Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
MỤC LỤC
MỤC LỤC..........................................................................................................................I
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT.............................................................................................VII
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................1
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ IP/WDM.........................................................................3
1.1 Khái niệm mạng IP/WDM.....................................................................................3
1.2 Lí do chọn IP/WDM...............................................................................................7
Các mạng quang WDM đòi hỏi mặt phẳng điều khiển thống nhất và có khả năng
phân cấp giữa các mạng con được cung cấp bởi các nhà khai thác WDM khác nhau.
Các giao thức điều khiển IP đã được triển khai rất rộng rãi và được chứng minh là có
khả năng phân cấp. Sự xuất hiện của MPLS không chỉ bổ sung cho IP truyền thống kĩ
thuật lưu lượng và khả năng QoS biến đổi mà còn đưa ra một mặt phẳng điều khiển
trung tâm IP thống nhất giữa các mạng. .......................................................................8
Sự khác biệt giữa các thiết bị mạng WDM đòi hỏi sự liên kết giữa các nhà khai thác
trung gian. Ví dụ như các WADM không trong suốt đòi hỏi các khuôn dạng tín hiệu
nhất định ví dụ như tín hiệu SONET/SDH ở các giao diện khách xen/tách của chúng.
Sự liên kết hoạt động giữa WDM đòi hỏi sự xuất hiện của tầng mạng mà ở đây là IP.
.......................................................................................................................................8
CHƯƠNG II KĨ THUẬT LƯU LƯỢNG IP/WDM..........................................................9
2.1 Mô hình hoá lưu lượng viễn thông.........................................................................9
2.1.1 Mô hình lưu lượng dữ liệu và thoại cổ điển....................................................9
2.1.2 Các mô hình lưu lượng dữ liệu lí thuyết........................................................10
2.1.3 Một mô hình tham chiếu băng thông.............................................................11
2.2 Bảo vệ và tái cấu hình..........................................................................................16
2.3 Các mô hình bảo vệ và tái cấu hình trong mạng IP/WDM...................................17
2.4 Khái niệm kĩ thuật lưu lượng IP/WDM...............................................................18
2.5 Mô hình hoá kĩ thuật lưu lượng IP/WDM............................................................19
2.5.1 Kĩ thuật lưu lượng chồng lấn.........................................................................19
2.5.2 Kĩ thuật lưu lượng tích hợp............................................................................21
2.5.3 Nhận xét.........................................................................................................21
tin UDP tới đích với một TTL (hay là hop limit) bằng 1. Điều này sẽ bắt bộ định
tuyến ở hop đầu tiên sẽ trả lại một ICMP có ‘thời gian trội trong truyền dẫn’ mang
giá trị lỗi. Nó tiếp tục gửi một bản tin UDP tới node đích nhưng có giá trị TTL tăng
dần 1 đơn vị. Cuối cùng, node đích sẽ nhận được bản tin UDP thăm dò và trả lại một
ICMP ‘cổng không tiếp cận được’ khi bản tin UDP đó được đánh địa chỉ tới một
cổng không sử dụng. Trong thiết lập mặc định, nó sẽ gửi ba bản tin UDP thăm dò cho
mỗt thiết lập TTL. Do đó thời gian hành trình cho mỗi hop có thể được ước lượng
bằng trung bình cộng của ba khoảng thời gian được đo đó. ......................................31
SNMP: có thể sử dụng SNMP để thu thập các phép đo cục bộ từ các bộ định tuyến
IP.................................................................................................................................32
Các phép đo tuyến nối thụ động: Xu hướng này đòi hỏi các thiết bị mạng đặc biệt
như là các bộ phân tích giao thức hay OCX-mon. Một giám sát OXC-mon là một PC
