NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG MẠNG SỬ DỤNG KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN

FBP Flow Blocking Probability Xác suất nghẽn luồng FMC Fixed Mobile Convergence Hệ thống hội tụ di động – cố định Full HD Full High Definition Độ phân giải cao đầy đủ HLABH Highest Link

LỜI CẢM ƠN

Luận án tiến sĩ này được thực hiện tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Chiến Trinh và TS Bùi Thị Minh Tú Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo hướng dẫn về những định hướng nghiên cứu, hướng dẫn khoa học và phương pháp luận nghiên cứu khoa học, cùng với đó là những kiến thức, kinh nghiệm trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận án Nghiên cứu sinh cũng xin cám ơn các thầy giáo PGS TS Bùi Trung Hiếu, PGS TS Nguyễn Tiến Ban, PSG TS Nguyễn Văn Tuấn và các thầy giáo trong Học viện đã giúp đỡ, động viên, đóng góp những ý kiến quý báu để nghiên cứu sinh hoàn thành luận án

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, Hội đồng Tiến sĩ của Học viện và Khoa Quốc tế và Đào tạo Sau đại học đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viễn thông Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh tham gia khóa đào tạo và quan tâm, động viên, tạo điều kiện trong công việc để nghiên cứu sinh có thể hoàn thành luận án

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp, bạn bè thân hữu

đã khích lệ, động viên trong suốt quá trình thực hiện luận án

Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới những người thân trong gia đình và những bạn bè thân thiết đã luôn luôn khích lệ, động viên, cảm thông, chia sẻ

và hết lòng tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận án

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Tác giả

Trần Minh Anh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án “Nghiên cứu các giải pháp đảm bảo chất lượng mạng sử dụng kỹ thuật định tuyến” là công trình nghiên cứu của tôi, ngoài những kiến thức tham khảo từ các tài liệu nghiên cứu liên quan đã được chỉ rõ trong danh mục tài liệu tham khảo ở phần sau của luận án

Những đóng góp của luận án là kết quả nghiên cứu của tác giả, một phần đã được công bố trên các tạp chí, kỷ yếu của các hội nghị khoa học chuyên ngành, phần còn lại chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Tác giả

Trần Minh Anh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC KÝ HIỆU x

DANH MỤC HÌNH VẼ xiv

DANH MỤC BẢNG BIỂU xvii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 7

1.1 Tổng quan yêu cầu về QoS trên mạng viễn thông 7

1.1.1 Giới thiệu: 7

1.1.2Các thông số QoS: 8

1.1.3Xây dựng các ràng buộc liên quan đến đảm bảo chất lượng dịch vụ 11

1.1.4Vấn đề đảm bảo QoS khi mạng viễn thông phát triển mạnh mẽ trong giai đoạn hiện nay 15

1.1.4.1 Tổng quan 15

1.1.4.2 Định hướng cấu trúc mạng và yêu cầu đảm bảo QoS trên mạng viễn thông trong thời gian tới 16

1.2 Kỹ thuật định tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ 18

1.2.1Tổng quan: 18

1.2.2Định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin toàn cục 21

1.2.3Định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin nội bộ 29

1.3 Các vấn đề cần nghiên cứu về định tuyến QoS dùng TTNB 38

1.4 Kết luận chương 39

CHƯƠNG 2CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIẢI THUẬT ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG 41

2.1 Mở đầu 41

2.2 Phần mềm ứng dụng để mô phỏng mạng 42

2.3 Các tiêu chí đánh giá 44

2.3.1 Xác suất nghẽn 41

2.3.2 Độ trễ đầu cuối – đầu cuối 425

2.3.3 Cân bằng tải 445

2.4 Xây dựng các hệ số đánh giá cân bằng tải mạng 46

2.4.1Đề xuất hệ số DBM: 46

2.4.2Khả năng ứng dụng hệ số DBM trong việc đánh giá cân bằng tải và chất lượng mạng 49

2.5 Việc ứng dụng hệ số DBM để đánh giá hiệu năng giải thuật định tuyến 49

2.5.1 Giới thiệu 49

2.5.2 Đánh giá hiệu năng định tuyến qua giá trị hệ số DBM 50

2.6 Kết luận chương 51

CHƯƠNG 3ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI THUẬT ĐỊNH TUYẾN ĐA RÀNG BUỘC SỬ DỤNG THÔNG TIN NỘI BỘ 52

3.1 Mở đầu 52

3.2 Các nghiên cứu liên quan 53

3.3 Đề xuất giải thuật định tuyến dùng thông tin nội bộ sử dụng băng thông và độ trễ làm tiêu chuẩn chọn đường 54

3.3.1 Giới thiệu 54

3.3.2 Mô tả giải thuật RBDA 54

3.3.3 Mô phỏng đánh giá hiệu năng giải thuật định tuyến RBDA 57

3.3.4 Mô tả giải thuật BQRA 63

3.3.5 Mô phỏng đánh giá hiệu năng giải thuật định tuyến BQRA 64

3.4 Đề xuất giải thuật định tuyến dùng thông tin nội bộ sử dụng nhiều thông số QoS làm tiêu chuẩn chọn đường 69

3.4.1 Giới thiệu: 69

3.4.2 Mô tả giải thuật BDER: 69

3.4.3 Mô phỏng đánh giá hiệu năng giải thuật định tuyến BDER 72

3.5 Độ phức tạp tính toán của các giải thuật 78

3.6 Kết luận chương 79

CHƯƠNG 4ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG CHO GIẢI THUẬT ĐỊNH TUYẾN DÙNG THÔNG TIN NỘI BỘ 80

4.1 Mở đầu 80

4.2 Đề xuất tập tuyến truyền linh động cho giải thuật định tuyến dùng TTNB 81 4.2.1 Giới thiệu 81

4.2.2 Một số khái niệm liên quan đến tập tuyến truyền 81

4.2.3 Ảnh hưởng của kiểu tập tuyến truyền đến hoạt động của giải thuật định tuyến dùng thông tin nội bộ 83

4.2.4 Mô phỏng đánh giá hiệu quả của tập tuyến truyền linh động đối với giải thuật định tuyến dùng TTNB 84

4.2.5 Đánh giá hiệu năng định tuyến QoS sử dụng tập tuyến truyền linh động

90

4.3 Đề xuất ứng dụng kiểu định tuyến phân tán trong giải thuật định tuyến dùng thông tin nội bộ 91

4.3.1 Giới thiệu 91

4.3.2 Một số định lý liên quan đến đề xuất ứng dụng kiểu định tuyến phân tán 91

4.3.3 Mô tả giải thuật đề xuất: 95

4.3.4 Mô phỏng đánh giá hiệu năng định tuyến 98

4.4 Đề xuất cơ chế điều khiển linh hoạt trong thuật toán định tuyến dùng thông tin nội bộ ứng dụng kiểu định tuyến phân tán 101

4.4.1 Giới thiệu chung: 101

4.4.2 Một số định lý liên quan đến việc ứng dụng cơ chế điều khiển linh hoạt

101

4.4.3 Mô tả giải thuật đề xuất: 102

4.4.4 Mô phỏng đánh giá hiệu năng định tuyến 106

4.5 Độ phức tạp tính toán của các giải thuật 112

4.6 Kết luận chương 112

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO 114

1 Kết luận chung 114

2 Hướng phát triển tiếp theo 115

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

PHỤ LỤC 130

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

3G Third Generation mobile

telecommunications Mạng di động thế hệ thứ 3

4G Fourth Generation mobile

telecommunications Mạng di động thế hệ thứ 4 ATM Asynchronous Transfer

Mode

Phương thức truyền dị bộ

BBM Balanced Bandwidth Metric Hệ số đánh giá cân bằng băng

thông mạng BBP Bandwidth Blocking

Probability Xác suất nghẽn băng thông

Ford Bellman-Ford algorithm

Tên của thuật toán tìm đường ngắn nhất mô tả tại [25]

BQRA Bandwidth-Delay Constraint

QoS Routing Algorithm (Tên của giải thuật đề xuất) BRB Best Reserved Bandwidth Dự trữ băng thông tốt nhất

CAGR Compound Annual Growth

CBR Localized Credit Based

exabyte Unit of Exabyte Đơn vị tính lưu lượng, bằng 1 triệu

Gigabyte

FBP Flow Blocking Probability Xác suất nghẽn luồng

FMC Fixed Mobile Convergence Hệ thống hội tụ di động – cố định Full HD Full High Definition Độ phân giải cao đầy đủ

HLABH Highest Link Average

Bandwidth History

Giải thuật định tuyến dựa trên lịch

sử băng thông trung bình các liên kết cao nhất

Hop, minhop Hop, minimum number of

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPTV Internet Protocol TeleVision Truyền hình sử dụng giao thức IP ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ITU_T

ITU Telecommunication Standardization Sector Liên minh viễn thông quốc tế - lĩnh

vực tiêu chuẩn hóa viễn thông jitter Jitter of Delay Độ trôi trễ

Jain’s Index Jain’s Index Chỉ số Jain, để tính độ cân bằng tải

trên mạng mô tả tại [72]

