Chất lượng dịch vụ QoS và cấp độ dịch vụ GoS trong mạng IP WDM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) VÀ CẤP ĐỘ
DỊCH VỤ (GoS) TRONG MẠNG IP/WDM

LÊ ĐÌNH BẰNG

Hà Nội, 11/2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LÊ ĐÌNH BẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH: XỬ LÝ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) VÀ CẤP ĐỘ
DỊCH VỤ (GoS) TRONG MẠNG IP/WDM
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THÚC HẢI

Hà Nội, 11/2009


Luận văn thạc sĩ

Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.

MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................................. 1
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH VẼ. ....................................................................................................... 7
DANH MỤC BẢNG BIỂU. .................................................................................................. 9
LỜI MỞ ĐẦU. ..................................................................................................................... 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP/WDM. ........................................................... 11
1.1. Giới thiệu................................................................................................................... 11
1.2. Các thế hệ mạng WDM. ............................................................................................ 11
1.3. IP/WDM. ................................................................................................................... 13
1.4. Cấu trúc mạng IP/WDM. .......................................................................................... 18
1.5. Các mơ hình liên mạng IP/WDM.............................................................................. 18
CHƯƠNG 2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG IP/WDM. ......... 22
2.1. Giới thiệu................................................................................................................... 22
2.2. Giới thiệu về định tuyến và gán bước sóng............................................................... 22
2.3. Định tuyến và gán bước sóng. ................................................................................... 24
2.4. Phân loại định tuyến và gán bước sóng..................................................................... 25
2.4.1. Định tuyến và gán bước sóng tĩnh trong IP/WDM (S-RWA). ........................... 27
2.4.1.1. Giới thiệu bài toán. ...................................................................................... 27
2.4.1.2. Vấn đề định tuyến. ....................................................................................... 31
2.4.1.3. Vấn đề gán bước sóng. ................................................................................. 31
2.4.2. Định tuyến và gán bước sóng động trong IP/WDM (D-RWA). ........................ 33
2.4.2.1. Giới thiệu bài toán. ...................................................................................... 33
2.4.2.2. Vấn đề định tuyến. ....................................................................................... 34
2.4.2.3. Vấn đề gán bước sóng. ................................................................................. 40
2.4.3. Định tuyến nhãn - MPLS, GMPLS và MPλS..................................................... 43
2.4.3.1. MPLS. .......................................................................................................... 43
2.4.3.2. GMPLS và MPλS. ....................................................................................... 43

2.4.4. Vấn đề dành trước bước sóng trong IP/WDM. .................................................. 44
2.4.4.1. Phương pháp khởi tạo dành trước tại nút nguồn (SIR). ............................... 44
2.4.4.2. Phương pháp khởi tạo dành trước tại nút đích (DIR). ................................. 45
CHƯƠNG 3. CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) TRONG MẠNG IP/WDM. .................... 48
3.1. Giới thiệu................................................................................................................... 48
3.2. Node chuyển mạch quang và bộ đệm FDL. .............................................................. 50
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
1


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
3.3. Kịch bản QoS dựa trên thời gian bù với FDL. .......................................................... 52
3.3.1. Cơ bản về OBS. .................................................................................................. 52
3.3.2. Sự phân biệt của 2 lớp lưu lượng. ...................................................................... 53
3.4. Thời gian bù và độ trễ điểm đầu cuối........................................................................ 55
3.4.1. Ràng buộc về thời gian bù. ................................................................................. 55
3.4.2. Độ trễ trước khi truyền tải và hàng đợi. ............................................................. 57
3.5. Phân tích. ................................................................................................................... 58
3.6. Kết quả mô phỏng và thảo luận................................................................................. 62
3.6.1. Sự khác nhau về dịch vụ và định luật bảo toàn. ................................................. 62
3.6.2. Vai trò của thời gian trễ tối đa trong FDL. ......................................................... 64
3.6.3. Vai trò của thời gian bù chênh lệch. ................................................................... 66
3.6.4. Sự ảnh hưởng của kịch bản dựa trên thời gian bù. ............................................. 68
3.7. Kết luận ..................................................................................................................... 71
CHƯƠNG 4. CẤP ĐỘ DỊCH VỤ (GoS) TRONG MẠNG IP/WDM. ............................... 73
4.1. Giới thiệu................................................................................................................... 73
4.2. Sự phân biệt cấp độ dịch vụ (GoS) tĩnh với kịch bản định vị nguồn tài nguyên trong
mạng IP/WDM. ................................................................................................................ 74
4.2.1. Giới thiệu vấn đề. ............................................................................................... 74

4.2.2. Mô hình mạng và những giả định....................................................................... 79
4.2.3. Cơng thức cho sự phân biệt GoS tĩnh ................................................................. 80
4.2.4. Giải pháp dựa trên thuật toán Lagrange mở rộng và chức năng hướng nhỏ lẻ. . 83
4.2.4.1. Phân tích vấn đề dựa trên thuật toán Lagrange mở rộng. ............................ 83
4.2.4.2. Giải pháp bắt nguồn từ nguồn gốc của vấn đề nhỏ. ..................................... 85
4.2.4.3. Cập nhật đa lớp Lagrange. ........................................................................... 86
4.2.4.4. Khởi tạo định vị nguồn tài nguyên khả thi. ................................................. 87
4.2.4.5. Đánh giá việc khởi tạo trong định vị nguồn tài nguyên. .............................. 87
4.2.5. Sự phân biệt GoS tĩnh trong các yêu cầu giữa các node giống nhau. ................ 88
4.2.6. Sự phân biệt GoS tĩnh của các yêu cầu giữa các cặp node khác nhau. .............. 96
4.2.7. Tích hợp sự phân biệt GoS tĩnh vào mục tiêu lợi nhuận của mạng. ................... 98
4.2.8. Kết luận. ........................................................................................................... 103
4.3. Đánh giá hiệu suất của GoS dựa trên các chiến lược định tuyến cho mạng quang.
........................................................................................................................................ 104
4.3.1. Giới thiệu vấn đề. ............................................................................................. 104
4.3.2. Cơ chế và chiến lược. ....................................................................................... 105
4.3.2.1. Các cơ chế bảo lưu nguồn tài nguyên cho các yêu cầu có độ ưu tiên cao. 105
4.3.2.2. Các cơ chế mà sự khác nhau của giải thuật định tuyến hoặc tập hợp các bộ
định tuyến đưa ra đã được cân nhắc cho mỗi lớp của các yêu cầu. ........................ 108
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
2


