NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƯU MẠNG DỰA TRÊN MÔ HÌNH MẠNG ĐA LỚP

AQ`11 +

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG




ĐỒNG HOÀNG VŨ

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ
TỐI ƢU MẠNG DỰA TRÊN MÔ HÌNH
MẠNG ĐA LỚP


CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ: 60.52.02.08 8

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT



HÀ NỘI – NĂM 2014






Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Nguyễn Tiến Ban



Phản biện 1: PGS. TS Trương Vũ Bằng Giang

Phản biện 2: TS. Đặng Hoài Bắc






Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện
Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: 09 giờ 30 ngày 09 tháng 08 năm 2014

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

1
MỞ ĐẦU
Mạng viễn thông đang ngày càng đóng vai trò thiết yếu trong mọi lĩnh vực hoạt động
của toàn xã hội. Việc gia tăng số lượng người sử dụng, cũng như lưu lượng sử dụng mạng
qua internet tăng trưởng đột biến. Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục nâng cấp mạng để đáp
ứng yêu cầu về băng thông và dịch vụ. Chính vì vậy, việc vận hành, thiết kế mạng cũng như
ứng dụng viễn thông luôn được đặt lên hàng đầu.
Đi kèm với việc phát triển nhu cầu sử dụng viễn thông thì việc xây dựng và phát triển
mạng viễn thông cũng như áp dụng các công nghệ viễn thông mới là vô cùng cấp thiết. Nó

giúp cho các nhà khai thác giảm tải tối đa tài nguyên mạng, tránh tình trạng lỗi hệ thống
cũng như tiết kiệm chi phí khi đưa vào khai thác sử dụng, việc đưa vào khai thác vận hàng
các công nghệ mới là rất cần thiết. Ngoài ra, khi thiết kế và xây dựng mạng viễn thông là vô
cùng quan trọng, đây là tiền đề để phát triển mạng viễn thông sau này.
Việc thiết kế và tối ưu mạng đã mang lại rất nhiều lợi ích ban đầu cũng như sau này.
Với sự tính toán ban đầu, quá trình hoạt động luôn được tối ưu, giảm thiểu rủi ro mất kết nối
do không chọn được tuyến và nâng cao hiệu quả dự phòng bảo vệ tính toán từ khâu thiết kế
mạng.
Trong luận văn này sẽ trình bày về một số phương pháp và giải thuật mô hình hóa
toán học có thể ứng dụng để thiết kế mạng, sau đó đi sâu vào phân tích và giải bài toán thiết
kế tối ưu mạng dựa trên mô hình mạng đa lớp (Multi-Layer Network).
Nội dung của luận văn được chia thành 3 chương với các nội dung như sau:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về mạng viễn thông và vấn đề tối ưu hóa mạng, đặt
ra bài toán cũng như là giới thiệu những khái niệm mang tính tiền đề và cơ sở cho các
nghiên cứu tiếp theo.
Chương 2: Trình bày về những vấn đề kĩ thuật cơ bản trong tối ưu hóa mạng viễn
thông và đặc biệt là tối ưu mạng đa lớp. Với mỗi vấn đề sẽ đưa ra ra mô tả các yêu cầu tối
ưu, các bước xây dựng bài toán và thảo luận về phương pháp giải bài toán.
Chương 3: Đưa ra phương pháp thiết kế tối ưu mạng dựa trên mô hình mạng đa lớp,
xây dựng bài toán phù hợp và nghiên cứu các phương pháp cũng như giải thuật để giải
quyết từng vấn đề.
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới thầy giáo, PGS. TS. Nguyễn
Tiến Ban đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi cũng xin được
gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo trong Học viện Công nghệ Bưu chính viễn thông cùng các
bạn học đã giúp đã cho tôi hoàn thành bản luận văn này.
2
Chƣơng 1- TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ TỐI ƢU MẠNG
1.1. Tổng quan về mạng viễn thông
Trong mạng điện thoại cũng như Internet, topology hay cấu trúc kết nối các nút mạng
có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của mạng. Cấu trúc điển hình của mạng điện thoại và

Internet thể hiện trên Hình 1.1 và Hình 1.2.
Tổng đài nội hạt
Người sử dụng
Tổng đài chuyển tiếp
Tổng đài chuyển tiếp
Tổng đài nội hạt
Tổng đài nội hạt
Tổng đài nội hạt
Người sử dụng

Hình 1.1. Cấu trúc mạng điện thoại
Trong khuôn khổ luận văn này chỉ đề cập đến phần giữa là mạng lõi hay còn gọi là
mạng xương sống, bao gồm các bộ định tuyến hay thiết bị chuyển mạch kết nối với nhau.
Lưu lượng đến (ingress traffic) được coi là lưu lượng đi vào mạng lõi, còn lưu lượng đi
(egress traffic) là lưu lượng ra khỏi mạng lõi này.
Các máy trạm (khách)
Bộ định tuyến lõi
Bộ định tuyến lõi
Bộ định tuyến biên
Các máy chủ
Bộ định tuyến biên
Bộ định tuyến biên
Bộ định tuyến biên

Hình 1.2. Cấu trúc mạng Internet
Một mạng truyền thông cần truyền lưu lượng trên các tuyến truyền dẫn với dung
lượng (băng thông) khác nhau. Lưu lượng này có thể được định tuyến qua các đường khác
3
nhau để đến đích. Chúng ta cần có đủ băng thông trên mạng để truyền lưu lượng, đồng thời
giảm tỷ lệ từ chối cuộc gọi hoặc giảm độ trễ trung bình truyền gói dữ liệu trên mạng.