bảng rãnh chạy trên hệ điều hành Linux hoặc FreeBSD. Cùng với các linh kiện cho
PC (400 MHz PII, 128 Mbytes RAM, 6-Gbyte SCSI disk), nó còn được cài đặt hai
card đo và một bộ chia quang được sử dụng để kết nối bộ giám sát tới một tuyến nối
quang OC-3 (155 Mb/s) hoặc OC-12 (622 Mb/s).......................................................32
Các ứng dụng: được nhận dạng bởi <ID giao thức, cổng nguồn, địa chỉ IP nguồn,
cổng đích, địa chỉ IP đích>..........................................................................................33
Các máy chủ: được nhận dạng bởi <địa chỉ IP nguồn, địa chỉ IP đích>....................33
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
ii
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Các mạng: được nhận dạng bởi <tiền IP nguồn, tiền IP đích>..................................33
Lưu lượng chia sẻ một đường chung trên mạng: được nhận dạng bởi <giao diện bộ
định tuyến lối vào, giao diện bộ định tuyến lối ra>.....................................................33
2.6.5 Giám sát hiệu năng tín hiệu quang ................................................................35
2.7 Kĩ thuật lưu lượng MPLS.....................................................................................36
2.7.1 Cân bằng tải...................................................................................................36
Số gia bước được thiết lập giá trị thấp nhất trong số các đường chứa phần tải quan
trọng............................................................................................................................38
InventoryResp: Loại bản tin được gửi bởi một bộ định tuyến tới khối kĩ thuật lưu
lượng IP tương ứng với một bản tin InventoryReq và để thông báo thông tin tóm tắt
của bộ định tuyến gửi nó đi.........................................................................................75
TrafficReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu lượng IP tới bộ định
tuyến để truy vấn nhu cầu lưu lượng bộ định tuyến....................................................75
TrafficResp: Loại bản tin này được gửi bởi một bộ định tuyến tới khối kĩ thuật lưu
lượng tương ứng với một TrafficReq và để thông báo thông tin nhu cầu lưu lượng
của bộ định tuyến gửi nó đi. .......................................................................................75
ConnectionReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu lượng tới một bộ
định tuyến để truy vấn kết nối ảo hiện tại...................................................................75
ConnectionResp: Loại bản tin này được gửi bởi bộ định tuyến tới khối kĩ thuật lưu
lượng tương ứng với ConnectionReq và để thông báo thông tin kết nối ảo hiện tại của
bộ định tuyến gửi nó đi. .............................................................................................75
4.5 Giao diện người sử dụng - mạng IP/WDM (UNI)...............................................78
4.6 Kĩ thuật lưu lượng WDM - giao thức điều khiển mạng (WDM TECP)...............85
Yêu cầu tạo và cập nhật dấu vết.................................................................................86
Yêu cầu vệt tuyến hiện...............................................................................................86
Trả lời vệt...................................................................................................................86
Sự kiện bước sóng......................................................................................................86
Sự kiện cổng...............................................................................................................86
Sự kiện NE.................................................................................................................86
Sự kiện sợi..................................................................................................................86
Tạo vệt: hoạt động này yêu cầu thiết lập vệt. Để thiết lập một vệt, phía yêu cầu phải
chỉ rõ địa chỉ NE điểm đầu A và ID của cổng vào và địa chỉ NE điểm cuối Z và
trường ID cổng ra và tuỳ chọn chỉ rõ loại tín hiệu và các trường lược đồ bảo vệ.
