Tài liệu Ip trên nền các mạng quang wdm và kĩ thuật lưu lượng ip-wdm

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC...................................................................................................................... I THUẬT NGỮ VIẾT TẮT..........................................................................................VII LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ IP/WDM.....................................................................3 1.1 Khái niệm mạng IP/WDM..................................................................................3 1.2 Lí do chọn IP/WDM...........................................................................................7 Các mạng quang WDM đòi hỏi mặt phẳng điều khiển thống nhất và có khả năng phân cấp giữa các mạng con được cung cấp bởi các nhà khai thác WDM khác nhau. Các giao thức điều khiển IP đã được triển khai rất rộng rãi và được chứng minh là có khả năng phân cấp. Sự xuất hiện của MPLS không chỉ bổ sung cho IP truyền thống kĩ thuật lưu lượng và khả năng QoS biến đổi mà còn đưa ra một mặt phẳng điều khiển trung tâm IP thống nhất giữa các mạng. ..................................................8 Sự khác biệt giữa các thiết bị mạng WDM đòi hỏi sự liên kết giữa các nhà khai thác trung gian. Ví dụ như các WADM không trong suốt đòi hỏi các khuôn dạng tín hiệu nhất định ví dụ như tín hiệu SONET/SDH ở các giao diện khách xen/tách của chúng. Sự liên kết hoạt động giữa WDM đòi hỏi sự xuất hiện của tầng mạng mà ở đây là IP..................................................................................................................... 8 CHƯƠNG II KĨ THUẬT LƯU LƯỢNG IP/WDM.....................................................10 2.1 Mô hình hoá lưu lượng viễn thông....................................................................10 2.1.1 Mô hình lưu lượng dữ liệu và thoại cổ điển................................................10 2.1.2 Các mô hình lưu lượng dữ liệu lí thuyết.....................................................11 2.1.3 Một mô hình tham chiếu băng thông..........................................................12 2.2 Bảo vệ và tái cấu hình.......................................................................................18 2.3 Các mô hình bảo vệ và tái cấu hình trong mạng IP/WDM................................19 2.4 Khái niệm kĩ thuật lưu lượng IP/WDM............................................................20 2.5 Mô hình hoá kĩ thuật lưu lượng IP/WDM.........................................................21 2.5.1 Kĩ thuật lưu lượng chồng lấn......................................................................21 2.5.2 Kĩ thuật lưu lượng tích hợp........................................................................23 2.5.3 Nhận xét.....................................................................................................23 2.6 Mô hình chức năng của kĩ thuật lưu lượng IP/WDM........................................25 2.6.1 Cơ sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng IP/WDM......................................27 2.6.2 Quản lí giao diện IP với WDM...................................................................29 2.6.3 Khởi tạo tái cấu hình..................................................................................30 2.6.4 Đo kiểm và giám sát lưu lượng..................................................................31 Nguyễn Thế Cương, D2001VT i Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục Chỉ định giao diện cần đo đạc.................................................................................33 Khởi tạo ‘libcap’. Libcap có thể hoạt động như một đa thiết bị. Mỗi phép đo được nhận dạng bởi một bộ miêu tả lọc (hay còn gọi là nhận dạng phiên).......................33 Xác định tập các quy tắc để chỉ rõ loại lưu lượng nào muốn tìm kiếm, liên kết các quy tắc này lại và áp dụng chúng cho phiên............................................................33 Thực hiện lặp sơ cấp để tiến hành đo.....................................................................33 Đóng phiên hay bộ miêu tả lọc...............................................................................33 Khối giám sát vị trí: Khối này được cài đặt và cấu hình ở tại vị trí cần giám sát. Dữ liệu Ping thu thập được sẽ luôn sẵn sàng cho các máy chủ nhờ HTTP. Cũng có các công cụ PingER có khả năng giám sát vị trí mà cung cấp các phân tích trong thời gian gần và báo cáo các dữ liệu mà nó có trong các bộ nhớ cache cục bộ...............34 Khối giám sát vị trí ở xa: Khối này được cài đặt tại máy chủ ở xa thụ động. Nó gắn với ít nhất một vị trí giám sát cụ thể........................................................................34 Khối nhận và phân tích vị trí: Khối này có thể được đặt ở một vị trí duy nhất hoặc thậm chí một máy chủ dành riêng hoặc cũng có thể được đặt tách riêng nhau. Vị trí lưu trữ sẽ thu thập thông tin nhờ sử dụng HTTP từ các vị trí giám sát theo chu kì thời gian nhất định. Nó cung cấp các dữ liệu thu thập được cho các vị trí phân tích, và sau đó cung cấp các bản báo cáo đang có thông qua Web..................................34 Dò đường: công cụ này in ra tất cả các hop trung gian giữa một cặp node nguồn và node đích và đo thời gian hành trình giữa node nguồn đó và mỗi hop. Dò đường sử dụng trường IPv4 TTL