09/2013 11BKTTT3 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN NGỌC LOAN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MẠNG CHO MẠNG IP XANH L[.]
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG XANH
Tổng quát về mạng xanh
Formatted: Font: 13 pt, Expanded by 0.1 p
Động cơ thúc đẩy và mục tiêu để nghiên cứu mạng xanh
1.2.1 Lý do đểnghiên cứu mạng xanh?
1.2.2 Tiết kiệm năng lƣợng ở đâu?
Hình 1.0.1: Mức độ tiêu th ụ năng lượng c a các lo i thiủ ạ ết bị ạ m ng khác nhau vào năm 2002
1.2.3 Phân loại các phương pháp ạm ng xanh
Adaptive Link Rate: dựa vào 2 nguyên lí
Chiến lƣợc mạng xanh
Formatted: Font: 13 pt này, hìnhError! Reference source not found 1.2
Hình 1.0.2: Tiêu th ụ năng lượng là hàm c a mủ ức độ s dử ụng
Error! Reference source not found.Hình 1.0.2
Hình 1.0.3: Lưu vế ối ưu hóa tại các điểt t m hoạ ột đ ng c ụthể
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG NGN
Triển khai mạng NGN ở Việt Nam
LƯU LƯỢNG VÀ MÔ HÌNH LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG
Giới thiệu chung về lưu lượng mạng
Hình 3.0.111: Thông lượng c a m ng trong m i quan h vủ ạ ố ệ ới lưu lượng đầu vào
Loại lưu lƣợng Ứng dụng Yêu cầu
Giao thức tại tầng chuyển vận
Control processes, on-line games
Audio on demand Video on demand Internet broadcasting
Mô hình lưu lượng
3.2.2 Hàm phân bố Heavy-tailed nói là heary
3.2.2.1Tiến trình phân bố Pareto
Formatted: Font: 13 pt α,β được cho bởi bảng sau:
Pr ob d en si ty
D ist rib ut io n fu nc tio n
Hình 3.0.122: Phân b ố Pareto thường được sử ụ d ng cho VoIP, FTP, HTTP
3.2.2.2Tiến trình phân bố Weibull
Di str ibu tio n f un cti on
Hình 3.0.133: Phân b ố Weilbul được sử ụng cho lưu lượ d ng FTP
Hình 3.0.144: Phân b ốLog-Normal được sử ụ d ng ph ổbiến trong Call Center, –
Hình 3.0.155: Phân b theo kích c c a TCP su t 1h m t PoP và các phân b ố ỡ ủ ố ở ộ ố khác nhau thích h p vợ ới dữ u liệ
Hình 3.0.166: Phân b theo Inter Arrival time cố – ủa lưu lượng UDP su t 1h c a 1 ố ủ
PoP và phân b Pareto Exponential thích h p vố – ợ ới dữ u liệ
CÁC PHƯƠNG PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG MẠNG IP CORE
Phương pháp tiết kiệm năng lượng dựa vào kiểm tra độ tin cậy của gói tin
-WO (Internal Gateway Protocol-Weight
i pháp xanh ti t ki ng, ta d a trên mô hình tiêu th ng chính xác Tuy nhiên, ta th y r ng vi c ch ra s u tiêu th li
ng c a m ng th c là m t nhi m v không th ng nh t c a các mô hình khác nhau và s l i th i nhanh) Do n vic
nh m t mô hình chung, mô t m tiêu th ng c a các thi t b
t hàm v s d c th hi i d ng tham s d dàng m r ng v ng h p khác
Vic tiêu th ng trong các thi t b m n tính gi a m t giá tr t i thi u E 0ng v i tr ng thái ch , và giá tr t ng v i s d ng t a, tiêu th ng h p thi t b trng thái ng c minh h a trong Hình 4.0.6Hình 4.0.6 bi mng li n.