Trường ID vệt là không xác định. Giá trị của nó sẽ được xác định khi thiết lập là
thành công. .................................................................................................................87
Xoá vệt: hoạt động này sẽ xoá một vệt đang tồn tại. Vệt bị xoá được xác định bởi ID
vệt. Các trường khác trong bản tin là tuỳ chọn...........................................................87
Bảo vệ vệt: hoạt động này bảo vệ một vệt đang tồn tại mà hiện nay chưa được bảo
trường không xác định thì chúng sẽ được xác định tại mỗi NE trung gian dựa trên độ
khả dụng tài nguyên....................................................................................................89
Tái định tuyến vệt người sử dụng: hoạt động này tái định tuyến vệt đang tồn tại được
xác định bởi ID vệt. Các trường khác trong bản tin là tuỳ chọn. Nếu như tái định
tuyến thất bại, vệt hiện thời sẽ không bị thay đổi........................................................89
Sự kiện lambda: loại sự kiện này chỉ ra rằng sự kiện đó liên quan tới một bước sóng
hoặc một kênh bước sóng nhất định ví dụ như các sự kiện QoS tín hiệu. .................91
Sự kiện sợi quang: loại sự kiện này sử dụng để chỉ ra các sự kiện liên quan tới tuyến
nối sợi quang, ví dụ như đứt sợi..................................................................................91
Sự kiện cổng: loại sự kiện này chỉ ra sự kiện liên quan tới cổng chuyển mạch nhất
định ví dụ như cổng hoặc mạch tương ứng bị hỏng....................................................91
Sự kiện NE: loại sự kiện này chỉ ra là thông báo sự kiện đó là về một NE nhất định,
ví dụ như NE hỏng......................................................................................................91
Loại 0: Tốt..................................................................................................................91
Loại 1: Được xoá........................................................................................................91
Loại 2: Cảnh báo........................................................................................................91
Loại 0: Chú ý..............................................................................................................91
Loại 1: Cảnh báo........................................................................................................91
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
v
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Loại 2: Nhỏ.................................................................................................................91
Loại 3: Quan trọng.....................................................................................................91
Loại 4: Nghiêm trọng.................................................................................................91
Loại 0: đang chạy.......................................................................................................92
Loại 1: sẵn sàng cho dịch vụ......................................................................................92
Loại 2: Hỏng...............................................................................................................92
Loại 3: Hỏng do thay đổi trạng thái của thành phần lân cận......................................92
4.7 Kĩ thuật lưu lượng phản hồi vòng kín..................................................................93
4.7.1 Quá trình triển khai mô hình mạng................................................................93
Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
tổng quát
GUI Graphical User Interface Giao diện người sử dụng đồ hoạ
HTDA Heuristic Topology Design
Algorithm
Thuật toán thiết kế mô hình dựa
trên kinh nghiệm
HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản
ICMP Internet Control Message
Protocol
Giao thức bản tin điều khiển
Internet
ID Identifier Bộ nhận dạng
IETF Internet Engineering Task
Force
Nhóm kĩ sư Internet
Ifmanager Interface manager Khối quản lí giao diện
IP Internet Protocol Giao thức Internet
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LEMS Link Elimination via Matching
Scheme
Loại bỏ tuyến nối thông qua lược
đồ ghép
LMP Link Management Protocol Giao thức quản lí tuyến nối
LSA Link State Advertisement Quảng bá trạng thái tuyến nối
LSP Label Switched Path Đường chuyển mạch nhãn
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường
MIB Management Information Base Cơ sở thông tin quản lí
MLDA Minimum-delay Logical
OC-48 Optical Carrier Level 48
(2448,32 Mb/s)
Mức mang quang 48
(2448,32 Mb/s)
OC-192 Optical Carrier Level 192
(9953,28 Mb/s)
Mức mang quang 192
(9953,28 Mb/s)
OHTMS LP-based One-Hop Traffic
Maximisation Scheme
Lược đồ tối ưu hoá lưu lượng đơn
hop dựa trên LP
OIF Optical Internetworking Forum Diễn đàng liên mạng Internet
quang
OLS Optical Label Switching Chuyển mạch nhãn quang
OMP Optimized Multi Path Đa đường tối ưu
OSCP Optical Switch Control
Protocol
Giao thức điều khiển chuyển mạch
quang
OSPF Open Shortest Path First
Protocol
Giao thức đường đi ngắn nhất
trước tiên mở
OXC Optical Cross Connect Đấu chéo quang
PC Personal Computer Máy tính cá nhân
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên
RARP Reverse Address Resolution
Protocol
TECP Traffic Engineering to Control
Protocol
Kĩ thuật lưu lượng cho giao thức
điều khiển
TELNET Remote Telminal protocol Giao thức đầu cuối ở xa
TILDA Traffic Independent Logical
Topology Design Algorithm
Thuật toán thiết kế mô hình logic
độc lập lưu lượng
TMN Telecommunications
Management Network
Mạng quản lí viễn thông
TTL Time To Live Thời gian sống
UDP User Datagram Protocol Giao thức Datagram người sử dụng
UNI User to Network Interface Giao diện người sử dụng-mạng
VPC Virtual Path Connection Kết nối đường ảo
VPN Virtual Private Network Mạng cá nhân ảo
WADM Wavelength Add/Drop
Multiplexer
Bộ ghép kênh xen/tách bước sóng
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WDM Wavelength Amplifier Bộ khuếch đại bước sóng
WSXC Wavelength Selective Cross
Connect
Khối đấu chéo lựa chọn bước sóng
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
ix
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Xu hướng giao thức IP trở thành tầng hội tụ cho các dịch vụ viễn thông ngày càng
ngắn nhất, tái cấu hình cho mạng WDM chuyển mạch gói, mô tả và thảo
luận về một thuật toán cụ thể và cuối cùng là dịch chuyển tái cấu hình
đường đi ngắn nhất.