Trên Hình 1.1 đã chỉ ra mô hình kiến trúc tổng quan của mạng điện thoại. Điểm quan
trọng cần chú ý ở đây là một cuộc gọi có thể được hỗ trợ bởi nhiều nhà cung cấp mạng (hay
còn gọi là nhà khai thác mạng) trên những phân đoạn khác nhau của cuộc gọi. Việc xử lý
kết nối cuộc gọi trong mạng điện thoại sử dụng phương thức chuyển mạch kênh, trong đó
một kênh riêng biệt được thiết lập cho mỗi cuộc gọi.
Đối với mạng Internet toàn cầu (Hình 1.2), khi có yêu cầu trao đổi thông tin (ví dụ
dịch vụ web) từ người sử dụng này đến người sử dụng khác, thì thông tin sẽ được truyền đi
bởi nhiều nhà cung cấp mạng khác nhau (thông thường thì là các nhà cung cấp dịch vụ
Internet – ISP). Về mặt kỹ thuật thì mạng của mỗi nhà cung cấp dịch vụ là một hệ thống tự
trị riêng (Autonomous System – AS). Tương tự như trường hợp chuyển tiếp cuộc gọi điện
thoại, các nhà cung cấp ở các phân đoạn mạng khác nhau cũng thực hiện việc truyền lưu
lượng dữ liệu để hoàn thành việc chuyển yêu cầu web qua mạng. Các gói dữ liệu được tạo
ra để đáp ứng yêu cầu này sẽ đi theo một hành trình ngược lại để đến nơi đã gửi đi yêu cầu.
Trong cả hai hướng, hình thức chuyển mạch gói được sử dụng để định tuyến các gói dữ liệu
qua mạng.
1.2. Tối ƣu hóa và và phƣơng pháp xây dựng bài toán tối ƣu
1.2.1. Khái niệm tối ưu
Tối ưu dùng để chỉ mức độ khả dĩ đạt tới cao nhất của mục tiêu do một chủ thể đề ra
và được xem xét trong những điều kiện nhất định.
Tối ƣu hóa là quá trình đi đến cái tốt nhất, là sự vận động từ chưa tốt đến tốt hơn, từ
tốt hơn đến tốt nhất. Phƣơng pháp tối ƣu hóa là các biện pháp, các thuật toán,… nhằm đi
đến điểm tối ưu. Phương pháp tối ưu hóa là công cụ của tối ưu hóa. Do tính đa dạng và phức
tạp của các vấn đề tối ưu hóa trong thực tế, không tồn tại một phương pháp vạn năng hữu
hiệu để giải quyết vấn đề tìm lời giải trong mọi trường hợp.
1.2.2. Mô tả toán học vấn đề tối ưu hóa
Về mặt toán học, vấn đề tối ưu hóa thực chất là vấn đi tìm điểm cực trị của một hàm
số diễn tả mục tiêu cần đạt tới. Các vấn đề tối ưu hóa trong thực tế rất đa dạng và phong
phú, song chúng đều có thể qui về một dạng tổng quát.
4
Ví dụ: Ký hiệu

n
xR
là véc tơ n chiều chứa các biến tự do. Cho f(x),
()
i
hx
với i= 1,
2,3,…,p và
()
j
gx
với j= 1,2,…q là các hàm vô hướng phụ thuộc x. Tìm giá trị cực tiểu của
f(x) với điều kiện
()
i
hx

0 và
()
j
gx
=0.
Hàm f(x) gọi là hàm mục tiêu, tùy theo từng lĩnh vực cụ thể mà biến x có tên gọi
khác nhau. Trong lý thuyết quyết định x được gọi là biến quyết định. Trong thiết kế tối ưu x
được gọi là véc tơ tham số thiết kế. Trong lý thuyết hệ thống tối ưu x được gọi là biến trạng
thái. Điều kiện
()
i
hx


0 gọi là điều kiện ràng buộc dạng bất đẳng thức, điều kiện
()
j
gx
=0
gọi là điều kiện ràng buộc dạng đẳng thức.
Vấn đề tối ưu hóa dạng chuẩn có thể phát biểu ngắn gọn như sau:
Cực tiểu f(x) với điều kiện
()
i
hx

0, i= 1, 2,3,…,p;
()
j
gx
=0, j= 1,2,…q;
n
xR

Như đã biết, với mọi hàm f(x) ta có max
   
( ) min ( )f x f x
nên vấn đề cực đại hóa
luôn luôn có thể chuyển về vấn đề cực tiểu hóa. Tương tự, điều kiện
()
i
hx
0
có thể chuyển

thành
( ) 0
i
hx
nên trong bài toán chuẩn hóa không chứa điều kiện
()
i
hx

0. Cần lưu ý
rằng, các điều kiện ràng buộc trên không nhất thiết xuất hiện tất cả trong một bài toán.
1.2.3. Xây dựng bài toán tối ưu hóa trong viễn thông
Xây dựng bài toán tối ưu là một bước rất quan trọng của tối ưu hóa. Khi xây dựng bài
toán tối ưu cho các ứng dụng thực tế cần chú ý những điểm sau đây:
- Xác định đúng và đầy đủ các mục tiêu cần tối ưu, mức độ quan trọng của từng mục
tiêu và các giải pháp thỏa hiệp khi các mục tiêu đề ra có tính đối nghịch. Ví dụ: đối với
mạng viễn thông ATM, mục tiêu cực tiểu hóa xác suất mất tế bào và cực tiểu hóa thời gian
trễ tế bào là hai mục tiêu rất quan trọng nhưng lại đối nghịch nhau.
- Mô tả mục tiêu đã chọn dưới dạng biểu thức toán học trong đó thể hiện rõ mối quan
hệ giữa mục tiêu và các đại lượng đặc trưng có thể thay đổi để tác động vào mục tiêu. Cần
phải hiểu rõ bản chất tự nhiên và miền xác định giá trị của các đại lượng đặc trưng này
- Xác định các điều kiện tác động đến mục tiêu. Các điều kiện này chỉ bảo hàm
những đại lượng đặc trưng đã chọn khi mô tả mục tiêu.
- Mô tả các điều kiện có được dưới dạng toán học (Các đẳng thức hoặc bất đẳng
thức). Các đẳng thức và bất đẳng thức mô tả điều kiện ràng buộc phải lập thành một hệ
thống không có tính mẫu thuẫn
5
1.3. Kỹ thuật lƣu lƣợng, định tuyến trong thiết kế và tối ƣu mạng
1.3.1. Kỹ thuật lưu lượng
Kỹ thuật lưu lượng trong mạng viễn thông