hoặc trường IPv6 hop limit và hai bản tin ICMP (nghĩa là ‘thời gian trội khi truyền dẫn’ và ‘cổng không thể tiếp cận’). Nó bắt đầu gửi một bản tin UDP tới đích với một TTL (hay là hop limit) bằng 1. Điều này sẽ bắt bộ định tuyến ở hop đầu tiên sẽ trả lại một ICMP có ‘thời gian trội trong truyền dẫn’ mang giá trị lỗi. Nó tiếp tục gửi một bản tin UDP tới node đích nhưng có giá trị TTL tăng dần 1 đơn vị. Cuối cùng, node đích sẽ nhận được bản tin UDP thăm dò và trả lại một ICMP ‘cổng không tiếp cận được’ khi bản tin UDP đó được đánh địa chỉ tới một cổng không sử dụng. Trong thiết lập mặc định, nó sẽ gửi ba bản tin UDP thăm dò cho mỗt thiết lập TTL. Do đó thời gian hành trình cho mỗi hop có thể được ước lượng bằng trung bình cộng của ba khoảng thời gian được đo đó. ..................34 SNMP: có thể sử dụng SNMP để thu thập các phép đo cục bộ từ các bộ định tuyến IP............................................................................................................................. 35 Các phép đo tuyến nối thụ động: Xu hướng này đòi hỏi các thiết bị mạng đặc biệt như là các bộ phân tích giao thức hay OCX-mon. Một giám sát OXC-mon là một PC bảng rãnh chạy trên hệ điều hành Linux hoặc FreeBSD. Cùng với các linh kiện cho PC (400 MHz PII, 128 Mbytes RAM, 6-Gbyte SCSI disk), nó còn được cài đặt hai card đo và một bộ chia quang được sử dụng để kết nối bộ giám sát tới một tuyến nối quang OC-3 (155 Mb/s) hoặc OC-12 (622 Mb/s)..............................................35 Các ứng dụng: được nhận dạng bởi ......................................................................................36 Các máy chủ: được nhận dạng bởi <địa chỉ IP nguồn, địa chỉ IP đích>..................36 Nguyễn Thế Cương, D2001VT ii Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục Các mạng: được nhận dạng bởi ................................36 Lưu lượng chia sẻ một đường chung trên mạng: được nhận dạng bởi ..................................................36 2.6.5 Giám sát hiệu năng tín hiệu quang ............................................................38 2.7 Kĩ thuật lưu lượng MPLS.................................................................................39 2.7.1 Cân bằng tải................................................................................................39 Số gia bước được thiết lập giá trị thấp nhất trong số các đường chứa phần tải quan trọng........................................................................................................................41 Thiết lập số gia bước bằng một nửa giá trị ban đầu................................................42 Nếu đường đó không chứa phần tải quan trọng và đường đó không chứa phần tải quan trọng trước đó cũng như phần tải quan trọng chưa thay đổi thì số gia bước sẽ được tăng................................................................................................................. 42 2.7.2 Giám sát mạng............................................................................................43 CHƯƠNG III TÁI CẤU HÌNH TRONG KĨ THUẬT LƯU LƯỢNG IP/WDM.........46 3.1 Tái cấu hình mô hình ảo đường đi ngắn nhất....................................................46 3.1.1 Mô hình ảo có quy tắc và bất quy tắc.........................................................48 3.1.2 Thiết kế mô hình........................................................................................49 3.1.3 Một số thuật toán dựa trên kinh nghiệm.....................................................49 Lấy đối xứng T để có Ts trong đó phần tử của nó: ................................................51 Sắp xếp các Ts ở trên theo trật tự giảm dần thành một vec tơ để đạt được F..........51 3.1.4 Dịch chuyển mô hình ảo.............................................................................55 3.2 Tái cấu hình cho các mạng WDM chuyển mạch gói.........................................59 3.2.1 Tổng quan về tái cấu hình WDM chuyển mạch gói...................................59 3.2.2 Các điều kiện tái cấu hình..........................................................................61 3.2.3 Một trường hợp thực tế...............................................................................62 3.2.4 Mô tả thuật toán dựa trên kinh nghiệm.......................................................64 3.2.5 Thảo luận về thuật toán..............................................................................71 3.2.6 Dịch chuyển tái cấu hình đường đi ngắn nhất.............................................71 CHƯƠNG IV PHẦN MỀM XỬ LÍ LƯU LƯỢNG IP/WDM.....................................74 4.1 Phần mềm kĩ thuật lưu lượng IP/WDM............................................................74 4.2 Kiến trúc phần mềm cho kĩ thuật lưu lượng chồng lấn.....................................74 4.3 Kiến trúc phần mềm cho kĩ thuật lưu lượng tích hợp........................................77 4.4 Kĩ thuật lưu lượng IP - giao thức điều khiển mạng (IP TECP).........................79 Nguyễn Thế Cương, D2001VT iii Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục InventoryReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu lượng IP tới một bộ định tuyến để truy vấn tóm tắt bộ định tuyến...........................................................81 InventoryResp: Loại bản tin được gửi bởi một bộ định tuyến tới khối kĩ thuật lưu lượng IP