LBCR Localized

Bandwidth-Constraint Routing (Tên của giải thuật đề xuất) LBHR

Localized constraint Hop-by-hop Routing Algorithm

Bandwidth-(Tên của giải thuật đề xuất)

LDCR Localized

Delay-Constrained QoS Routing

Giải thuật định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin nội bộ lấy độ trễ làm ràng buộc

LDR Localized Distributed

LDRA

Localized Distributed bandwidth-constraint Routing Algorithm

(Tên của giải thuật đề xuất)

MAN Metro Area Network Mạng đô thị

MANET Mobile Ad Hoc Network

Mạng các thiết bị di động kết nối không dây liên tục tự cấu hình, và không có hạ tầng mạng

MHA Minimum Hop Algorithm Giải thuật định tuyến lấy số bước

nhảy bé nhất MIRA Minimum Interference

Routing Algorithm

Giải thuật định tuyến dùng ảnh hưởng xuyên nhiễu bé nhất

MPLS Multiprotocol Label

NS-2, NS-3 Network Simulator version

NwGN New Generation Network Mạng thế hệ mới

OMNET++ Objective Modular Network

Testbed in C++

Chương trình mô phỏng OMNET++

OPNET OPNET Simulation Program Chương trình mô phỏng OPNET OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến chọn đường

ngắn nhất PSR Proportional Sticky Routing Giải thuật định tuyến phân chia tỷ

lệ chặt QoS Quality Of Service Chất lượng dịch vụ

QoSR Quality of Service Routing Định tuyến đảm bảo chất lượng

dịch vụ RBDA

QoS Routing using Bandwidth-Delay based Algorithm

(Tên của giải thuật đề xuất)

SDP Shortest-distance path (Giải thuật) Tuyến truyền ngắn nhất SLA Service Level Agreement Thỏa thuận cung cấp dịch vụ

SONET Synchronous Optical

SPS Static path set Tập tuyến truyền tĩnh

SWP Shortest Widest Path Giải thuật định tuyến chọn đường

rộng nhất ngắn nhất TTNB (local information) Thông tin nội bộ

TTTC (glabal information) Thông tin toàn cục

uniform Uniform distribution law Luật phân phối uniform

Video

streaming Video streaming Dòng thông tin video

VoD Video on Demand Dịch vụ Video theo yêu cầu VoIP Voice over IP Thoại sử dụng giao thức Internet WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

WSN Wireless Sensor Network Mạng cảm biến không dây

WSP Widest Shortest Path Giải thuật định tuyến chọn đường

ngắn nhất rộng nhất WWW World Wide Web Mạng toàn cầu (dùng giao thức

http) Zettabyte

Unit of Zettabyte Đơn vị tính lưu lượng, bằng 1 tỷ

Gigabyte

A,A’,B,C Ký hiệu các tuyến truyền trong các định lý

BBP Xác suất nghẽn băng thông

Bi Tổng số lần truyền hỏng/từ chối truyền luồng tin trên liên kết

giữa nút nguồn với nút liền kề

|B| Tổng số luồng bị nghẽn

BFi Tổng số lần truyền hỏng/từ chối truyền luồng tin trên tuyến

truyền giữa nút nguồn với nút đích (trong giải thuật BQRA)

bm Giá trị trung bình băng thông khả dụng theo số kết nối

Bm Trung bình băng thông toàn mạng

Bt Băng thông yêu cầu của yêu cầu định tuyến

bw Giá trị băng thông trung bình yêu cầu bởi một luồng dữ liệu Bw(a,b) Băng thông còn lại của liên kết (a,b)

Bw(P) Băng thông còn lại của cả tuyến truyền P

Bwab Băng thông giữa hai nút liền kề a và b

C Dung lượng trên một hướng liên kết

Ci, Last Ci Chỉ số tuyến truyền trong giải thuật RBDA

Cr Tham số thiết lập lại tập tuyến truyền

d Độ sâu kết nối

D Giá trị trễ các các hướng trên liên kết trên mạng

DBM, BBM Các hệ số đánh giá cân bằng băng thông mạng

dnew, dold Độ sâu kết nối mới, cũ

f, f(u) Ký hiệu luồng tin đến nút, hàm ràng buộc trọng số của luồng f FBP Xác suất nghẽn luồng

fl_idx Chỉ số luồng tin dùng trong giải thuật LDRA

Ký hiệu Ý nghĩa

g(x) Hàm ràng buộc trọng số

G(N,L) Mạng G có N nút và L liên kết

h Độ dài trung bình của một tuyến truyền trên mạng

i, j, (i,j) Các nút mạng i, j; liên kết giữa hai nút mạng i và j

k Số tuyến truyền ngắn nhất giữa hai nút X, Z

K Tập các nút liền kề

|K| Số nút liền kề của tập K

Ki Nút liền kề

L Tập hợp số liên kết trên mạng

m Giá trị trung bình băng thông khả dụng theo số nút

M Số mô tả cửa sổ dịch trong thuật toán CBR

Md Ma trận kết nối M với độ sâu kết nối d

Mijd Phần tử (i,j) thuộc ma trận Md

MAX_CREDITS Hệ thống cấp điểm của giải thuật CBR

𝑚𝑖𝑛𝐵𝑣𝑑 Giá trị băng thông bé nhất của tuyến truyền v trong tập Vd

minhopij Số bước nhảy ngắn nhất giữa hai nút mạng i và j

n Số bước nhảy tối đa trong tập tuyến truyền từ nút X đến nút Z

N Số nút trên mạng, tập hợp số nút trên mạng

Ndi Yêu cầu băng thông tại các nút mạng trên mạng G(N,L)

Ni

Tổng số luồng tin truyền trên tuyến truyền giữa cặp nút nguồn

và đích trong giải thuật RBDA

ni Nút trung gian (từ 1 đến s) trên tuyến truyền P

P Tuyến truyền từ nút đầu đến nút đích

P.Credits Biến chỉ điểm của tuyến truyền (của giải thuật CBR)

P.Quality Biến chứa các giá trị băng thông, độ trễ trong các giải thuật

đề xuất PER Tỷ lệ mất gói trong giải thuật BDER

Ký hiệu Ý nghĩa

Pmin, Palt

Tuyến truyền có giá trị điểm cao nhất của tập Rmin và tập Ralt

trong giải thuật CBR pt_idx Chỉ số điều khiển truyền tin trong giải thuật LDRA

Pt_idx Chỉ số tuyến truyền trong giải thuật BQRA

q Số tuyến truyền ngắn nhất giữa hai nút Y và Z

Qj Tổng giá trị băng thông khả dụng tại mỗi nút

R Tập tuyến truyền

|R| Số tuyến truyền thuộc tập R

Ralt Tập các tuyến truyền thay thế

Reli Tập các tuyến truyền khả dụng trong giải thuật PSR

resBwij Băng thông còn lại trên liên kết ij

Rmin Tập các tuyến truyền ngắn nhất

Rmin+1 Tập tuyến truyền trong giải thuật HLABH

RQ Yêu cầu QoS từ luồng tin yêu cầu

𝑅𝑖𝑗𝑑 Tập tuyến truyền (có độ sâu kết nối d) giữa hai nút i và j

s Số liên kết trên một tuyến truyền P

S Thông số cài đặt trước cho giải thuật BQRA, RBDA

SLA Yêu cầu QoS từ luồng tin yêu cầu

T Tổng luồng tin yêu cầu từ nút nguồn đến nút đích

|T| Tổng số luồng phát sinh

Ti Tổng số luồng sử dụng tuyến truyền giữa nút nguồn với nút đích

Tx Lượng chịu tải tại nút X

u, u(a,b), u(P) Giá trị thông số QoS của liên kết (a,b), của cả tuyến truyền P

u1,u2 un Ký hiệu các giá trị ràng buộc (thông số QoS) tại nút u

v1,v2 vn Ký hiệu các giá trị ràng buộc (thông số QoS) tại nút v

v Số tuyến truyền trong tập tuyến truyền giữa hai nút mạng

Vd Tập các tuyến truyền có độ sâu kết nối d

Ký hiệu Ý nghĩa

Vkd Tuyến truyền k thuộc tập Vd

X, Y, Z Ký hiệu nút mạng

xi Tải băng thông trên các liên kết trên mạng

α Chỉ số thay đổi độ sâu kết nối

αj, γj các hệ số ưu tiên cho nút thứ j

αx, γx các hệ số ưu tiên cho nút x

βi Chỉ số so sánh chọn đường trong giải thuật BQRA

Ф Tham số hệ thống của giải thuật CBR

λ Giá trị tốc độ luồng dữ liệu đến nút theo luật Poisson

μ Thời gian duy trì của mỗi dữ liệu theo quy luật hàm mũ

ρ Tải thông tin trung bình toàn mạng

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Dự báo lượng thông tin trên mạng đến năm 2019 -Nguồn [27] 7