Kỹ thuật lưu lượng là một phương pháp để tối ưu hiệu năng mạng. Trong RFC3272
định nghĩa: “Kỹ thuật lưu lượng là kỹ thuật sử dụng các nguyên lý khoa học và công nghệ
để đo lường, đặc tính hóa, mô hình hóa và điều khiển lưu lượng trong internet”. Như vậy,
đây là một kỹ thuật làm tăng hiệu năng hệ thống mạng. Mục đích là thực thi hỗ trợ chất
lượng dịch vụ với số lượng tài nguyên mạng là nhỏ nhất ví dụ như băng thông, CPU, bộ
đệm. Kỹ thuật lưu lượng sử dụng một hệ thống có khả năng phân tích trạng thái mạng, dự
đoán trạng thái mạng và hiệu năng có thể có của một mạng để thực hiện tối ưu mạng.
1.3.2. Kỹ thuật định tuyến
Khái niệm: Khi có lưu lượng từ một điểm này đến một điểm khác trong mạng, chúng
ta có thể nghĩ đến khả năng thiết lập một liên kết trực tiếp với độ dài mang tính kinh tế và
đảm bảo khả khi về truyền tải lưu lượng.
1.3.3. Các phương pháp tối ưu trong định tuyến
1.3.3.1. Tối ưu theo mô hình lưu lượng nhiều thành phần (MF)
1.3.3.2. Định tuyến tối ưu theo lợi ích
1.4. Kết luận Chƣơng 1
Tối ưu hóa mạng viễn thông có một ý nghĩa rất quan trọng trong cả việc thiết kế và
vận hành, khai thác mạng nhằm đảm bảo tiết kiệm nguồn tài nguyên mạng, giảm chi phí,
nâng cao chất lượng và các dịch vụ. Có nhiều biện pháp kỹ thuật để tối ưu hóa mạng viễn
thông đã được đưa ra như bài toán luồng trên mạng, vấn đề định cỡ, hay các phương pháp
định tuyến tối ưu, Các bài toán đưa ra có những mức độ khó và phức tạp khác nhau. Bài
toán luồng trên mạng đa nhu cầu thường là bài toán quy hoạch tuyến tính, với hàm mục tiêu
là tuyến tính và cho phép các luồng chia nhánh như là các biến độc lập. Hầu hết các bài toán
qui hoạch tuyến tính này đều có thể giải được bằng phương pháp đơn hình. Một số bài toán
như định cỡ, do có cấu trúc đặc biệt nên có thể có những giải thuật hiệu quả hơn để giải
quyết, chẳng hạn như nguyên tắc định luồng theo đường ngắn nhất.
Việc thiết tối ưu hóa mạng dựa trên mô hình mạng đa lớp là hết sức quan trọng trong
tối ưu hóa mạng viễn thông, đặc biệt là trong thiết kế mạng. Nội dung cụ thể sẽ được trình
bày chi tiết ở các phần tiếp theo.
6
Chƣơng 2- BÀI TOÁN MÔ HÌNH HÓA VÀ TỐI ƢU MẠNG ĐA LỚP

2.1. Mạng đa lớp và thiết kế mạng với kiến trúc đa lớp
Kiến trúc mạng đa lớp và mối liên quan giữa các lớp có thể được minh họa thông qua
một ví dụ đơn giản như sau. Xét một môi trường mạng IP có 4 nút ở bên trong một miền
quản trị. Với mạng này, chúng ta có 4 bộ định tuyến được kết nối như trên Hình 2.1.
1
2 3
4
a
b
c
e
d
f
Mạng lưu lượng
b
c
d
e
a
f
1
2
3
4
Các trung kế
(Trunks)
Liên kết truyền
dẫn quang
Mạng truyền tải vật lý
Chuyển mạch truyền tải

Chuyển mạch lưu lượng
Kết nối truyền tải

Hình 2.1. Mạng lƣu lƣợng và mạng truyền tải
Các liên kết (hay trung kế) có khả năng truyền lưu lượng với nhiều loại dung lượng
liên kết khác nhau như là E1, STM-1, … Chú ý rằng các liên kết trong mạng lưu lượng
(trong trường hợp này là mạng IP) hoàn toàn chỉ mang tính logic.
Có thể thấy rằng, các mạng lưới dịch vụ có thể khác nhau, ví dụ như: thoại, dữ liệu,
Trong đó, những lớp mạng có thể được xếp chồng lên nhau trong một kiến trúc mạng vật
lý. Trong Hình 2.2 mô tả về mô hình khung kiến trúc chức năng các lớp mạng. Ta có thể
thấy một dịch vụ ứng dụng (hoặc lưu lượng truy cập) lớp mạng (ví dụ như dịch vụ điện
7
thoại hay Internet), đòi hỏi khả năng xử lý hợp lý trong lớp vân chuyển đầu tiên các dơn vị
như T1, T3, hoặc OC-3, lần lượt sử dụng một lớp mạng quang học và cuối cùng là sử dụng
các lớp truyền dẫn. Trong kiến trúc mạng, xét một ví dụ đơn giản về một địa chỉ IP hoặc
mạng điện thoại tại các lớp trên; lúc này tại lớp đầu tiên được sử dụng như mạng lưới lưu
lượng còn tại các lớp sau sử dụng một mạng quang học để truyền dẫn.
Mạng IP
Kết nối chéo
Chuyển mạch
bằng giọng nói
Truyền dẫn số
Cáp quang
Kênh riêng
Nội dung đa
phương tiện
Mạng
lưới
lưu
lượng

Mạng
lưới
truyền
tải

Hình 2.2. Mô hình khung kiến trúc chức năng
Như vậy, có thể thấy được lợi ích to lớn mà mạng đa lớp mang lại:
- Mang lại hiệu suất cao hơn (tạo ra băng thông rộng khi cần thiết)
- Tiết kiệm chi phí (tại các lớp dưới thì băng thông rẻ hơn, ví dụ: thông qua bộ định
tuyến)
- Tăng tính linh hoạt trong dịch vụ và mạng
- Đảm bảo cho dịch vụ tốt hơn (sử dụng công nghệ lưu lượng giúp giải quyết tốt hơn
những hạn chế xảy ra trong quá trình vận hành và khai thác: SDH, WDM,…) [6].
2.2. Mô hình mạng đa lớp
Các nguồn tài nguyên (liên kết và các nút) của mạng truyền thông và máy tính được
cấu hình trong nhiều lớp mạng, tạo thành một cấu trúc phân cấp với mỗi lớp là một mạng
tích hợp riêng. Các liên kết của một lớp trên được hình thành bằng cách sử dụng đường dẫn
của lớp thấp hơn, và mô hình này lặp đi lặp lại trong một hệ thống phân cấp các nguồn tài
8
nguyên. Ví dụ, trong một mạng điện thoại công cộng chuyển mạch có một lớp của các nhóm
trung kế và các nhóm trung kế được truyền tải bằng cách cấu hình trong các lớp cơ sở. Các
liên kết kỹ thuật số trong lớp cơ sở được hình thành trong lớp quang học, cho đến khi các
liên kết cuối cùng được hình thành trong các lớp. Tương tự như vậy, các mạng IP có thể
được cung cấp qua giao thức ATM, đa giao thức chuyển mạch nhãn (MPLS), SDH, hoặc
WDM. Trong thực tế, chúng ta có thể có nhiều hơn hai lớp mạng, ví dụ: trong trường hợp IP
qua ATM qua mạng SDH.
Xét ví dụ mô tả mạng trong Hình 2.3. Mạng lưới bao gồm hai lớp tài nguyên (Lớp 1:
lớp thiết bị, lớp 2: lớp dung lượng ảo) và bổ sung, lớp phụ (lớp 3: lớp nhu cầu) được sử
dụng chỉ để xác định nhu cầu. Như vậy có hai lớp tài nguyên cộng với một lớp phụ trợ cho
ba lớp nhu cầu này có thể được coi như mạng hai lớp bao gồm một lớp tài nguyên (thấp

hơn, lớp tài nguyên) và một lớp nhu cầu (phía trên, lớp yêu cầu). Trong trường hợp ở đây,
các liên kết được hình thành trong hai lớp tài nguyên thấp hơn, đó là một phần mở rộng của
cấu trúc một lớp mạng nguồn. Đối với mỗi nhu cầu d thì khối lượng nhu cầu của nó
d
h