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
1
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu
• Chương IV: Phần mềm xử lí lưu lượng IP/WDM. Trong chương IV,
các kiến trúc phần mềm cho các xu hướng kĩ thuật lưu lượng, chi tiết về
giao diện giữa điều khiển mạng và kĩ thuật lưu lượng, và giữa kĩ thuật lưu
lượng IP và kĩ thuật lưu lượng WDM trong trường hợp kĩ thuật lưu lượng
chồng lấn sẽ được trình bày.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng song do thời gian và trình độ có hạn nên khoá luận
này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp của các thầy cô và các bạn.
Nhân đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo T.S Lê Ngọc Giao đã
tạo mọi điều kiện và tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Viễn Thông I đã giúp đỡ
em trong thời gian qua.
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân - những người đã luôn
giúp đỡ, cổ vũ và kịp thời động viên tôi trong suốt thời gian qua.
Hà Nội, ngày tháng năm 2005
Sinh viên
Nguyễn Thế Cương
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
2
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ IP/WDM
1.1 Khái niệm mạng IP/WDM
Mạng IP/WDM được thiết kế để truyền dẫn lưu lượng IP trong một mạng quang
cho phép WDM để tận dụng sự phổ biến của kết nối IP và dung lượng băng thông cực
Một ưu điểm khác khi dùng ATM là khả năng sử dụng kĩ thuật lưu lượng và độ
mềm dẻo trong việc giám sát mạng của ATM. Nó bổ sung cho định tuyến lưu lượng nỗ
lực tối đa (best effort) của IP truyền thống. Tuy nhiên, xu hướng này bị cho là phức tạp,
tăng chi phí mạng và có xu hướng tạo ra các nghẽn cổ chai tính toán ở các mạng tốc độ
cao. Nó được giải quyết bởi sự xuất hiện của kĩ thuật MPLS trong tầng IP. Các đặc tính
chính của MPLS như sau:
• Sử dụng một nhãn đơn giản và có độ dài cố định để xác định dòng/tuyến.
• Tách riêng dữ liệu chuyển tiếp và thông tin điều khiển. Thông tin điều
khiển được dùng để thiết lập đường đi ban đầu nhưng các gói tin được vận
chuyển tới node kế tiếp dựa theo nhãn trong bảng chuyển tiếp.
• Với một mô hình chuyển tiếp đồng nhất và được đơn giản hoá, các mào đầu
IP chỉ được xử lý và kiểm tra tại các biên giới của các mạng MPLS và sau
đó các gói tin MPLS được chuyển tiếp dựa theo các “nhãn” (thay vì phải
phân tích các mào đầu gói tin IP đã được đóng gói).
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
IP
ATM IP/MPLS
SONET/SDH SONET/SDH IP/MPLS
WDM WDM WDM
4
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM
• MPLS cung cấp đa dịch vụ. Ví dụ một mạng riêng ảo VPN thiết lập bởi
MPLS có một mức độ ưu tiên cụ thể được xác định bởi trường tương
đương chuyển tiếp FEC (Forwarding Equivalence Class).
• Cho phép phân loại các gói tin dựa theo chính sách. Các gói tin được kết
hợp trong FEC nhờ việc sử dụng một nhãn. Việc sắp xếp gói tin vào FEC
được thực hiện tại biên giới mạng dựa theo trường dịch vụ hoặc địa chỉ
đích trong phần mào đầu của gói tin.
• Cung cấp các cơ chế cho phép kĩ thuật lưu lượng. Các cơ chế này được
triển khai để cân bằng tải tuyến nhờ giám sát lưu lượng và thực hiện chỉnh
năng truyền dẫn một DS-3 với tốc độ bit là 44,736 Mbps.
