TÌM HIỂU một số kỹ THUẬT kết hợp ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN LẠI CHÙM TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG

S đ k t h p thu n đ nh tuy n l ch hồ kết hợp thuần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ợp chùm ần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC HUẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

VŨ THIÊN HƯƠNG

TÌM HIỂU MỘT SỐ KỸ THUẬT KẾT HỢP

ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG

VÀ TRUYỀN LẠI CHÙM TRONG MẠNG

CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH

MÃ SỐ: 60.48.01.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS ĐẶNG THANH CHƯƠNG

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan

Đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi Các số liệu, trích dẫn,kết quả thực nghiệm và cài đặt được trình bày trong luận văn là trung thực và cónguồn gốc rõ ràng

Huế, tháng 7 năm 2016

Học viên

Vũ Thiên Hương

Lời Cảm Ơn

Hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cám

ơn Thầy giáo TS Đặng Thanh Chương, Khoa Công

nghệ thông tin - Đại học Khoa học Huế, đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ về mọi mặt của Ban Giám hiệu, Phòng Quản lý sau đại học, Khoa Công nghệ Thông tin - Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế cùng quý Thầy Cô đã tham gia giảng dạy trong suốt quá trình học tập

Xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu, Quý Thầy

Cô giáo trong Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế đã quan tâm, động viên

và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn

Cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp và người thân

đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Huế, tháng 7 năm 2016

Học viên

Vũ Thiên Hương

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

L i cam đoan ời cam đoan

L i c m n ời cam đoan ảm ơn ơn

M c l c ục lục ục lục

Danh m c các b ng ục lục ảm ơn

Danh m c các hình ục lục

Danh m c các ch vi t t t ục lục ữ viết tắt ết tắt ắt

M Đ U Ở ĐẦU ẦU 1

Ch ươn ng 1 T NG QUAN V M NG CHUY N M CH ỔNG QUAN VỀ MẠNG CHUYỂN MẠCH Ề MẠNG CHUYỂN MẠCH ẠNG CHUYỂN MẠCH ỂN MẠCH ẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG 5

1.1 T NG QUAN V M NG CHUY N M CH QUANGỔNG QUAN VỀ MẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG Ề MẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG ẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG ỂN MẠCH QUANG ẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG 5

1.2 CÁC CÔNG NGH CHUY N M CH QUANGỆ CHUYỂN MẠCH QUANG ỂN MẠCH QUANG ẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG 5

1.2.1 Chuy n m ch kênh quang (OCS)ển mạch kênh quang (OCS) ạch kênh quang (OCS) 5

1.2.2 Chuy n m ch gói quang (OPS)ển mạch kênh quang (OCS) ạch kênh quang (OCS) 6

1.2.3 Chuy n m ch chùm quang (OBS)ển mạch kênh quang (OCS) ạch kênh quang (OCS) 7

1.3 M NG CHUY N M CH CHÙM QUANG OBSẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG ỂN MẠCH QUANG ẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG 8

1.3.1 Đ c tr ng chung c a m ng OBSặc trưng chung của mạng OBS ưng chung của mạng OBS ủa mạng OBS ạch kênh quang (OCS) 8

1.3.2 Ki n trúc m ng chuy n m ch chùm quangến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ạch kênh quang (OCS) ển mạch kênh quang (OCS) ạch kênh quang (OCS) 9

1.4 CÁC GI I PHÁP ĐI U KHI N T C NGHẼN TRONG M NG CHUY NẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG CHUYỂN Ề MẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG ỂN MẠCH QUANG ẮC NGHẼN TRONG MẠNG CHUYỂN ẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG ỂN MẠCH QUANG M CH CHÙM QUANGẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG 10

1.4.1 T p h p chùmập hợp chùm ợp chùm 10

1.4.2 Báo hi uệu 12

1.4.3 Đ nh tuy nịnh tuyến ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang 13

1.4.4 L p l ch chùmập hợp chùm ịnh tuyến 13

1.4.5 Gi i quy t tranh ch pải quyết tranh chấp ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ấp 14

1.5 TI U K T CHỂN MẠCH QUANG ẾT CHƯƠNG 1 ƯƠNG 1NG 1 16

Ch ươn ng 2 KỸ THU T K T H P Đ NH TUY N L CH H ẬT KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN ẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN ỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN ỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN ẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN ỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN ƯỚNG VÀ TRUYỀN NG VÀ TRUY N Ề MẠNG CHUYỂN MẠCH

L I CHÙM TRONG ĐI U KHI N TRÁNH T C NGHẼN T I NÚT LÕI M NG ẠNG CHUYỂN MẠCH Ề MẠNG CHUYỂN MẠCH ỂN MẠCH ẮC NGHẼN TẠI NÚT LÕI MẠNG ẠNG CHUYỂN MẠCH ẠNG CHUYỂN MẠCH

OBS 17

2.1 Đ T V N ĐẶT VẤN ĐỀ ẤN ĐỀ Ề MẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG 17

2.2 M T S KỸ THU T K T H P Đ NH TUY N L CH HỘT SỐ KỸ THUẬT KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ Ố KỸ THUẬT KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ ẬT KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ ẾT CHƯƠNG 1 ỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ ỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ ẾT CHƯƠNG 1 Ệ CHUYỂN MẠCH QUANG ƯỚNG VÀNG VÀ TRUY N L I CHÙM TRONG ĐI U KHI N TRÁNH T C NGHẼN T I NÚT LÕIỀ MẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG ẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG Ề MẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG ỂN MẠCH QUANG ẮC NGHẼN TRONG MẠNG CHUYỂN ẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG M NGẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG OBS 18

2.2.1 S đ k t h p thu n đ nh tuy n l ch hồ kết hợp thuần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ợp chùm ần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại ịnh tuyến ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ệu ưng chung của mạng OBSớng PDR và thuần truyền lạing PDR và thu n truy n l iần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại ền lại ạch kênh quang (OCS) PRT:HDR ……….… 18

2.2.2 Gi i thu t LHDR (gi i h n s hop đ h n ch s l ch hải quyết tranh chấp ập hợp chùm ớng PDR và thuần truyền lại ạch kênh quang (OCS) ố hop để hạn chế sự lệch hướng trong ển mạch kênh quang (OCS) ạch kênh quang (OCS) ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ự lệch hướng trong ệu ưng chung của mạng OBSớng PDR và thuần truyền lạing trong HDR)…… 23

2.2.3 M t s đ lai thích nghi k t h p l ch h& ồ kết hợp thuần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ợp chùm ệu ưng chung của mạng OBSớng PDR và thuần truyền lạing và truy n l i adaptive HDRền lại ạch kênh quang (OCS) (AHDR) 27 2.2.4 Mô hình k t h p xác su t l ch hến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ợp chùm ấp ệu ưng chung của mạng OBSớng PDR và thuần truyền lạing và truy n l i CPDR nh m gi mền lại ạch kênh quang (OCS) ằm giảm ải quyết tranh chấp thi u xác su t t c nghẽn chùmển mạch kênh quang (OCS) ấp ắc nghẽn chùm 35

2.3 TI U K T CHỂN MẠCH QUANG ẾT CHƯƠNG 1 ƯƠNG 1NG 2 46

Ch ươn ng 3 CÀI Đ T MÔ PH NG VÀ PHÂN TÍCH K T QU ẶT MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN Ả 47

3.1 GI I THI U H MÔ PH NG NS VÀ GÓI MÔ PH NG M NG CHUY NỚNG VÀ Ệ CHUYỂN MẠCH QUANG Ệ CHUYỂN MẠCH QUANG ỎNG NS VÀ GÓI MÔ PHỎNG MẠNG CHUYỂN ỎNG NS VÀ GÓI MÔ PHỎNG MẠNG CHUYỂN ẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG ỂN MẠCH QUANG M CH CHÙM QUANG OBS-0.9ẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG A 47

3.1.1 Gi i thi u h mô ph ng NSớng PDR và thuần truyền lại ệu ệu ỏng NS 47

3.1.2 Gói mô ph ng m ng chuy n m ch chùm quang OBS-0.9aỏng NS ạch kênh quang (OCS) ển mạch kênh quang (OCS) ạch kênh quang (OCS) 52

3.2 CÀI Đ T, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GI I THU T L P L CH THÔNGẶT VẤN ĐỀ ẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG CHUYỂN ẬT KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ ẬT KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ ỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ QUA CÁC K T QU MÔ PH NGẾT CHƯƠNG 1 ẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG CHUYỂN ỎNG NS VÀ GÓI MÔ PHỎNG MẠNG CHUYỂN 55

3.2.1 Môi trưng chung của mạng OBSờng mô phỏngng mô ph ngỏng NS 55

3.2.2 K ch b n và m c tiêu mô ph ngịnh tuyến ải quyết tranh chấp ục tiêu mô phỏng ỏng NS 57

3.2.3 Phân tích k t quến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ải quyết tranh chấp 57

3.3 TI U K T CHỂN MẠCH QUANG ẾT CHƯƠNG 1 ƯƠNG 1NG 3 58

PH L C ỤC LỤC ỤC LỤC ………

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Xác su t mấp ất chùm DP(ni, ni+1) 32