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
4.3.2.3. Các chiến lược. .......................................................................................... 109
4.3.3. Môi trường mô phỏng....................................................................................... 110
4.3.4. Kết quả.............................................................................................................. 112
4.3.5. Kết luận. ........................................................................................................... 117
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN. ................................................................................................ 119

5.1. Kết luận và đánh giá. ............................................................................................... 119
5.2. Định hướng đề tài. ................................................................................................... 120
TÀI LIỆU THAM KHẢO. ................................................................................................ 121

Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
3


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Từ gốc

ASON

Automatic Switching Optical Network

ATM

Asynchronous Transfer Mode

AS

Autonomous System

AW

Available wavelengths-based Weight

BGP

Border Gateway Protocol

DXC

Digital Cross-Connect

DWDM

Dense WDM

DLE

Dynamic Lightpath Establishment

DW

Distance-based Weight

DIR

Destination Initiated Reservation

DR

Delayed Reservation

DP

Dual Problem

DG

Distinct Grade

ENNI

External Network-to-Network Interface

EIGRP

Enhanced IGRP

FDL

Fiber Delay Line

FEC

Forward error correction

flcap

First Link Capacity Threshold

GoS

Grade of Service

GMPLS

Generalized MPLS

gcap

Global Capacity Threshold

HW

Hop-based Weight

HAW

Hop count and Available wavelengths-based Weight
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
4


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.

HTAW

Hop count and Total wavelengths and Available wavelengths-based
Weight

IP

Internet Protocol

INNI

Internal Network-to-Network Interface

ISDN

Integrated Services Digital Network

IP/WDM

IP over WDM

ISP

Internet service provider

IGRP

Interior Gateway Routing Protocol

LR

Lagrange Relaxation

LOH

Light Observation Helicopter

lcap

Link Capacity Threshold

MAN

Metropolitan Area Network

MPLS

Multi Protocol Label Switching

NNI

Network to Network Interface

OSPF

Open Shortest Path First

OCS

Optical Circuit Switching

OPS

Optical Packet Switching

OLS

Optical Label Switching

OBS

Optical Burst Switching

OAM&P

Operations, Administration, Maintenance and Provisioning

OXC

Optical Cross-Connect

OC

Optical Circulator

OSN

Optical Switching Node

pcap

Path Capacity Threshold

POH

Payload Overhead

QoS

Quality of Service
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
5


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.

RWA

Routing and Wavelength Assignment

RIP

Router Information Protocol

RG

Regular Grade

SOAs

Semiconductor Optical Amplifers

SONET

Synchronous Optical Networking

SDH

Synchronous Digital Hierarchy

SAR

Specific Absorption Rate

SOH

Section Overhead

SLE

Static Lightpath Establishment

SIR

Source Initiated Reservation

TAW

Total wavelengths and Available wavelength-based Weight

UNI

User-to-Network Interface

VPN

Vitural Private Network

WAN

Wide Area Network

WADM

Wavelength Add/Drop Multiplexer

WSXC

Wavelength Selective Cross-Connect

WCs

Wavelength Channels

WDM

Wavelength Division Multiplex

Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
6


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.

DANH MỤC HÌNH VẼ.
Hình 1.1. Mạng WDM qua các thế hệ. ................................................................................ 12
Hình 1.2. Truyền gói IP dựa trên wavelength...................................................................... 15
Hình 1.3. Ba phương pháp có thể mạng IP/WDM (Mặt phẳng số liệu). ............................. 15
Hình 1.3. Kiến trúc tổng quát của mạng quang IP/WDM. .................................................. 18
Hình 1.4. Hai cấu trúc tích hợp mạng quang. ...................................................................... 19
Hình 2.1. Định tuyến trong và định tuyến ngồi. ................................................................ 26
Hình 2.2. Yêu cầu thiết lập kết nối và đồ thị chuyển đổi tương ứng ................................... 32
Hình 2.3. Định tuyến và gán bước sóng trong D-RWA. ..................................................... 34
Hình 2.4. Đường đi ngắn nhất cố định từ nút 0 đến nút 2. .................................................. 35
Hình 2.5. Định tuyến thay thế cố định. ................................................................................ 36
Hình 2.6. Bảng khoảng cách của node nguồn E. ................................................................. 39
Hình 2.7. Phương pháp SIR. ................................................................................................ 45
Hình 2.8. Phương pháp DIR (1)........................................................................................... 46
Hình 2.9. Phương pháp DIR (2)........................................................................................... 47
Hình 3.1. Cấu trúc của node chuyển mạch quang. .............................................................. 51
Hình 3.2. Cấu trúc của bộ đệm FDL (a) độ trễ cố định (b) độ trễ thay đổi (c) kết hợp. ...... 51
Hình 3.3. Cơ lập các lớp trong việc dành trước nguồn tài nguyên sử dụng thời gian bù. ... 55
Hình 3.4. Sự khác nhau giữa FDL và hàng đợi. .................................................................. 62
Hình 3.5. Khả năng mất mát của các lớp. ............................................................................ 63
Hình 3.6. Tổng quan về khả năng mất mát. ......................................................................... 64
Hình 3.7. Thời gian trễ tối đa và khả năng mất mát. ........................................................... 65
Hình 3.8. Thời gian trễ tối đa và độ trễ hàng đợi. ................................................................ 66
Hình 3.9. Thời gian bù chênh lệch và khả năng mất mát. ................................................... 67
Hình 3.10. Thời gian bù chênh lệch và độ trễ hàng đợi. ..................................................... 68
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
7