Xu hướng thứ ba ứng dụng IP/MPLS trực tiếp trên WDM và là giải pháp hiệu quả
nhất. Tuy nhiên, nó lại yêu cầu tầng IP có trách nhiệm bảo vệ và phục hồi tuyến. Nó
cũng yêu cầu một khuôn dạng khung được đơn giản hoá để điều khiển lỗi truyền dẫn.
Có một vài lựa chọn khuôn dạng khung cho IP trên nền WDM. Một vài công ty đã phát
triển một chuẩn mới là Slim SONET/SDH. Nó cung cấp các chức năng tương tự như
SONET/SDH nhưng với các kĩ thuật hiện đại để thay thế mào đầu và ghép kích thước
khung vào kích thước gói tin.
Một ví dụ khác là ứng dụng khuôn dạng khung Gigabit Ethernet. Chuẩn 10-
Gigabit Ethernet mới được thiết kế là để dành riêng cho các hệ thống WDM ghép chặt.
Sử dụng khuôn dạng Ethernet, các máy chủ ở bất kì hướng nào của kết nối cũng không
cần sắp xếp lên một khuôn dạng giao thức khác (ví dụ như ATM) để truyền dẫn.
Các mạng IP truyền thống sử dụng báo hiệu trong băng nên lưu lượng báo hiệu và
điều khiển được truyền dẫn trên cùng một đường và tuyến. Một mạng quang WDM có
một mạng truyền thông riêng rẽ dành cho các bản tin điều khiển. Như vậy nó sử dụng
báo hiệu ngoài băng như trong hình 1.3
Hình 1.3 Lưu lượng dữ liệu và điều khiển trong mạng IP và WDM
Trong mặt phẳng điều khiển, IP trên nền WDM có thể hỗ trợ nhiều kiến trúc mạng
khác nhau và sự lựa chọn kiến trúc chỉ phụ thuộc vào môi trường mạng hiện có, nhà
quản trị và chủ sở hữu mạng.
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
6
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM
1.2 Lí do chọn IP/WDM
IP là giao thức được thiết kế để xác định địa chỉ mạng lớp ba và từ đó định tuyến
qua các mạng con với các công nghệ lớp hai khác nhau. Phía trên tầng IP tồn tại rất
nhiều các dịch vụ và ứng dụng dựa trên nền tảng IP khác nhau. Trong khi đó phía dưới
lớp IP thì sợi quang sử dụng công nghệ WDM là công nghệ truyền dẫn hứa hẹn nhất,
cho phép dung lượng mạng vô cùng lớn để đáp ứng được sự phát triển của Internet.
Công nghệ này sẽ trở nên hấp dẫn hơn nhiều khi giá thành của các hệ thống WDM giảm
7
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM
phát triển từ các mạng quang điều khiển tập trung truyền thống sang mạng
tự điều khiển phân bố, mạng IP/WDM tích hợp không những giảm thiểu chi
phí quản lý mạng mà còn cung cấp phân bố tài nguyên động và giám sát
dịch vụ theo nhu cầu.
• Với sự giúp đỡ của các giao thức IP, IP/WDM có thể hy vọng đánh địa chỉ
được WDM hay các nhà khai thác hoạt động trung gian NE.
Các mạng quang WDM đòi hỏi mặt phẳng điều khiển thống nhất và có
khả năng phân cấp giữa các mạng con được cung cấp bởi các nhà khai
thác WDM khác nhau. Các giao thức điều khiển IP đã được triển khai
rất rộng rãi và được chứng minh là có khả năng phân cấp. Sự xuất hiện
của MPLS không chỉ bổ sung cho IP truyền thống kĩ thuật lưu lượng và
khả năng QoS biến đổi mà còn đưa ra một mặt phẳng điều khiển trung
tâm IP thống nhất giữa các mạng.
Sự khác biệt giữa các thiết bị mạng WDM đòi hỏi sự liên kết giữa các
nhà khai thác trung gian. Ví dụ như các WADM không trong suốt đòi
hỏi các khuôn dạng tín hiệu nhất định ví dụ như tín hiệu SONET/SDH
ở các giao diện khách xen/tách của chúng. Sự liên kết hoạt động giữa
WDM đòi hỏi sự xuất hiện của tầng mạng mà ở đây là IP.