được di chuyển trong các dòng trong lớp 2. Các yêu cầu có thể được tiếp tục thực hiện trong
các liên kết của lớp 3 vì vậy có thể nói rằng khả năng
d
h
của mỗi liên kết d của lớp 3 được
thực hiện bằng phương tiện của các dòng x trong lớp 2. Nếu tổng hợp các dòng qua mỗi liên
kết e của lớp 2 sau đó tải kết quả xác định khả năng liên kết véc tơ y trong các lớp, các bước
tiếp theo diễn ra tương tự. Dung lượng của mỗi liên kết e trong lớp 2 được đi chuyển theo
dòng trong lớp 1 và trong lớp 1 thì mỗi liên kết z xác định tải trọng của mỗi liên kết g.
Kết quả cuối cùng của cấu hình mạng được xác định là kết quả dung lượng hoạt động
trong các liên kết của lớp 1. Đối với các nút trong các lớp khác nhau, giả định rằng mối
quan hệ như sau: Nếu một nút xuất hiện trong một lớp trên, sau đó nó sẽ tự động xuất hiện
xuống trong hệ thống phân cấp các lớp dưới. Lợi thế của việc giả định này là nó đơn giản
hóa mô hình.
Giả sử số nút và số liên kết như quy định trong Hình 2.4A và 2.4B. Trong đó số nút
đi xuống các lớp là như nhau. Khối lượng nhu cầu (năng lực của lớp 3) và các liên kết trong
lớp 1 được giả định.
9
4
3
2
1
4
3

2
5
1
4
1
3
5
2
6
Lớp 3: lớp nhu
cầu
Lớp 2: lớp công
suất ảo
Lớp 1: lớp thiết bị
1
10h 
1d 
14
x
1
20y 
1e 
14
z
11
z
1g 
1



11
x

Hình 2.3. Mô hình 3 lớp mạng
Lớp 3
Liên kết:
d=1
d=2
d=3
d=4
d=5
d=6
Nút cuối:
1-2
1-3
1-4
2-3
2-4
3-4
Lưu lượng:
20
10
10
10
10
10
Lớp 2
Liên kết
e=1
e=2

e=3
e=4
e=5
e=6
e=7
Nút cuối
1-2
1-4
2-3
2-4
2-5
3-4
3-5
Lớp 1
Liên kết
g=1
g=2
g=3
g=4
g=5
g=6
g=7
g=8
Nút cuối
1-4
1-6
2-5
2-6
3-4
3-5

4-6
5-6
Mức chi phí
g


1
1
1
1
1
1
1
1
10
2.3. Các vấn đề kỹ thuật trong thiết kế tối ƣu mạng đa lớp
2.3.1. Bài toán luồng trên mạng
2.3.1.1. Đặt vấn đề
2.3.1.2. Xây dựng bài toán
2.3.2. Vấn đề định cỡ
2.3.2.1. Đặt vấn đề
2.3.2.2. Xây dựng bài toán
2.3.3. Nguyên lí định tuyến đường đi ngắn nhất
Một cách tổng quát, bài toán xác định đường đơn (single) ngắn nhất có thể được phát
biểu như sau:
Đối với các dung lượng liên kếtc và khối lượng nhu cầu h
12
(h ( , , , ))
D
h h h

đã cho,
tìm một hệ thống trọng số liên kết

sao cho kết quả xác định các đường ngắn nhất là duy
nhất và véctơ định luồng
()x

là phù hợp, nghĩa là
()x

phải thoả mãn (2.5).
Nhìn chung đây là một bài toán phức tạp. Có 3 lý do chính gây nên sự phức tạp của
nó là:
- Giải pháp định luồng ứng với nghiệm không chia nhánh có thể không tồn tại trong
khi giải pháp định luồng cho trường hợp nghiệm chia nhánh thì lại tồn tại.
- Ngay cả khi tồn tại nghiệm ứng với đường ngắn nhất là duy nhất thì trong nhiều
trường hợp cũng rất khó để tìm ra nó.
- Thậm chí trong trường hợp tìm ra được giải pháp định luồng ứng với đường duy
nhất, thì hệ thống trọng số để tạo ra nó có thể cũng không tồn tại.
2.3.4. Nguyên lí cân bằng trong tối ưu mạng
Tiêu chí cân bằng tốt nhất là MMF (Max-Min Fairness). Trong trường hợp nhu cầu
thuần túy mềm dẻo không có giới hạn, bước đầu tiên để đạt được giải pháp MMF là gán
cùng một khối lượng cho tất cả các nhu cầu, đảm bảo rằng giá trị gán tối thiểu này là lớn
nhất có thể. Sau đó, nếu còn thừa dung lượng thì lại tiếp tục tăng khối lượng cho những nhu
cầu có thể tăng được, và cực đại hóa giá trị gán tối thiểu lần hai.
Giải pháp MMF là cân bằng từ quan điểm của người sử dụng. Từ một góc độ khác,
nếu tối ưu hóa tổng thông lượng trong mạng, chúng ta có thể nhận được một lời giải khác
11
với thông lượng tối đa lớn hơn so với lời giải theo MMF. Do đó, có thể rút ra nhận xét rằng
điều mà tốt đối với mạng thì không nhất thiết phải là tốt đối với tất cả các khách hàng sử

dụng (nhu cầu).
Sự suy giảm thông lượng trong giải pháp theo MMF liên quan tới yếu tố là cùng một
giá trị khối lượng được gán cho tất cả các nhu cầu, bất kể số liên kết trên đường đi của nhu
cầu bằng bao nhiêu. Trong khi đó, rõ ràng là nhu cầu với đường đi dài sẽ sử dụng nhiều
dung lượng liên kết hơn so với đường đi ngắn. Một vấn đề đặt ra là liệu có giải pháp thoả
hiệp giữa các phương pháp MMF và cực đại hoá thông lượng thuần tuý (không cân bằng).
Để giải quyết vấn đề này có thể sử dụng một nguyên lý cân bằng gọi là cân bằng tỉ lệ (PF -
Proportional Fairness).
Nguyên lý cân bằng tỉ lệ sử dụng tiêu chí mục tiêu lợi nhuận (revenue objective), cụ
thể là cực đại hoá tổng giá trị logarit (tự nhiên) của các khối lượng được gán cho các nhu
cầu. Lí do để sử dụng hàm logarit là nó không cho phép việc gán khối lượng bằng 0 cho các
nhu cầu (điều này sẽ làm cho lợi nhuận bằng -