Luận văn thạc sĩ

Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
Hình 3.11. Khả năng mất mát và số lượng các lớp. ............................................................. 69
Hình 3.12. Khả năng mất mát và số lượng các FDLs. ........................................................ 70
Hình 3.13. Khả năng mất mát và số lượng bước sóng........................................................ 71
Hình 4.2.1. Ví dụ với mạng có 6 nodes ............................................................................... 89
Hình 4.2.2. Ví dụ với mạng có 10 nodes. ........................................................................... 90
Hình 4.2.3. Mạng Pan-European với 28 nodes và 61 links. ................................................ 91
Hình 4.2.4. Số lượng các cặp node bị ngắt kết nối và số lượng từ chối ở cấp độ thấp đối với
việc từ chối các hình phạt của yêu cầu cấp độ thấp. (trường hợp tải nặng) ......................... 93
Hình 4.2.5. Số lượng các cặp node bị ngắt kết nối và số lượng từ chối ở cấp độ thấp đối với
việc từ chối các hình phạt của yêu cầu cấp độ thấp (tải trung bình). ................................... 94
Hình 4.2.6. Số lượng các cặp node bị ngắt kết nối và số lượng từ chối ở cấp độ thấp đối
với việc từ chối các hình phạt của yêu cầu cấp độ thấp (trường hợp tải “nhẹ”). ................. 95
Hình 4.2.7. Sự thỏa hiệp giữa việc chấp nhận các yêu cầu DG và RG. .............................. 98
Hình 4.2.8. Sự phân bố số lượng các bước nhảy của các lightpaths. ................................. 99
Hình 4.2.9. Sự thỏa hiệp giữa số bước nhảy trung bình và số lượng các yêu cầu bị từ chối.
........................................................................................................................................... 100
Hình 4.2.10. Việc sử dụng các bộ chuyển đổi tương ứng với chi phí của chúng. ............. 101
Hình 4.2.11. Tỉ lệ của việc từ chối các yêu cầu DG và RG tương ứng với chi phí của WC
tăng lên............................................................................................................................... 102
Hình 4.2.12. Giá trị đạt được và sự giàng buộc của hàm tối ưu hóa. ................................ 103
Hình 4.3.1.Topo mạng tham khảo được sử dụng trong việc mơ phỏng (PanEU). ............ 111
Hình 4.3.2. Topo mạng tham khảo được sử dụng trong việc mơ phỏng (NSF). ............... 112
Hình 4.3.3. Sự so sánh các chiến lược trong mạng PanEU, định tuyến alt33 và 20% của
mức độ lưu thơng có độ ưu tiên cao có thể bị khóa trong lớp có độ ưu tiên thấp. ............ 116
Hình 4.3.4. Sự so sánh các chiến lược trong mạng PanEU, định tuyến alt33 và 20% của
mức độ lưu thơng có độ ưu tiên cao có thể bị khóa trong lớp có độ ưu tiên cao. .............. 117

Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
8

Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.

DANH MỤC BẢNG BIỂU.
Bảng 3.1. Mức độ cô lập và sự chênh lệch về thời gian bù. ................................................ 56
Bảng 4.2.1.Việc gia tăng các từ chối hình phạt cho các yêu cầu từ mức thấp đến cao của
cấp độ dẫn đến sự công bằng định vị nguồn tài nguyên. ..................................................... 89
Bảng 4.2.2. Khởi tạo hình phạt trong kịch bản thứ nhất. ..................................................... 90
Bảng 4.2.3. Khởi tạo hình phạt trong kịch bản thứ nhất. ..................................................... 91
Bảng 4.2.4. Một ma trận lưu thông ngẫu nhiên được cho 28 nodes mạng. ......................... 92
Bảng 4.2.5. Một bộ lọc cấp độ riêng biệt cho 28 nodes mạng. ............................................ 97
Bảng 4.3.1. Giá trị của tham số T cho tất cả các chiến lược, mạng PanEU. ..................... 114
Bảng 4.3.2. Giá trị của tham số T cho tất cả các chiến lược, mạng NSF. ......................... 114
Bảng 4.3.3. Những cơ chế tốt nhất. ................................................................................... 115
Bảng 4.3.4. Những cơ chế tốt nhất nếu gcap không được xem xét. .................................. 115
Bảng 4.3.5. Các cơ chế nên được sử dụng với mỗi biến thể định tuyến và số lượng trường
hợp cơ chế đưa ra là thành công nhất (mạng PanEU)........................................................ 115

Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
9


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.

LỜI MỞ ĐẦU.
Với xu thế phát triển công nghệ mạng hiện nay, sự bùng nổ của mạng quang
đã đưa đến cho chúng ta những ưu điểm vượt bậc như: tốc độ, đường truyền v.v….

Dung lượng và tốc độ của mạng quang là một trong những lợi thế đáng chú ý hiện
nay, nó đã đáp ứng được những ứng dụng yêu cầu chất lượng, dung lượng cao trên
mạng. Cùng với sự phát triển của mạng IPv6 và cơng nghệ WDM, việc tích hợp IP
vào WDM là một xu hướng phát triển mới đáng được chú ý hiện nay, sự ra đời của
IP/WDM đòi hỏi phải có một chất lượng dịch vụ tốt hơn bên cạnh đó là khả năng
phân cấp dịch vụ. Xuất phát từ việc định tuyến trong mạng với các giải thuật khác
nhau, các giải pháp khác nhau cho việc gán bước sóng và tìm đường, việc đảm bảo
chất lượng dịch vụ cũng như cấp độ dịch vụ của mạng IP/WDM là một điều rất
đáng quan tâm trong việc thiết kế và triển khai mạng. Việc đáp ứng được về cả chất
lượng dịch vụ và cấp độ dịch trong mạng IP/WDM sẽ là một lợi thế rất lớn của các
nhà cung cấp dich vụ, nó có ảnh hưởng lớn đến chi phí cũng như nguồn thu nhập.
Hiện nay, mạng quang IP/WDM cũng và đã đang được phát triển tại Việt
Nam, các hệ thống đường trục quang đã lắp đặt triển khai tại các thành phố lớn như
Hà Nội, Đà Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh. Khơng lâu nữa hệ thống này sẽ được
phát triển và thực thi, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ và cấp độ dịch vụ cho hệ
thống thông tin quang IP/WDM trong nước cũng rất đáng quan tâm.
Dưới sự hướng dẫn của GS.TS Nguyễn Thúc Hải, luận văn của tôi tập trung
về vấn đề: “Chất lượng và cấp độ dịch vụ trong mạng IP/WDM”. Luận văn được bố
cục như sau: Chương 1 giới thiệu tổng quan về mạng IP/WDM, Chương 2 trình bày
vấn đề định tuyến và gán bước sóng trong mạng, Chương 3 trình bày về chất lượng
dịch vụ và Chương 4 được dành cho vấn đề cấp độ dịch vụ, Chương 5 trình bày về
các kết luận, đánh giá đưa ra và định hướng của đề tài.

Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
10


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP/WDM. [2], [4], [8]
1.1. Giới thiệu.
Ngày nay, các loại dịch vụ sử dụng giao thức Internet (IP) ngày càng phát
triển rộng rãi, nhưng cũng gặp phải một vấn đề lớn về tốc độ đường truyền và dung
lượng truyền tải. Công nghệ Wavelength Division Multiplexed (WDM) ra đời đã
đáp ứng được yêu cầu băng thông rộng của các dịch vụ sử dụng giao thức Internet.
Vì vậy IP over WDM đã phát triển và là công nghệ quan trọng được sử dụng trong
mạng lưới viễn thông ngày nay và trong tương lai, nó đã khắc phục được các hạn
chế trong mạng thuần IP, ngoài ra chúng bổ xung cho nhau để đưa đến loại hình
mạng mới có nhiều điểm ưu việt.
Trong chương này sẽ giới thiệu một cách tổng quan nhất về mạng IP/WDM:
các thế hệ mạng WDM, giải pháp tích hợp IP/WDM, cấu trúc và mơ hình liên mạng
IP/WDM.

1.2. Các thế hệ mạng WDM.
Cho tới nay, mạng WDM đã phát triển qua một vài các thế hệ khác nhau, sau
đây xin giới thiệu một số các thế hệ của mạng WDM:
Thế hệ WDM đầu tiên ra đời với các kết nối vật lý điểm tới điểm và được sử
dụng hạn chế trong mạng WAN. Các mạng WAN WDM trong thế hệ này được cấu
hình tĩnh hoặc thủ cơng. Đường truyền WDM cung cấp các kết nối điểm tới điểm
với tốc độ thấp. Các vấn đề kỹ thuật chính trong WDM thế hệ này bao gồm: thiết kế
và phát triển Laser WDM và kỹ thuật khuyếch đại quang, các giao thức truy nhập
và định tuyến tĩnh. Các thiết bị xen, rẽ bước sóng quang (WADM) cũng được sử
dụng trong mạng MAN. Các thiết bị đấu nối chéo quang (DXC) được sử dụng để
kết nối các vòng Ring WADM, các kết nối này có thể là băng thơng rộng hoặc băng
thơng hẹp. Ứng dụng của các hệ thống WDM thế hệ đầu tiên là: quản lý các chuyển
mạch cho tín hiệu thoại và các đường truyền T1.
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
11

Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
Thế hệ WDM thứ hai có khả năng thiết lập các kết nối có hướng cho các điểm
đầu cuối trên lớp quang bằng cách sử dụng WSXC. Các lighpath này có ảo trên cấu
trúc vật lý của các sợi quang. Cấu hình các bước sóng ảo này được cài đặt mềm dẻo
hơn theo yêu cầu sử dụng. Kỹ thuật chính WDM thế hệ thứ hai là: xen, rẽ bước
sóng quang, các thiết bị đấu nối chéo, bộ biến đổi bước sóng quang tại các bộ đấu
nối chéo, định tuyến động và phân bổ bước sóng, các giao diện để kết nối với các
mạng khác. Cả 2 thế hệ đã được triển khai trong việc nắm bắt, điều hành mạng.
Hiệu quả chi phí của chúng trong các mạng truyền xa đã được chấp nhận rộng dãi.
Thế hệ WDM thứ ba đưa ra chuyển mạch gói quang không hướng kết nối.
Trong mạng này, các nhãn hoặc “header” được gắn kèm với dữ liệu, được truyền
cùng với gói quang và được xử lý tại các bộ chuyển mạch WDM. Căn cứ vào tỷ số
của thời gian xử lý gói tin “header” và thời gian xử lý tồn bộ gói tin, các bộ chuyển
mạch quang WDM có thể chia thành hai loại: Chuyển mạch nhãn – Optical Label
Switching (OLS) hoặc chuyển mạch nhóm – Optical Burst Switching (OBS). Một
số ví dụ thiết bị WDM thế hệ ba là: Router quang chuyển mạch nhãn, Router quang
Gigabit, chuyển mạch quang nhanh.
Thế hệ thứ nhất

Thế hệ thứ 2

Static to Dynamic Circuits
WADM

WAMP

Thế hệ thứ 3

Virtual path & Store and
Forward
OBS

WSXC(OXC)

DXC

OLS

Chuyển mạch kênh quang
WDM

Chuyển mạch
nhóm quang

Chuyển mạch gói
quang

Định tuyến quang

Hình 1.1. Mạng WDM qua các thế hệ.
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
12


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
Khả năng kết hợp với nhau trong vận hành giữa mạng WDM và mạng IP là
vấn đề trọng tâm trong mạng WDM thế hệ thứ ba. Kết hợp định tuyến và phân bổ

bước sóng trên cơ sở chuyển mạch nhãn đa giao thức – Multi Protocol Label
Switching (MPLS). Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát (Generalized MPLS)
thể hiện nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại chuyển mạch khác. Nhiều kỹ thuật
phần mềm quan trọng như quản lý băng thông, đặt lại cấu hình, khơi phục, hỗ trợ
chất lượng dịch vụ cũng đã được thực hiện.