Hình 4.0.6: Các mô hình khác nhau v tiêu th ề ụ năng lượng trong các thiết bị ạ m ng, được bi u di n b ng hàm tham s cể ễ ằ ố ủa độ ử ụ s d ng c a thi t b ủ ế ị
Các giá tr thc c a tham s E 0 c ch ra d a trên các s li
ng ch p nh c Bảng Bảng II II tóm tt các thông s c s d ng, trong
i di n cho kh n nút Khi kh n m ch t ng th c a các nút trong topo mc xem xét là không có s n, ta s d ng 1 node có th
chuy i g ng c a t t c các liên k t k t n i v i nó
i qu n lý m ng có th thêm m t s ng h p lý các liên k t mà không c n ph i các thit b
Bảng II: Các thông s tiêu th ố ụ năng lượng b ng Watts, v i các thành ph n mằ ớ ầ ạng khác nhau
Ta thit lp m t m ng là m th ng G = (N, L), v i N là t p các nút và L là t p các liên k i v i b t k ph n t m ng a (nút ho c liên k t), ta s ký hiu lalà ti và c a ng, ví d là ti trng t h tr
M c tiêu là tìm ra c u hình m ng (ví d i và tr ng thái b t / t t c a các nút và các liên k t trong m ng) nh m gi m thi u t ng tiêu th ng m ng, là t ng tiêu th c a t t c các nút và các liên k V t c gi i thi u trong ph n 4.2.2, tiêu th c a mi ph n t ng v i hàm v s d ng, ví d
l gi a t mô hình hóa, ta gi s x a = 1 khi a b t và x a 0 n c l d c c a hàm ch ng v i thành ph c ký hiu là Efa
Cui cùng, các liên k t là song công và có th truy n t ng truy c p
T i tr ng liên k t là t ng h p c a c ng t i V i mô hình này, t ng tiêu th
ng trong mc tính b ng công th c sau: l nEfn xn
T i tr ng trong m nh b i ma tr ng, v i m i c p node
a ng ch y t n d, ký hi u là r sd.Lu ng t n d
nh tuy n trên m ng, t o ra m ng truy c p f ij sd trên liên k t (i, j)
m b o QoS, không có liên k s d ng là 100%, ho c giá tr tùy ý m b o ho ng ca mc an toàn
Gi nh r ng t i tr ng c a 1 nút t l thu n v
Cui cùng, m t nút ho c m t liên k c t t khi t i c a nó là b ng không
a và la ca bt k thành ph n m u có:
t s "l n" (ví d l ng ta các nút và các liên kt), bt buc xa = 1 khi a có ti l b ng 0 khi la = 0
u ki n chu n và s li ng th i, m i quan tâm l c m ng xanh là kh ng vi c gi ng có th n tng, n u không, l i ích v ng s không th c t
Vì lý do này, ta s iá các l i ích ti nh tuy n ti t ki m
ng nh n th c trên các gi i pháp s d ng th c t thi t l p, ta ch n
ng h p x u nh vi y Trên k ch b n th c, ta tìm hiu xây d ng gi ng cnh tuy n ti t ki ng trên chng d ch v
4.2.4.1 Kịch bản trong trường hợp xấu nhất
Ta s d ng m t m ng g m 23 node và 74 liên k t Hình 0.7Hình 4.04 .7
V i d li ng, ta ch n m t t p con ma tr ng TMs(Traffic
Matrices), ví d là 24TMs trong kho ng th i gian 0:30-23:30 ngày 05.05.2005
Hình 0.7: Mô hình m ng mô ph4 ạ ỏng
Gii thuc s d ng IGP- là WO n mô hình nng ch , ta có th ng ti t ki c ch y u là do t t các thành ph n mc tiêu th ng nhàn r i E 0 Bảng IIBảng II ch u này
n c nh E 0 trên tng tiêu th l u so v i t l tiêu th thành ph n ph thu c vào t i c a thi t b -E (M 0).Tuy nhiên, do cu trúc liên k t và m ng, không th t i có th t t các liên kng h p x u nh ng có th t ki m t ng th ti là nh o(kh ng 0,2%)
Trong gi i pháp này, ti t ki c khi t t các thành ph n m ng và t s d n tiêu th
c v i th c t m b o QoS trong m ng: ví d , d phòng các ph n t m ng và phân ph ng trên t t c ng truy có sn b t bu c ph i phân tích s i trong t i thi t b trong mng
t ng vào vi c tiêu th ng trên m ng và trên các thit b m ng, th c hi m b o QoS
Xem xét hing, k t qu c cho phép hi v t kiti ng, t c là, làm th chuyng, cho phép t m t s thi t b mt a, k t qu cho th y r ng th c hi n ti t king ph thu c m nh vào c topo m ng, u king và công ngh c a thi t b ng v ng khác nhau Th c s nh tuy n xanh có th cung c t ng ti t ki ng c a các ngu n tài nguyên m ng v u ki v n u này cc h btr i các thit k c u trúc m ng và thi t k thit b t kiti ng.