), ngoài ra nó cũng làm cho việc gán quá
nhiều khối lượng cho một nhu cầu nào đó trở thành không có lợi. Lưu ý rằng hàm mục tiêu
ở đây là không tuyến tính.
Xuất phát từ quan điểm của khách hàng, giải pháp PF ít cân bằng hơn giải pháp
MMF, song vì ưu tiên cho các luồng ngắn hơn, nên giải pháp PF lại hiệu quả hơn về mặt
thông lượng. Nhìn chung, có thể nói rằng giải pháp PF tốt hơn MMF về mặt thông lượng,
song phải trả giá về tính cân bằng đối với người sử dụng. Như vậy, PF có thể được xem như
là một sự thoả hiệp giữa MMF và cực đại hoá thông lượng.
2.4. Kết luận Chƣơng 2
Chương này giúp ta tìm hiểu các mô hình mạng đa lớp và các vấn đề kỹ thuật xảy ra
trong mạng đa lớp và từ đó đi vào xây dựng mô hình hóa các bài toán thiết kế và tối ưu
mạng đa lớp. Bài toán mô hình hóa và tối ưu mạng đa lớp là vấn đề mà các nhà thiết kế
mạng rất quan tâm để tìm ra phương án tối ưu nhất. Trong chương này cũng đã đưa ra các
phương pháp tối ưu các mô hình thiết kế nhằm mang lại hiệu quả cao. Tùy thuộc vào mục
đích và điều kiện mà áp dụng mô hình tối ưu một cách hợp lý nhất. Trong chương tiếp theo
chúng ta sẽ xem xét các phương pháp giải bài toán tối ưu mạng đa lớp.

12

Chƣơng 3- PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƢU MẠNG DỰA
TRÊN MÔ HÌNH MẠNG ĐA LỚP
3.1. Các vấn đề liên quan đến thiết kế mạng đa lớp
3.1.1. Tiêu chí đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến tối ưu mạng
Một mạng truyền thông cần truyền lưu lượng trên các tuyến truyền dẫn với dung
lượng (băng thông) khác nhau. Lưu lượng này có thể được định tuyến qua các đường khác
nhau để đến đích. Yêu cầu đặt ra cho thiết kế mạng là: phải đảm bảo chất lượng dịch vụ
(QoS), đồng thời phải đảm bảo hiệu quả kinh tế của mạng. Điều đó có nghĩa là việc thiết kế
mạng phải đảm bảo tối ưu theo các mục tiêu đề ra. Chúng ta cần có đủ băng thông trên
mạng để truyền lưu lượng, giảm tỷ lệ từ chối cuộc gọi hoặc giảm độ trễ trung bình truyền
gói dữ liệu trên mạng nhưng cũng phải tiết kiệm băng thông và giảm chi phí.
Trong môi trường mạng đa lớp được hình thành trong việc thiết lập giữa lớp truyền
tải và lớp lưu lượng (traffic-transport). Trong đó thì tại lớp truyền tải (transport network)
bao gồm các mạng chuyển mạch thoại và lớp lưu lượng bao gồm các mạng lưới truyền dẫn
cơ bản. Khi nhu cầu trong mạng được hình thành thì lúc đó lưu lượng sẽ đi từ điểm này đến
một điểm khác trong mạng, lúc đó cần một khả năng thiết lập một liên kết trực tiếp nhằm
đảm bảo khả thi về truyền tải lưu lượng.
Trên cơ sở đó, vấn đề thiết kế tối ưu mạng dựa trên mô hình mạng đa lớp phụ thuộc
vào các yếu tố nhu cầu lưu lượng, mạng lưới truyền tải và định tuyến đường đi. Việc khắc
phục và tối ưu hóa được ba yếu tố trên sẽ giúp ích rất lớn trong việc khai thác mạng cũng
như đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS. Hiệu quả mang lại rất lớn, cụ thể ở đây khi tối ưu trên
mạng đa lớp, là đảm bảo tối ưu cả về truyền tải và lưu lượng, đồng thời đảm bảo nhu cầu
không bị mất do lỗi về mặt kết nối dữ liệu (ở đây lưu lượng có thể được định tuyến trên
đường khác) và không bị mất dữ liệu do khối lượng nhu cầu đặt ra quá lớn.
3.1.2. Vấn đề định cỡ trong mạng hai lớp và mở rộng đa lớp mạng
3.1.2.1. Vấn đề định cỡ trong mạng hai lớp
3.1.2.1. Vấn đề định cỡ trong mạng đa lớp

3.2. Giải quyết vấn đề thiết kế mạng đa lớp sử dụng phƣơng pháp tối ƣu hóa
3.3. Giải bài toán thiết kế tối ƣu mạng dựa trên mô hình mạng đa lớp
3.3.1. Mô hình cấu trúc thiết kế phục hồi mạng đa lớp
13
Giả định rằng không hạn chế các cơ chế phục hồi đường dẫn trong những lớp mà cho
phép cấu hình lại luồng. Có ba vấn đề xảy ra trong vấn đề cấu hình lại luồng giữa các lớp tài
nguyên như sau: trong cả hai lớp (trên và dưới), chỉ trong lớp thấp hơn, và chỉ trong các lớp
trên. Có thể nhận thấy rằng những vấn đề phục hồi trong thiết kế mạng đơn lớp sẽ không
hạn chế cấu hình lưu lượng. Trong phần này sẽ khảo sát các phương pháp tối ưu hóa cho
việc thiết kế phục hồi nhiều lớp.
Ví dụ, hãy xem xét IP qua SDH. Nếu IP định tuyến không cho phép tái định tuyến
khi có lỗi xảy ra và SDH có thể khả năng cấu hình lại, điều này có thể coi như một ví dụ về
khả năng cấu hình lại trong cả hai lớp. Nếu chúng ta xem xét các mạng thoại định tuyến
chuyển mạch qua SDH nơi trung kế định tuyến ở dạng tĩnh, sau đó luồng cấu hình lại chỉ có
thể có trong các lớp trên. Trường hợp cuối cùng là khi không thể hoặc bị vô hiệu hóa khả
năng cấu hình lớp trên, nhưng chỉ có lớp thấp hơn có khả năng cấu hình - một ví dụ là một
mạng riêng IP/VP được cung cấp trên một mạng lưới truyền tải SDH .
3.3.1.1. Tái cấu hình 2 lớp mạng
Bắt đầu với các vấn đề LP thiết kế mạng dễ thất bại, nơi khi các luồng trên các lớp 1
và 2 được giả định là tái cấu hình lại và cấu hình lại không hạn chế.
Có thể hiểu 1 cách đơn giản như sau: khi mà lưu lượng của các liên kết tại lớp trên
linh hoạt, còn các liên kết ở lớp thấp hơn không linh hoạt; khi đó chỉ một phần lưu lượng
nào đó của lớp dưới bị mất mát thì liên kết giữa 2 lớp hoàn toàn có thể bị phá vỡ.
Bài toán định cỡ tái cấu hình cho mạng 2 lớp với lƣu lƣợng không hạn chế
Chỉ số
d=1,2,…D nhu cầu
p=1,2,…
d
P
đường dẫn lên lớp trên đối với nhu cầu d

e=1,2,…,E liên kết của lớp trên
q=1,2,…
e
Q
đường dẫn lớp dưới đối với luồn liên kết e
g=1,2,…G liên kết của lớp dưới
v=1,2, V nút của lớp trên
s=1,2,….S yêu cầu trạng thái lỗi
Hằng số phụ
d
H
max
 