Hình 1.7 Sơ đồ mô tả việc định tuyến trên mạng viễn thông 18

Hình 1.9 So sánh định tuyến dùng TTTC và định tuyến dùng TTNB – Nguồn

Hình 3.3 Các mạng mô phỏng có 32 nút (ISP1) và 18 nút (ISP2) 59

Hình 3.6 Giá trị trễ đầu cuối trung bình khi thay đổi tải 61

Hình 3.8 Giá trị trễ đầu cuối trung bình khi tải cao và thấp trên ISP2 62 Hình 3.9 Các mạng mô phỏng có 18 nút (ISP2) và 9 nút (ISP3) 65 Hình 3.10 Các giá trị của DBM khi  thay đổi từ 0,2 đến 0,5 66 Hình 3.11 Giá trị trễ đầu cuối trung bình trên ISP2 67 Hình 3.12 Các giá trị của DBM trên mạng mô phỏng ISP3 68 Hình 3.13 Giá trị trễ đầu cuối trung bình khi tải =0.2 and 0.5 69

Hình 3.16 Các mạng mô phỏng có 32 nút (ISP1) và 60 nút (ISP4) 73

Hình 3.18 Giá trị trễ đầu cuối trung bình khi tải  = 0,8 75

Hình 3.20 Giá trị trễ đầu cuối trung bình khi tải  = 0,8 77

Hình 4.4 Giá trị số bước nhảy trung bình khi  = 0,4 88 Hình 4.5 Giá trị số bước nhảy trung bình khi  = 0,8 89 Hình 4.6 Giá trị của độ sâu kết nối d của các tập tuyến truyền từ nút 0 90 Hình 4.7 So sánh hai kiểu định tuyến nguồn và phân tán – Nguồn [65] 92

Hình 4.21 So sánh các chỉ số Jain về cân bằng băng thông mạng 110

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề - Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, công nghệ viễn thông đã và đang phát triển nhanh chóng và đã trở thành nền tảng phát triển của xã hội; các công nghệ, kỹ thuật mới liên tục ra đời để đáp ứng các nhu cầu lưu lượng dữ liệu tăng mạnh do bùng nổ các loại hình dịch vụ viễn thông và các dịch vụ băng rộng nhằm đáp ứng nhu cầu của mọi lĩnh vực của xã hội Sự tăng trưởng bùng nổ của lưu lượng dữ liệuđó đã làm cho việc đảm bảo chất lượng cho các dịch vụ cung cấp trên mạng viễn thông càng trở nên quan trọng, trong bối cảnh các dịch vụ viễn thông mới, yêu cầu chất lượng dịch vụ mạng ngày càng cao Trong đó, việc chọn tuyến truyền từ nguồn dữ liệu đến nơi sử dụng đủ đáp ứng yêu cầu chất lượng của dịch vụ, đặc biệt là với các dịch vụ cần chất lượng tuyến truyền cao, chính là bài toán cần giải quyết hiện nay, trong bối cảnh mạng viễn thông đang phát triển ngày càng mạnh mẽ

Do đó, việc giải quyết vấn đề về đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cung cấp trên mạng mang ý nghĩa thực tiễn, đồng thời mang tính học thuật cao Để thực hiện tốt yêu cầu này, việc xây dựng các giải pháp mới, giải thuật định tuyến mới trên cơ

sở cải tiến những giải pháp đã và đang được sử dụng với mục tiêu góp phần đưa công nghệ định tuyến đảm bảo QoS được phổ dụng hơn, ứng dụng nhiều hơn trong thực tế đã trở thành vấn đề cấp thiết hiện nay

Trên cơ sở đó, Luận án tập trung nghiên cứu các vấn đề về chất lượng dịch vụ (QoS), cân bằng tải, định tuyến đảm bảo QoS và đề xuất các giải thuật định tuyến mới nhằm đảm bảo QoS cho dịch vụ viễn thông trên mạng viễn thông phát triển mạnhhiện nay cũng như trong thời gian sắp đến

2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

- Trong nước: Hiện nay, các nghiên cứu về QoS tương đối phổ biến, được nghiên cứu nhiều, đáp ứng nhu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụ trên các loại mạng nhưmạng tùy biến di động (MANET - mobile ad hoc network), mạng hội tụ di động – cố định (FMC - Fixed Mobile Convergence ) … thể hiện tại các nghiên cứu [2],

[4] Định tuyến kiểu Best-Effort được nghiên cứu và mô tả tại [1] giúp hình dung quá trình định tuyến khi không có yêu cầu về QoS Giải pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo trong [6] cũng được nghiên cứu và đề xuất nhằm thoả mãn vấn đề đảm bảo QoS khi chuyển tải thông tin trên mạng viễn thông

Về định tuyến, việc nghiên cứu, đề xuất giải thuật định tuyến mới đã và đang

sử dụng để bổ sung, trình bày hoặc giải các bài toán mang tính tổng quát cao về việc định tuyến thông tin trên mạng, cụ thể các nghiên cứu [2], [4], [5]

Về nghiên cứu phát triển mạng viễn thông hiện nay: Việc nghiên cứu đảm bảo chất lượng mạng như [95] đã giải quyết nhiều vấn đề về định tuyến ứng dụng trên mạng thế hệ mới, đồng thời cũng là một hướng ứng dụng gợi mở cho việc phát triển của mạng viễn thông Việt nam

- Ngoài nước:

Các nghiên cứu về QoS như cơ chế định tuyến đảm bảo QoS và OSPF mở rộng [14], [39], [40], [51], [107] cũng là một giải pháp được quan tâm trong việc ứng dụng trên mạng viễn thông hiện nay Đó là giải pháp nhằm tối ưu hóa việc chọn đường, và đề xuất giải bài toán định tuyến trong mạng viễn thông hiện nay với các giải thuật rất phổ biến nhưgiải thuật định tuyến chọn đường ngắn nhất rộng nhất (WSP - Widest Shortest Path), giải thuật định tuyến chọn đường rộng nhất ngắn nhất (SWP - Shortest Widest Path), giải thuật dùng tuyến truyền ngắn nhất (SDP - Shortest-distance path) … Bên cạnh đó, việc đề xuất và giải bài toán QoS trên mạng nội vùng, liên vùng, và mạng WAN-MAN, MANET cũng được nghiên cứu và đề xuất tại [17], [86], [104]

Đối với các mạng như: Mạng các thông tin không chính xác, không xác định việc nghiên cứu giải thuật định tuyến đảm bảo QoS cũng được đề xuất tại [13], [28], [61], [63], [69], [102] Các thông số như : thông tin không chính xác, thông số không xác định là các thông số đầu vào quan trọng để đề xuất các mô hình định tuyến QoS mới, ứng dụng trong các mạng đặc thù, nơi mà các thông tin đến với các nút mạng không đầy đủ, không trọn vẹn

Các đề xuất khác liên quan đến giải thuật định tuyến đảm bảo QoS đề xuất tại [30], [31], [39], [42], [53], [57], [59], [66],[71], [74], [88], [89], [99], [110] cũng

là các cách mà các nhà nghiên cứu đi sâu vào phân tích các khía cạnh còn chưa được nghiên cứu trong việc mở rộng mô hình mạng, nhằm đáp ứng với một xã hội thông tin ngày càng mở rộng cũng như các giải pháp công nghệ ứng dụng trong việc tìm và xây dựng giải thuật mới cho định tuyến đảm bảo QoS Đặc biệt, các hướng nghiên cứu về định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin nội bộ (TTNB) như tại [35], [36], [91], [97], [108] … đã được nghiên cứu nhiều hiện nay và hứa hẹn đem lại hiệu quả cao trong định tuyến đảm bảo QoS trong thời gian tới Ngoài ra, các nghiên cứu mô phỏng luồng dữ liệu cũng được nghiên cứu nhiều tại các nghiên cứu [11], [34], [43], [68], [103] để đánh giá hiệu năng định tuyến Các giải thuật định tuyến nêu trên sẽ được khảo sát kỹ hơn ở các phần sau của Luận án, làm cơ sở cho các đề xuất mới của Luận án

Về các nghiên cứu tiến trình phát triển của mạng viễn thông hiện nay: Các cường quốc công nghệ đặc biệt là Mỹ, Nhật đã đầu tư, nghiên cứu, và hoạch định mạng viễn thông nhằm đón đầu nhu cầu chất lượng mạng viễn thông của chính họ, với các dự án như FIND [24], NICT [60], AKARI [62], GENI [73] … Với nhu cầu cao về dịch vụ, công nghệ, ứng dụng công nghệ thông tin tại các thị trường trên, các nghiên cứu cũng chỉ ra các định hướng và các yêu cầu trong việc định tuyến thông tin nhằm ứng dụng hiệu quả trong mạng viễn thông hiện nay

Tóm lại, các nghiên cứu trên đã đề xuất được cơ chế mới cũng như mô hình mạng, mô hình cung cấp dịch vụ mới cùng với việc đề xuất cácgiải pháp định tuyến mới, hiệu quả hơn, đảm bảo QoS chất lượng cao hơn cho dịch vụ viễn thông, đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của thị trường viễn thông trong thời gian đến

3 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Với việc chọn lĩnh vực nghiên cứu là giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ trên mạng viễn thông hiện nay, mục tiêu hướng đến của Luận án là đề xuất các giải pháp mới nhằm hoàn thiện hơn việc định tuyến thông tin trên mạng viễn thông hiện

tại nhằm đáp ứng những đòi hỏi ngày càng cao của thị trường viễn thông trên cơ sở khảo sát những giải pháp đã và đang được áp dụng trên mạng hiện nay