• IP/WDM có thể đạt được sự phục hồi động bằng cách phân mức các cơ chế
điều khiển phân tán được dùng trong mạng.
• Từ quan điểm dịch vụ, các mạng IP/WDM có thể lợi dụng các cơ chế,
chính sách, mô hình, cơ cấu QoS được đề nghị và phát triển trong mạng IP.
• Rút kinh nghiệm từ tích hợp IP và ATM, IP và WDM cần một sự tích hợp
mạnh hơn nữa để tăng tính hiệu quả và khả năng mềm dẻo. Ví dụ như, IP
trên nền ATM cổ điển là tĩnh và phức tạp và chuyển đổi địa chỉ IP sang
ATM là bắt buộc phải chuyển đổi giữa các địa chỉ IP và các địa chỉ ATM.
Tích hợp IP/WDM sẽ cho phép truyền dẫn mạng quang một cách hiệu quả, làm
giảm chi phí cho lưu lượng IP và tăng cường sự tận dụng mạng quang.
xh
λα
=
trong đó λ biểu thị tốc độ cuộc gọi đến và h biểu thị thời gian chiếm (gọi) trung
bình (thời gian dịch vụ). Đơn vị của cường độ lưu lượng là Erlang (erl). Lưu lượng một
erlang có nghĩa rằng trung bình thì kênh luôn bị chiếm. Nghẽn trong mô hình Erlang xảy
ra khi cuộc gọi bị tổn thất. Có hai đại lượng nghẽn là nghẽn cuộc gọi và nghẽn thời gian.
Nghẽn cuộc gọi là xác suất một cuộc gọi (một khách hàng) thực hiện cuộc gọi khi tất cả
các kênh đều đã bị chiếm. Nghẽn thời gian là xác suất mà tất cả các kênh bị chiếm trong
một khoảng thời gian bất kì. Rõ ràng là nghẽn cuộc gọi, B
c
, thể hiện QoS tốt hơn từ
quan điểm của khách hàng. Giả sử có một hệ thống tổn thất M/G/n/n, trong đó n là số
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
9
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương II. Kĩ thuật lưu lượng
IP/WDM
kênh trên một tuyến nối, cuộc gọi đến tuân theo quá trình Poisson với tốc độ λ và các
thời gian chiếm cuộc gọi là phân bố độc lập và bằng nhau theo phân bố h thì mối quan
hệ giữa nghẽn cuộc gọi, mức độ tập trung lưu lượng và thời gian chiếm trung bình được
cho bởi biểu thức nghẽn Erlang như sau:
B
c
= Erlang (n,α) =
∑
=
n
i
i
n
<<
−
≥≥
==
)1(,
L
R
-exp
R
L
1)( RL 1,
z)L,,Wait(R,
ρλλ
λ
ρλ
2.1.3 Một mô hình tham chiếu băng thông
Kĩ thuật lưu lượng vòng kín có thể được thực hiện dựa trên phản hồi và tham chiếu
băng thông. Kĩ thuật lưu lượng vòng kín dựa trên phản hồi sẽ được trình bày trong phần
4.2. Tham chiếu băng thông là một công cụ hữu ích cho kĩ thuật lưu lượng. Các dự đoán
băng thông trong tương lai có thể được sử dụng để khởi tạo tái cấu hình mức mạng. Nhờ
việc dự đoán băng thông của dòng lưu lượng, có thể xác định được các đòi hỏi về dung
lượng của tuyến nối IP/WDM và do vậy sẽ quyết định có thực hiện tái cấu hình hay
không.
Dòng lưu lượng IP là một dòng các gói tin IP đơn hướng (của cùng một lớp lưu
lượng) giữa hai đầu cuối. Các đầu cuối có thể là các bộ định tuyến liền kề trong trường
hợp các dòng lưu lượng IP là lưu lượng chạy trên tuyến nối nằm giữa hai bộ định tuyến.
Tương ứng như thế, các đầu cuối cũng có thể không phải là các bộ định tuyến liền kề.