, 1,2, ,
ds
h s S
giá trị tối đa nhu cầu d
14
Biến số (tất cả các biến là liên tục và không âm)
dp
x
lưu lượng được phân bổ cho đường dẫn p thuộc nhu cầu d trong tất cả các bước
e
y
dung lượng liên kết e
eqs
z
luồng phân bổ cho đường dẫn q thực hiện dung lượng liên kết e
g
u

dung lượng kiên kết g
Mục tiêu
Hàm
g g v v
gv
F u Y



(3.1a)
Ràng buộc
ds
p
dps
xH

d=1,2,…D s=1,2,…S (3.1b)
, 1,2, ,
dps es
dp
edp
x y e E



s=1,2,…S (3.1c)
, 1,2, ,
es vs s
e
ve

a y y e E



v=1,2,…V (3.1d)
, 1,2, ,
eqs es
q
z y e E

s=1,2,…S e=1,2,…E (3.1e)
, 1,2, G
qeq eqs gs g
eq
x u g



s=1,2,…S (3.1f)
Có thể thấy rằng ngay cả khi dung lượng các nút lớp trên
e

không sử dụng trong việc
thiết kế, thì kết quả là vẫn có ý nghĩa. Đây là trường hợp khi dung lượng liên kết chính là
yếu tố chi phối chi phí trong vấn đề tối ưu hóa mạng lưới, nghĩa là, khi các nút được kích
thước tương đương đứng độc lập (hoặc giả định là đã được cài đặt).
Sau đây, bỏ qua dung lượng của các nút lớp trên trong việc xây dựng LP, được sử
dụng trong phần thiết kế xây dựng hai lớp đơn giản (TLDP).
Trường hợp đơn giản trong định cỡ khôi phục 2 lớp với khả năng tái cấu hình
15

x
x
Lớp nhu
cầu
Lớp trên
Lớp dƣới
Nhu cầu d với khối lượng
ds
h
Luồng
1ds
x
Luồng
2ds
x
Liên kết e với công suất
trong điều kiện s
Luồng
2
0
es
z 
Luồng
3es
z
Liên kết g với chi phí cận
biên và công suất
g
u
es

y
Luồng
1
0
es
z 
g


Hình 3.5. Mạng 2 lớp và trạng thái lỗi
Hàm mục tiêu
Tối thiểu
gg
g
Fu




Với điều kiện ràng buộc
dps ds
p
xh

, d= 1,2,…,D s=1,2, ,S
edp dps es
dp
xy




, e= 1,2,…,E s=1,2, ,S
eqs es
q
zy

, e = 1,2, , E; s=1,2,…S
geq eqs gs gk
eq
zu



, g=1,2, , G s=1,2, ,S
Vấn đề TLDP được chỉ ra trên Hình 3.5, khối lượng h
ds
của yêu cầu d trong trạng thái
s có thể được thực hiện bởi 2 luồng đó là: x
d1s
và x
d2s
ở lớp trên. Trong trường hợp này 2
liên kết ở lớp thấp hơn bị lỗi vì lưu lượng y
es
có thể được thực hiện bằng luồng z
e3s
tại lớp
thấp hơn trong khi mà cả 2 luồng z
e1s
và z

e2z
đều sử dụng sai liên kết.
16
3.3.1.2. Tái cấu hình lớp thấp hơn
Trường hợp phục hồi đơn lớp tức là chỉ lớp thấp hơn mới có khả năng tái cấu trúc
còn lớp trên không có khả năng thay đổi.
Phát biểu bài toán
Hằng số phụ
d
H
max
 
, 1,2, ,
ds
h s S
giá trị tối đa nhu cầu d
Biến số (tất cả các biến là liên tục và không âm)
dp
x
lưu lượng được phân bổ cho đường dẫn p thuộc nhu cầu d trong tất cả các bước
e
y
dung lượng liên kết e
eqs
z
luồng phân bổ cho đường dẫn q thực hiện dung lượng liên kết e
g
u
dung lượng kiên kết g
Mục tiêu

Hàm
gg
g
Fu



(3.2a)
Ràng buộc
d
p
dp
xH

d=1,2,…D (3.2b)
, 1,2, ,
dp e
dp
edp
x y e E



(3.2c)
, 1,2, ,
eqs e
q
z y e E

s=1,2,…S (3.2d)

, 1,2, G
qeq eqs gs g
eq
x u g



s=1,2,…S (3.2e)
Trong mô hình mạng này, các luồng và lưu lượng liên kết ở lớp trên được giữ cố
định; nói cách khác các yêu cầu sẽ không bị sai sót gì. Bởi vì theo cách đánh giá của chúng
ta thì các liên kết (ở lớp trên) là hoàn toàn đáng tin cậy. Còn đối với lớp thấp hơn tuân theo
cơ chế tự phục hồi để giải quyết những liên kết bị lỗi (ở lớp thấp hơn) và làm cho những lỗi
đó mất đi khi lớp trên tham chiếu vào. Điểm bất lợi mà ta có thể nhận thấy là sự hạn chế
trong việc tái cấu trúc là với mọi yêu cầu đều phải giống như khối lượng yêu cầu thực hiện
ở tất cả các trạng thái dù điều này không thực sự cần thiết.
17
3.3.1.3. Phục hồi cấu hình lớp trên
Trường hợp thứ 3, luồng và lưu lượng liên kết của lớp trên được tái cấu trúc trong
khi giữ nguyên lớp thấp hơn.
Phát biểu bài toán
Biến số (tất cả các biến là liên tục và không âm)
dps
x
lưu lượng được phân bổ cho đường dẫn p thuộc nhu cầu d trong tất cả các bước
trong s
es
y
dung lượng liên kết e trong s
eq
z

luồng phân bổ cho đường dẫn q thực hiện dung lượng liên kết e
g
u
dung lượng kiên kết g
Mục tiêu
Hàm
gg
g
Fu