DANH M C CÁC HÌNH ỤC LỤC

Hình 1.1 Nguyên lý chuyển mạch gói quang 6

Hình 1.2 Nguyên lý chuy n m ch chùm quangển mạch kênh quang (OCS) ạch kênh quang (OCS) 7

Hình 1.3 Ki n trúc c a m ng chuy n m ch chùm quangến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ủa mạng OBS ạch kênh quang (OCS) ển mạch kênh quang (OCS) ạch kênh quang (OCS) 9

Hình 1.4 T p h p và tách chùmập hợp chùm ợp chùm 10

Hình 1.5 T p h p chùm theo ngập hợp chùm ợp chùm ưng chung của mạng OBSỡng thời gianng th i gianờng mô phỏng 11

Hình 1.6 T p h p chùm theo ngập hợp chùm ợp chùm ưng chung của mạng OBSỡng thời gianng đ dài chùm (s gói t i đa)& ố hop để hạn chế sự lệch hướng trong ố hop để hạn chế sự lệch hướng trong 11

Hình 1.7 Tập hợp chùm theo ngưỡng thời gian và ngưỡng độ dài chùm 11

Hình 2.1 Truyền lại BCP trong các trường hợp khác nhau 19

Hình 2.2 Sơ đồ kết hợp định tuyến lệch hướng và truyền lại HDR 21

Hình 2.3 S đ thu t toán đ nh tuy n l ch hồ kết hợp thuần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại ập hợp chùm ịnh tuyến ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ệu ưng chung của mạng OBSớng PDR và thuần truyền lạing d a trên s hop LHDRự lệch hướng trong ố hop để hạn chế sự lệch hướng trong 25

Hình 2.4 C p nút ngu n – đích trong m ng NSF (NSFNET)ặc trưng chung của mạng OBS ồ kết hợp thuần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại ạch kênh quang (OCS) 26

Hình 2.5 Sơ đồ tín hiệu được sử dụng bởi AHDR và truyền lại chùm 28

Hình 2.6 S đ thu t toán đ nh tuy n l ch hồ kết hợp thuần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại ập hợp chùm ịnh tuyến ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ệu ưng chung của mạng OBSớng PDR và thuần truyền lạing d a trên xác su t thành ự lệch hướng trong ấp công 31

Hình 2.7 S đ c a thu t toán CPDRồ kết hợp thuần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại ủa mạng OBS ập hợp chùm 35

Hình 2.8 Thu t toán s d ng đ có đập hợp chùm ử dụng để có được các giá trị tập huấn luyện ục tiêu mô phỏng ển mạch kênh quang (OCS) ưng chung của mạng OBSợp chùmc các giá tr t p hu n luy nịnh tuyến ập hợp chùm ấp ệu 38

Hình 2.9 Thu t toán s d ng xác su t hao phí chùm cho m ng máy tínhập hợp chùm ử dụng để có được các giá trị tập huấn luyện ục tiêu mô phỏng ấp ạch kênh quang (OCS) 43

Hình 3.1 NS dưng chung của mạng OBSớng PDR và thuần truyền lạii góc đ ng& ưng chung của mạng OBSờng mô phỏngi dùng 48

Hình 3.2 Phân c p c a h mô ph ng NSấp ủa mạng OBS ệu ỏng NS 48

Hình 3.3 C u trúc c a NSấp ủa mạng OBS 49

Hình 3.4 C u trúc các thành ph n trong NSấp ần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại 50

Hình 3.5 Mô hình mô t nút m ng (Unicast Node và Multicast Node)ải quyết tranh chấp ạch kênh quang (OCS) 51

Hình 3.6 Mô hình th hi n m i liên k t trong NSển mạch kênh quang (OCS) ệu ố hop để hạn chế sự lệch hướng trong ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang 51

Hình 3.7 Mô t liên k t và g i gói tin trên hai nútải quyết tranh chấp ến trúc mạng chuyển mạch chùm quang ử dụng để có được các giá trị tập huấn luyện 52

Hình 3.8 C u trúc nút biênấp 54

Hình 3.9 C u trúc nút lõiấp 54

Hình 3.10 Mô hình m ng mô ph ng NSFNET 14 nút.ạch kênh quang (OCS) ỏng NS 56

Hình 3.11 So sánh t l m t byte trên toàn m ng đ i v i 2 phỉ lệ mất byte trên toàn mạng đối với 2 phương pháp OBS ệu ấp ạch kênh quang (OCS) ố hop để hạn chế sự lệch hướng trong ớng PDR và thuần truyền lại ưng chung của mạng OBS ng pháp OBS và l ch hệu ưng chung của mạng OBSớng PDR và thuần truyền lạing theo th i gian mô ph ngờng mô phỏng ỏng NS 57

Hình 3.12 So sánh t l m t byte trên toàn m ng đ i v i 2 phỉ lệ mất byte trên toàn mạng đối với 2 phương pháp OBS ệu ấp ạch kênh quang (OCS) ố hop để hạn chế sự lệch hướng trong ớng PDR và thuần truyền lại ưng chung của mạng OBS ng pháp OBS

và l ch hệu ưng chung của mạng OBSớng PDR và thuần truyền lạing theo t iải quyết tranh chấp 58

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AHDR Adaptive Hybrid Deflection Routing (Định tuyến lệch hướng lai

thích nghi)

BCP Burst Control Packet (Gói điều khiển chùm)

BLP Burst Loss Probability (Xác suất mất chùm)

CBR Constant Bit Rate (Tốc độ bit cố định)

CPDR Combined Probability Deflected and Retransmission (Kết hợp xác

suất lệch hướng và truyền lại)

DWDM Density Wavelength Division Multiplexing (Ghép kênh phân chia

bước sóng dày đặc)

FTP File Transmission Protocol (Giao thức truyền tập tin)

GMPLS Generalized Multi-Protocol Label Switching (Chuyển mạch nhãn

đa giao thức tổng quát)HDR Hybrid Deflection Routing (Định tuyến lệch hướng lai)

IP Internet Protocol (Giao thức Internet)

JIT Just In Time (Đặt trước tài nguyên ngay tức thì)

JET Just Enough Time (Đặt trước tài nguyên sau khoảng trễ)

LAN Local Area Network (Mạng c c bục tiêu mô phỏng &)

LAUC Latest Available Unscheduled Channel (Kênh lập lịch khả dụng

gần nhất)LAUC-VF Latest Available Unscheduled Channel with void filling (Kênh lập

lịch khả dụng gần nhất với lấp đầy khoảng trống)LHDR Limited Hybrid Deflection Routing (Định tuyến lệch hướng lai

dựa trên số hop)

OBS Optical Burst Switching (Mạng chuyển mạch chùm quang)

OCS Optical Circuit Switching (Mạng chuyển mạch kênh quang)

OPS Optical Packet Switching (Mạng chuyển mạch gói quang)

OTN Optical Transmission Network (Mạng truyền tải quang)

PDR Pure Deflection Routing (Thuần định tuyến lệch hướng)

QoS Quality of Service (Chất lượng dịch vụ)

RWA Routing and Wavelength Assignment (Định tuyến và cấp phát

bước sóng)

TCP Transmission Control Protocol (Giao thức điều khiển truyền tải)UDP User Data Protocol (Giao thức gói người dùng)

WDM Wavelength Division Multiplexing (Kỹ thuật ghép kênh phân chia

bước sóng)

MỞ ĐẦU

 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, các dịch vụ Internet ngày càng được phát triển rộng rãi và yêucầu băng thông ngày càng cao Kỹ thuật ghép kênh phân chia bước sóng

Wavelength Division Multiplexing (WDM) ra đời nhằm mục đích đáp ứng yêu cầu

này Đây cũng chính là công nghệ quan trọng được sử dụng trong mạng hiện nay

và tương lai Có nhiều vấn đề cần phải giải quyết trong mạng quang nhằm ngàycàng hoàn thiện kiến trúc mạng Trong các vấn đề đó, việc nghiên cứu mạng

chuyển mạch chùm quang Optical Burst Switching (OBS) được coi là những

hướng đi hấp dẫn nhất và rất có ý nghĩa Bởi vì mạng chuyển mạch chùm quangOBS là sự kết hợp các ưu điểm của các công nghệ chuyển mạch trước đó: côngnghệ chuyển mạch kênh quang và chuyển mạch gói quang nhằm cố gắng loại bỏcác nhược điểm của các công nghệ này trong mạng WDM Hiện nay, OBS được

xem như công nghệ hứa hẹn nhất cho mạng Internet quang thế hệ sau Next Generation Network (NGN) [1].