Một dòng lưu lượng IP là đơn hướng và điều này sẽ dẫn tới tính không đối xứng của lưu
lượng giữa các đầu cuối. Cho trước một dòng lưu lượng thì điều ta mong muốn là xác
định các tính chất và ước lượng được băng thông của nó. Mặc dù phương pháp dưới đây
có thể áp dụng cho nhiều kiểu lưu lượng nhưng nó được hi vọng là sẽ có khả năng ước
lượng được tải mong muốn của kết nối IP và sau đó các ước lượng này sẽ được sử dụng
để thực hiện các quyết định tái cấu hình.
Khoảng thời gian dự đoán xác định độ lớn thời gian dự đoán trong tương lai.
Khoảng thời gian cho tái cấu hình mức mạng được xác định bởi nhiều yếu tố. Người ta
mong muốn tái cấu hình mức mạng có khả năng phản ứng trước các thay đổi trong xu
hướng lưu lượng (chẳng hạn như các thay đổi tải trong một ngày). Mặt khác khoảng
thời gian tái cấu hình ít nhất cũng phải bằng thời gian của một thủ tục tái cấu hình.
Khoảng thời gian tái cấu hình bao gồm các thành phần sau:
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
11
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương II. Kĩ thuật lưu lượng
IP/WDM
• Thời gian để thực hiện một dự đoán
• Thời gian để tính toán một mô hình mới
Quá trình chuyển động phân mảnh Brownian
Quá trình chuyển động phân mảnh Brownian (FBM) là một quá trình tự tương
quan được mô tả bởi ba thông số là: tốc độ đến trung bình m, tham số dao động a và
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
12
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương II. Kĩ thuật lưu lượng
IP/WDM
thông số Hurst, H. Một mạng IP/WDM có thể mô hình hoá tốc độ đến như FBM để xem
xét đến sự dao động của tổng lưu lượng mịn hoá trong khoảng thời gian thô. FBM được
định nghĩa như sau:
A(t) = mt +
am
Z(t) trong đó
∞<<∞−
t
Trong đó Z(t) là quá trình chuyển động phân mảnh Brownian bình thường hoá với
các tính chất sau:
• Z(t) đồng biến
• Z(0) = 0 và E[Z(t)] = 0 với mọi t
• E[Z(t)]
2
=
H
t
2
với mọi t
• Z(t) có tính liên tục
• Z(t) có tính Gauss
Sự biến thiên của Z(t) được thể hiện bởi:
V[A(t)] = am
−+≥
−−
−
HHHHH
HHBazmmC
1
1
1
1
2
1
2
1
2
1
)1(
Các nguyên lí tham chiếu lưu lượng
Nguyên lí đầu tiên là băng thông lưu lượng trong khoảng thời gian kế tiếp phụ
thuộc nhiều vào lưu lượng đã thấy trong dòng lưu lượng của cùng khoảng thời gian đó
của tuần trước đó.
Nguyên lí này phản ánh mô hình độ lớn lưu lượng phụ thuộc lớn vào giờ trong
ngày và ngày trong tuần được quan sát thấy trong các tuyến nối. Do vậy, độ lớn lưu
lượng trung bình trong khoảng thời gian kế tiếp sẽ gần như giống hệt như độ lớn đã xuất
hiện trong cùng thời điểm của ngày, của cùng thứ hôm đó của tuần trước đó. Và điều
này có thể được biểu diễn bởi biểu thức:
[ ]
dhFF ,
sẽ khác với lưu lượng đã được quan sát thực tế trong cùng một cách mà phép dự đoán
trong khoảng thời gian liền trước đó đã thực hiện.
