Chương III. Phục hồi mạng và phân bố lại tài nguyên Đồ án tốt nghiệp đại học
CHƯƠNG III
PHỤC HỒI MẠNG VÀ PHÂN BỔ LẠI TÀI NGUYÊN
3.1 Các khái niệm
3.1.1 Phục hồi
Phục hồi là một phương thức sử dụng các tài nguyên dự phòng khả dụng để
định tuyến lại lưu lượng sau khi xảy ra sự cố, theo tình trạng khi đó của mạng.
Ở chương II ta đã nói tới vấn đề bảo vệ. Điểm phân biệt giữa hai phương
thức bảo vệ và phục hồi là: các kỹ thuật bảo vệ dựa trên các kịch bản để xác
định tuyến /đoạn bảo vệ cho mỗi tuyến /đoạn hoạt động cần bảo vệ trước khi
xảy ra sự cố, còn các kỹ thuật phục hồi sử dụng các thuật toán định tuyến để tìm
một tuyến /đoạn dự phòng khả dụng thay thế tạm thời cho tuyến /đoạn hoạt động
bị ảnh hưởng sau khi xảy ra sự cố. Do đó các kỹ thuật bảo vệ thường đáp ứng
thời gian hồi phục nhanh hơn các kỹ thuật phục hồi động nhưng bù lại các kỹ
thuật phục hồi cho phép sử dụng các tài nguyên dự phòng mềm dẻo hơn.
Như ta đã biết môi trường WDM được chia thanh 3 lớp; lớp kênh quang
(OCh-Optical Channel), lớp đoạn ghép kênh quang (OMS- Optical Multiplex
Section) và lớp đoạn truyền dẫn quang (OTS – Optical Transmisstion Section).
Tương ứng với mỗi lớp ta có các cách phục hồi riêng biệt.
• Phương thức phục hồi kênh quang: phương thức này yêu cầu thay thế
mỗi tuyến quang hoạt động bị ảnh hưởng bởi sự cố bằng một tuyến quang bảo
vệ. Việc tìm tuyến bảo vệ có thể được thực thi băng điều khiển phân tán hoặc
tập trung. Trường hợp áp dụng điều khiển tập trung, một nút điều khiển lưu giữ
bản ghi trạng thái của mạng và tìm các tuyến bảo vệ rồi thông báo cho các nút
mạng. Trường hợp áp dụng điều khiển phân tán, cả nút nguồng và đích sẽ rà soát
động các bước sóng bảo vệ được yêu cầu để thiết lập lại tuyến đường bị đứt.
• Phương thức phục hồi đoạn ghép kênh quang: phương thức này yêu
cầu tìm kiếm cục bộ một tuyến tạm thời khả dụng vòng qua đoạn bị sự cố.
Nguyễn Trọng Cường, D01VT
52
Chương III. Phục hồi mạng và phân bố lại tài nguyên Đồ án tốt nghiệp đại học

Hình 3.2 Mô tả phục hồi đầu cuối-tới-đầu cuối đối với sự cố nút
Đường kết nối giữa hai
nút
Tuyến hoạt động trước
khi xảy ra sự cố
Tuyến hoạt động sau
khi xảy ra sự cố
Chương III. Phục hồi mạng và phân bố lại tài nguyên Đồ án tốt nghiệp đại học
Khi xảy ra sự cố thì phương pháp phục hồi này sẽ thực hiện định tuyến lại
từ các nút đầu cuối của các kênh bị ảnh hưởng bởi sự cố. Phương pháp phục hồi
này đảm bảo hiệu quả như nhau đối với cả sự cố nút và sự cố đoạn liên kết
3.1.1.2 Phục hồi tại nút kế cận sự cố
Khi xảy ra sự cố thì phương pháp phục hồi này sẽ thực hiện định tuyến lại
cho các kênh đi trên đoạn nối giữa hai nút kế cận với sự cố đoạn, phương pháp
phục hồi này không hồi phục được lưu lượng trong trường hợp sự cố nút
3.1.1.3 Phục hồi tại nút trung gian
Nguyễn Trọng Cường, D01VT
54
Tuyến quang trước
khi xảy ra sự cố
Tuyến quang sau khi
xảy ra sự cố
Hình 3.4 Mô tả phục hồi tại nút trung gian đối với sự cố đoạn
Đường kết nối giữa hai
nút
Tuyến hoạt động trước
khi xảy ra sự cố
Tuyến hoạt động sau
khi xảy ra sự cố
Hình 3.3 Mô tả phục hồi tại nút kế cận