Các mục tiêu nghiên cứu của Luận ánlà:

- Đề xuất mô hình, giải thuật định tuyến đảm bảo QoS mới, có khả năng ứng dụng trong mạng viễn thông phát triển mạnh mẽ hiện nay trên cơ sở nghiên cứu các bài báo, các đề xuất và các công trình liên quan

- Đề xuất các giải pháp để nâng cao hiệu năng các giải thuật định tuyến đảm bảo QoS dùng TTNB

- Đề xuất hệ số đánh giá mạng, đánh giá hiệu năng các giải pháp định tuyến trên cơ sở các nghiên cứu về QoS và định tuyến đảm bảo QoS

Các mục tiêu nghiên cứu trên đã xác định cụ thể đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án Trong đó, việc đầu tiên là nghiên cứu tổng quan về QoS trên mạng viễn thông, về định tuyến đảm bảo QoS và về các phương pháp đánh giá mạng viễn thông dựa trên việc tính toán các tham số QoS Từ đó, đề xuất các mô hình, giải thuật định tuyến mới, cùng các biện pháp nâng cao hiệu quả hoạt động của các giải thuật định tuyến đã đề xuất, để xây dựng mô hình, giải thuật định tuyến hiệu quả tốt nhất

4 Phương pháp nghiên cứu:

Luận án nghiên cứu các công trình liên quan để nắm bắt tổng quan về các vấn

đề cần đạt được như đã nêu trong phần mục tiêu nghiên cứu Từ những vấn đề còn tồn tại, luận án lựa chọn trọng tâm nghiên cứu, những vấn đề cần giải quyết như:

- Xây dựng các giải thuật, mô hình định tuyến mới đảm bảo chất lượng dịch

vụ trên mạng viễn thông, được đánh giá, khảo nghiệm bằng các công cụ mô phỏng

- Nghiên cứu các hạn chế của các giải thuật hiện tại, các yêu cầu của mạng viễn thông trong giai đoạn phát triển hiện nay, từ đó có các so sánh và đề xuất các giải pháp khắc phục

- Đề xuất xây dựng các công cụ và tiêu chí đánh giá hiệu năng mạng, hiệu năng của giải thuật định tuyến để hỗ trợ cho việc đánh giá giải thuật định tuyến, so sánh các giải thuật định tuyến

Luận án nghiên cứu và ứng dụng các công cụ mô phỏng như OMNeT++ [22], OPNET [64] …, các công cụ về lý thuyết trong xây dựng và tính toán mô hình [3]

để đánh giá kết quả thực hiện, đánh giá các giải thuật đề xuất

5 Các đóng góp của luận án

Các đóng góp chính của luận án như sau:

- Đề xuất các giải thuật định tuyến mới trong đó sử dụng thông tin nội bộ làm

cơ sở, và sử dụng các thông số QoS làm tiêu chuẩn chọn đường Các kết quả nghiên cứu được công bố trong các công trình [A.7], [A.8], [A.10], và các nghiên cứu trong [B.4], [B.5] và [B.6]

- Đề xuất tập tuyến truyền linh động hỗ trợ cho hoạt động của giải thuật định tuyến dùng TTNB được hiệu quả hơn Kết quả nghiên cứu này được công bố trong các công trình [A.2] và [A.8]

- Nghiên cứu và đề xuất các giải thuật định tuyến dùng TTNB trong đó dựa vào kiểu định tuyến phân tán nhằm làm tăng hiệu năng định tuyến và giảm bộ nhớ lưu trữ và tính toán tại các nút mạng Các kết quả nghiên cứu này được công bố trong các công trình [A.4] và [A.5]

- Đề xuất xây dựng các công cụ đánh giá mạng viễn thông thông qua các hệ

số đánh giá cân bằng tải nhằm hỗ trợ cho việc đánh giá hiệu năng các giải thuật định tuyến Các kết quả nghiên cứu này được công bố trong các công trình [A.1], [A.3], [A.9] và [B.7]

Ngoài ra, Luận án đã nghiên cứu tổng quan vềđịnh hướng phát triển mạng viễn thông hiện nay và về các kỹ thuật định tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS)trên mạng thế hệ mới trong các nghiên cứu [B.1], [B.2], [B.3] và [A.6] trong phần danh mục các công trình công bố và các nghiên cứu liên quan của tác giả ở phần sau của Luận án

6 Bố cục của luận án

Luận án gồm 4 chương với bố cục như sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về vấn đề đảm bảo QoS trên mạng viễn thông,và các yêu cầu kỹ thuật định tuyến đảm bảo QoS ứng dụng trong mạng viễn

thông phát triển hiện nay Tổng quan vềđịnh tuyến đảm bảo QoS, nhất là định tuyến đảm bảo QoS dùng TTNB Trên cơ sởđó,luận án xác định hướng nghiên cứu là đề xuất các giải thuật định tuyến đảm bảo QoS dùng TTNB và các giải pháp để nâng cao hiệu năng của các giải thuật này

Chương 2: Nghiên cứu và đề xuất các các tiêu chí đánh giá hiệu năng của các giải thuật định tuyến, trong đó đề xuất hệ số đánh giá cân bằng tải mạng làm cơ sở cho việc đánh giá hiệu năng của các giải thuật định tuyến, nhất là các giải thuật định tuyến được đề xuất trong luận án Đồng thời, chương này cũng đề cập các phương pháp mô phỏng và các mô hình mạng được sử dụng trong luận án

Chương 3: Đề xuất các giải thuật định tuyến dùng TTNB, trong đó sử dụng các thông số QoS làm tiêu chuẩn chọn đường Các công trình này đã khắc phục được một số nhược điểm của các giải thuật định tuyến đã được nghiên cứu trong phần trước

Chương 4: Đề xuất các biện pháp cải thiện hiệu năng cho giải thuật định tuyến dùng TTNB, trong đó có đề xuất tập tuyến truyền linh động ứng dụng cho giải thuật định tuyến dùng TTNB, cùng với đề xuất giải thuật định tuyến dùngTTNB ứng dụng kiểu định tuyến phân tán Đề xuất nâng cao hiệu năng của dạng giải thuật này qua cơ chế điều khiển định tuyến linh hoạt, ứng dụng tốt trong giải thuật định tuyến dùng kiểu định tuyến phân tán

Cuối cùng là phần Kết luận và hướng phát triển tiếp theo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH

VỤ TRONG MẠNG VIỄN THÔNG

1.1 Tổng quan yêu cầu về QoS trên mạng viễn thông

1.1.1 Giới thiệu:

Ngày nay, mọi lĩnh vực xã hội từ lối sống đến nhu cầu tiêu dùng hàng ngày đều liên quan đến Internet và truyền thông Mạng viễn thông – mạng truyền dữ liệu ngày càng phát triển mạnh mẽ, ngày càng hiện đại hơn, và trở thành yếu tố gắn chặt với sự phát triển của xã hội, đã thâm nhập và thay đổi lối sống của con người, từ việc làm, tiêu khiển đến những tác động xã hội Do đó, nhu cầu về thông tin trở nên rất bức thiết và bùng nổ như nghiên cứu của Cisco [27] hay tại [55], với dự đoán lưu lượng dữ liệu sẽ vượt qua mức 1,2 zettabyte vào năm 2017 và đạt 2,1 zettabyte vào năm 2019 (khoảng 168,5 exabyte/tháng) (xem hình 1.1) Đây là mức dữ liệu rất cao, với mức tăng trưởng bình quân hàng năm (CAGR) khoảng 23% đến năm 2019 (với 1 zettabyte = 1.000.000.000 Gbyte; exabyte = 1.000.000 Gbyte – Nguồn [109])

Hình 1.1 Dự báo lượng thông tin trên mạng đến năm 2019 - Nguồn [27] Trên mạng viễn thông hiện nay, những dịch vụ viễn thông mới cần chất lượng dịch vụ rất cao, như các dịch vụ trực tuyến, đa phương tiện, VoD, UHDTV (4K, 8K

…) … vì thế mà các nhà cung cấp dịch vụ phải đảm bảo chất lượng mạng lưới cho khách hàng theo các yêu cầu chất lượng QoS tương ứng Chính các yêu cầu này đặt

ra cho mạng viễn thông những yêu cầu khắt khe để việc truyền dịch vụ đến nơi sử dụng đảm bảo chất lượng Việc đáp ứng tốt QoS tương ứng với việc đảm bảo cho dịch vụ có giá trị của các thông số QoS từ nguồn đến đích đạt như yêu cầu, trong đó các thông số QoS được sử dụng để mô tả các yêu cầu của dịch vụ viễn thông cung cấp cho người sử dụng cũng như là chất lượng của mạng viễn thông nhằm đáp ứng cho các nhu cầu ấy

