Kĩ thuật lưu lượng IP/WDM, chương 8

Chương 8:
TÁI CẤU HÌNH TRONG KĨ
THUẬT LƯU LƯỢNG IP/WDM
3.1 Tái cấu hình mô hình ảo đường đi ngắn nhất
Trong các mạng WDM có khả năng tái cấu hình, liên kết IP
được xây dựng trên các đường đi ngắn nhất WDM đa hop. Một lợi
ích về mặt chi phí của mạng quang WDM là nó có thể hoạt động
mà chỉ cần sự hỗ trợ tương đối nhỏ (đặc biệt là trong mạng đường
trục). Điều này có nghĩa là nhiều kết nối IP khác nhau có thể chia
sẻ cùng một tuyến nối vật lí chung và tuyến nối ảo IP sẽ được định
tuyến qua các hop chuyển mạch WDM.
Hình 3.1 mô tả mô hình ảo và định tuyến trong các mạng
WDM tái cấu hình được. Có ba thành phần chính trong sơ đồ:
 Định tuyến lưu lượng
 Thiết lập cấu hình IP
 Định tuyến đường đi ngắn nhất
Định tuyến lưu lượng chính là định tuyến gói tin truyền thốn
g,
ví d
ụ như OSPF. Thiết lập cấu hình IP sẽ được trình bày trong
ph
ần này. Trong khi đó định tuyến đường đi ngắn nhất cung cấp
khả năng ánh xạ từ mô hình IP ảo sang mô hình WDM vật lí. Định
tuyến đường đi ngắn nhất bao gồm hai mặt liên quan mật thiết với
nhau: chọn đường đi trong sợi và gán bước sóng. Định tuyến
đường đi ngắn nhất có thể được triển khai theo một trong hai cách
sau:
 Định tuyến đường đi ngắn nhất tĩnh: phương pháp này
tính toán trước và lưu trữ các đường đi định tuyến. Các
đường dự phòng thay thế cho mỗi đường đi chính cũng
có thể được tính toán và lưu trữ sẵn. Gán bước sóng

được thực hiện ngay khi có y
êu cầu kết nối đường đi
ngắn nhất. Phương pháp này sử dụng các cơ chế gán
bước sóng rất đơn giản. Gán bước sóng có thể thực hiện
theo cơ chế ngẫu nhi
ên hoặc cơ chế chọn kênh sóng phù
h
ợp đầu tiên.
 Định tuyến đường đi ngắn nhất thích ứng: phương pháp
này sử dụng thuật toán SPF (chọn đường đi ngắn nhất
đầu tiên) động để định tuyến. Thuật toán này đ
òi hỏi
thông tin về trạng thái tuyến nối phải được phổ biến tới
các node. Vì sự xuất hiện của các cơ sở dữ liệu trạng thái
tuyến nối mang tính cục bộ nên gán bước sóng có thể trở
nên phức tạp hơn. Một số cơ chế gán bước sóng là: chọn
kênh bước sóng có tải ít nhất, được sử dụng nhiều nhất
hay có tốc độ dữ liệu kết nối phù hợp nhất.
Hình 3.1 Thiết kế và định tuyến mô hình ảo
Thiết kế mô hình IP và định tuyến đường đi ngắn nhất là các
ch
ức năng mặt phẳng điều khiển trong khi đó định tuyến lưu lượng
là thành phần duy nhất được sử dụng để chuyển tiếp gói tin cũng
như định tuyến gói tin.
Vì cả thiết kế mô hình ảo và định tuyến đường đi ngắn nhất là
các ch
ức năng mặt phẳng điều khiển nên hai thành phần này có thể
được kết hợp hoặc kết nối rất gần nhau. Phương pháp kết nối gần
nhau dùng cho giải pháp kĩ thuật lưu lượng IP/WDM chồng lấn
trong khi phương pháp kia dùng cho giải pháp kĩ thuật lưu lượng