Phương pháp Green TE: kỹ thuật lưu lượng tiết kiệm năng lượng
4.3.2 Ý tưởng cơ bản và các giả định
Hình 0.84 : Độ ử ụng trung bình và độ ử ụ s d s d ng cao nh t trong m ng Abileneấ ạ
không sleep trong an dài
Hình 0.9 4 : Mục tiêu của kỹ thuật lưu lượng khác nhau
router Cisco 12000 trung bình và Bảng IVBảng IV
Bảng III: C u hình c a router Cisco 12000 ấ ủ
Formatted: Line spacing: Multiple 1.3 li
Bảng IV: Lượng tiêu th ụ năng lượng c a Router Cisco 12000 ủ
Formatted: Indent: First line: 0.95 cm
∈ M, nó là Bm, là Sm, và
∈ M, nó là Bm, là Sm,
Pl, và line-card là
nh MCF (Multi- commodity Flow) VBảng V
Formatted: Font: (Default) MS Mincho, Engl (U.S.)
Formatted: Font: (Default) MS Mincho, Engl (U.S.)
Formatted: Font: (Default) MS Mincho, Engl (U.S.)
Formatted: English (U.S.) Formatted: English (U.S.) Formatted: Font: 13 pt
Bm -card m xl ym - fl s,t
l và ym l và line-card m
Formatted: No Spacing, Level 1, Indent: Firs line: 1.27 cm
dài Mô hình các OD, làm cho
4.3.4 Các vấn đề về triển khai
4.3.4.2Thu thập thông tin đầu vào cho GreenTE
4.3.4.3 Kết quả của phân bố GreenTE
4.3.4.4Chuyển tiếp dữ liệu với GreenTE
-LDP(Constraint-based Routing Label Distribution Protocol)
VP-TE(Resource Reservation Protocol-
Bảng VI: Các mô hình mạng được sử ụng để đánh giá d
Bảng VII: Tiêu th ụ năng lượng trên các line-card
trên các line-card các line- trong Bảng VIIBảng VII
Hình 0.4 10: Xu hướng tiết kiệm năng lượng c a m ng Abilene vào 05.09.2004ủ ạ
Hình 0.4 11: Xu hướng tiết kiệm năng lượng c a m ng G'EANT vào 05.05.2005ủ ạ
Formatted: Normal, Left, Line spacing: sing
Formatted: Font: 14 pt, Not Italic, (Asian)Japanese, Not Expanded by / Condensed by
Hình 0.4 12: Xu hướng tiết kiệm năng lượng c a m ng Sprint và AT&Tủ ạ
AT & T trong các khác nhau Ta
4.3.5.3 Độ sử dụng của liên kết
basic+ nd + lb và basic e2e + lb +
Hình 0 : Hàm CDF c a MLU trong m ng Abilene vào 05.05.20044 13 ủ ạ
Hình 4.0 : Hàm CDF c a MLU trong m ng G'EANT vào 05.05.2005(k0)14 ủ ạ
Formatted: Font: 13 pt sleep ân b làm
Hình 4.0 : Hàm CDF c a MLU trong m ng G'EANT vào 05.05.2005(k0) 15 ủ ạ trước và sau khi cân b ng t iằ ả
Hình 4.0 Hình 4.16 0.16 và Hình 4 170 Hình 0.4 17 CDF ra
Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold
Hình 4.0 : Hàm CDF c a tr gói tin trong m ng G'EANT (k0)16 ủ ễ ạ
Hình 0 : Hàm CDF c a tr gói tin trong m ng Sprint (k0)4 17 ủ ễ ạ
Hình 4.0 : Chi18 ều dài hàng đợi cho m ng Abilene vạ ới điều kiện lưu lượng khác nhau
4.3.5.6Tính ổn định của định tuyến
Hình 4.0 : S 19 ố lượng đường MPLS c a m ng Abilene v i basic+nd+lbủ ạ ớ
Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold
Hình 0 : S 4 20 ố lượng đường MPLS c a m ng G'EANT v i basic+nd+lbủ ạ ớ
Hình 4.0.21: Xu hướng tiết kiệm năng lượng c a m ng G'EANT v i các giá tr ủ ạ ớ ịk khác nhau Hình 4.0 Hình 4.0.21 21
T, CPLEX 300 giây Bảng VIIIBảng VIII cho gian Tuy nhiên, khi k = 20,
Bảng VIII: Xu hướng tiết kiệm năng lượng c a m ng AT&T vủ ạ ới chế độ basic +e2e v i 21%MLU c a OSPF ớ ủ
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Giới thiệu chung về phần mềm OM NET++
5.1.1 Các thành phần chính của OMNeT++
5.1.2 Thƣ viện hỗ trợ INET
Hình 5.0.221: Giao di n IDE cệ ủa OMNET++ đã được import INET
Kịch bản mô phỏng
Kết quả mô phỏng
5.3.1 Mô phỏng bộ phát lưu lượng
5.3.2 Mô phỏng mạng sử dụng giao thức định tuyến OSPF
