhanh chúng tiến tới cỏc mạng quang cấu hỡnh cao ,mềm dẻo . Tương lai gần sẽ là sự chuyển từ hoạt đọng và điều khiển dựa trờn bước súng tĩnh hiện tại sang nhiều hơn nữa định tuyến hướng IP động và cỏc phỏc đồ quản trị tài nguyờn . Mạng quang trong tương lai dựa trờn chuyển mạch kờnh nhanh , trong đú cỏc ống dẫn quang được tạo ra và gỡ bỏ động bằng cỏc giao thức bỏo hiệu và cỏc thuật toỏn cấp phỏt nhanh nguồn tài nguyờn .
Cỏc thay đổi của IP được đề xuất để đạt được cỏc đũi hỏi của QoS và để thống nhất được giao thức IP bờn trong lớp quang . Cựng thời điểm , phiờn bản tổng quỏt của MPLS (G-MPLS ) , được khai thỏc để cho phộp chuyển mạch nhanh cỏc dạng kết nối ,bao gồm cỏc lightpaths dựa trờn IP . Ngay khi cỏc thay đổi của giao thức cú thể chắc chắn cỏc mức QoS khỏc nhau tại mức IP , nhiều hơn nữa sự cấp phỏt lưu lượng tĩnh cú thể truyền trong phần động của mạng dẫn tới cỏc bầu trời (cloud) quang điều khiển G-MPLS động đầy đủ và toàn quang . Trong viễn cảnh này, việc cần thiết là nghiờn cứu cỏc
hiệu quả của kĩ thật định tuyến tiờu biểu của thế giới IP bằng cỏch phõn tớch sự hợp nhất của kĩ thuật chuyển mạch nhón với cỏc kiến trỳc chuyển mạch quang hiện tại . Thờm nữa , nghiờn cứu cỏc tiờu chuẩn và thuật toỏn để quyết định khi nào và làm cỏch nào cỏc cấp phỏt và thỏo bỏ lightpath được phỏt ra trong lưu lượng dữ liệu là vấn đề quan trọng .
Sự tối ưu trong việc sử dụng cỏc nguồn tài nguyờn khan hiếm trong mạng quang với kĩ thuật WDM dẫn tới bài toỏn định tuyến gúi (trong cỏc mạng gúi) và tạo cỏc kết nối ảo thụng qua việc định tuyến và phõn phối bước súng .
2 - ĐỊNH TUYẾN THÍCH ỨNG VÀ CÂN BẰNG TẢI :
Mục đớch của cõn bằng tải (load balancing) trong mạng dựa trờn WDM là giảm nghẽn trong mạng . Nghẽn cú liờn quan tới trễ trong mạng chuyển mạch gúi và do đú việc giảm nghẽn sẽ đưa tới sự bảo đảm chất lượng dịch vụ tốt hơn . Trong mạng dựa trờn chuyển mạch kờnh , giảm nghẽn sẽ dẫn tới số bước súng rỗi nhất định khả dụng trờn mỗi link để cú thể cung cấp được cỏc yờu cầu kết nối trong tương lai hoặc cú thể duy trỡ được khả năng đối phú được lỗi trong phỏc đồ phục hồi . Thờm nữa , giảm nghẽn cũng đồng nghĩa với việc giảm tải lưu lượng cực đại trờn cỏc bộ định tuyến điện kết nối tới cỏc sợi quang .
Load Balancing trong mạng WDM bao gồm 2 bài toỏn con : liờn kết lightpath và định tuyến lưu lượng . Cụ thể , định tuyến đỏp ứng kết hợp thụng tin trạng thỏi mạng vào trong quyết định định tuyến trong tỡnh huống của mạng toàn quang . Cỏc phương phỏp flow deviation cú thể được sử dụng để tỡm kiếm tuyến tối ưu mà làm tối thiểu tải link cực đại đối với tụpụ mạng cho trước .
Bởi sự thay đổi toàn cục của tụpụ logic và/hoặc phỏc đồ định tuyến cú thể phỏ vỡ mạng , cỏc thuật toỏn dựa trờn cỏc bước nhỏ (nghĩa là trờn local search từ cấu hỡnh cho trước) .
Bài toỏn Load Balancing nh sau : Cho trước mạng vật lớ với cỏc chi phớ link và cỏc yờu cầu lưu lượng giữa cặp nỳt nguồn đớch (số lightpaths cần ) , tỡm cỏc tuyến lightpaths cho mạng với nghẽn thấp nhất .
KẾT LUẬN
Vấn đề RWA hiện nay rất được quan tõm nghiờn cứu với một số lượng cụng trỡnh đỏng kể đó được cụng bố. Với cựng một cấu trỳc vật lý, bằng cỏc phương phỏp định tuyến và gỏn bước súng hợp lý trong cấu trỳc mạng WDM cho ta truyền được lưu lượng cao và mang lại hiệu quả sử dụng băng tần cũng nh chất lượng dịch vụ . Do trỡnh độ hiểu biết về lĩnh vực định tuyến trong mạng toàn quang của em cũn hạn chế cho nờn trong bỏo cỏo thực tập này , em chỉ đưa ra sơ lược một số vấn đề cú liờn quan xung quanh bài toỏn định tuyến .
Qua thời gian vừa qua , em đó được thầy giỏo Trần Đức Hõn hướng dẫn tận tỡnh cho nờn qua đõy em xin được trõn thành cỏm ơn thầy Hõn .