1.3. IP/WDM.
Chúng ta biết rằng, IP cung cấp các lớp hội tụ trên tổng thể và phổ biến trên
Internet. Lớp 3 trong giao thức IP, được thiết kế để cung cấp địa chỉ và khả năng
tương tác, định tuyến với các mạng con khác ở công nghệ lớp 2. Ở trên lớp IP, có
rất nhiều loại dịch vụ trên nền IP và các thiết bị đang phát triển từ trước. Do đó
khơng tránh khỏi sự thống trị của IP, nên các kĩ thuật và cơ sở hạ tầng cần được tối
ưu hóa cho IP. Phía dưới lớp IP, sử dụng sợi quang WDM là một công nghệ rất
được hứa hẹn, nó cung cấp một dung lượng mạng rất lớn cần thiết cho việc duy trì
sự phát triển của Internet.
Công nghệ WDM sẽ trở lên hấp dẫn hơn khi giá của hệ thống WDM giảm.
Với việc tiếp tục triển khai các sợi quang trên toàn thế giới và tính chắc chắn của
WDM, WDM dựa trên mạng quang đã được phát triển khơng chỉ trên mạng
backbone mà cịn trong các mạng trung tâm, mạng khu vực và mạng kết nối. Ngồi
ra, mạng quang WDM khơng hơn các dich vụ kết nối đường ống điểm tới điểm trên
liên kết vật lý, nhưng tích hợp tốt hơn với mọi cấp độ mới về tính linh hoạt của các
yêu cầu.
Khía cạnh điều khiển chịu trách nhiệm kiểm sốt vận chuyển thơng tin để trao
đổi tiếp cận và thông tin sẵn sàng và tính tốn và thiết lập đường đi chuyển đổi dữ
liệu. Khía cạnh dữ liệu chịu trách nhiệm cho việc truyền dữ liệu của người dùng và
các ứng dụng lưu thông. Một ví dụ trong khía cạnh điều khiển dữ liệu là bộ đệm gói
dữ liệu và chuyển tiếp. IP khơng phân chía khía cạnh dữ liệu từ khía cạnh điều
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
13

Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
khiển, và điều này là trong yêu cầu của từng cơ chế QoS tại các bộ định tuyến để
phân biệt các thông điệp điều khiển từ các gói dữ liệu.
Một hệ thống điều khiển WDM thường sử dụng một bộ phân chia điều khiển
kênh, nó cũng được biết đến như một mạng truyền dữ liệu (DCN), để điều khiển
vận chuyển thơng tin. Kiểm sốt mạng WDM và hệ thống quản lý được thực hiện
một cách tập trung. Với khả năng mở rộng địa chỉ, WDM sử dụng một hệ thống
phân cấp. Kết hợp IP với WDM nghĩa là trong khía cạnh dữ liệu nó có thể gán
nguồn tài nguyên trong mạng quang WDM chuyển tiếp tới mạng IP một cách hiệu
quả. Trong khía cạnh điều khiển, người ta có thể xây dựng một một hệ thống điều
khiển thống nhất, có thể là trung tâm IP, dọc theo các mạng IP và WDM. IP/WDM
định địa chỉ trên tất cả các mức độ về khả năng tương tác trong, ngoài của mạng
quang IP và mạng WDM. Các ưu điểm của IP/WDM:
- Mạng quang học WDM có thể định địa chỉ với sự tiếp tục phát triển của lưu
lượng truy cập Internet bằng cách khai thác cơ sở hạ tầng sợi hiện có. Việc sử dụng
cơng nghệ WDM có thể tăng đáng kể việc sử dụng băng thông sợi.
- Hầu hết các lưu lượng truy cập dữ liệu qua mạng là IP. Gần như tất cả các dữ
liệu cuối của người dùng đều dụng sử dụng IP. Thơng thường lưu lượng thoại cũng
có thể được đóng gói với kỹ thuật voice-over-IP.
- IP/WDM thừa kế tất cả sự mềm dẻo và khả năng tương thích của giao thức
điều khiển IP.
- IP/WDM thay đổi băng thông động theo yêu cầu trong mạng cáp quang
(Cung cấp các dịch vụ đáp ứng thời gian thực).
- Cùng với sự hỗ trợ giao thức IP, IP/WDM sẽ đáp ứng được sự hoạt động,
cung cấp dịch vụ của các nhà cung cấp thiết bị, dịch vụ.
- IP/WDM có thể thực hiện khơi phục động bằng kỹ thuật điều khiển phân bố
trong mạng.
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009

14


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
- Đứng trên quan điểm dịch vụ, mạng IP/WDM có các ưu điểm về quản lý
chất lượng, các chính sách và các kỹ thuật dự kiến sẽ sử dụng và phát triển trong
mạng IP.
Mạng IP/WDM được thiết kế để truyền lưu lượng IP trong mạng cáp quang
nhằm khai thác tối đa ưu điểm về khả năng đấu nối đa năng đối với mạng IP và
dung lượng băng thơng rộng của mạng WDM.

Hình 1.2. Truyền gói IP dựa trên wavelength.
IP
ATM

IP/MPLS

SONET/SDH

SONET/SDH

IP/MPLS

WDM

WDM

WDM

Hình 1.3. Ba phương pháp có thể mạng IP/WDM (Mặt phẳng số liệu).

Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
15


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
Phương pháp thứ nhất là truyền IP/ATM, sau đó qua tầng SONET/SDH và
cuối cùng đến tầng mạng quang WDM. Đối với giải pháp này, WDM sử dụng công
nghệ truyền song song trên lớp vật lý. Ưu điểm của giải pháp này là sử dụng ATM,
nó có khả năng truyền nhiều loại tín hiệu khác nhau trong cùng đường truyền với
yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau. Một ưu điểm khác khi sử dụng ATM là tính
mềm dẻo khi cung cấp dịch vụ mạng. Tuy nhiên giải pháp này rất phức tạp, quản lý
và điều khiển IP over ATM phức tạp hơn so với quản lý và điều khiển IP qua mạng
thuê riêng (IP - Leased line). ATM sử dụng công nghệ chuyển mạch các “cell”.
“Cell” ATM có độ dài cố định 53 byte, trong đó có 5 byte “header” và 48 byte dữ
liệu. Dữ liệu được đóng gói thành các “cell” để truyền và tái hợp ở đích. Lớp phụ
ATM: SAR (Phân mảnh và tái hợp) thực hiện chức năng đóng gói này. Từ OC-48
trở lên thực hiện SAR rất khó khăn. Lớp ATM ở giữa lớp IP và lớp WDM dường
như không cần thiết.
Phương pháp thứ hai là IP/MPLS over SONET/SDH và WDM. SONET/SDH
có một số ưu điểm sau:
Thứ nhất, SONET/SDH có cấu trúc tách ghép tín hiệu quang tiêu chuẩn, nhờ
đó tín hiệu tốc độ thấp có thể ghép, tách thành tín hiệu có tốc độ cao.
Thứ hai, SONET/SDH cung cấp khung truyền chuẩn.
Thứ ba, mạng SONET/SDH có khả năng bảo vệ, khơi phục, nhờ đó tín hiệu
được truyền trong suốt tới lớp cao hơn. Mạng SONET/SDH thường sử dụng trong
cấu hình mạng Ring.
Một số kịch bản bảo vệ có thể sử dụng là:

- Kịch bản “1+1” nghĩa là số liệu được truyền trên hai đường trong hai hướng
ngược nhau, tín hiệu có chất lượng tốt hơn sẽ được chọn ở đích.
- Kịch bản “1:1” nghĩa là đường dự phịng tách biệt đối với đường hoạt động.
- Kịch bản “n :1” nghĩa là n đường hoạt động dùng chung 1 đường dự phịng.
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
16


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
Khai thác, quản lý và bảo dưỡng OAM&P là tính năng nổi bật của mạng
SONET/SDH để truyền các cảnh báo, điều khiển, các thông tin về chất lượng ở cả
mức hệ thống và mức mạng. Tuy nhiên SONET/SDH mang số lượng thông tin
“header” đáng kể, thơng tin “header” này được mã hố ở nhiều mức. POH được
truyền từ đầu cuối tới đầu cuối. LOH được sử dụng cho tín hiệu giữa các thiết bị
đầu cuối như các bộ tách ghép kênh OC-n (STM-n). SOH được sử dụng để thông
tin giữa các phần tử mạng lân cận như các bộ lặp. Đối với tín hiệu OC-1 có tốc độ
truyền 51.84Mb/s, tải của nó là đường truyền DS-3 chỉ có tốc độ 44.736Mb/s.
Phương pháp thứ ba IP/WDM sử dụng IP/MPLS trực tiếp trên WDM. Đây là
giải pháp hiệu quả nhất trong ba giải pháp. Tuy nhiên giải pháp này yêu cầu lớp IP
phải kiểm tra các đường truyền bảo vệ và khơi phục. Nó cũng cần dạng khung đơn
giản để xử lý lỗi đường truyền. Có nhiều dạng khung IP/WDM, một số công ty đã
phát triển tiêu chuẩn khung mới như Slim SONET/SDH. Dạng khung này có chức
năng tương tự như SONET/SDH nhưng với kỹ thuật mới hơn khi thay thế “header”
và tương thích kích thước khung với kích thước gói. Một loại khác là thực hiện
dạng khung Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet được thiết kế đặc biệt cho hệ
thống ghép bước sóng quang mật độ cao DWDM. Sử dụng dạng khung Ethernet,
kết nối Ethernet không cần thiết phải ghép tín hiệu sang dạng giao thức khác để
truyền dẫn.
IP/WDM cung cấp khả năng truyền dẫn trực tiếp gói số liệu IP trên kênh

quang, giảm sự trùng lặp chức năng giữa các lớp mạng, giảm số lượng bộ phận
trung tâm dư thừa tại các lớp SDH/SONET, ATM, giảm thao tác thiết bị, dẫn đến
giảm chi phí bảo dưỡng và quản lý. Do không phải qua lớp SDH và ATM nên gói
số liệu có hiệu suất truyền dẫn cao nhất, đồng nghĩa với chi phí thấp nhất. Ngồi ra
cịn có thể phối hợp với đặc tính lưu lượng không đối xứng của IP, tận dụng băng
tần nhằm giảm giá thành khai thác đã gián tiếp giảm chi phí cho thuê bao. Đây là
một kết cấu mạng trực tiếp nhất, đơn giản nhất, kinh tế nhất, rất thích hợp cho các
mạng đường trục.
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
17


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
Một trong những thách thức lớn nhất ngày nay đối mặt với các nhà sản xuất
chuyển mạch quang đó là phát triển các giao thức báo hiệu cho điều khiển động và
hoạt động liên mạng của lớp quang, đây cũng là vấn đề cần chuẩn hóa cấp bách.

1.4. Cấu trúc mạng IP/WDM.
Kiến trúc tổng quát của các mạng quang IP/ WDM thể hiện nhiều mạng quang
tồn tại trong miền quang, trong đó giao diện ENNI được sử dụng để báo hiệu giữa
các mạng quang với nhau. Một mạng quang đơn bao gồm các mạng quang nhỏ hơn
và báo hiệu giữa chúng sử dụng giao diện INNI. Và một mạng quang nhỏ hơn đó
gồm nhiều nút mạng quang được nối với nhau bởi sợi quang. Các mạng khách hàng
như IP, ATM, SONET giao tiếp với mạng quang thông qua giao diện UNI. Các kỹ
thuật chuyển mạch quang quyết định loại dịch vụ mà mạng quang có thể cung cấp
cho các mạng khách hàng. Tổng quan về cấu trúc mạng IP/WDM được thể hiện như
hình sau.
IP network

Optical network

IP network

Optical subnetwork
UNI
OXC

OXC

UNI
INNI

IP network
UNI

INNI

Optical
subnetwork

UNI

IP network

INNI
Optical
subnetwork

UNI

ENNI

ENNI
Other client
networks (e.g.
ATM)

OXC

Optical network

UNI

Other client
networks

Hình 1.3. Kiến trúc tổng quát của mạng quang IP/WDM.