Với tốc độ giao tiếp và nhu cầu sử dụng băng thông mạng ngày càng caonhư hiện nay thì vấn đề đặt ra là làm thế nào để tăng tốc độ truyền tin, lượng thôngtin có thể được truyền tải nhanh nhất mà không xảy ra tình trạng tắc nghẽn Vì vậy,tình trạng tắc nghẽn chùm được xem là một vấn đề thách thức trong mạng chuyểnmạch chùm quang OBS Sự tắc nghẽn chùm có thể xuất hiện khi hai chùm từ haicổng vào khác nhau cố gắng đi ra trên cùng một cổng ra tại cùng một thời điểm

Nếu với mạng Internet Protocol (IP), một vùng đệm Random Access Memory (RAM) sẽ được sử dụng để lưu tạm thời các gói tin IP có độ ưu tiên thấp hơn và sau

đó sẽ được truyền đi khi cổng ra tương ứng rảnh rỗi Tuy nhiên, công nghệ quanghiện nay không cho phép tạo ra các bộ đệm quang tương tự như vậy và do đó chùmquang có độ ưu tiên thấp hơn sẽ bị loại bỏ Các giải pháp cho việc xử lý tắc nghẽn

hiện nay trên mạng OBS là: hoặc sử dụng bộ đệm Fiber Delay Line (FDL) để làm

trễ chùm quang có độ ưu tiên thấp hơn [1][11]; hoặc thực hiện chuyển đổi bướcsóng đối với một trong hai chùm quang dữ liệu tranh chấp này [1][11]; hoặc định

tuyến chùm quang dữ liệu có độ ưu tiên thấp hơn đến một cổng ra khác và sau đótruyền đi theo một đường truyền khác để đến đích Kỹ thuật xử lý tranh chấp thứ banày có tên gọi là kỹ thuật định tuyến lệch hướng Định tuyến lệch hướng thườngkhông được ưu tiên trong các mạng chuyển mạch gói điện tử vì khả năng lặp lại vàtruyền gói không theo thứ tự Tuy nhiên cần thiết phải cài đặt kỹ thuật định tuyếnlệch hướng trong các mạng sợi quang chuyển mạch chùm, nơi mà khả năng bộ đệmrất giới hạn Một trong những vấn đề của định tuyến lệch hướng đó là một chùmchuyển hướng sẽ đi con đường dài hơn để tới đích, dẫn tới làm tăng độ trễ và giảmchất lượng tín hiệu Một số cơ chế khác nhau phải được thực hiện để ngăn chặn độ

dài đường đi lệch hướng quá mức như: sử dụng một bộ đếm số nút đi qua (hop) cực

đại hay xem xét đến khả năng truyền lại chùm Vì vậy, việc kết hợp phương phápđịnh tuyến lệch hướng với một số phương pháp khác là thực sự cần thiết nhằm tậndụng ưu điểm của mỗi giải pháp Đây cũng chính là lý do tôi chọn đề tài luận văn

với tên gọi “TÌM HIỂU MỘT SỐ KỸ THUẬT KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN

LỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN LẠI CHÙM TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG”.

 Mục tiêu của luận văn

Mục tiêu của Luận văn là nghiên cứu một số kỹ thuật kết hợp định tuyếnlệch hướng và truyền lại chùm đối với bài toán giảm xác suất mất chùm tại nút lõimạng OBS

 Đối tượng nghiên cứu

- Một số kỹ thuật kết hợp định tuyến lệch hướng và truyền lại chùm trongmạng chuyển mạch chùm quang

- Gói mô phỏng OBS0.9a tích hợp trong NS2

 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp mô phỏng (dựa trên phần mềm mô phỏng OBS-ns2)

Định tuyến lệch hướng là một hướng giải quyết tắc nghẽn đang thu hút nhiều

sự quan tâm trong mạng OBS, bởi vì nó không cần thêm chi phí về các thành phầnvật lý và sử dụng miền phổ quang sẵn có [1][11] Tuy nhiên, khi lưu lượng mạngtăng lên, định tuyến lệch hướng có thể làm giảm hiệu suất và tính ổn định củamạng Định tuyến lệch hướng không hoàn toàn loại bỏ được việc rơi chùm, do đó,một số phương pháp khác thường được kết hợp với định tuyến lệch hướng để khắcphục nhược điểm này Một trong những phương pháp được sử dụng kết hợp với

định tuyến lệch hướng đó là phương pháp truyền lại chùm ( burst retransmission)

[7], cho phép các chùm bị rơi có thể được truyền lại trong lớp OBS Tuy nhiên,

phương pháp này có thể gây nên độ trễ mở rộng (extra delay), cụ thể đó là độ trễ truyền lại (retransmission delay).

Luận văn sẽ nghiên cứu các vấn đề trong việc kết hợp của định tuyến lệch

hướng Pure Deflection Routing (PDR) với truyền lại chùm Pure Retransmission (PRT)[5][6] Một số mô hình sẽ được tập trung tìm hiểu trong Luận văn bao gồm: kết hợp lệch hướng và truyền lại Hybrid Deflection Routing (HDR), hạn chế sự lệch hướng Limited Hybrid Deflection Routing (LHDR), mô hình lai thích nghi adaptive HDR Adaptive Hybrid Deflection Routing (AHDR)[4][8], kết hợp xác suất lệch hướng và truyền lại Combined Probability Deflected and Retransmission (CPDR)

[3] Việc đánh giá các mô hình trên có thể được thực hiện qua mô phỏng hoặc kết

hợp với phân tích toán học [2][4].

Cấu trúc luận văn bao gồm phần mở đầu, nội dung, phần kết luận và tài liệu tham khảo Trong đó phần nội dung được triển khai thành ba chương:

Chương 1: Tổng quan về mạng chuyển mạch chùm quang Trong chươngnày trình bày tổng quan về mạng chuyển mạch chùm quang và các hoạt động bêntrong mạng chuyển mạch chùm quang

Chương 2: Kỹ thuật kết hợp định tuyến lệch hướng và truyền lại chùm trongđiều khiển tránh tắc nghẽn tại nút lõi mạng OBS Trong chương này trình bày một

số kỹ thuật kết hợp định tuyến lệch hướng và truyền lại chùm trong điều khiểntránh tắc nghẽn tại nút lõi mạng OBS

Chương 3: Mô phỏng và đánh giá kết quả Trong chương này giới thiệu cấutrúc và hoạt động của phần mềm mô phỏng mạng NS2 và gói mở rộng OBS-nsdùng mô phỏng mạng chuyển mạch chùm quang Mô phỏng đưa ra phân tích, đánhgiá các kỹ thuật kết hợp định tuyến lệch hướng và truyền lại chùm trong điều khiểntránh tắc nghẽn tại nút lõi mạng OBS

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CHUYỂN MẠCH

CHÙM QUANG

Chương này sẽ giới thiệu tổng quang mạng truyền dẫn quang, sự phát triển bùng nổ của cáp quang trong viễn thông từ những truyền dẫn đơn lẻ thành một mạng truyền dẫn quang và đang hướng tới một mạng toàn quang Trong chương này cũng giới thiệu về ba công nghệ chuyển mạch quang là chuyển mạch gói quang, chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch chùm quang và sau đó đi sâu vào các đặc điểm kiến trúc mạng của chuyển mạch chùm quang.

1.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CHUYỂN MẠCH QUANG

Xu thế phát triển mạng hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam là xây dựng

mạng truyền tải quang Optical Transmission Network (OTN) cho mạng NGN dựa

trên công nghệ WDM Những nỗ lực phi thường về công nghệ truyền dẫn quangtrong đó tập trung vào việc nghiên cứu các vấn đề công nghệ mạng WDM trên thếgiới hiện nay đang dần đáp ứng được nhu cầu phát triển tất yếu của mạng Có nhiềuvấn đề cần phải giải quyết trong mạng OTN nhằm ngày càng hoàn thiện đặc tínhmạng Trong các vấn đề đó, chuyển mạch quang trong mạng OTN được coi lànhững hướng đi hấp dẫn nhất và rất có ý nghĩa

1.2 CÁC CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH QUANG

Cũng như chuyển mạch điện, chuyển mạch quang cũng có nhiều phươngthức, công nghệ khác nhau Trong phần này sẽ giới thiệu ba công nghệ chuyểnmạch quang đã và đang nghiên cứu