(3.3a)
Ràng buộc
ds
p
dp
xH

d=1,2,….,D s=1,2,…S (3.3b)
, 1,2, ,
dps es
dp
edp
x y e E



s=1,2,…S (3.3c)
, 1,2, ,

eqs eqs es
q
z y e E



s=1,2,…S e=1,2,…,E (3.3d)
, 1,2, G
qeq eqs g
eq
x u g



s=1,2,…S (3.3e)
3.3.2. Phương pháp khai triển phân rã trong thiết kế mạng đa lớp
Mục đích chính của việc sử dụng phân rã (decomposition) là để giảm kích cỡ của vấn
đề LP bằng cách sử dụng công cụ giải LP (LP solver). Trong khi thiết kế mạng đa lớp phục
hồi, số lượng các biến dòng trong công thức ban đầu sẽ là quá lớn để ứng dụng cho các
mạng lưới thực tế. Việc sử dụng các công thức nguyên thủy LP cho kết quả đúng chỉ khi số
lượng biến hạn chế; trong trường hợp các biến của các mạng quá lớn các tài nguyên máy
tính có sẵn có thể dễ dàng bị vượt quá, như vậy sẽ xuất hiện lỗi khi thiết kế và tính toán
trong mạng. Bởi vậy việc sử dụng thuật phân rã là rất cần thiết để giảm thiểu cũng như khắc
phục tối đa hiện tượng này.
18
3.3.2.1. Phương pháp cực đại hoá Subgradient
3.3.2.2. Phân rã Bender
3.4. Tính khả thi trong việc áp dụng mô hình thiết kế tối ƣu mạng
3.4.1. Mạng IP/MPLS/SDH
Công nghệ đa lớp đã phát triển với nhiều kiểu và lớp mạng khác nhau. Ví dụ minh

họa cho trường hợp mạng 3 lớp đó là IP over MPLS over SDH. Trong trường hợp này lưu
lượng truy cập dữ liệu người dùng (là các gói) vào một mạng IP tại một router lối vào và rời
khỏi mạng tại một router đi ra. Điểm nổi bật của công nghệ MPLS là chuyển tiếp lưu lượng
nhanh, khả năng linh hoạt, đơn giản và điều khiển phân luồng.
Ý tưởng chính của MPLS là sử dụng nhãn để quyết định chặng kế tiếp, nên router
làm việc ít hơn và hoạt động gần giống như switch. Vì các nhãn thể hiện các tuyến đường
trong mạng nên ta có thể điều khiển chính xác quá trình xử lý lưu lượng bằng cách dùng các
chính sách gán nhãn. Ở chặng router đầu tiên, router chuyển gói tin dựa vào địa chỉ đích,
xác định nhãn thích hợp tùy vào FEC để gán nhãn cho gói và chuyển gói đi tiếp. Ở chặng kế
tiếp, LSR dùng giá trị nhãn để xác định nút tiếp theo cần chuyển gói, gán nhãn mới rồi
chuyển gói đi tiếp. Lần lượt, liên kết cho các mạng MPLS được kết nối trên mạng SDH sử
dụng khả năng kết nối chéo (cross-connecting). Kiến trúc mạng lớp này là thể hiện trong
Hình 3.2.
R1
R2
R3
M1
M4
M2
M3
S1
S2
S3
MPLS
IP
SONET

Hình 3.3. Công nghệ đa lớp mạng: IP trên MPLS trên SDH
19
Đề cập đến IP qua SDH, ở mô hình này thì IP là lớp trên (upper layer) và SDH là lớp

dưới (lower layer), hai lớp ở đây đề cập đến hai lớp tài nguyên, mối quan hệ chung giữa
khối lượng nhu cầu và tài nguyên (resourses).
3.4.2. Hệ thống thông tin quang, các mạng SONET/SDH và WDM
Cơ chế bảo vệ chung trong kỹ thuật thông tin quang hỗ trợ cho các hệ thống truyền
tải SONET/SDH là dự phòng nóng 1+1 (hoặc 1:1) có chức năng chuyển mạch bảo vệ tự
động (APS). APS được hoạt hóa giữa bất kỳ hai nút đầu cuối của hệ thống truyền tải quang.
Chẳng hạn APS 1:1 có thể phục hồi một hệ thống đường quang đơn giản giữa hai nút đầu
cuối bằng việc chuyển mạch tín hiệu từ đường quan cơ bản sang đường quang bảo vệ. Nếu
đường quang bảo vệ là một phần của đường cáp quang đi sau đường phân tập về mặt vật lý
từ đường cáp quang cơ bản, thì chúng ta có thể dành được sự bảo vệ, khác hẳn với đường
cáp quang cơ bản đơn giản. Do vậy, đối với APS, mô hình thiết kế dung lượng phục hồi cho
bảo vệ bằng đường dự phòng nóng DR/CF/BR/CC/LIN/PP+HS có thể áp dụng được trong
lớp quang (lớp vật lý) với các cấu trúc phân bố vật lý được dùng như các chuyển mạch.
DVU điển hình cho hệ thống SONET/SDH là VT-1.5/VC-12 hoặc STS-3/VC-4 tùy
thuộc vào lớp con được xem xét. Dung lượng liên kết được xác định bởi số sợi quang hoạt
động giữa hai đầu cuối cũng như dung lượng kết cuối của hệ thống truyền dẫn SONET/SDH
trên đường quang. Tất cả các kết cuối như vậy đều có tốc độ là bội số của OC-3/STM-1. Do
vậy, LCU có thể được xem xét như là tích hợp của DVU, và LCU cũng có thể dùng OC-
3/STM-1 như là một đơn vị cơ bản.
Điển hình cho hệ số sẵn sàng liên kết trong mạng SONET/SDH (và WDM) là coi hệ
số 

là giá trị nhị phân, hay nói một cách khái quát, các đường truyền dẫn tương đương
với các đường ống. Cũng theo cách đó, hầu hết các lỗi nói chung là các lỗi liên kết đơn.
Hiện nay, hầu hết các thiết bị chuyển mạch tại các nút của mạng lõi SONET/SDH là
hệ thống kết nối chéo số (DSC) có khả năng chuyển tín hiệu STS-3/VC-4 (hoặc tốc độ thấp
hơn) và được sử dụng cho việc lập (tái lập) các đường truyền dẫn. Các hoạt động này được
điều khiển bằng nhân công từ các trung tâm quản lý mạng, theo đó việc thực hiện phục hồi
liên kết và đường khi nhu cầu sinh ra. Quá trình phục hồi sử dụng phần dung lượng chia sẻ
chung; do đó, các mô hình thiết kế định tuyến, luồng và dung lượng của phục hồi liên kết và