IP/WDM tích hợp. Trong một ứng dụng kĩ thuật lưu lượng riêng rẽ
thì định tuyến đường đi ngắn nhất dựa trên các điều kiện ràng buộc
có thể bổ sung như là một công cụ đánh giá cho thuật toán thiết kế
mô hình. Phương pháp này đảm bảo rằng mô hình được thiết kế có
thể trở thành hiện thực trong tầng WDM với các dung lượng hiện
có.
Trong m
ạng IP/WDM chồng lấn, tầng chủ có thể do một nhà
cung c
ấp dịch vụ truyền dẫn cung cấp. Họ cung cấp cho nhiều máy
khách dịch vụ khác nhau, chẳng hạn như các khách hàng VPN.
Với hình thức như thế thì một khách hàng tại tầng IP sẽ thuê các
d
ịch vụ truyền dẫn từ mạng WDM. Trong hợp đồng dịch vụ, khách
hàng sẽ chỉ rõ một tập các bộ định tuyến IP cố định kết nối trực
tiếp với mạng WDM. Tầng WDM cung cấp các kết nối ngắn nhất
giữa các bộ định tuyến đó. Tuy nhiên, không giống các kết nối
đường dây thu
ê riêng trong các VPN hiện nay, sự sắp xếp của các
kết nối ngắn nhất ảo ấy là không cố định. Trong khi số lượng các
kết nối ngắn nhất ấy là cố định hoặc có giới hạn thì mỗi kết nối
đường đi ngắn nhất có thể được gán lại để kết nối một cặp bộ định
tuyến khác nhau, đáp ứng theo sự thay đổi động các kiểu yêu cầu
lưu lượng khác nhau. Điều này đ
òi hỏi một thuật toán thiết kế mô
hình ảo tại tầng IP. Ở đây, mô hình ảo là một sơ đồ chứa các node
và các tuyến nối. Các node này là các bộ định tuyến trong khi các
tuyến nối là các kết nối đường đi ngắn nhất WDM.
Tiếp theo, đồ án sẽ trình bày về vấn đề này và sau đó chỉ ra
một số giải pháp tại thời điểm hiện tại. Một số thuật toán dựa trên

kinh nghi
ệm để tối ưu hoá thông lượng mạng và/hoặc khoảng cách
hop cũng sẽ được giới thiệu. Các kết luận dựa trên kinh nghiệm
này có thể được sử dụng để phát triển một thuật toán mới đáp ứng
các mục tiêu khác nhau.
3.1.1 Mô hình ảo có quy tắc và bất quy tắc
Mô hình có quy tắc tức là mô hình có các kết nối node theo
một kiểu xác định rõ ràng trong khi mô hình bất quy tắc thường
được xây dựng động để tối ưu h
oá các ma trận hiệu năng nhất
định. Mô h
ình có quy tắc được xây dựng và tồn tại dựa trên các
nghiên c
ứu có tính hệ thống và các khái niệm được chấp nhận rộng
rãi. Định tuyến và quản lí trong mô hình có quy tắc thường đơn
giản nhưng bổ sung hoặc loại bỏ một node bất kì trong một mô
hình có kiến trúc (trong khi vẫn duy trì mô hình đó) là rất khó
khăn. Một số ví dụ của mô h
ình có quy tắc là:
 Ring
 Shuffle-Net
 Manhattan Street Network (MSN hay 2D Torus)
 GEMNet
 HyperCube
 deBruijn Graph
Các mô hình có quy t
ắc trên thường có độ phức tạp định tuyến
thấp và là đối xứng trong khi sự khác biệt của chúng nằm ở số
lượng các bộ thu phát cần thiết, khả năng mở rộng v
à khả năng

chấp nhận lỗi. Ví dụ như một mạng n–aray hypercube với N node
cần (n-1)log
n
N bộ thu phát cho mỗi node và sẽ có khoảng cách hop
trung bình là log
n
N và đường kính mạng là log
n
N. So với nó thì
m
ột MSN chỉ cần hai bộ thu phát cho một node nhưng cả khoảng
cách hop trung bình và đường kính mạng đều bằng
N
. Mô hình
Shuffle-Net c
ũng có khoảng cách hop trung bình nhỏ hơn MSN vì
v
ới một bước sóng cho trước, nó có nhiều đường lựa chọn hơn từ