1.2.1 Chuyển mạch kênh quang (OCS)

Chuyển mạch kênh quang Optical Circuit Switching (OCS) được thực hiện

trong mạng quang định tuyến bước sóng thực hiện thiết lập các bước sóng toànquang giữa hai nút mạng Sự thiết lập các luồng quang bao gồm một số bước thựchiện: cấu hình tài nguyên, định tuyến, gán bước sóng, báo hiệu và đặt trước tài

nguyên Sự phát triển của All-Optical Network (AON) bắt đầu với Wavelength

kênh, được gọi là kênh quang (lightpaths), giữa các nút của mạng Ràng buộc chính

của WRNs, điển hình của tất cả các giao tiếp quang, là giới hạn số bước sóng trênmỗi sợi quang Ví dụ, trong một WRN lớn, vấn đề khan hiếm số bước sóng có thểtạo nên một vấn đề là không thể tạo ra mạng lưới trọn vẹn các kênh quang giữa tất

cả các người sử dụng đầu-cuối Vì vậy, với mỗi topo WRN, những người thiết kếmạng phải giải quyết được bài toán NP-đầy đủ, là bài toán định tuyến và phân phối

bước sóng Routing and Wavelength Assignment ( RWA) của các kênh quang để thỏa

mãn một cách tối ưu các yêu cầu kết nối của người sử dụng Giao thức truyền tín

hiệu (signaling) được đề nghị đối với WRNs là Generalized Multi-Protocol Label

1.2.2 Chuyển mạch gói quang (OPS)

Hình 1.1 Nguyên lý chuyển mạch gói quang

Về nguyên tắc, chuyển mạch gói quang Optical Packet Switching (OPS) tổ

chức dựa trên gói tiêu đề và điều khiển được thực hiện trong miền quang, tuy nhiênphải trong nhiều năm nữa mới thực hiện được Trong thời điểm hiện nay, chuyểnmạch gói quang sử dụng điều khiển điện tử để xử lý tiêu đề gói vẫn được xem làthực tế hơn Trong chuyển mạch gói quang, tiêu đề hoặc nhãn được đọc và so sánhvới một bảng định tuyến Tải số liệu sau đó sẽ được định tuyến tới cổng ra tươngứng với một nhãn mới (trao đổi nhãn) (Hình 1.1) Điều quan trọng là tải dữ liệuđược truyền trong suốt qua chuyển mạch Trong OPSNs, lưu lượng người sử dụng

được mang trong các gói quang cùng với thông tin điều khiển in-band Thông tin

điều khiển được rút trích và xử lý trong miền điện tử tại mỗi nút Đây là kiến trúc

có tính triển vọng bởi nó đã được biết đến trên thực tế là mạng chuyển mạch góiđiện tử, đặc trưng bởi thông lượng cao và dễ dàng thích ứng với sự tắc nghẽn hay bịlỗi Tuy nhiên, bài toán đặt ra với OPSNs đó là thiếu công nghệ đệm quang

1.2.3 Chuyển mạch chùm quang (OBS)

Trong chuyển mạch chùm quang (OBS), dữ liệu truyền tải trong các đơn vị

có kích thước khác nhau, được gọi là chùm (burst) (Hình 1.2) Bởi vì tính biến

thiên lớn trong suốt thời gian tồn tại của các chùm, mạng OBS có thể được xemnhư nằm giữa OPSNs và WRNs Điều đó có nghĩa là, khi thời gian tồn tại của tất

cả các chùm là rất ngắn, bằng thời gian tồn tại của một gói quang, OBSN có thểđược xem tương tự như một OPSN

Mặt khác, khi thời gian tồn tại của tất cả các chùm là vô cùng lớn (có thểkéo dài một vài tháng), thì OBSN có thể được xem tương tự là WRN Trong OBS,

có sự phân tách mạnh giữa cách bố trí kênh điều khiển và dữ liệu, cho phép có thể

điều khiển mạng linh động và đạt hiệu quả cao Hơn nữa, bản chất động (dynamic)

của nó dẫn đến khả năng thích nghi của mạng cao, làm cho nó hoàn toàn phù hợpvới sự truyền dẫn của lưu lượng chùm [2]

Hình 1.2 Nguyên lý chuy n m ch chùm quang ển mạch chùm quang ạch chùm quang

1.3 MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG OBS

1.3.1 Đặc trưng chung của mạng OBS

Khái niệm chuyển mạch chùm đã được nghiên cứu vào năm 1980 Tuynhiên, kỹ thuật này không thành công trong mạng chuyển mạch điện tử do nhu cầu

và tính phức tạp so với kỹ thuật chuyển mạch gói Trong mạng quang có sự khácbiệt lớn giữa khả năng truyền dẫn quang và khả năng xử lý điện tử; thêm vào đókhả năng sử dụng các bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên trong miền quang là không khảdụng, vì vậy không thể giữ được dữ liệu đợi xử lý trong miền quang Mạng chuyểnmạch chùm quang được nghiên cứu vào cuối năm 1990 và nó trở thành một côngnghệ hứa hẹn có thể tận dụng được những ưu điểm của mạng chuyển mạch kênhquang và mạng chuyển mạch gói quang để tránh được những bất lợi về kỹ thuậttrong thời gian này

Mạng chuyển mạch chùm quang được xem như là một công nghệ hứa hẹncho mạng Internet toàn quang thế hệ kế tiếp Nó có nhiều chức năng riêng và nhiều

ưu điểm hơn so với các kỹ thuật chuyển mạch khác Mạng chuyển mạch chùmquang là một giải pháp cho phép truyền tải lưu lượng trực tiếp qua mạng WDM màkhông cần bộ đệm quang Mạng chuyển mạch chùm quang sử dụng các sơ đồ địnhtrước một hướng với quá trình truyền tức thời, chùm dữ liệu truyền đi sau gói điềukhiển tương ứng mà không đợi phản hồi (báo nhận) từ nút đích

Thực chất, mạng chuyển mạch chùm quang xem xét lớp quang đơn thuầnnhư một phương tiện truyền thông trong suốt cho các ứng dụng

Một số đặc trưng chung của mạng chuyển mạch chùm quang như sau:

- Tách biệt giữa kênh truyền gói điều khiển Burst Control Packet (BCP) và kênh truyền chùm dữ liệu Data Burst (DB): Gói điều khiển được truyền trên một

kênh riêng biệt

- Sự dành riêng một chiều: Tài nguyên được cấp phát theo kiểu dành riêngmột chiều, nghĩa là nút nguồn không cần đợi thông tin phản hồi từ nút đích trướckhi nó bắt đầu truyền chùm

- Độ dài chùm thay đổi được: Kích thước của chùm có thể thay đổi đượctheo yêu cầu.

- Không cần bộ đệm quang: Nút trung gian trong mạng quang không yêucầu phải có bộ đệm quang Các chùm đi qua các nút trung gian mà không chịu bất

kỳ sự trễ nào

1.3.2 Kiến trúc mạng chuyển mạch chùm quang

Một mạng chuyển mạch chùm quang bao gồm các nút chuyển mạch chùmquang kết nối với nhau thông qua các sợi cáp quang Mỗi sợi quang có khả năng hỗtrợ các kênh đa bước sóng Như được trình bày ở Hình 1.3, các nút trên mạngchuyển mạch chùm quang có hai kiểu: nút biên và nút lõi Nút biên được xem như

là giao diện giữa miền điện tử và miền quang

Hình 1.3 Ki n trúc c a m ng chuy n m ch chùm quang ến trúc của mạng chuyển mạch chùm quang ủa mạng chuyển mạch chùm quang ạch chùm quang ển mạch chùm quang ạch chùm quang

Tại nút biên, những dữ liệu vào (ví dụ các luồng IP) có cùng đích đến vàcùng lớp dịch vụ Quality of Service (QoS) được tập hợp (Assembling) trong một chùm quang dữ liệu, được lập lịch (scheduling) và được gởi vào bên trong mạng OBS theo sau gói điều khiển chùm quang BCP một khoảng thời gian offset Khoảng thời gian offset này phải được tính toán sao cho gói điều khiển BCP có thể kịp đặt

trước và cấu hình các tài nguyên tại các nút mà chùm quang dữ liệu sẽ đi qua Bằngcách đó, mạng OBS đã loại bỏ được yêu cầu cần sử dụng các vùng đệm quang, mộttrong những hạn chế mà công nghệ quang hiện nay chưa thể vượt qua được Tại các

nút lõi bên trong mạng OBS, chùm quang đơn giản được chuyển (forward) theo

hướng đến nút đích như đã cấu hình Khi đến nút biên ra, các luồng IP sẽ được khôiphục lại từ chùm quang dữ liệu này

1.4 CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG

1.4.1 Tập hợp chùm

Tập hợp chùm (burst) là quá trình tập hợp các gói tin điện tử và đóng gói

thành chùm tại nút biên ngõ vào của mạng chuyển mạch chùm quang Tất cả góiđến sẽ chuyển đến hàng đợi tùy theo đích của chúng như trình bày trong Hình 1.4.Một giá trị ngưỡng được sử dụng như một tham số giới hạn để quyết định khi nàotạo ra một chùm và gởi chùm vào trong mạng

Hình 1.4 T p h p và tách chùm ập hợp và tách chùm ợp và tách chùm

Hiện nay có nhiều kỹ thuật tập hợp chùm được đưa ra trong đó hai kỹ thuật

được quan tâm nhất là tập hợp chùm dựa vào ngưỡng thời gian (timer-based) (Hình 1.5) và tập hợp chùm dựa trên ngưỡng độ dài chùm (size-based) (Hình 1.6)

Trong phương pháp tập hợp chùm dựa trên ngưỡng thời gian, một chùmđược tạo ra và gởi vào trong mạng theo chu kỳ thời gian, đúng bằng thời gian đãđược định sẵn vì vậy mà không quan tâm đến kích thước chùm dài hay ngắn Do

đó, chiều dài của chùm biến đổi tuỳ theo tần suất đến của gói, trong những khoảngthời gian bằng nhau

Hình 1.5 T p h p chùm theo ng ập hợp và tách chùm ợp và tách chùm ưỡng thời gian ng th i gian ời gian

Đối với phương pháp tập hợp chùm dựa trên giá trị ngưỡng độ dài chùm,một giới hạn dựa trên số lượng tối đa gói tin chứa trong mỗi chùm Vì vậy, nhữngchùm được tạo ra có kích thước cố định

Hình 1.6 T p h p chùm theo ng ập hợp và tách chùm ợp và tách chùm ưỡng thời gian ng đ dài chùm (s gói t i đa) ộ dài chùm (số gói tối đa) ố gói tối đa) ố gói tối đa)

Cần xác định độ dài chùm tối ưu để tăng hiệu quả của một mạng chuyểnmạch chùm quang

Hình 1.7 Tập hợp chùm theo ngưỡng thời gian và ngưỡng độ dài chùm

Trong trường hợp các gói chịu giới hạn về chất lượng dịch vụ QoS, như ràngbuộc về độ trễ, giải pháp rõ ràng là tập hợp chùm theo ngưỡng thời gian Giá trịngưỡng thời gian được lựa chọn dựa trên yêu cầu trễ của các gói Còn trong trườnghợp không bắt buộc về độ trễ, việc thiết lập chùm theo ngưỡng độ dài tỏ ra hợp lýhơn vì các chùm có kích thước cố định sẽ giúp giảm bớt khả năng mất chùm doxung đột.