Dung lượng dự phòng yêu cầu Nhiều hơn Ít hơn
Khả năng khắc phục sự cố Tồi hơn Tốt hơn
Thời gian hồi phục Ngắn hơn Dài hơn
Bảng 3.1 So sánh các phương pháp phục hồi
3.1.2 Cấp phát tài nguyên
Phân bổ lại tài nguyên là một vấn đề cần thiết trong xây dưng, vận hanh và
khai thác mạng, đặc biệt là khi khôi phục sự cố. Đối với các mạng quang, đặc
biệt là mạng quang WDM thì phân bổ lại tài nguyên là rất quan trọng. Nó gồm
cấp phát sợi quang, bước sóng, thiết bị WDM và thiết bị đầu cuối. Từ kết quả xử
lý sẽ ước tính sược số lượng bước sóng và các thành phần mạng cần bổ sung.
Hoạt động cấp phát một kết nối kênh quang cho các cáp và các sợi quang
không có gì mới lạ đối với các nhà lập kế hoạch xây dựng mạng SDH trước đây,
nhưng việc gán một bước sóng cho một kênh quang, định tuyến các bước sóng
quang là một nhiện vụ mới khá phức tạp. Nếu mạng được hỗ trợ biến đổi bước
sóng (sử dụng các bộ phát đáp hay bộ biến đổi bước sóng) thì vấn đề này được
giải quyết đơn giản nhưng lại làm tăng chi phí xây dựng nút mạng. Do đó khi
cấp phát tài nguyên cho các mạng WDM có hai khía cạnh cần phải xem xét
• Một là các hệ thống WDM thường được thiết kế với số lượng bước sóng
xác định hưu hạn.
• Hai là vấn đề xung đột bước sóng có thể xảy ra nếu các kênh quang
khác nhau hoạt động ở cùng bước sóng trên cùng một sợi.
Vì hai vấn đề này mà các nhà thiết kế phải tối thiểu hoá số lượng bước sóng
sử dụng để không vượt quá dung lượng của hệ thống WDM và tránh được xung
đột bước sóng.
Khi xem xét vấn đề cấp phát bước sóng cần biết rõ mạng có hỗ trợ biến đổi
bước sóng hay không, từ đó có ba trường hợp cấp phát bước sóng:
• Cấp phát tuyến bước sóng ảo ( Virtual Wavelength Path - VWP): bước
sóng được cấp phát có thể thay thế trên tuyến đường tơi nút đích. Trường hợp
này tương tự như hoạt động cấp phát tài nguyên trong các mạng SDH
• Cấp phát tuyến bước sóng (Wavelength Path - WP): chỉ cấp phát một

Trong mạng thông tin quang WDM vấn đề cấp phát tài nguyên cho mục
đích bảo vệ lưu lượng và hồi phục mạng sau khi xảy ra sự cố rất quang trọng, có
ý nghĩa quyết định đến việc lập dự án xây dựng mạng quang, dự tính chi phí và
xác định cấu hình mạng khả thi.
Nguyễn Trọng Cường, D01VT
57
Chương III. Phục hồi mạng và phân bố lại tài nguyên Đồ án tốt nghiệp đại học
Hiện tại có ba trường hợp cấp phát tài nguyên sau. Chúng được phân biệt
dựa trên số lượng bước sóng yêu cầu bổ sung cho mục đích bảo vệ.
3.1.4.1 Bảo vệ trên chính bước sóng của thực thể được bảo vệ (khi chỉ có các
nút WR)
• Phân tập sợi quang: bằng cách tăng gấp đôi tài nguyên cần thiết để
truyền tải lưu lượng mạng. Cách bảo vệ 1+1 này đảm bảo hồi phục 100% các sự
cố tuyến nhưng không đảm bảo hồi phục các sự cố nút.
• Phân tập đường định tuyến: đối với mỗi đường định tuyến sẽ dành một
đường định tuyến khác cho mục đích bảo vệ, để tối ưu hoá về mặt tài nguyên
mạng thì việc xác định hai đường khác nhau với cùng bước sóng cho mỗi cặp
nút phải được thưc hiện trong pha cấp phát tài nguyên bảo vệ. Cách này có thể
bảo vệ mạng chống lại các sự cố trên đoạn, tuyến và tại các nút trung gian.
• Bảo vệ dựa trên ring: xác định các vòng ring tự bảo vệ trên mạng cấu
hình lưới. Cách này cho phép sử dụng các kỹ thuật bảo vệ chia sẻ giống như bảo
vệ ring SDH. Lập kế hoạch để các ring đi qua các nút trong mạng với các yếu tố
ràng buộc (như độ trễ, số lượng các nút, và chiều dài tuyến...)
3.1.4.2 Bảo vệ trên các bước sóng khác nhau (trường hợp có sẵn các nút WC)
Với cách này cho phép dùng các kỹ thuật bảo vệ riêng hay chia sẻ, và tối ưu
hoá toàn bộ tài nguyên mạng theo cách: ban đầu dùng các WL chưa bị chiếm
dụng sau đó thực hiện phân tập sợi quang. Điều này được thực hiện trong pha
lập kế hoạch cấp phát tài nguyên mạng. Nếu muốn cung cấp bảo vệ trên cả sợi
quang khi bị đứt thì kênh bảo vệ không nên ở trên cùng một sợi quang với kênh
được bảo vệ.

