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: Võ 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: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 29
CHƯƠNG IV: THUẬT TOÁN VÀ MÔ PHỎNG 4.1 GIỚI THIỆU VỀ THUẬT TOÁN
Bài toán
– Cho mạng các node được nối bởi các liên kết 2 chiều, mỗi chiều có giá trị chi phí riêng
– Chi phí của đường đi giữa 2 node trong mạng là tổng các giá trị chi phí của các liên kết đi qua
– Xác định đường đi ngắn nhất (chi phí thấp nhất) giữa 2 node • Tiêu chuẩn đường ngắn nhất
– Số chặng đường đi • Giá trị mỗi liên kết là 1 – Giá trị liên kết
• Tỉ lệ nghịch tốc độ liên kết • Tỉ lệ thuận tải trên liên kết • Tổ hợp các đại lượng trên • Giải thuật
– Forward-search (Dijkstra)
– Backward-search (Bellman-Ford)
4.1.1 Thuật toán Forward-search (Dijkstra)
Input
Đồ thị G(V, E) trong đó V là tập đỉnh, E là tập cạnh có trọng số không âm Đỉnh nguồn S: S V
Output
Đường đi ngắn nhất từ đỉnh nguồn S đến tất cả các đỉnh còn lại
Di : đường đi ngắn nhất từ node nguồn S đến node i tại bước chạy hiện hành của giải thuật
M: tập các đỉnh đã xét tại bước chạy hiện hành của giải thuật dij: trọng số trên cạnh nối từ node i đến node j
o dij= 0 nếu i trùng j
SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 30
4.1.2 Thuật toán Backward-search (Bellman-Ford)
Input
– Đồ thị G(V, E) trong đó V là tập đỉnh, E là tập cạnh có trọng số – Đỉnh nguồn S: S V
Output
– Đồ thị có chu trình âm không tồn tại đường đi ngắn nhất – Đường đi ngắn nhất từ đỉnh nguồn S đến tất cả các đỉnh còn lại
Ký hiệu
– D(h)i: đường đi ngắn nhất từ node nguồn S đến node i có tối đa h đoạn (link). – dij: trọng số trên cạnh nối từ node i đến node j
o dij= 0 nếu i trùng j
o dij= Eij nếu i khác j
4.2 VÍ DỤ MINH HỌA 4.2.1 Thuật toán Dijkstra 4.2.1 Thuật toán Dijkstra
Bước 1: khởi động • M = {S}
• Di= dsi (các cạnh nối trực tiếp với S) Bước 2: cập nhật đường đi
ngắn nhất • Chọn đỉnh N V\M sao cho: DN = min {Di} i V\M • M = M U {N} • Dj= min {Dj, DN + dNj} j V\M
– Bước 3: lặp lại bước 2 cho đến khi M=V
SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 31
4.2.2 Thuật toán Bellman-Ford
– Bước 1: khởi động
• D(1)N = dSN, N V\{S} (đường đi ngắn nhất từ S đến N có tối đa 1 đoạn) – Bước 2: cập nhật đường đi ngắn nhất
• D(h+1)N = min {D(h)j + djN} j V\{S}
– Bước 3: lặp lại bước 2 cho đến khi không có đường đi mới nào ngắn hơn được tìm thấy thì dừng – Kết quả D(h)N sẽ là đường đi ngắn nhất từ node nguồn S đến node N.
SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 32
4.2.3 Kết luận và đánh giá
Bellman-Ford
– Việc tính toán cho node n phải biết các thông tin về chi phí liên kết của các node kề của n và chi phí tổng cộng từ node s đến các node kề của node n
– Mỗi node cần lưu trữ các chi phí và các đường đi tương ứng đến các node khác – Có thể trao đổi thông tin với các node kề trực tiếp
– Có thể cập nhật thông tin về chi phí và đường đi dựa trên các thông tin trao đổi với các node kề và các thông tin về chi phí liên kết
Dijkstra
– Mỗi node cần biết topology toàn bộ mạng
– Phải biết chi phí liên kết của tất cả các liên kết trong mạng – Phải trao đổi thông tin với tất cả các node khác trong mạng
NHẬN XÉT :
SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 33
Phụ thuộc vào lượng thông tin yêu cầu từ các node khác Phụ thuộc vào việc hiện thực
Cùng hội tụ về một lời giải dưới điều kiện topology tĩnh và chi phí không thay đổi
Nếu chi phí liên kết thay đổi, các giải thuật sẽ tính lại để theo kịp sự thay đổi Nếu chi phí liên kết thay đổi theo lưu thông, lưu thông lại thay đổi theo đường đi được chọn
Phản hồi
Có thể rơi vào trạng thái không ổn định
Kết luận:
- Thuật toán Ford-Bellman tìm đường đi ngắn nhất từ đỉnh u tới tất cả các đỉnh còn lại, có thể sử dụng tong trường hợp trọng số âm.
- Thuật toán Dijkstra chỉ tìm đường đi ngắn nhất giữa hai đỉnh cụ thể (từ U đến V) V)
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Đề tài đã trình bày được những khái niệm cơ sở về mạng NGN, các đặc trưng cũng như cấu trúc mạng. Mạng thế hệ sau NGN đang được nghiên cứu, chuẩn hoá bởi các tổ chức viễn thông lớn trên thế giới nhằm đáp ứng nhu cầu càng tăng về tính mở, sự tương thích và linh hoạt để cung cấp đa dịch vụ, đa phương tiện với các tính năng ngày càng mở rộng.
Tại Việt Nam, mạng viễn thông đang ngày càng phát triển để đáp ứng các nhu cầu mới trong nền kinh tế hội nhập thế giới và việc chuyển hoàn toàn sang công nghệ mạng NGN là việc làm bức thiết nhằm đáp ứng các nhu cầu này. Quá trình xây dựng và phát triển mạng NGN phải được tiến hành từng bước, có tính đến sự tương thích và phối hợp với nền tảng mạng hiện tại. Bên cạnh đó việc làm sao để mạng có thể hoạt động tốt và ổn định cũng là một vấn đề cần lưu tâm. Trên cơ sở phân tích đó đồ án đã tiến hành được các nội dung sau.
- Tổng quan về mạng ngn - Mạng thế hệ sau - ngn - Giao thức định tuyến
- Thuật toán tìm đường & mô phỏng
Giải quyết được các vấn đề này sẽ có rất ý nghĩa trong việc thực hiện những bước tiếp theo của quá trình đi lên xây dựng mạng NGN từ mạng PSTN hiện tại, đồng thời cung cấp được nhiều dịch vụ mới với chất lượng và độ tin cậy lớn hơn. Tuy nhiên, vấn đề định tuyến trong mạng vô cùng rộng lớn và phức tạp trong nhữnng hệ thống lớn. Vì vậy đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót, cụ thể là:
- Chưa thể đưa ra mô hình mạng hoàn chỉnh có thể áp dụng vào thực tế của nước ta.
- Ngiên cứu sâu hơn nữa các giải pháp của các hãng và ứng dụng vào thực tế - Chưa nghiên cứu hết các phương pháp định tuyến được sử dụng hiện nay.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] HV CNBC VT. Mạng Viễn Thông. Chương 2. Học viện Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông, 2007
[2] Hoàng Trọng Minh. Chuyên đề định tuyến. Chương 1 và 2.
[3] ThS. Nguyễn Mạnh Cường. Giải pháp định tuyến QoS. Tạp chí Công nghệ thông tin & Truyền thông, 2006
[4] Nguyễn Quý Hiền. Mạng viễn thông thế hệ sau. NXB Bưu Điện.
[5] Đinh Đức Anh Vũ. Data Communication and Computer Networks. Chương
8, 2008
[6] http:\\www.vnpt.com.vn.