Hiện nay do lưu lượng trong mạng có thể thay đổi nên phương pháp tập hợpchùm tốt nhất là kết hợp vừa dựa trên ngưỡng thời gian và vừa ngưỡng độ dài chùm

1.4.2 Báo hiệu

Báo hiệu là kỹ thuật truyền đi gói điều khiển trên hành trình từ nguồn đếnđích qua các nút trung gian để thực hiện đặt trước tài nguyên và cấu hình chuyểnmạch tại mỗi nút trên hành trình Trong mạng chuyển mạch chùm quang, khi mộtchùm được gởi tới một nút lõi, tiến trình báo hiệu được thực hiện trước để đặt trướctài nguyên và cấu hình cho bộ chuyển mạch quang tại mỗi nút đó sao cho phù hợpvới chùm dữ liệu tương ứng Tiến trình báo hiệu trong mạng chuyển mạch chùmquang được thực hiện bởi các gói điều khiển và các gói này được truyền độc lập vớicác chùm dữ liệu

Có nhiều phương thức báo hiệu khác nhau tùy thuộc vào cách thực hiện vàthời gian mà tài nguyên dọc theo đường đi được đặt trước cho chùm Chúng ta cóthể phân loại các phương thức báo hiệu như sau:

- Theo hướng: Đặt trước tài nguyên một chiều, hai chiều hay kết hợp

- Theo vị trí: Đặt trước bắt đầu từ nguồn, từ đích hoặc từ nút trung gian

- Khi tài nguyên không sẵn sàng: Đặt trước bền vững hay không bền vững

- Theo thời gian: Đặt trước tài nguyên tức thời hoặc sau một khoảng thờigian trễ

- Giải phóng tài nguyên: Tường minh hoặc ngầm định

- Theo cách tính toán: Tập trung hoặc phân tán

1.4.3 Định tuyến

Định tuyến để chỉ sự lựa chọn đường đi cho một kết nối để thực hiện việcgởi dữ liệu Định tuyến chỉ ra hướng dịch chuyển của các gói (dữ liệu), từ nguồnđến đích và qua các nút trung gian; thiết bị chuyên dùng cho việc định tuyến là bộ

cấp phát bước sóng RWA dành cho lưu lượng mạng cố định (static traffic); định tuyến và cấp phát bước sóng RWA dành cho lưu lượng mạng thay đổi (dynamic traffic)

1.4.4 Lập lịch chùm

Trong mạng chuyển mạch chùm quang một vấn đề quan trọng khác là lậplịch cho chùm Khi một gói điều khiển đến một nút, một thuật toán lập lịch đượcgọi ra để gán chùm chưa được lập lịch với một kênh dữ liệu trên liên kết ra Dựavào thông tin trong gói điều khiển, bộ lập lịch biết được thời gian đến, thời gian kếtthúc của chùm (do đó biết được độ dài chùm) Bên cạnh đó, bộ lập lịch duy trì thời

gian chưa lập lịch khả dụng gần nhất Lastest Available Unscheduled Time ( LAUT), các khoảng hở (gaps) và các khoảng trống (voids) trên mỗi kênh dữ liệu ra Những

thông tin này cho phép bộ lập lịch tại các nút xác định được kênh bước sóng thíchhợp nhất dành cho chùm dữ liệu nhờ giải thuật lập lịch của bộ lập lịch

Mục đích chính của các giải thuật lập lịch là sắp xếp được thật nhiều chùmtrên cùng một kênh bước sóng để tối ưu hóa băng thông sử dụng và giảm số lượngchùm mất Nếu việc lập lịch không thể thực hiện được tại thời điểm chùm đến thì

chùm có thể được làm trễ một khoảng thời gian nhờ sử dụng đường trễ FDL để cóthể được lập lịch sau, nếu không chùm sẽ bị mất Thêm vào đó bộ lập lịch cần sửdụng những giải thuật đơn giản hơn là các giải thuật phức tạp bởi vì các nút địnhtuyến hoạt động với tốc độ rất cao và xử lý một số lượng rất lớn chùm dữ liệu Mộtgiải thuật phức tạp có thể dẫn đến tình trạng mất chùm khi chùm dữ liệu đến trướckhi gói tin điều khiển của chùm đó được xử lý xong.

1.4.5 Giải quyết tranh chấp

Trong mạng chuyển mạch chùm quang, cũng như các mạng chuyển mạchgói khác, tồn tại khả năng một chùm có thể tranh chấp với một chùm khác tại mộtnút Sự tranh chấp sẽ xảy ra nếu nhiều chùm đến từ nhiều cổng vào khác nhau đượcđịnh trước cho cùng một cổng ra tại cùng thời điểm Điển hình của việc giải quyếttranh chấp trong các mạng chuyển mạch gói điện tử truyền thống được quản lýthông qua bộ đệm, tuy nhiên trong lĩnh vực quang, việc sử dụng bộ đệm tại các nútđang gặp khó khăn (về mặt công nghệ) Để giải quyết tình trạng tranh chấp và việcmất chùm, một số phương pháp cơ bản sau có thể sử dụng: thay đổi thời gian đếncủa chùm dữ liệu bằng cách sử dụng các đường trễ quang FDL, thay đổi bước sóng

ra của chùm bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi bước sóng hay thay đổi cổng ra của

chùm bằng cách định tuyến lệch hướng (Deflection Routing).

 Sử dụng các đường trễ quang FDL

Cách tiếp cận này là cố gắng làm trì hoãn thời gian ra của chùm cho đến khimột kênh nào đó rảnh Trong các mạng chuyển mạch gói điện tử truyền thống, thựcthi bằng cách lưu trữ các gói trong các bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM Tuynhiên, bộ đệm như RAM không thực sự hiện hữu trong lĩnh vực mạng quang Do

đó, các đường trễ FDL có thể được sử dụng để làm trễ các chùm ra trong mộtkhoảng thời gian xác định Phương pháp này mang lại khả năng mất chùm thấphơn, nhưng nó không đảm bảo thứ tự các chùm một cách chính xác Chú ý rằng,trong bất kỳ kỹ thuật sử dụng bộ đệm quang nào, kích thước của các bộ đệm bị giớihạn rất nghiêm ngặt, không những bởi chất lượng tín hiệu mà còn bởi sự giới hạn

về không gian vật lý Để làm trễ một chùm với thời gian 1ms chúng ta cần đến hơn200km cáp quang

 Chuyển đổi bước sóng

Quá trình chuyển đổi bước sóng là quá trình chuyển đổi bước sóng của mộtkênh vào thành một bước sóng khác trên một kênh ra Các bộ chuyển đổi bước sóng

là các thiết bị mà chúng chuyển đổi một tín hiệu của bước sóng vào thành một bướcsóng ra khác Với cách này cho phép tăng khả năng sử dụng lại các bước sóng hiệuquả hơn, tức là cùng một bước sóng có thể được tái sử dụng về mặt không gian đểmang các kết nối khác nhau trên các sợi khác nhau trong mạng

Trong mạng chuyển mạch chùm quang sử dụng phương pháp chuyển đổibước sóng, tranh chấp sẽ được giảm nhờ việc tạo ra nhiều bước sóng trên một kếtnối Một chùm bị xung đột có thể được chuyển mạch đến bất kỳ bước sóng rỗi nàotại đầu ra Bên cạnh đó, trong khi quá trình chuyển đổi bước sóng quang đã đượcchứng minh trong môi trường thí nghiệm, thì kỹ thuật này chưa hẳn đã hoàn thiện,

và miền chuyển đổi hiện hữu bị giới hạn

 Định tuyến lệch hướng

Định tuyến lệch hướng là một phương pháp giải quyết tắc nghẽn bằng cáchđịnh tuyến một chùm tranh chấp đến một cổng ra khác so với cổng ra theo dự kiếnban đầu