Hiện nay, vấn đề đảm bảo QoS trở nên rất nan giải do có nhiều loại ứng dụng trên mạng viễn thông với các đặc tính lưu lượng khác nhau hoặc tích hợp nhiều loại dịch vụ trên cùng một nền ứng dụng chung Điều này làm cho việc hỗ trợ các loại ứng dụng với các đặc tính lưu lượng và các yêu cầu QoS khác nhau trở nên phức tạp hơn, bên cạnh các vấn đề khác như cấp phát tài nguyên, cân bằng tải mạng, điều khiển tắc nghẽn Các vấn đề này cần được xem xét toàn diện nhằm đảm bảo QoS cho dịch vụ trong môi trường mạng không đồng nhất, kết hợp nhiều công nghệ khác nhau và sự tương tác giữa các kiến trúc QoS khác nhau trên đường kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối, từ nơi cung cấp dịch vụ đến nơi sử dụng dịch vụ

1.1.2 Các thông số QoS:

Về các thông số QoS: Có nhiều định nghĩa về QoS như của Cisco [26]: QoS tham chiếu đến khả năng của mạng truyền dữ liệu nhằm đảm bảo cung cấp dịch vụ tốt hơn cho lưu lượng mạng được lựa chọn trên nền các công nghệ lớp truyền dẫn như Frame Relay, Asynchronous Transfer Mode (ATM), Ethernet và 802.1 networks, SONET, và với mạng IP Hay QoS chính là tập hợp các công nghệ mạng cho phép các ứng dụng yêu cầu và nhận các mức dịch vụ theo các kiểu lưu lượng dữ liệu, băng thông, độ trễ … Còn theo ITU-T [45] thì QoS là tổng hòa các đặc tính của một dịch vụ viễn thông liên quan tới khả năng của nó có thể thỏa mãn yêu cầu được quy định trước của người dùng dịch vụ đó Các đặc tính như: Độ chính xác, tốc độ xử lý, độ khả dụng, độ sẵn sàng, độ tin cậy và tính đơn giản của dịch vụ Vì thế, QoS chính là sự kết hợp các yếu tố chất lượng tương ứng với tất cả các dịch vụ như: hỗ trợ dịch vụ, thi hành dịch vụ, ảnh hưởng dịch vụ, duy trì dịch

vụ, bảo toàn dịch vụ và an toàn dịch vụ

Vấn đề đảm bảo QoS trên mạng truyền dữ liệu liên quan đến việc đảm bảo cho dịch vụ trên mạng truyền dữ liệu các thông số sau:

- Về băng thông: đây là tốc độ cần thiết để dịch vụ trên mạng gửi lưu lượng qua mạng, hay nói cách khác, đó là dung lượng cần thiết để mạng hỗ trợ thông lượng của dịch vụ trên mạng

- Về độ trễ: là thời gian mà các gói dữ liệu chuyển từ nút nguồn đến nút đích, đồng thời là thời gian mà dịch vụ có thể chấp nhận được

- Về độ trôi trễ: Độ trôi trễ là khoảng chênh lệch giữa thời gian thực của gói

dữ liệu đến và thời gian gói dữ liệu phải đến theo lý thuyết

- Về tỷ lệ tổn thất gói: là phần trăm dữ liệu mất mát, thường được biểu diễn như tỷ lệ mất gói, mất dữ liệu, phụ thuộc vào khối thông tin phát đi

Ngoài ra còn một số thông số khác như : tiếng vọng, độ tin cậy mạng, độ bảo mật mạng, tỉ số lỗi bit, sự ổn định lớp vật lý và liên kết số liệu, sự ổn định định tuyến, hiệu năng phần cứng toàn mạng, thời gian cần để giải quyết sự cố

Đến nay, việc tiêu chuẩn hóa các dịch vụ trên mạng truyền dữ liệu – mạng viễn thông hiện đại mới đã giúp mạng truyền dữ liệu trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn nhiều với các dịch vụ mạng như: UGS (Unsolicited grant services), rtPS (Real-time polling services), nrtPS (Non-real-time polling services), BE (Best-Effort Service) và ERT-VR (Extended real-time variable rate service) …

Để phân tích cụ thể về tính chất của dịch vụ, ta xét bảng các loại dữ liệu, tương ứng với kiểu lưu lượng trên mạng truyền dữ liệu hiện nay:

Bảng 1.1 Phân loại lưu lượng các dịch vụ

Loại lưu

Dữ liệu Không thuộc thời gian thực

- Truyền dữ liệu, tải dữ liệu

- Dịch vụ VoIP

- IPTV, VoD

- Hội thoại truyền hình

- Chơi game trên mạng Lưu Lưu lượng bắt buộc để duy trì - Đồng bộ mạng

lượng ưu

tiên

độ ổn định của mạng - Dữ liệu điều khiển định tuyến

- Dữ liệu điều khiển chuyển

mạch-… Tương ứng với các kiểu loại dữ liệu trên, ITU-T trong khuyến nghị Y.154x tại [44] đã đề xuất các yêu cầu về QoS như bảng sau:

Bảng 1.2 Lớp dịch vụ và chuẩn QoS

Lớp dịch vụ/Dịch vụ đặc trưng Trễ trung bình Biến thiên trễ Tỷ lệ mất gói

Lớp 0 : Thời gian thực, nhạy trôi trễ

(VoIP, Hội nghị truyền hình …)

100ms <50ms <1.00E-3

Lớp 1: Thời gian thực, có tính tương

tác (VoIP, Hội nghị truyền hình …)

400ms <50ms <1.00E-3

Lớp 2: Tương tác cao, trao đổi dữ

liệu (ví dụ: truyền tín hiệu )

Không xác định

Không xác định Trong các bảng trên, ta thấy được rằng mạng truyền dữ liệu hiện đang thực hiện truyền tải rất nhiều lưu lượng dữ liệu với sự đa dạng về yêu cầu QoS, trong đó:

- Yêu cầu băng thông lớn, nhưng chấp nhận trễ như: E-mail, truyền dữ liệu

- Yêu cầu băng thông không cao, nhưng yêu cầu cao về độ trễ: Thoại (VoIP), điện thoại thấy hình, hội nghị truyền hình…

Tại tiêu chuẩn ITU-T G.1010 [46], đã đưa ra các chỉ tiêu tham số chất lượng cho từng loại dịch vụ thoại, video (xem bảng 1.3)

Bảng 1.3: Các mục tiêu chất lượng đối với các ứng dụng thoại/video

Môi

trường

độ đối xứng

Tốc độ dữ liệu điển hình

Các tham số chất lượng cơ bản

và các giá trị mục tiêu

Trễ một chiều

Phương sai trễ

Tổn thất thông tin (2)

(giới hạn) Thoại Thông

điệp tiếng

nói

Chủ yếu một chiều

4-32 kbit/s < 1 s

(phát lại)

< 2 s (ghi âm)

< 1 ms < 3% tỷ lệ

mất gói (PLR)

16-128 kbit/s (3)

< 10 s < 1 ms < 1% tỷ lệ

mất gói (PLR)

Video Điện thoại

thấy hình

Hai chiều

16-384 kbit/s

< 150 ms (tốt nhất)(4)

< 400 ms (giới hạn)

< 1% tỷ lệ mất gói (PLR)

Máy môi (5):

<80ms Video Một chiều Một

chiều

16-384 kbit/s

< 10 s < 1% tỷ lệ

mất gói (PLR) 1: Bao hàm điều khiển tiếng vọng tương thích

2: Giá trị chính xác phụ thuộc vào bộ giải mã cụ thể, nhưng giả định dùng thuật toán xóa mất gói để giảm hiệu ứng của mất gói lên dịch vụ

3: Chất lượng phụ thuộc lớn vào loại bộ mã hóa và tốc độ bít

4: Những giá trị này được lấy khi hoạt động thời gian dài, có thể chưa đạt được bởi kỹ thuật hiện tại

5: Độ lệch nhấp nháy môi giữa hình ảnh và âm thanh trong quá trình truyền tín hiệu videophone

Qua các bảng trên, ta thấy những dịch vụ viễn thông có yêu cầu tương tác thời gian thực như: thương mại điện tử, giao dịch chứng khoán, trò chơi trực tuyến có yêu cầu chặt chẽ và rất khác nhau về băng thông, trễ, độ biến thiên trễ, thông lượng

… Do đó, mạng truyền dữ liệu phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu QoS để tìm ra tuyến truyền khả dụng phù hợp với dịch vụ yêu cầu Nếu luồng dữ liệu của dịch vụ nào không có yêu cầu QoS, thì không có các ràng buộc tương ứng với việc tìm đường đối với các giải thuật định tuyến, và giải thuật định tuyến sẽ chọn tuyến truyền mà không có các ràng buộc QoS nào cho luồng dữ liệu ấy

1.1.3 Xây dựng các ràng buộc liên quan đến đảm bảo chất lượng dịch vụ

Việc xây dựng các ràng buộc đóng vai trò quan trọng trong việc tìm tuyến truyền trong các giải thuật định tuyến, vì chính nó đảm bảo cho một tuyến truyền

tìm được đảm bảo thỏa mãn chất lượng mà dịch vụ yêu cầu, ở đây là các giá trị thông số QoS của các luồng tin đến các nút mạng Với các yêu cầu của luồng tin chỉ

có một thông số QoS (như băng thông, độ trễ …) thì việc so sánh trực tiếp giá trị thông số trên là đảm bảo Tuy nhiên, với các yêu cầu liên quan nhiều thông số QoS thì việc xây dựng các ràng buộc là rất quan trọng với các giải thuật định tuyến