Tương tự với ring WDM đơn hướng không bảo vệ, cả hai hướng truyền dẫn cho
mỗi khối sử dụng một bước sóng trên tất cả các tuyến vòng quanh ring.
Các ring WDM bảo vệ chia sẻ (thường là ring hai hướng, đôi khi cũng áp
dụng định tuyến đơn hướng cho một số khối): khi cáp đứt tại một cung nó vân
có đủ dung lượng dự phòng trên phần cùng bù để hồi phục cho nhưng khối
quang bị đứt kết nối (ví dụ OMS - SPRing).
Các ring WDM hai hướng không bảo vệ: nhiệm vụ bảo vệ có thể được
chuyển lên các tầng khách sử dụng dung lượng trên chính ring đó hoặc trên các
phần khác của mạng nhưng không cần dành riêng bất kỳ bước sóng nào cho
mục đích bảo vệ.
Các ring này cho phép tái sử dụng bước sóng để truyền các khối quang khác
nhau nên về lý thuyến chúng yêu cầu ít bước sóng hơn. Nhưng bù lại các khối
Nguyễn Trọng Cường, D01VT
59
Chương III. Phục hồi mạng và phân bố lại tài nguyên Đồ án tốt nghiệp đại học
quang phải được định tuyến chính xác và được cấp phát các bước sóng sao cho
đảm bảo khả năng tái sử dụng tối đa. Nếu các nút có hỗ trợ biến đổi bước sóng
thì vấn đề trở nên đơn giản: nhưng nếu các nút sử dụng bộ ghép kênh xen/rẽ thụ
động thì không có khả năng biến đổi bước sóng cho các kênh lưu lượng truyền
qua, do đó mỗi nhu cầu quang phải được cấp phát một bước sóng từ đầu cuối -
tới - đầu cuối khiến cho công việc này trở lên phức tạp. Khi đó phải tìm ra một
phương thức cấp phát bước sóng tối ưu mà chỉ được sử dụng một số lượng bước
sóng hạn chế như trong trường hợp có hỗ trợ biến đổi bước sóng. Ví dụ trường
hợp ring WDM hai sợi bảo vệ chia sẻ có N nút, ta chỉ được yêu cầu [(N
2
– 1)/4]
bước sóng, khi số N lớn giá trị này gần bằng 50% so với trường hợp bảo vệ riên.
Đối với ring bốn sợi bảo vệ chia sẻ hoặc ring WDM hai hướng không bảo vệ thì
số lượng bước sóng yêu cầu là [(N
2

hoạt và hiệu quả của các mạng WDM. Các thuật toán phải thực thi định tuyến và
cấp phát các bước sóng trong điều kiên lưu lượng động nên cần đảm bảo các yêu
cầu sau:
• Đảm bảo mức độ sử dụng mạng cao mà biết nhu cầu lưu lượng ban đầu.
• Thuật toán vẫn đạt hiệu năng tốt ngay cả khi lưu lượng có sự biến động lớn
• Thuật toấn đơn giản để có thể dễ dàng liên kết giữa các mạng con của hệ
thống quản lý mạng. Phần này ta sẽ xem xét lưu lượng động trong các mạng ring
WDM bảo vệ chia sẻ với kịch bản như sau.
 Một ring kết nối N nút, ban đầu chưa có nhu cầu quang (khối) nào
được định tuyến
 Các nhu cầu quang xuất hiện lần lượt và yêu cầu được phục vụ ngay
lập tức. Các yêu cầu này xuất hiện ngẫu nhiên với xác suất như nhau
giữa các nút trên ring, nên phải tính toán dựa trên trung bình mẫu
lưu lượng toàn phần.
 Khi có một nhu cầu quang yêu cầu phục vụ phải tìm thấy ngay một
bước sóng khả dụng. Hiệu nắng tái xắp xuất các bước sóng đã cấp
phát cho lưu lượng trên ring phải đảm bảo mức độ sử dụng mạng
cao hơn, nhưng vơi kỹ thuật ring WDM hiện nay yêu cầu xem xét cả
khả năng can thiệp nhân công và đứt kênh dịch vụ khách hàng do
không cho phép tai sắp xếp.
 Nếu có hiện tượng dao động lưu lượng có thể loại bớt các nhu cầu
quang (trên các phần ring sử dụng) và bước sóng đã cấp phát cho
nhu cầu quang bị laọi đó sẽ trở thành khả dụng đối với các nhu cầu
quang mới có thể được địng tuyến trên phần ring đó.
Có một số luật cấp phát tài nguyên liên quan tới hoạt động định tuyến và
cấp phát bước sóng: thuật toán tìm đường ngắn nhất (SP), thuật toán tìm số
lượng bước sóng it nhất. Để so sánh ta xem xét các ring WDM có hỗ trợ biến
Nguyễn Trọng Cường, D01VT
61