Trong định tuyến lệch hướng, một chùm được lệch hướng sẽ làm đườngtruyền tới đích dài hơn, dẫn tới làm tăng độ trễ và giảm chất lượng tín hiệu Hơnnữa, nó có thể dẫn đến chùm có khả năng lặp vô hạn trong mạng và nó sẽ dẫn tớitắc nghẽn Vì vậy cần có các cơ chế để thực hiện ngăn chặn độ dài đường đi quámức [5]

Một vấn đề khác khi các chùm lệch hướng là duy trì các thời gian offset thích

hợp giữa gói điều khiển và dữ liệu của chùm lệch hướng Khi chùm được lệchhướng phải đi ngang qua một đường đi dài hơn là chùm không được lệch hướng, có

thể tại một thời điểm nào đó, offset_time lúc đầu sẽ không đủ để gói điều khiển xử

lý và cấu hình trước khi chùm dữ liệu đến Để loại trừ các vấn đề liên quan tới sự

thiếu hụt offset_time, một số chính sách khác nhau có thể được thực hiện Một cách

tiếp cận đơn giản là loại bỏ chùm nếu offset_time là không đủ Các cách tiếp cận dùng bộ đếm và bộ đo thời gian cũng có thể phát hiện và giới hạn số độ dài (số hop)

mà một chùm đi qua Các cách tiếp cận bộ đệm sử dụng các đường trễ fiber (FDL)

cũng có thể được áp dụng; tuy nhiên các cách tiếp cận như vậy làm tăng độ phứctạp của lớp quang

1.5 TIỂU KẾT CHƯƠNG 1

Nội dung Chương này trình bày tổng quan về chuyển mạch chùm quang(OBS) OBS là một chương trình mà đã được xem như là một lựa chọn khả thi để

xử lý lưu lượng bùng phát đến khi công nghệ chuyển mạch gói quang trở thành mộtthực tế Mạng chuyển mạch chùm quang là một giải pháp cho phép truyền tải lưulượng trực tiếp qua mạng WDM mà không cần bộ đệm quang Chuyển mạch chùmquang là sự kết hợp các lợi thế của chuyển mạch gói quang và chuyển mạch kênhquang Dữ liệu và các thông tin điều khiển được truyền đi thông qua các kênh thôngtin có bước sóng khác nhau trong hệ thống WDM

Trong mạng chuyển mạch chùm quang, cũng như các mạng chuyển mạchgói khác, tồn tại khả năng một chùm có thể tranh chấp với một chùm khác tại mộtnút Sự tranh chấp sẽ xảy ra nếu nhiều chùm đến từ nhiều cổng vào khác nhau đượcđịnh trước cho cùng một cổng ra tại cùng thời điểm Như vậy sẽ có tình trạng tắcnghẽn ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng băng thông trên toàn mạng Để giải quyếttình trạng tranh chấp và việc mất chùm, một số phương pháp cơ bản sau có thể sửdụng: thay đổi thời gian đến của chùm dữ liệu bằng cách sử dụng các đường trễquang FDL, thay đổi bước sóng ra của chùm bằng cách sử dụng bộ chuyển đổibước sóng hay thay đổi cổng ra của chùm bằng cách định tuyến lệch hướng

Chương 2 KỸ THUẬT KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN LẠI CHÙM TRONG ĐIỀU KHIỂN TRÁNH TẮC NGHẼN

TẠI NÚT LÕI MẠNG OBS2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Chuyển mạch chùm quang (OBS) trong mạng quang WDM được nghiên cứugần đây đã được xem là công nghệ đầy triển vọng đối với mạng Internet, bởi vìtiềm năng hấp dẫn về hiệu suất khai thác băng thông cao, khả năng quản lý luồnglinh hoạt và nhất là nó có thể thừa kế một số kỹ thuật chuyển mạch gói đã phát huyhiệu quả từ mạng IP truyền thống Tuy nhiên, mất chùm vẫn còn là vấn đề quantrọng trong mạng OBS Nhiều mô hình giải quyết tranh chấp đã được nêu ra để giảiquyết vấn đề này Định tuyến lệch hướng được coi là một phương pháp hấp dẫn đểgiải quyết tranh chấp trong mạng OBS

Do sự bùng nổ tự nhiên của mạng dữ liệu, tắc nghẽn chùm có thể xuất hiệnkhi hai hoặc nhiều hơn gói điều khiển cố gắng dành trước một kênh bước sóng tạicùng một thời điểm, từ đó có thể gây ra mất chùm Vì vậy, vấn đề giải quyết tắcnghẽn chùm là rất quan trọng trong việc giảm bớt xác suất mất chùm toàn bộ trongmạng OBS [2] Trong giao thức (JET) đặt trước, báo hiệu một chiều và không có bộđệm là bản chất của mạng dẫn đến mất chùm đáng kể, ngay cả ở tải lưu lượng vừaphải

Tắc nghẽn chùm được biết đến như là một bài toán đầy thách thức trongmạng chuyển mạch chùm quang Định tuyến lệch hướng là một trong nhữngphương pháp quan trọng để giải quyết vấn đề này Tuy nhiên việc kết hợp với cácphương pháp khác như truyền lại chùm, sử dụng bộ đệm FDL, chuyển đổi bướcsóng, phân đoạn… thường cho kết quả tốt hơn so với việc chỉ sử dụng lệch hướngmột cách riêng rẽ, đặc biệt khi lưu lượng luồng đến tăng cao

Mục tiêu của Luận văn là phân tích và đánh giá việc kết hợp giữa định tuyếnlệch hướng với phương pháp truyền lại Từ đó có thể đưa ra phương pháp tối ưutrong từng trường hợp cụ thể

2.2 MỘT SỐ KỸ THUẬT KẾT HỢP ĐỊNH TUYẾN LỆCH HƯỚNG VÀ TRUYỀN LẠI CHÙM TRONG ĐIỀU KHIỂN TRÁNH TẮC NGHẼN TẠI NÚT LÕI MẠNG OBS

2.2.1 Sơ đồ kết hợp thuần định tuyến lệch hướng PDR và thuần truyền lại PRT: HDR.

Mặc dù định tuyến lệch hướng đã được đưa ra, nhưng chúng không hoàntoàn có thể loại bỏ sự mất chùm Do đó, truyền lại chùm thường được yêu cầu đểxây dựng một mạng OBS đáng tin cậy hơn, trong đó, chậm trễ chùm là một số liệuquan trọng Vì vậy, điều quan trọng là đánh giá một chương trình định tuyến lệchhướng chùm với cả hai sự mất mát chùm và sự chậm trễ thêm trong mạng OBS

Mục đích chính của việc sử dụng định tuyến lệch hướng kết hợp với phươngpháp truyền lại chùm là để cải tiến hiệu suất thực hiện của mạng OBS trong giới

hạn (in terms of) làm giảm (reducing) cả độ trễ đầu - cuối và giảm mất chùm [5][6].

Mỗi phương pháp giải quyết tắc nghẽn khi kết hợp với định tuyến lệchhướng sẽ có những ưu điểm và nhược điểm riêng Đối với phương pháp truyền lại,điều đáng chú ý là độ trễ truyền lại có thể rất lớn khi chùm được truyền lại dànhphần lớn thời gian để tránh mất chùm, đặc biệt trong mạng OBS lớn, ở đó độ trễ

truyền (propagation delay) trở nên vượt trội.

Để thấy tác động của độ trễ mở rộng ( extra delay) được gây bởi cả định

tuyến lệch hướng và truyền lại, ta xét 4 trường hợp sau khi một gói điều khiển(BCP) được gởi đi để dành trước tài nguyên từ nút nguồn đến nút đích (Hình 2.1)

Nút nguồn Nút đích

a) Nút nguồn

Nút nguồn

d)

X

Nút đích Truyền lại

X

Lệch hướng

Hình 2.1 Truyền lại BCP trong các trường hợp khác nhau

Giả thiết độ trễ đường truyền bằng nhau trên tất cả các kết nối Đặt t là tổng thời gian của độ trễ đường truyền và thời gian xử lý gĩi BCP trên 1 hop T là tổng

độ trễ đường truyền (total transfer delay) của một BCP Trong trường hợp a, chùm được truyền tải thành cơng, vì vậy T a = 4t Trường hợp b, ở đĩ BCP được lệch hướng thành cơng trên một đường đi thay thế, T b = 6t Trường hợp c, ở đĩ BCP được truyền lại, T c = 6t Trường hợp d, ở đĩ chùm lệch hướng gặp lỗi và BCP được truyền lại từ nguồn, T d = 10t Mặc dù T b = T c , nhưng nếu chùm lệch hướng cũng gặp lỗi như trường hợp d, độ trễ đường truyền sẽ rất cao.

Vì vậy, việc truyền lại ngay lập tức của chùm bị tắc nghẽn (trường hợp c)

trong một vài trường hợp cĩ thể tốt hơn lệch hướng chùm (trường hợp d), đặc biệt

khi lưu lượng mạng vào tăng cao có thể dẫn đến các chùm được lệch hướng gây ratắc nghẽn trong tương lai với xác suất cao Từ đánh giá trên, việc đưa ra cácphương pháp định tuyến mới đã được nghiên cứu [2].