Để minh họa điều này, ta xét một mạng cụ thể G(N,L) trong đó: N là tập các nút mạng, và L là tập các đường liên kết trong mạng Gọi một đường liên kết từ nút mạng a đến nút mạng b được ký hiệu là (a,b) Một tuyến truyền P bao gồm s liên kết được ký hiệu là P=(n1, n2, … ns+1) và bắt đầu từ nút mạng n1 đến nút mạng ns+1 Gọi

u là giá trị thông số QoS nào đó của phần tử mạng cần xét, có thể là băng thông, độ trễ …, và ký hiệu u(a,b) là giá trị thông số đó của liên kết (a,b) Tương tự, gọi u(P)

là giá trị thông số của cả tuyến truyền P

Với một luồng thông tin f có yêu cầu một thông số nào đó, thì mạng cần phải xác định giá trị thông số tương ứng của mạng mình, có giá trị đáp ứng được yêu cầu của luồng thông tin đó hay không, để có thể cung cấp dịch vụ trên mạng Tuy vậy, với mỗi loại thông số QoS, có các cách xác định khác nhau, cụ thể:

Loại Cộng: u(P)= u(n1, n2) + u(n2, n3) + … + u(ns, ns+1); (1.1) Loại Nhân: u(P)= u(n1, n2) u(n2, n3) … u(ns, ns+1); (1.2) Loại hàm lõm: u(P)= min[u(n1, n2), u(n2, n3), … , u(ns, ns+1)]; (1.3) Loại hàm lồi: u(P)= max[u(n1, n2), u(n2, n3), … , u(ns, ns+1)]; (1.4) Với các ứng dụng chỉ yêu cầu một giá trị thông số QoS, ta có thể sử dụng trực tiếp các cách tính như trên Tuy nhiên, khi một ứng dụng lại yêu cầu nhiều hơn một thông số, đặc biệt là các ứng dụng yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng, thì việc xây dựng các ràng buộc phức hợp sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc định tuyến, chọn đường phù hợp nhất để đáp ứng tốt các nhu cầu đó Cụ thể như các cách sau:

1) Việc xây dựng hàm ràng buộc:

Để thuận tiện cho tính toán, ta xây dựng một hàm g(x1, x2, … xn), trong đó, n biến số x1, x2, … xn sẽ thay thế cho từng giá trị thông số QoS đơn

Gọi v1, v2, … vn là n giá trị thông số QoS yêu cầu của luồng thông tin truyền qua mạng Gọi u1, u2, … un là n giá trị thông số QoS của tuyến truyền P trên mạng

Nếu g(u1, u2, … un) ≥ g(v1, v2, … vn) thì ta nói tuyến truyền P có khả năng đáp ứng dịch vụ cho luồng thông tin trên và ngược lại

Ví dụ, với hai giá trị u1, u2 lần lượt là băng thông và độ trễ Hàm thường gặp nhất là:

g(u1, u2)= u1/u2 (1.5) Khi một luồng thông tin yêu cầu có giá trị v1, v2 đến mạng thỏa mãn (u1/u2 ≥

v1/v2) ta nói tuyến truyền P đủ đáp ứng cho luồng thông tin trên

2) Việc so sánh trực tiếp tuần tự:

Việc xây dựng hàm ràng buộc đơn giúp cho việc tính toán trở nên đơn giản hơn nhiều Tuy nhiên, trong một vài trường hợp, mặc dù giá trị của tuyến truyền lớn hơn nhưng vẫn không đảm bảo chất lượng dịch vụ với một hay một vài thông số nào đó Ví dụ, có thể tuyến truyền có băng thông đủ, nhưng độ trễ lại lớn hơn một chút chẳng hạn … sẽ làm cho chất lượng truyền không đảm bảo

Do đó, việc so sánh tuần tự từng thông số sẽ giúp việc đảm bảo chất lượng tốt hơn Cụ thể, ta xây dựng thủ tục so sánh như sau:

Hình 1.2 Xây dựng thủ tục so sánh tuần tự Qua thủ tục so sánh trên, ta thấy, chỉ cần một thông số QoS không đảm bảo, thì tuyến truyền P coi như bị loại bỏ, tương ứng với khẳng định tuyến truyền P không đủ chất lượng phục vụ cho luồng tin f đến

Trong các giải thuật định tuyến đề xuất trong luận án, luận án sử dụng kiểu so sánh tuần tự này để làm tiêu chuẩn chọn tuyến truyền đảm bảo các thông số QoS

Cancel(P); //Loại bỏ tuyến truyền P Endif

Cụ thể với tuyến truyền P và luồng tin f: Với kiểu so sánh tuần tự hai thông số băng thông và độ trễ thì luận án sử dụng thủ tục sau:

Hình 1.3 Thủ tục so sánh tuần tự hai thông số QoS

Với kiểu so sánh ba thông số QoS là băng thông, độ trễ và tỷ lệ mất gói làm tiêu chuẩn chọn đường, luận án sử dụng thủ tục như sau:

Hình 1.4 Thủ tục so sánh tuần tự ba thông số QoS

Với băng thông là băng thông còn lại, độ trễ là độ trễ truyền lan và PER là tỷ

lệ mất gói tin trên toàn tuyến truyền P khi so sánh với yêu cầu của luồng tin f

3) Việc xây dựng hàm mục tiêu tổng quát:

Bên cạnh việc xây dựng ràng buộc giữa các thông số như mục 1), ta còn có thể

sử dụng một hoặc nhiều thông số QoS để xây dựng hàm ràng buộc tương ứng với một mục tiêu cụ thể, ví dụ như: Đảm bảo cân bằng tải, đảm bảo cân bằng băng thông, đảm bảo độ ổn định mạng … như [58] đã thực hiện

4) Các cách xây dựng khác:

Ngoài các phương pháp trên, còn có các cách khác như:

- Ước lượng và sử dụng xác suất của nhiều thông số

- Khoanh vùng thông số hay sắp xếp thông số …

Các cách này chiếm nhiều bộ nhớ trong tính toán nên ít được sử dụng trong thực tế

Việc ứng dụng các kiểu ràng buộc trên được ứng dụng nhiều trong các giải thuật định tuyến đảm bảo QoS Trong các đề xuất của luận án, kiểu xây dựng hàm ràng buộc và so sánh tuần tự trực tiếp được sử dụng, trong đó, kiểu so sánh trực tiếp tuần tự được sử dụng chủ yếu với các kết quả được nêu ra trong các phần mô phỏng trong các chương tiếp sau

1.1.4 Vấn đề đảm bảo QoS khi mạng viễn thông phát triển mạnh mẽ trong

giai đoạn hiện nay

1.1.4.1 Tổng quan

Như giới thiệu trong phần mở đầu, việc bùng nổ nhu cầu dữ liệu, nhu cầu về tốc độ truyền tải thông tin như nghiên cứu tại [27], [93], [100], càng làm cho mạng viễn thông hiện nay cần có các giải pháp mạng mẽ nhằm đáp ứng với nhu cầu ấy, với sự chung tay toàn cộng đồng Nhiều dự án mới, công nghệ mới đã được bắt đầu triển khai ở các quốc gia phát triển như Mỹ, Pháp, Nhật Bản… nhằm đẩy mạnh nghiên cứu, thiết kế mạng viễn thông, công nghệ viễn thông mới, nổi bật là các dự

án định hướng xây dựng mạng viễn thông thế hệ mới, nhằm định hướng cho toàn cầu về một mạng viễn thông hiện đại có tính khả dụng cao, vừa đáp ứng được nhu cầu hiện tại, vừa có tầm nhìn cho những nhu cầu cần thiết trong tương lai, như các

dự án FIND [24], FP7 [33], NICT [60], AKARI [62], GENI [73], cũng như các nghiên cứu tại [47], [94], …

Theo đó, mạng viễn thông trong thời gian tới sẽ đáp ứng tốt hơn của nhu cầu

đa dạng con người, đáp ứng xu hướng dịch chuyển dịch vụ từ tĩnh sang động, từ cố định sang di động, từ một vài điểm đến khắp nơi…, một xu hướng chung của mạng viễn thông hiện nay, với đa dạng cách thức kết nối, số lượng thiết bị viễn thông,

chủng loại, loại hình dịch vụ và số lượng người tham gia thị trường mạng ngày càng tăng mạnh mẽ Bên cạnh đó, mạng viễn thông còn đáp ứng nhu cầu của người sử dụng hướng đến các dịch vụ chủ động hơn, thông qua các dịch vụ tương tác trực tiếp hay trực tiếp lựa chọn hệ thống cung cấp tốt hơn khi sử dụng dịch vụ Chính vì thế, mạng viễn thông hiện nay, cũng như trong thời gian đến phải chịu tải rất lớn, đặc biệt là phần mạng lõi, mạng backbone, và các tuyến kết nối chính giữa các nút mạng lõi, nơi tập trung, định tuyến, phân hướng các luồng thồng tin trên mạng (các phần sau sẽ làm rõ các vấn đề liên quan này)

