IV. ĐỊNH TUYẾN MẠNG IP/WDM
3. Dành bước sóng (WR) trong IP/WDM
Trong khuôn khổ cuốn sách này chúng tôi chỉ trình bày và phân tích ưu nhược điểm của hai phương pháp dành bước sóng WR (Wavelength reservation) quen thuộc là Forward Reservation hay còn gọi là Source-Initiated Reservation (SIR) và Backward Reservation hay Destination-Initiated Reservation (DIR). Hai phương pháp cải tiến là FBR (Forward and Backward Reservation) và IIR (Intermediate- Node Initiated Reservation) độc giả có thể tìm hiểu trong các tài liệu tham khảo [13]
và [14].
a) Phương pháp SIR
Trong phương pháp SIR, nút nguồn gửi gói RESV (Reserve packet) khi xuất hiện yêu cầu thiết lập lightpath. Gói RESV sẽ dành trước một bước sóng từ nút nguồn đến nút đích. Quá trình dành trước được thực hiện tại các nút trung gian. Đầu
Chương 3: Truyền tải IP/WDM 189 tiên, nút nguồn chọn một bước sóng để dành trước từ các tập bước sóng rỗi bằng giải thuật gán bước sóng và gởi gói RESV về phía nút đích. Khi các nút trung gian nhận được gói RESV, nó sẽ xem bước sóng cần được dành trước có rỗi hay không cho liên kết kế tiếp hay không. Nếu có thì nút trung gian này dành trước (khóa) bước sóng này lại và chuyển tiếp gói RESV đến nút kế tiếp. Quá trình thiết lập lightpath hoàn tất khi gói RESV đến được nút đích. Khi đó một gói ACK (Acknowledgment packet) được gởi trả về nút nguồn để thông báo cho nút nguồn biết lightpath đã được thiết lập. Một khi nhận được gói ACK, nút nguồn sẽ cho dữ liệu truyền đi trên lightpath đã được thiết lập. Khi không còn dữ liệu truyền trên lightpath, nút nguồn chờ trong một khoảng thời gian timeout rồi sau đó gửi gói REL về phía nút đích để giải phóng lightpath.
Do nút nguồn chỉ biết được bước sóng nào rảnh ở các liên kết lân cận nên không thể đảm bảo được bước sóng được chọn đó có rảnh trên các liên kết khác hay không. Nếu không, quá trình dành trước sẽ thất bại và nút trung gian loại bỏ gói RESV, gởi trả về nút nguồn một gói NACK (Negative ACK packet) và một gói FAIL. Gói NACK thông báo cho nút nguồn biết là quá trình dành trước đã thất bại tại một nút trung gian nào đó. Gói FAIL là để giải phóng bước sóng đã được khóa ở các nút trung gian trước đó. Trong trường hơp này, khi nhận được gói NACK, nút nguồn sẽ truyền lại gói RESV để thử dành trước một bước sóng khác.
Tình huống thất bại vừa nêu cho ta thấy điểm yếu của phương pháp SIR. Điểm yếu này có thể được cải tiến đôi chút nếu ta dành trước nhiều bước sóng (over- reservation) thay vì chỉ một. Tuy nhiên, như vậy thì rất lãng phí tài nguyên mạng và có thể gây tắc nghẽn cho các yêu cầu khác.
Hình 3.17 Phương pháp SIR [12].
b) Phương pháp DIR
Trong phương pháp này, đầu tiên nút nguồn gởi gói PROBE về phía nút đích. Gói PROBE sẽ thu thập các thông tin về trạng thái bước sóng tại các nút trung gian mà nó đi qua. Khi nút đích nhận được gói PROBE, nó sẽ có được tất cả thông tin về việc sử dụng bước sóng tại các liên kết trung gian. Dựa trên các thông tin này, nút đích thực hiện giải thuật gán bước sóng và quyết định chọn một bước sóng để dành trước. Sau đó nó gởi gói RESV trở ngược về phía nút nguồn. Khi nút nguồn nhận được gói RESV thì đồng nghĩa với việc lightpath đã được thiết lập xong, nút nguồn bắt đầu quá trình truyền dữ liệu. Khi kết thúc việc truyền dữ liệu, nút nguồn cũng đợi một khoảng thời gian timeout trước khi quyết định gửi gói REL để giải phóng lightpath.
Tuy nhiên quá trình dành trước bước sóng không phải lúc nào cũng thành công. Với phương pháp này, có thể có ba tình huống thất bại.
Tình huống thất bại thứ nhất, khi gói PROBE đi qua một nút trung gian, nếu tại nút đó không còn bước sóng nào rảnh thì nút đó sẽ loại bỏ gói PROBE và gửi gói NACK về báo cho nút nguồn biết quá trình thiết lập đã bị thất bại. Khi này nút nguồn có thể sử dụng một đường thay thế và truyền lại gói PROBE trên đường mới hoặc kết nối sẽ bị tắc nghẽn.
Tình huống thất bại thứ hai, gói PROBE đã đến được nút đích, tuy nhiên giải thuật gán bước sóng không thể tìm được lightpath nào còn rảnh trong toàn bộ các liên kết trên đường. Khi này, nút đích sẽ gởi gói NACK về nút nguồn. Nút nguồn có thể sử dụng một đường thay thế và truyền lại gói PROBE trên đường mới hoặc kết nối sẽ bị tắc nghẽn.
Tình huống thất bại thứ ba, giải thuật gán bước sóng đã tìm được bước sóng thích hợp và nút đích gửi gói RESV trở về. Tuy nhiên ta hãy chú ý là giữa thời điểm gói PROBE thu thập thông tin về trạng thái bước sóng tại một nút trung gian đến thời điểm gói RESV đến được nút trung gian này là một khoảng thời gian được gọi là vulnerable time. Trong khoảng thời gian này, trạng thái của nút có khả năng bị thay đổi và bước sóng sắp được dành trước thì có thể đã bị một gói RESV khác đến chiếm mất. Khi đó việc thiết lập lightpath cũng xem như bị thất bại, nút trung gian đó sẽ gửi gói NACK về phía nguồn và gói FAIL về phía nút đích để giải phóng các bước sóng đã được dành trước. Khi nút nguồn nhận được gói NACK trong trường hợp này, nó sẽ truyền lại gói PROBE.
Như vậy ta tình huống thất bại thứ ba cho ta thấy được điểm yếu của phương pháp DIR. Đó là do khoảng thời gian vulnerable time mà việc dành trước bước sóng có thể sử dụng các thông tin cũ (outdated information). Giữa hai phương pháp DIR và SIR thì DIR được đánh giá cao hơn do giải thuật gán bước sóng được cung cấp nhiều thông tin về trạng thái đường truyền hơn.
Chương 3: Truyền tải IP/WDM 191 Hình 3.18 Phương pháp DIR [12].
Truyeàn dữ liệu
Chạy giải thuật
WA PROBE
RESV Yeâu caàu
keát noái
(a) Tình huoáng thieát lập thành công
Chạy giải thuật WA
=> khoâng tìm được lightpath PROBE
NACK Yeâu caàu
keát noái
(c) Tình huống thất bại thứ hai
PROBE Time out REL
PROBE NACK Yeâu caàu
keát noái
(b) Tình huống thất bại thứ nhất PROBE
Chạy giải thuật
WA PROBE
NACK RESV Yeâu caàu
keát noái
(d) Tình huống thất bại thứ ba
FAIL PROBE