Trước tiên xem xét phương pháp thuần định tuyến lệch hướng kết hợp với

thuần truyền lại chùm [5]: Giải thuật được giới thiệu ở đây là Hybrid Deflection Routing (HDR).

Giả thiết rằng chùm được truyền với việc sử dụng giải thuật định tuyếnđường đi ngắn nhất Mỗi nút chuyển mạch tận dụng giao thức dành trước tàinguyên (JET) với giao thức lập lịch chùm (LAUC-VF) [12]

Giải thuật được nêu ra cũng có thể áp dụng với các giao thức dành trước vàcác giải thuật lập lịch khác Để đơn giản, giả định rằng mỗi nút OBS được trang bịkhả năng chuyển đổi bước sóng hoàn toàn

Ý tưởng chính của giải thuật đó là các chùm dữ liệu sẽ được truyền đầutiên sử dụng phương pháp định tuyến lệch hướng, nếu định tuyến lệch hướng gặplỗi, truyền lại chùm sẽ được áp dụng

Thuật toán HDR hoạt động theo sơ đồ được miêu tả như trong Hình 2.2 [5]

- Khi một chùm dữ liệu (DB) đến tại một nút biên vào, một gói điều khiển

(BCP) được gởi trước theo đường đi chính Shortest Path (SP) Trong trường hợp gói BCP đến được nút đích của nó, một gói ACK (Acknowledged) được gởi trở lại

để thông báo việc truyền tải thành công

- Nếu gói điều khiển không dành trước được một bước sóng tại một núttrung gian bị tắc nghẽn, nó sẽ cố gắng tìm đường đi khác phù hợp (với đường đingắn nhất thứ hai…), gán chùm lên kênh vừa tìm được, chùm đến đích Khi đếnđích, một gói ACK được gởi trở lại nút nguồn để thông báo việc truyền tải thànhcông

- Nếu BCP cũng không thể tìm đường đi khác mà có bước sóng sẵn có, nó sẽ

bị rơi Trong trường hợp đó, một gói NACK (Not Acknowledged) được gởi trở lại

nút nguồn để thông báo chùm dữ liệu tương ứng đã bị rơi

Gán chùm lên kênh đầu ra đã đặt

Trên thực tế, lệch hướng nhiều lần có thể làm giảm việc mất chùm, tuynhiên, nó yêu cầu lớp điều khiển phức tạp hơn và có thể dẫn đến mạng ở trạng tháikhông an toàn khi lưu lượng vào tăng cao

Hình 2.2 Sơ đồ kết hợp định tuyến lệch hướng và truyền lại HDR

Giả thiết chùm được gởi sau BCP của nó một thời gian offset mà không đợi thông báo dành trước tài nguyên Thời gian offset phải đủ lớn để chắc chắn rằng

chùm luôn luôn đến sau gói BCP của nó

Giá trị offset tối thiểu t offset bao gồm thời gian xử lý BCPt p , thời gian cấu hình

và chuyển mạch nút t conf Lưu ý rằng số hop mở rộng (extra hops) được gây ra bởi

lộ trình lệch hướng cũng được tính vào giá trị số hop tối đa N hops

t offset=t conf+N hops∗t p (2.1)Truyền lại chùm có thể được sử dụng để cải thiện hiệu năng mạng Để kíchhoạt truyền lại chùm, một bản sao của chùm ban đầu được giữ lại trong vùng đệm

gởi Bản sao của chùm được truyền lại vào khoảng thời gian sender nhận được gói

NACK tương ứng, ngược lại, nó sẽ bị xóa khi nhận được gói ACK

Giả thiết rằng kích thước vùng đệm không bị giới hạn Để ngăn ngừa việctruyền lại chùm kéo dài, mỗi bản sao của chùm được ấn định một giá trị thời giantruyền lại tối đat ret ; nếu thời gian sống của bản sao của chùm vượt quá t ret, nó sẽ bị

làm rơi hoàn toàn từ sender Đối với mỗi cặp nút nguồn - đích, thời gian này phải bằng ít nhất hai lần thời gian của độ trễ đường truyền một chiều ( one way transfer

trở lại nút nguồn của nó [5]

Để điều khiển luồng lưu lượng quá tải bị gây ra bởi việc phải truyền lạichùm, ở đây chấp nhận sử dụng điều khiển đã được đưa ra trong [5]: Khi một

sender cố gắng gởi đi một chùm nhưng kết nối ra mặc định là bận, nó sẽ truyền lại chùm sau một khoảng thời gian T nào đó,

Ở đây T BURST là thời gian đưa chùm về kết nối ra đến nút đích ,

n=Random(0.2 k) và k là số lần thử

Bằng việc sử dụng hàm trên, khoảng thời gian sẽ tăng theo hàm mũ

(exponentially) do đó cho phép giảm một cách có hiệu quả việc bùng nổ lưu lượng

trong tình huống truyền lại chùm

2.2.1 Giải thuật LHDR (giới hạn số hop để hạn chế sự lệch hướng trong HDR)

Mặc dù giải thuật HDR ở trên có một vài thuận lợi của định tuyến lệchhướng và truyền lại chùm để cải tiến hiệu năng mạng nhưng nó vẫn còn một số vấn

đề như trường hợp d của Hình 2.1 Trong trường hợp này chùm bị tắc nghẽn được

lệch hướng nhưng vẫn bị lỗi, buộc phải truyền lại Kết quả là độ trễ đường truyền sẽcao hơn các trường hợp khác

Vấn đề này sẽ xảy ra thường xuyên hơn khi lưu lượng mạng tăng lên, dẫnđến hiệu suất của mạng sẽ bị giảm đi đáng kể Do đó, trong một vài trường hợp thìviệc truyền lại chùm ngay lập tức là tốt hơn so với việc lệch hướng nó

Một chùm trước hết được truyền bằng cách sử dụng phương pháp định tuyếnlệch hướng, nếu định tuyến lệch hướng thất bại, truyền lại chùm sau đó được ápdụng Một chùm ban đầu được gởi theo tuyến đường chính Nếu liên kết đầu ra củatuyến đường chính không có bước sóng nhàn rỗi, tuyến đường lệch hướng tiếp theo

là tìm kiếm một bước sóng nhàn rỗi Một chùm đi qua tuyến đường chính được gọi

là chùm chính Một chùm đi qua một tuyến đường lệch hướng được gọi chùm lệchhướng Trong sơ đồ này, một chùm chỉ được phép lệch hướng một lần Thời gian

offset phải được đặt theo số lượng hop tối đa có thể để một chùm không thể vượt

qua gói điều khiển của nó trong quá trình truyền lại chùm

Tại một nút trung gian, nếu một chùm không thể tìm thấy một trong haituyến đường chính hoặc bất kỳ tuyến đường lệch hướng với một bước sóng có sẵnthì chùm bị rơi Một gói NACK được gởi trở lại để thông báo cho nút nguồn đểchùm ban đầu có thể được truyền lại Vào thời điểm một nút biên vào gởi một chùmđến nơi, một bản sao của chùm ban đầu được giữ trong vùng đệm gởi của nó Mỗichùm có thể được truyền lại bởi một số lần truyền lại trước khi hoàn toàn bị từ chối

Số lần truyền lại có thể được xác định dựa trên sự hạn chế chậm trễ từ các giao thứclớp mạng bên trên và trễ truyền từ nguồn đến đích Giả định rằng mọi chùm có thểđược truyền lại bởi một số lần cố định của truyền lại Tình huống truyền lại đượcminh họa trong Hình 2.1 [6]

Giải thuật được xét đến trong [5] là giải thuật LHDR, trong đó việc lựa chọn

định tuyến lệch hướng hay truyền lại được xét dựa trên số hop của mỗi đường

truyền Ý tưởng của giải thuật này như sau [5]:

- Khi một gói điều khiển BCP đến tại một nút lõi, nó sẽ tìm một bước sóngkhả dụng trên kết nối ra mặc định

- Nếu không có bước sóng khả dụng này, có 2 trường hợp có thể xảy ra:

• Lệch hướng (Deflection): BCP sẽ được gởi đi trên một lộ trình khác có ít

và hop cnt là số hop của lộ trình ban đầu từ nguồn đến đích, khi đó chùm sẽ được lệchhướng nếu ((pass cnt>1)và (dfl cnt ≤hop cnt)); ngược lại, nó sẽ được truyền lại

Khi đó, chùm sẽ không được lệch hướng nếu:

trường hợp đó, việc lệch hướng chùm có thể gây ra xác suất tắc nghẽncao hơn việc truyền lại

nữa, lộ trình lệch hướng thường dài hơn lộ trình ban đầu, vì vậy chùm sẽ

được truyền lại mỗi khi nó chỉ đi qua một hop từ nút nguồn (pass cnt=1)