1.1.4.2 Định hướng cấu trúc mạng và yêu cầu đảm bảo QoS trên mạng viễn

thông trong thời gian tới

Về cấu trúc mạng và không gian truy nhập, việc truy nhập mạng viễn thông trong thời gian tới được thực hiện mọi nơi, bằng mọi hình thức khả dĩ: di động, cố định, có dây, không dây … với khả năng của hạ tầng mạng cung cấp các loại dịch

vụ yêu cầu, với khả năng đáp ứng tốt các nhu cầu thiết yếu của người sử dụng, với việc phân tầng mạng viễn thông thành mạng lõi, mạng gom và mạng truy nhập như hình 1.5

Hình 1.5 Hội tụ dịch vụ và hạ tầng mạngVới việc tập trung trong hệ thống mạng, từ mạng truy nhập, mạng gom và mạng lõi, việc thống nhất quản lý mạng trên một nền tảng chung tạo ra khả năng đáp ứng tốt hơn nhu cầu cao về QoS cho các loại hình dịch vụ viễn thông Việc thống nhất điều khiển chung trong mạng, là một hướng phát triển trong quản lý

mạng, đảm bảo chất lượng dịch vụ từ nơi cung cấp dịch vụ đến tận người sử dụng dịch vụ như hình 1.6

Hình 1.6 Hội tụ dịch vụ trên nền mạng viễn thông

Vì thế, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ trên mạng viễn thông hiện đại luôn là bài toán hết sức quan trọng Khi nhu cầu người sử dụng càng cao, ý thức sử dụng dịch vụ càng sâu sắc thì chất lượng dịch vụ đặt ra cho công nghệ đáp ứng thách thức rất lớn Với số lượng nút mạng và tốc độ mạng tăng nhanh, cùng với nhiều loại hình dịch vụ, đặc biệt là các dịch vụ có yêu cầu cao về chất lượng như các dịch vụ đa phương tiện, dịch vụ tương tác trực tuyến … thì yêu cầu về chất lượng dịch vụ đến từng dịch vụ sẽ ngày càng cao

Để đáp ứng được những nhu cầu về QoS cao đó, thì việc đẩy mạnh các nghiên cứu về kỹ thuật định tuyến mới với các yêu cầu đặt ra như trong nghiên cứu [62], [94] đã đề cập:

Khả năng mở rộng qui mô: Các thiết bị được kết nối với mạng sẽ vô cùng đa

dạng, lên hàng tỷ thiết bị kết nối, với dung lượng yêu cầu lớn hơn hiện tại rất nhiều

Chế độ mở và tính vững chắc: Mạng phải có khả năng hỗ trợ cho phép người

sử dụng cung cấp dịch vụ và tính sẵn sàng mạng là cần thiết

Khả năng mọi lúc mọi nơi và tích hợp hóa: Thiết kế mạng phải được đơn giản

hóa bằng cách tích hợp các phần phổ biến Việc đơn giản hóa này tăng độ tin cậy và

tạo điều kiện mở rộng, nâng cấp tiếp sau đó, hỗ trợ tốt cho việc truy nhập mạng mọi lúc, mọi nơi

Khả năng điều khiển phân tán: Điều khiển phân tán phải được mở rộng hơn so

với khả năng hiện có; nhất là khi số lượng nút liên tục tăng và trong các mạng quy

mô lớn hoặc cấu hình mạng khác nhau, trong đó vấn đề đặt ra là việc tự điều khiển hoặc tự hoạt động tại các nút Các yêu cầu đa định tuyến bao gồm định tuyến QoS,

hỗ trợ việc lựa chọn tuyến truyền cho người sử dụng tùy theo nhu cầu, nhằm đảm bảo QoS đến từng luồng tin trên mạng Đồng thời, tập trung cải thiện hiệu năng định tuyến, đặc biệt là định tuyến trên các nút mạng lõi, nơi chịu tải rất lớn trong quá trình vận hành thực tế

Việc xác định các yêu cầu trên nhằm định hướng xây dựng bài toán đảm bảo QoS và hoàn chỉnh giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng viễn thông phát triển mạnh mẽ hiện nay Để giải quyết tốt các yêu cầu này, kỹ thuật định tuyến

là một hướng nghiên cứu rất hiệu quả và đã giải quyết được một phần các yêu cầu trên, nhất là các giải thuật định tuyến dùng thông tin nội bộ (TTNB) như trong các khảo sát ở các phần sau

1.2 Kỹ thuật định tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ

1.2.1 Tổng quan:

Như đã nói ở trên, hiện nay hàng ngày một lượng dữ liệu lớn đã chuyển trên mạng đến rất nhiều nút mạng, với hàng loạt yêu cầu dịch vụ mới Tuy nhiên, về cơ bản trao đổi thông tin vẫn là trao đổi dữ liệu theo từng gói tin từ nút mạng nguồn hướng đến nút đích định sẵn Tiến trình đó chính là quá trình định tuyến (hình 1.7)

Hình 1.7 Sơ đồ mô tả việc định tuyến trên mạng viễn thông

Để nâng cao hiệu quả hoạt động mạng, thì việc mạng phải đáp ứng đúng, đủ chất lượng dịch vụ theo yêu cầu của người sử dụng là rất quan trọng, trong đó, các phần tử mạng và giải thuật định tuyến đảm bảo các thông số chất lượng mạng (các thông số QoS) đóng vai trò quyết định Việc sử dụng các giải thuật định tuyến đảm bảo QoS đã giúp cải thiện chất lượng tuyến truyền, chất lượng dịch vụ và khả năng

sử dụng tài nguyên mạng Do đó, xét về bản chất, định tuyến đảm bảo QoS chính là việc tìm tuyến truyền phù hợp cho các luồng tin dựa trên một số nhận biết về độ sẵn sàng của tài nguyên trong mạng cũng như các yêu cầu của luồng tin Trong đó, chất lượng dịch vụ (QoS) trong phạm vi định tuyến là khái niệm thể hiện mức độ đáp ứng những thoả thuận giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng về số lượng lẫn chất lượng kết nối Yêu cầu chất lượng của một tuyến truyền là các ràng buộc liên quan đến các chất lượng của các kết nối, các liên kết giữa các nút mạng

Để minh họa quá trình xác định tuyến truyền đảm bảo QoS trên, ta xét bài toán tổng quát về định tuyến đảm bảo QoS Xét mạng G(N,L) tương tự như trong phần khảo sát về QoS (phần 1.1.3), với N là tập các nút mạng, và L là tập các đường liên kết trong mạng Gọi P là một tuyến truyền bao gồm s liên kết, P=(n1, n2, … ns+1), bắt đầu từ nút mạng n1 đến nút mạng ns+1 Giả sử giải thuật định tuyến sử dụng hàm ràng buộc đơn g(x1, x2, … xn) (như đã xét ở phần 1.1.3 ở trên)

Gọi u(P)=(u1, u2, … un) là giá trị n thông số QoS của tuyến truyền P trên mạng Khi đó, bài toán định tuyến đảm bảo giá trị thông số g(u(P)) trên mạng chính

là bài toán tìm tuyến truyền P có g(u(P)) đảm bảo một trong các lựa chọn sau:

1 g(u(P)) bé nhất;

2 g(u(P)) lớn nhất;

3 g(u(P)) ≥ giá trị g(v) của luồng tin đến;

4 g(u(P)) ≤ giá trị g(v) của luồng tin đến;

(trong đó v=(v1, v2, … vn) là giá trị n thông số QoS yêu cầu của luồng thông tin truyền qua mạng)

Việc lựa chọn và xác định một trong các lựa chọn trên tùy thuộc vào thông số QoS mà dịch vụ yêu cầu Ví dụ, nếu định tuyến yêu cầu đảm bảo giá trị độ trễ, thì

lựa chọn thứ (4) là phương án phải dùng nhằm đảm bảo có độ trễ nhỏ hơn độ trễ

yêu cầu của luồng tin Trong khi đó, nhiều giải thuật định tuyến khác như tại [58]

lại chọn lựa chọn (1) do nó phải đảm bảo việc cân bằng băng thông trên mạng tại

thời điểm quyết định định tuyến là tốt nhất

Tóm lại, định tuyến đảm bảo QoS là cơ chế định tuyến theo đó tuyến truyền cho các luồng được xác định dựa trên sự sẵn sàng của tài nguyên trong mạng cùng với nhu cầu QoS của luồng, hay nói cách khác, đó là cách chọn tuyến truyền liên quan đến các thông số QoS như băng thông, độ trễ và các thông số QoS khác, nhằm mục tiêu là: Trước hết, là để đáp ứng các yêu cầu QoS của người sử dụng Thứ hai,

là để tối ưu hoá mức độ sử dụng tài nguyên mạng Thứ ba, khi mà mạng ở tình trạng tải lớn, khả năng thực thi của mạng giảm, giống như khi xảy ra tắc nghẽn, khi đó việc ứng dụng định tuyến đảm bảo QoS được mong đợi là sẽ cho chất lượng tốt hơn như đã phân tích ở trên và chính vì thế, định tuyến đảm bảo QoS thì khó thiết kế và thực thi hơn nhiều so với các dạng định tuyến khác