1.5. Các mơ hình liên mạng IP/WDM.
Hiện nay có hai xu hướng xây dựng mơ hình tích hợp liên mạng IP/WDM:
-

Xu hướng thứ nhất là mơ hình xếp chồng (Overlay) hay cịn gọi là mơ
hình khách-chủ (Client-Sever), tức là đặt tồn bộ sự điều khiển cho lớp
quang ở chính lớp quang.
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
18

Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
Xu hướng thứ hai là mơ hình ngang hàng (Peer – to – Peer), tức là dịch

-

chuyển một phần điều khiển lên bộ định tuyến IP.

UNI
Thơng tin topo, báo hiệu, điều
khiển

UNI

UNI

UNI

NNI
NNI

Mơ hình xếp chồng

Mơ hình ngang hàng

Hình 1.4. Hai cấu trúc tích hợp mạng quang.

Mơ hình ngang hàng dựa trên giả thiết là việc điều khiển ở lớp quang được
chuyển sang thực hiện ở lớp IP. Mơ hình này xem xét kiến trúc mạng dưới quan
điểm “định tuyến gói”. Trong khi đó mơ hình xếp chồng dựa trên giả thiết điều

khiển lớp quang là độc lập và lớp quang tạo nên một nền mở cho nối kết động của
nhiều loại tín hiệu khác nhau bao gồm cả IP. Mơ hình này xem xét kiến trúc mạng
trên quan điểm “chuyển mạch kênh”.
Cả hai mơ hình đều giả định phát triển mạng quang thế hệ sau có tơpơ dạng
mắt lưới với nền điều khiển IP dựa trên chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS).
Ứng dụng cụ thể của MPLS cho mơ hình xếp chồng cịn gọi là chuyển mạch đa giao
thức tổng quát (GMPLS). Kiến trúc điều khiển GMPLS cung cấp một tập các giao
thức đơn giản, hồn thiện tương thích với mạng IP đáp ứng cho mạng thế hệ sau.
Quá trình điều khiển thống nhất xuyên suốt các lớp số liệu và quang sẽ đơn giản q
trình quản lý mạng có nhiều lớp và cải thiện hiệu quả sử dụng tài nguyên thông qua
kỹ thuật lưu lượng giữa các lớp. Trong trường hợp này, các giao thức định tuyến IP
làm đòn bẩy cho việc nhận biết tôpô mạng và các giao thức báo hiệu MPLS được sử
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
19


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
dụng cho thiết lập tự động. Ngoài ra, việc sử dụng các giao thức này cho điều khiển
lớp quang sẽ giúp các nhà sản xuất thiết bị đảm bảo tính tương thích nhờ có các tiêu
chuẩn rất phổ biến. Do vậy xu hướng chung là sử dụng IP cho cả ba khía cạnh chức
năng của mạng: dữ liệu, điều khiển, và quản lý.
Mặc dù các mơ hình tích hợp đều sử dụng kiến trúc điều khiển theo IP, nhưng
chúng quản lý các ứng dụng khác nhau. Chẳng hạn khía cạnh điều khiển quang sẽ
điều khiển q trình thiết lập bước sóng quang động nhờ các Router ở biên. Khi tại
Router xảy ra tắc nghẽn thì hệ thống quản lý mạng hay chính Router sẽ yêu cầu
thiết lập luồng quang động. Sau đó các chuyển mạch quang sẽ tạo kênh quang mới
để đáp ứng nhu cầu của Router. Vì vậy, thiết lập bước sóng động có thể thích nghi
được với nhu cầu lưu lượng.
Với mơ hình xếp chồng thì cho phép mỗi router giao tiếp trực tiếp với mạng

quang thông qua giao diện UNI. Giao diện giữa các mạng con được thực hiện thông
qua giao diện NNI. Mơ hình giao diện UNI tương tự như mơ hình trong mạng
chuyển mạch kênh truyền thống như mạng ISDN. Trong mơ hình này, mỗi mạng
con sẽ được triển khai độc lập, nhờ đó cho phép các nhà khai thác mạng đưa các
công nghệ mới mà không bị giàng buộc của các cơng nghệ cũ. Các nhà khai thác
cịn có thể sử dụng được các cơ sở hạ tầng kế thừa hiện có. Quan trọng hơn là các
nhà khai thác có thể thực hiện được tính tương thích trong tương lai gần nhờ các
giao diện UNI và NNI.
Với mô hình ngang hàng cũng hỗ trợ cho thiết lập luồng động bằng cách sử
dụng các luồng đầu cuối ở biên mạng quang và cho phép quản lý chúng từ xa. Mơ
hình ngang hàng giả định rằng các Router điều khiển lớp mạng quang. Mối quan hệ
giữa IP Router và OXC là bình đẳng về mặt điều khiển. Vì vậy về mặt báo hiệu và
định tuyến sẽ khơng có sự phân biệt nào giữa UNI, NNI và giao diện giữa các
Router. Trong mơ hình này cần một khối lượng lớn thơng tin trạng thái và điều
khiển chuyển qua lại giữa lớp IP và quang. Do đó sẽ khó hơn cho việc kết nối trong
môi trường nhiều nhà khai thác khi so với mơ hình xếp chồng.
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
20