Giới hạn này cho phép thuật toán LHDR giảm được số trường hợp mà địnhtuyến lệch hướng buộc phải truyền lại, dó đó nó làm tăng ưu điểm của việc kết hợpđịnh tuyến lệch hướng và truyền lại, nhằm cải tiến hiệu năng mạng

Thuật toán LHDR hoạt động theo sơ đồ trong Hình 2.3 [5]

Kết thúc Gởi BCP theo đường đi ngắn nhất

Hình 2.3 Sơ đồ thuật toán định tuyến lệch hướng dựa trên số hop LHDR

Vì chúng ta biết rằng các phương pháp lệch hướng và truyền lại có thể làmgiảm xác suất mất chùm nhưng làm tăng tổng tải cung cấp qua mạng OBS Khi tảilưu lượng nhỏ, phương pháp lai tận dụng lợi thế từ cả các phương pháp lệch hướng

và truyền lại, do đó có thể làm giảm đáng kể sự mất chùm trong khi chỉ tăng một tải

lưu lượng nhỏ Khi tải lưu lượng trở thành trung bình và cao, các chùm lệch hướng

sẽ phải chịu một xác suất chặn cao hơn tại mỗi nút lõi Trong trường hợp này, nĩ sẽtruyền lại một chùm tranh chấp ngay lập tức hơn là lệch hướng nĩ Tuy nhiên,phương pháp lai luơn luơn cố gắng để làm lệch hướng một chùm trước khi truyềnlại nĩ, do đĩ nhận được một xác suất mất chùm cao hơn so với các phương phápkhác ở tải lưu lượng trung bình và cao

Chúng ta chỉ chấp nhận các định tuyến lệch hướng ở lệnh đầu tiên và truyềnlại chùm, trong đĩ một chùm được cho phép để được truyền lại tối đa hai lần Nếuđịnh tuyến lệch hướng nhiều lần hơn và số lần truyền lại lớn hơn sẽ gây ra hiệu suấtthấp hơn Mặc dù định tuyến lệch hướng và truyền lại chùm được cho thấy làphương pháp hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề tranh chấp chùm, sự kết hợp củachúng phải được thiết kế cẩn thận để tận dụng lợi thế của các phương pháp này [6]

tắc nghẽn tại nút 2 [9] Hãy xác định các trường hợp gói điều khiển BCP đượctruyền đi bằng cách định tuyến lệch hướng hay truyền lại khi sử dụng thuật tốnLHDR

(3) Truyền lại

9

(2) Lệch hướng

Hình 2.4 Cặp nút nguồn – đích trong mạng NSF (NSFNET)

BCP khơng thể truyền đi theo tuyến chính vì bị tắc nghẽn tại nút 2

pass cnt=3

hop cnt=5

Lộ trình (1): 2-4-7-d: dfl cnt=4<hopcnt

pass cnt=3>1

Vậy BCP được truyền đi trên lộ trình (1) bằng cách định tuyến lêch hướng

Lộ trình (2): 2-3-6-8-9-d: dfl cnt=6>hopcnt

pass cnt=3>1

BCP không truyền đi được trên lộ trình (2) BCP truyền lại theo lộ trình (3)

2.2.2 Một sơ đồ lai thích nghi kết hợp lệch hướng và truyền lại adaptive HDR (AHDR)

Một giải thuật khác cũng thực hiện kết hợp định tuyến lệch hướng và truyền

lại cũng đã được đưa ra có tên gọi là AHDR (Adaptive Hybrid Deflection and Retransmission) [4]

AHDR đánh giá quyết định lựa chọn giữa lệch hướng và truyền lại Khikhông xuất hiện tắc nghẽn, đường đi ban đầu được sử dụng Tuy nhiên, khi xuấthiện tắc nghẽn, AHDR sẽ lựa chọn phương pháp giải quyết tốt nhất giữa định tuyếnlệch hướng và truyền lại

Trong AHDR, một hàm ngưỡng xác suất thành công (success probability

được sử dụng một cách động (dynamically) để quyết định việc chọn lựa giữa lệch hướng và truyền lại, dựa trên thông tin cục bộ (knowlwdge) về các điều kiện trạng

thái mạng

Để có thể có được các thông tin này, giải thuật AHDR khai thác việc gởi vànhận các gói tin ACK và NACK để thông báo số liệu thống kê hữu ích về các điềukiện mạng được lưu trữ bởi tất cả các nút AHDR không chỉ sử dụng các gói tinACK và NACK là chức năng báo tin như giải thuật LHDR, mà còn sử dụng chúng

để truyền tải một vài số liệu thống kê về trạng thái các kết nối (Hình 2.5)

Thực vậy, BLR và hiệu suất mạng được đo trên mỗi kết nối và thông tin này

sẽ được tích hợp vào các gói ACK

• Trong trường hợp của gói NACK, số liệu thống kê được tập hợp sử dụng

kết nối giữa nút hiện thời và nút tiếp theo của lộ trình.

• Trong trường hợp của gói ACK, BLR và hiệu suất giữa nút đích và nútcuối cùng trước đích được sử dụng

• Khi một nút nhận được gói điều khiển ACK hoặc NACK, nút này sẽ tậphợp và phân tích các số liệu thống kê Do đó, số liệu thống kê của toàn bộmạng được cập nhật cuối cùng

Hình 2.5 Sơ đồ tín hiệu được sử dụng bởi AHDR và truyền lại chùm

- Đầu tiên, để giới hạn độ dài của các lộ trình lệch hướng, một tham số (kýhiệu ξ) được sử dụng để biểu diễn ngưỡng độ dài lộ trình lệch hướng Khi

đó, nếu ¿dfl cnt∨≤∨hop cnt∨¿ξ thì dfl cnt được bổ sung vào như là một lựa chọncho lộ trình lệch hướng có thể thực hiện được

- Thứ hai, AHDR sẽ kết hợp các tỉ lệ mất chùm BLR và hiệu quả sử dụng liên

kết để đo xác suất mất chùm dropping probability (DP) giữa 2 nút liền kề

hop của lộ trình R.

Ngoài ra, một giá trị ngưỡng xác suất thành công SP t h (BLR ) được tính toán

để quyết định việc lựa chọn giữa định tuyến lệch hướng và truyền lại trong trườnghợp tắc nghẽn [9]:

SP th ( BLR )=W BLR T∗BLR T+W U T∗U T+W Delay∗Delay (2.5)Trong đó:

Một vấn đề đặt ra khi định tuyến lệch hướng đó là thời gian offset ban đầu

thường không đủ cho việc dự trữ tài nguyên và cấu hình cho chùm lệch hướng do lộ

trình lệch hướng thường bị kéo dài Thời gian offset tối thiểu t off set do đó phải được

tính toán lại dựa trên thời gian xử lý BCP tại mỗi hop ( t p) và thời gian cấu hình vàchuyển mạch t conf (theo công thức 2.1) t offset=t conf+N h ops∗t p

Công thức (2.1) chỉ ra rằng, vấn đề chính trong việc xác định thời gian offset tối ưu là dự đoán số hop, bởi vì t conf và t plà cố định Với định tuyến lệch hướng, lộtrình được sử dụng dài hơn, điều này làm tăng giá trị N hops Giá trị N hopsdo đó thường

phải được tính toán trước để đảm bảo đủ thời gian offset trong trường hợp có lệch

hướng Nếu đặt DeflPermitted biểu diễn giá trị kiểu logic (đúng/sai) để dự đoán BCP

sẽ cần hoặc không cần lệch hướng, thì DeflPermitted sẽ mang giá trị đúng (true) khi

SP(defl)≥ SP th(BLR) Khi đó, số hop N hops được tính toán như sau:

N hops={|Maxdefl| n ế u DeflPermitted có giátr ị đúng

|SP|¿ n ế u DeflPermitted có giá tr ị sai

(2.6)

Trong đó giá trị ¿Max defl∨¿ là độ dài đường đi tuyến lệch hướng dài nhất từnút biên vào

Hình 2.6 biểu thị thuật toán AHDR [4]

- Khi một gói điều khiển được nhận, nút hiện hành được so sánh với nútđích Nếu BCP đến đích, thì một ACK được gởi tới nguồn

- Đường đi ngắn nhất đến cổng ra được chọn Trong trường hợp tranh chấptài nguyên, nó được giải quyết bằng cách làm lệch hướng hoặc bằng cách truyền lạichùm

- Tiếp theo, giá trị offset được kiểm tra để xác nhận nó còn đủ thời gian Nếu

không đủ, một gói NACK được gởi trở lại nguồn và việc truyền lại chùm sẽ đượcthực hiện sau một khoảng thời gian nhất định

- AHDR liên tiếp rút trích từ các phương án lệch hướng tốt nhất để giảmthiểu BLR và số lần truyền lại Cổng ra tốt nhất được tìm thấy bởi việc trích ra

(extracting) hop tiếp theo trong lộ trình R mà ở đó SP(R) là lớn nhất

- Xác suất thành công của tuyến đường lệch hướng được so sánh với mộtngưỡng xác suất thành công động

- Nếu xác suất thành công của phương án hiện tại là nhỏ hơn ngưỡng, thì