Như phân tích ở [41], bài toán định tuyến đa thông số, đa ràng buộc thường ở dạng NP-khó, nên thường thì ta không tìm giải pháp tốt nhất, mà là tìm giải pháp khả dụng nhất để chuyển dữ liệu thông tin ở mức độ chấp nhận được Vì thế, định tuyến đảm bảo QoS là một khía cạnh rất quan trọng với mục tiêu là chọn tuyến truyền đủ đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu về QoS đó Với mạng viễn thông rộng lớn, phức tạp như hiện tại thì việc tìm tuyến truyền là một vấn đề phức tạp và nhiều thách thức, với nhiều yêu cầu QoS cần phải thỏa mãn, trong khi đó vẫn cần phải đáp ứng được với việc thay đổi liên tục của cấu hình mạng lưới và tài nguyên mạng

Để đạt được hiệu quả cao trong việc định tuyến, mạng lưới phải đáp ứng được nhiều loại thông số QoS, mà phổ biến nhất vẫn là băng thông, độ trễ và độ mất gói Mặc dù, giải thuật định tuyến đặt ra đáp ứng càng nhiều thông số QoS sẽ làm cho việc tính toán càng thêm phức tạp, nhưng nó cũng làm cho việc định tuyến hiệu quả hơn và mềm dẻo hơn

Tương ứng với cách tính toán tìm tuyến truyền phù hợp với yêu cầu của dịch

vụ, hiện tại có các kiểu như:

- Định tuyến sử dụng thông tin toàn mạng để tính toán, tìm tuyến truyền Trong luận án gọi là kiểu định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin toàn cục

- Định tuyến sử dụng thông tin tại nút nguồn để tính toán chọn tuyến truyền trên cơ sở tập các tuyến truyền đã xây dựng trước để truyền thông tin Trong luận án gọi là kiểu định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin nội bộ

- Các giải thuật định tuyến dùng một hay nhiều thông số QoS làm tiêu chuẩn chọn đường

Phần sau sẽ trình bày cụ thể các kiểu định tuyến trên cùng một số giải thuật định tuyến tiêu biểu Trên cơ sở đó, Luận án sẽ có những đánh giá những ưu nhược điểm và đề xuất các giải thuật định tuyến mới trong các phần sau

1.2.2 Định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin toàn cục

1.2.2.1 Tổng quan:

Trong định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin toàn cục, việc tìm một tuyến truyền có khả năng đáp ứng được những yêu cầu của luồng dữ liệu cần có thông tin trạng thái của toàn mạng Để thu thập và lưu trữ thông tin trạng thái của mạng, hệ thống cần phải thực hiện cập nhật thường xuyên, và càng chính xác càng tốt các bảng thông tin định tuyến hoặc các dạng lưu trữ thông tin trạng thái toàn mạng, để giúp cho giao thức định tuyến tại các nút mạng thực hiện chính xác việc định tuyến trên mạng

Với một giải thuật định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin toàn cục (TTTC) đều có hai nhiệm vụ cơ bản, thứ nhất đó là thu thập thông tin về trạng thái liên kết

và giữ các thông tin này luôn cập nhật Thứ hai, là tính toán được truyền khả dụng nhất cho mỗi luồng dữ liệu dựa trên thông tin trạng thái đang nắm giữ Do đó, thông tin trạng thái của mạng cung cấp cho giải thuật định tuyến nắm vai trò quan trọng trong quá trình định tuyến

1.2.2.2 Các kiểu định tuyến đảm bảo QoS sử dụng thông tin toàn cục:

Trên cơ sở bài toán tổng quát về định tuyến đã đề cập ở các phần trên, giải thuật định tuyến dùng thông tin toàn cục có các loại sau:

1) Định tuyến nguồn:

Tại mỗi nút nguồn đều duy trì một bảng thông tin trạng thái toàn mạng dùng

để tính toán tuyến truyền tại nút này đến các đích đến khác Thông tin trạng thái toàn mạng có thể bao gồm cả cấu hình mạng và trạng thái của tất cả đường liên kết Nút nguồn dựa trên bảng thông tin này, tính toán, tìm đường phù hợp với một yêu cầu truyền thông tin đến nút Sau khi tuyến truyền được xác lập, nút nguồn sẽ gửi các bản tin phù hợp đến các nút mạng trung gian trên tuyến truyền tìm được về đường kết nối mới đó Tuy nhiên, nếu không có đường nào phù hợp với luồng tin đến thì nút nguồn sẽ loại bỏ luồng tin đến, như mô tả tại [39], [67]

Định tuyến nguồn là có điểm mạnh là đơn giản, dễ triển khai sử dụng và không bị lặp do nó được tính toán toàn tuyến truyền ngay tại nút nguồn, và định tuyến thông tin theo tuyến truyền này Các nút trung gian trên tuyến truyền chỉ cần định tuyến thông tin theo đường xác định trước này thôi Điều này có lợi điểm nữa

là nó sẽ không gây ra sự định tuyến lòng vòng Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm là: Mỗi bộđịnh tuyến chứa thông tin trạng thái mạng hoàn chỉnh, màđiều này là khó duy trì, đặc biệt đối với mạng lớn, gây ra nhiều cập nhật thông tin trạng thái, do đóđưa nhiều lưu lượng tải tới mạng Do đó, nếu tổng hợp những cập nhật thông tin trạng thái để làm giảm sự quá tải lưu lượng, thì độ chính xác của thông tin có thể bị giảm đi, dẫn đến, có thể không tìm được một đường thích hợp hiện tại

Đồng thời, mặc dù các nút mạng khác có thể dễ dàng định hướng lưu lượng, nhưng việc tính toán tải tại các nút nguồn là rất lớn, do đó giải thuật định tuyến nguồn có vấn đề về việc đáp ứng mở rộng mạng, khó áp dụng cho các mạng lớn

2) Định tuyến phân tán:

Trong định tuyến phân tán, mỗi nút nguồn chỉ nắm thông tin về các nút kế tiếp

có kết nối với nút nguồn Do đó khi một luồng dữ liệu truyền tới, nút nhận tin chỉ chuyển luồng tin đó tới nút tiếp theo Theo từng bước như vậy, luồng tin được đưa đến đích Việc tính toán tuyến truyền được phân bố trên các nút mạng dọc theo tuyến truyền từ nút nguồn đến nút đích Các bản tin điều khiển định tuyến được trao đổi giữa các nút mạng này để cập nhật trạng thái thông tin toàn mạng và tính toán nút mạng tiếp theo, như [76], [78], [80], [85] nghiên cứu Cũng giống như định

tuyến nguồn, việc định tuyến phân tán cũng cần tất cả các nút mạng duy trì thông tin trạng thái toàn mạng để tính toán tuyến truyền, nhưng việc tính toán tuyến truyền để định tuyến thông tin tại các nút mạng lại phân tán, và độc lập nhau Để có thể hoạt động thống nhất, các bảng định tuyến được trao đổi, chuyển tiếp giữa các nút mạng, đồng thời phải duy trì việc tính toán trên toàn mạng, cần bộ nhớ rất lớn

và khả năng tính toán rất cao tại các nút mạng Ưu điểm của định tuyến kiểu này là giảm thời gian thiết lập định tuyến, và dễ co giãn hơn so với định tuyến nguồn, do

đó, dễ dàng để thiết kế và phù hợp hơn với các giao thức định tuyến hiện thời Nhược điểm của kiểu định tuyến này: Việc tính toán tải định tuyến được thực hiện tại tất cả các nút mạng từ nút nguồn tới nút đích Tuy nhiên, vấn đềđịnh tuyến lòng vòng rất dễ xảy ra khi thông tin trạng thái định tuyến trong các bộđịnh tuyến là khác nhau, không phù hợp hoặc không được cập nhật kịp thời, nhất là đối với các mạng lớn như [21] phân tích

3) Định tuyến phân cấp:

Định tuyến phân cấp là phù hợp nhất cho mạng lớn Giải thuật định tuyến phân cấp nhóm các nút mạng vào các nhóm có mức khác nhau, trong đó, mỗi nút mạng duy trì một trạng thái tổng thể của nhóm mà có chứa nút đó và trạng thái tổng hợp của các nhóm khác Mỗi nhóm các nút mạng lại được xem như một nút mạng logic Các nút logic này cũng được nhóm lại thành các nhóm nút logic … như [12] Cấu trúc của định tuyến bao gồm nhiều cấp Thông tin định tuyến được tích hợp tại các nút tiếp giáp với mỗi nhóm Mỗi nút bao gồm thông tin chi tiết về nhóm của nó và thông tin được tích hợp về các nhóm khác Kiểu phân cấp này đã giúp giải quyết được vấn đề co giãn và tính toán nhiều tại các mạng lớn Nhiều nghiên cứu và đề xuất về định tuyến phân cấp này, nhất là các mạnh hình sao và lưới [48] Tuy vậy, kiểu định tuyến này cũng có những hạn chế rất khó khắc phục, nhất

là khi có quá nhiều phân cấp, và quá nhiều nút mạng tham gia và thoát ra khỏi nhóm, hoặc chuyển đổi nhóm liên tục… Hơn nữa, hoạt động của kiểu định tuyến này phụ thuộc rất nhiều vào việc tập hợp, tổng hợp thông tin của các nhóm nút mạng, kiểu định tuyến của các nhóm nút logic khác nhau …