tái lập luồng nhu cầu được áp dụng ở đây. Chắc chắn, phần lớn giải pháp chung trong phục
hồi nhân công là phục hồi liên kết hoặc đường dự phòng đơn như đã mô tả ở các mô hình
DR/CF/BR/CC/LIN/LR+SBP, và DR-SD hoặc DR-F.
20
Khả năng tự động của cơ chế tái lập sử dụng dung lượng bảo vệ chia sẻ, mặc dù khả
thi về mặt kỹ thuật, nhưng không được sử dụng phổ biến trong mạng SONET/SDH hiện
nay. Điều đạt được nhất về mặt kỹ thuật là bảo vệ liên kết tự động với thời gian phục hồi từ
hàng chục mini giây đến hàng giây.
Ứng dụng phổ biến của SONET/SDH trong xây dựng các vòng SONET (tức SDH)
không chỉ với cả các vòng chuyển mạch đường vô hướng (UPSR: Uni-directional path-
switched rings) mà cả các vòng chuyển chuyển mạch đường có hướng (BLSR: Bi-
directional line-switched rings). Bảo vệ trong UPSR dựa trên phiên bản đơn giản của
nguyên tắc bảo vệ đường (chẳng hạn như lớp VT-1.trong vòng OC-3 SONET, hay lớp VC-
12 trong vòng STM-1 SDH) và thực tế là không cần mô hình tối ưu hóa (do định cỡ UPSR là
không đáng kể). Mặt khác, bảo vệ đường trong BLSR là ứng dụng đơn giản của cơ chế phục
hồi liên kết (lớp STS-3 trong OC-3, hoặc VC-4 trong SDH). Thời gian phục hồi trong vòng
rất ngắn, dưới 50 ms.
Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM dựa trên sử dụng các bước sóng
khác nhau trong một đường quang để thực hiện truyền tải trên hệ thống truyền dẫn quang
tương ứng (điển hình là OC-48/STM-16). Mạng lõi WDM sử dụng các chuyển mạch kết nối
chéo quang có khả năng chuyển mạch bước sóng (cũng gọi là chuyển mạch ) để tạo lập
đường quang. Do khối lượng nhu cầu trong mạng WDM được định tuyến theo bước sóng,
các mô hình phục hồi mạng cần xem xét đến các luồng nguyên (như trong trường hợp
SONET/SDH). Hiện nay, sự phục hồi trong mạng WDM chủ yếu là phục hồi đường đi. Do
đó, biểu thức tối ưu đi kèm có thể được áp dụng cho cơ chế phục hồi dự phòng đơn. Mạng
WDM có kết nối chéo chuyển đổi bước sóng sẽ đưa tới cho ta những bài toán phục hồi quan
trọng.
Cuối cùng, chúng ta có thể hy vọng rằng các mạng quang trong tương lai (như mạng
ASON) với cơ chế bảo vệ/phục hồi liên kết/dự phòng sẽ được xem xét và cũng như áp dụng
một cách rộng rãi, mở ra nhiều ứng dụng mới của các mô hình thiết kế. Đồng thời, chúng ta

cũng mong rằng việc bảo vệ nguồn tài nguyên cũng được thực hiện trong các lớp khác nhau
của mạng đa lớp. Chẳng hạn, các nhóm trung kế của lớp lưu lượng chuyển mạch kênh
(mạng IP) có thể bảo vệ 100% tại phía dưới lớp mạng truyền tải, như mạng SONET/SDH
quang đồng bộ, và tiếp đến là mạng chuyển mạch kênh quang được coi như mạng bền vững
khắc phục được lỗi. Trong trường hợp đó, mặc dù sự phục hồi được thực hiện trong mạng
truyền tải và các luồng cuộc gọi (gói) đơn giản không nhận ra bất kỳ lỗi nào. Tương tự, các
21
liên kết trong lớp SONET/SDH có thể được bảo vệ dưới lớp vật lý (sợi quang) bằng phương
thức APS. Đây là một quy tắc chung: tài nguyên của một lớp mạng có thể được bảo vệ trong
lớp tài nguyên thấp hơn kế đó.
3.4. Kết luận Chƣơng 3
Chương này đi sâu vào những vấn đề cụ thể của bài toán tối ưu mạng dựa trên mô
hình mạng đa lớp. Trong nội dung chương đã trình bày phát biểu bài toán cơ sở và các
phương pháp hiệu chỉnh nó để đưa ra các bài toán phục vụ cho nhiều mục tiêu tối ưu khác
nhau. Hai nội dung quan trọng của chương là trình bày về việc áp dụng mô hình cấu trúc
mạng đa lớp và áp dụng phương pháp triển khai phân rã dựa vào các hàm toán học là phân
rã Bender và Phương pháp cực đại hoá Subgradient. Các phương pháp trên đã được ứng
dụng một cách hiệu quả trông việc giải quyết các vấn đề thiết kế tối ưu mạng đơn lớp trên
cơ sở đó là tiền đề để phát triển mạng đa lớp.
22
KẾT LUẬN
Qua một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu tôi đã hoàn thành nội dung và mục tiêu đặt ra
trong cuốn luận văn của mình. Quá trình thực hiện luận văn đã giúp tôi tìm hiểu sâu sắc về
các cơ chế hoạt động cũng như các phương pháp xây dựng bài toán cho mục tiêu thiết yếu là
tối ưu mạng. Nhìn chung, cơ chế hoạt động của mạng đa lớp khá phức tạp nên mục tiêu của
luận văn tập trung vào tìm hiểu về cơ chế hoạt động mạng đa lớp từ đó đưa ra được phương
hướng thiết kế tối ưu mạng dựa trên mô hình mạng đa lớp.
Với mục tiêu đề ra như vậy, luận văn đã đạt được các kết quả chính sau đây:
- Nghiên cứu tổng quan về kĩ thuật mạng đa lớp
- Nghiên cứu các phương pháp thiết kế và tối ưu mạng.

- Phương pháp giải bài toán thiết kế tối ưu mạng dựa trên mô hình mạng đa lớp.
Việc xây dựng và phát triển mạng viễn thông cũng như áp dụng các công nghệ viễn
thông mới là vô cùng cấp thiết. Nó giúp cho các nhà khai thác giảm tải tối đa tài nguyên
mạng, tránh tình trạng lỗi hệ thống cũng như tiết kiệm chi phí khi đưa vào khai thác sử
dụng, việc đưa vào khai thác vận hàng các công nghệ mới là rất cần thiết. Chính vì vậy, việc
thiết kế và tối ưu mạng dựa trên mô hình mạng đa lớp sẽ mang lại những lợi ích to lớn cho
ngành viễn thông, nó là tiền đề để phát triển mạng viễn thông sau này.
Tuy trong quá trình thực hiện nội dung luận văn bản thân tôi đã có nhiều nỗ lực cố
gắng, song vẫn còn tồn tại nhiều điểm chưa hoàn thiện được. Các kết quả nghiên cứu mới
dừng lại chủ yếu về mặt lý thuyết, chưa đi sâu vào phân tích ứng dụng thực tiễn, nội dung
luận văn chưa đưa ra những kết quả mô phỏng từ các mô hình mạng. Trong điều kiện thời
gian cho phép, tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu để thực hiện hoàn thành những vấn đề đã nêu trên.