Cho A(h-1) là độ lớn lưu lượng thực tế đo được trong khoảng thời gian (h-1). Giả
thiết F(h-1) là độ lớn lưu lượng dự đoán cho khoảng thời gian (h-1) thì:
−+
−
−
)1(
)1(
)1(
ρρ
hF
hA
là tỉ lệ để xem xét sự khác nhau giữa giá trị dự đoán và giá
trị thực tế trong khoảng thời gian liền trước. Do đó:
hF
hA
ρ
là nhỏ nhất cho dữ liệu trong quá khứ. Nói cách khác, có thể chọn ρ sao cho tối
thiểu hoá giá trị:
2
)1(
)1(
)(
)(
−
−
−
hF
hA
hF
hA
E
ρ
trong đó E là toán tử dự đoán. Nó sẽ cho kết quả là:
2
)1(
)1(
)1(
2
, kích thước bộ định
tuyến là B và xác xuất tổn thất gói tin sẽ bị chặn trên bởi
ε
thì điều kiện cho dung
lượng sẽ được biểu diễn bởi:
),,,(F
2
1
223
zBHaFF
H
α
+=
trong đó
−=
−−
−
HHHH
HHBazzBHa
1
1
1
2
−
−
=
∑
N
miT
V
N
i
t
Các giá trị đo có thể được tổng hợp thành k khối không chồng lấn với kích thước
mỗi khối là kt và có phương sai là V
kt
. Khi cho trước hai giá trị ước lượng phương sai V
t
và V
kt
thì các giá trị a và H là hoàn toàn có thể xác định được.
Trong phương pháp thứ hai, thông số H có thể ước lượng từ các điểm sai khác thời
gian như sau. Cho một vệt thời gian X
k
, k = 1, 2,…., chúng ta sẽ có một vệt thời gian
tổng hợp X
k
(m)
, k = 1, 2,… bằng cách lấy trung bình từ các chuỗi X
k
ban đầu nhờ các
là giá trị ước lượng cho H.
Các thông số mô hình
Các thông số sau được định nghĩa cho mô hình dự đoán băng thông:
• Kích thước của thời gian thô: Lược đồ giám sát lưu lượng cho kết quả là dữ
liệu dưới dạng ma trận lưu lượng. Nó chứa độ lớn lưu lượng trung bình
trong một khoảng thời gian tinh. Độ lớn của thời gian thô chính là thời gian
sử dụng để tính trung bình lưu lượng trong một khoảng thời gian thô bằng
cách kết hợp các dữ liệu lưu lượng trong khoảng thời gian tinh lại với nhau.
• Kích thước bộ đệm bộ định tuyến: kích thước bộ đệm bộ định tuyến được
dùng trong mô hình để dự đoán độ lớn của một dòng lưu lượng.
• Giới hạn xác suất mất gói: thông số này được dùng để dự đoán băng thông
của một dòng lưu lượng.
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
15
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương II. Kĩ thuật lưu lượng
IP/WDM
• Thuật toán định tuyến, mô hình mạng: mô hình mạng và thuật toán định
tuyến giúp xác định dòng lưu lượng nào được yêu cầu đối với một kết nối
dựa trên kết quả của các phép đo dòng lưu lượng từ các bộ định tuyến biên.
Thông số lưu lượng đo được chính là ma trận lưu lượng tinh từ bộ định tuyến biên
này tới bộ định tuyến biên khác. Từ thông số đo được này có thể rút ra được tất cả các
thông số khác. Các thông số sau được tính toán cho mục đích tái cấu hình tại thời điểm
bắt đầu của một khoảng thời gian thô:
• Trung bình thô cho các dòng lưu lượng của mỗi cặp bộ định tuyến biên vào
ra: được tính toán dựa trên dữ liệu lưu lượng tinh đã đo được.
• Độ phức tạp của tính toán trung bình thô là O(N
2
) trong đó N là số lượng bộ
định tuyến biên trong mạng.
• Các trung bình thô và trung bình tinh của độ lớn lưu lượng yêu cầu cho mỗi
được điều chỉnh phù hợp dựa trên dữ liệu lưu lượng đo được và dữ liệu lưu lượng tính
toán. Sự phù hợp cho mỗi một trong số các thông số trên cần phải được tính toán lại mỗi
khi có tái cấu hình hoặc theo chu kì (chẳng hạn như một lần một tuần).
2.2 Bảo vệ và tái cấu hình
Để đảm bảo tính mềm dẻo của dịch vụ mạng trước các lỗi thì hai xu hướng được
xem xét để tìm ra một tuyến mới cho đường đi là: một đường đi bảo vệ thiết lập trước
và một đường đi tái cấu hình tính toán động. Các kĩ thuật bảo vệ phụ thuộc vào dung
lượng dư thừa trong mạng. Vì một tuyến bảo vệ cho mỗi tuyến đang làm việc được thiết
Nguyễn Thế Cương, D2001VT
16
Copyright: Tài liệu đại học ©