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
Mỗi mơ hình có ưu điểm riêng, đặc biệt mơ hình xếp chồng có ưu điểm nổi
trội là khả năng tương thích dễ dàng. Về kiến trúc thì mơ hình xếp chồng trực tiếp
và đơn giản hơn. Với kiến trúc ngang hàng cần có thêm các thông tin giữa lớp IP và
quang để quản lý các luồng đầu cuối chuyển lên luồng quang. Khối lượng lớn thông
tin trạng thái và điều khiển này bao gồm sự truyền thông trực tiếp giữa các Router
biên của mạng quang và sự truyền thông tin trong bản thân mạng quang.
Mơ hình xếp chồng cho phép đổi mới tại lớp quang độc lập với lớp IP trong
khi vẫn cung cấp khả năng kết nối tương thích cần thiết cho các dịch vụ nhanh mà

vẫn duy trì tính tồn vẹn thông tin của nhà khai thác mạng quang. Tuy nhiên, mơ
hình ngang hàng cho phép tích hợp hồn tồn IP/WDM tạo nên mạng Internet
quang thống nhất. Do đó việc sử dụng và quản lý mạng trở nên hiệu quả hơn, phù
hợp với các ISP hơn. Ngồi ra mơ hình ngang hàng gần hơn với xu hướng chuyển
mạch gói quang trong tương lai.

Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
21


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.

CHƯƠNG 2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG
MẠNG IP/WDM. [2], [3], [4], [8].
2.1. Giới thiệu.
Trong mạng quang, định tuyến bước sóng sử dụng liên lạc với nhau qua các
kênh thông tin quang được gọi là các lightpath. Lightpath là một đường đi của tín
hiệu ánh sáng từ nguồn đến đích dưới dạng quang thơng qua các kết nối trung gian.
Một lightpath có thể kéo dài qua nhiều tuyến truyền dẫn để cung cấp một kết nối
chuyển mạch giữa hai node mà có thể chứa một luồng lưu lượng lớn giữa chúng.
Khi các lightpath thực hiện việc mang thông tin từ một node nguồn đến một
node đích nào đó thì nó cần được định tuyến và gán bước sóng. Định tuyến và gán
bước sóng cho lightpath là vấn đề hết sức quan trọng và xảy ra thường xuyên trong
mạng.
Chương này sẽ trình bày về việc định tuyến và gán bước sóng cho các
lightpath, các thuật toán thực hiện định tuyến và các phương pháp gán bước sóng
trong mạng IP/WDM.

2.2. Giới thiệu về định tuyến và gán bước sóng.

Khi một lightpath được chọn và xác định, mỗi lightpath cần được định tuyến
và gán bước sóng cho nó. Từ đó đặt ra bài tốn định tuyến và gán bước sóng.
Định tuyến là vấn đề tìm đường giữa hai node bất kì trong mạng để thoả mãn
một mục đích nào đó, thuật ngữ gọi là để tối ưu hàm mục tiêu. Vấn đề này rất quen
thuộc và rất quan trọng trong mạng. Thông thường định tuyến trong IP sử dụng
thuật tốn tìm đường Dijkstra, với hàm mục tiêu là các ma trận quen thuộc như
băng thông, độ trễ, chi phí tuyến …
Trong mạng quang, tìm đường được hiểu theo hai khía cạnh, đó là tìm đường
vật lí mang được mẫu lưu lượng yêu cầu (Routing) và đưa ra bước sóng phù hợp để
mang lưu lượng trên mỗi liên kết dọc theo các đường dẫn (Wavelength Assignment)
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
22


Luận văn thạc sĩ
Chất lượng dịch vụ (QoS) và Cấp độ dịch vụ (GoS) trong mạng IP/WDM.
trong số các bước sóng cho phép, vấn đề này được viết tắt RWA. Khi tìm được một
đường dẫn vật lí và đánh dấu bước sóng trên các liên kết dọc theo đường dẫn đó, thì
chúng ta có một đường quang, cịn gọi là lightpath (LP). Vấn đề đặt ra đối với bài
toán RWA là hai điều kiện sau:
Điều kiện tính liên tục bước sóng: một lightpath phải sử dụng cùng một bước
sóng trên tất cả các liên kết dọc theo đường đi của nó từ nguồn đến đích.
Điều kiện tính riêng biệt về bước sóng: tất cả các lightpath sử dụng cùng một
liên kết phải được gán các bước sóng riêng biệt. Vấn đề xảy ra khi các bước sóng
trên hai liên kết kế cận khác nhau, lúc đó cần dùng đến bộ chuyển đổi bước sóng.
Các giải thuật ln tìm cách giảm thiểu chi phí này.
Bài tốn RWA có thể đưa ra như sau: cho một số hữu hạn các lightpath được
thiết lập trên mạng và một số giới hạn các bước sóng. Ta phải xác định đường đi
cho mỗi lightpath và xác định số bước sóng nên được gán cho cho các lightpath này
để đạt được số lightpath có thể thiết lập là lớn nhất. Mặc dù những lightpath có

đường đi ngắn nhất có vẻ tối ưu hơn, nhưng đơi khi ta đành phải loại bỏ sự lựa chọn
này để nhiều lightpath hơn có thể thiết lập. Vì thế các giải thuật thường cho phép
nhiều đường đi thay phiên nhau đối với mỗi lightpath được thiết lập.
Các lightpath mà không thể được thiết lập vì những ràng buộc về đường đi và
bước sóng được gọi là nghẽn, do vậy vấn đề tối ưu mạng tương ứng hạn chế đến
mức thấp nhất xác xuất tắc nghẽn này.
Khi hai lightpath mà chúng có tuyến truyền dẫn trùng nhau thì chúng sẽ khơng
được gán cùng một bước sóng. Thơng thường một lightpath hoạt động với cùng một
bước sóng trên những sợi quang mà nó đi qua. Trường hợp này ta nói rằng lightpath
thỗ mãn sự ràng buộc về tính liên tục bước sóng. Tuy nhiên nếu một nút chuyển
mạch/định tuyến được trang bị với một bộ chuyển đổi bước sóng thì điều kiện ràng
buộc về tính liên tục bước sóng khơng cịn nữa, lightpath này có thể chuyển sang
nhiều bước sóng khác nhau trên đường đi từ nguồn đến đích của nó.
Lê Đình Bằng --- Lớp cao học XLTT&TT 2007-2009
23