tương ứng với một bản tin InventoryReq và để thông báo thông tin tóm tắt của bộ định tuyến gửi nó đi.....................................................................................81 TrafficReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu lượng IP tới bộ định tuyến để truy vấn nhu cầu lưu lượng bộ định tuyến.................................................81 TrafficResp: Loại bản tin này được gửi bởi một bộ định tuyến tới khối kĩ thuật lưu lượng tương ứng với một TrafficReq và để thông báo thông tin nhu cầu lưu lượng của bộ định tuyến gửi nó đi. ...................................................................................81 ConnectionReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu lượng tới một bộ định tuyến để truy vấn kết nối ảo hiện tại................................................................81 ConnectionResp: Loại bản tin này được gửi bởi bộ định tuyến tới khối kĩ thuật lưu lượng tương ứng với ConnectionReq và để thông báo thông tin kết nối ảo hiện tại của bộ định tuyến gửi nó đi. ...................................................................................81 4.5 Giao diện người sử dụng - mạng IP/WDM (UNI)............................................85 4.6 Kĩ thuật lưu lượng WDM - giao thức điều khiển mạng (WDM TECP)............91 Yêu cầu tạo và cập nhật dấu vết..............................................................................92 Yêu cầu vệt tuyến hiện...........................................................................................92 Trả lời vệt...............................................................................................................92 Sự kiện bước sóng..................................................................................................92 Sự kiện cổng...........................................................................................................92 Sự kiện NE.............................................................................................................92 Sự kiện sợi..............................................................................................................92 Tạo vệt: hoạt động này yêu cầu thiết lập vệt. Để thiết lập một vệt, phía yêu cầu phải chỉ rõ địa chỉ NE điểm đầu A và ID của cổng vào và địa chỉ NE điểm cuối Z và trường ID cổng ra và tuỳ chọn chỉ rõ loại tín hiệu và các trường lược đồ bảo vệ. Trường ID vệt là không xác định. Giá trị của nó sẽ được xác định khi thiết lập là thành công. .............................................................................................................93 Xoá vệt: hoạt động này sẽ xoá một vệt đang tồn tại. Vệt bị xoá được xác định bởi ID vệt. Các trường khác trong bản tin là tuỳ chọn...................................................94 Bảo vệ vệt: hoạt động này bảo vệ một vệt đang tồn tại mà hiện nay chưa được bảo vệ hoặc thay đổi mức bảo vệ của một vệt đang được bảo vệ. Một vệt được bảo vệ có nghĩa là nó sẽ có ít nhất một đường dự phòng. Do đó trong trường hợp đường chính bị hỏng hay chất lượng tín hiệu giảm, các tín hiệu có thể được truyền dẫn nhờ sử dụng đường thay thế. Vệt sẽ được bảo vệ được xác định bởi ID vệt. Trường lược đồ bảo vệ sẽ chỉ ra cấp bảo vệ mong muốn hoặc cần cập nhật. Các trường khác trong bản tin là tuỳ chọn...................................................................................................94 Nguyễn Thế Cương, D2001VT iv Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục Tái định tuyến vệt: hoạt động này sẽ thực hiện tái định tuyến một vệt đang tồn tại. Vệt cần tái định tuyến được xác định bởi ID vệt. Các trường khác trong bản tin là tuỳ chọn. Nếu như tái định tuyến thất bại, tuyến hiện tại sẽ không bị thay đổi........94 Chi tiết định tuyến vệt: hoạt động này được sử dụng để truy vấn các chi tiết của một vệt đang tồn tại. Vệt được truy vấn được xác định bởi ID vệt. Các trường khác trong bản tin là tuỳ chọn..........................................................................................94 Loại 0: không quan tâm..........................................................................................94 Loại 1: 1:1 bảo vệ dành riêng.................................................................................94 Loại 2: 1+1 bảo vệ dành riêng................................................................................95 Loại 3: bảo vệ chia sẻ.............................................................................................95 Loại 4: đa đường bảo vệ.........................................................................................95 Loại 5: không bảo vệ..............................................................................................95 Định tuyến vệt người sử dụng: hoạt động này đòi hỏi thiết lập một vệt hiện. Nó đòi hỏi một danh sách các phần đấu chéo bước sóng từ nguồn tới đích. Đối với mỗi phần như vậy, trường địa chỉ NE tuyến người sử dụng cần phải được xác định. Việc bổ sung ID cổng tuyến người sử dụng và lambda tuyến người sử dụng là tuỳ chọn. Khi xuất hiện các điều kiện ràng buộc tính liên tục bước sóng thì ID lambda phải giống nhau cho tất cả các phần kết nối từ nguồn tới đích. Trong trường hợp này, người ta có thể giả định rằng lựa chọn bước sóng được thực hiện hoặc sẽ được thực hiện tại NE điểm đầu A. Khi ID lambda không được lựa chọn và có nhiều kênh bước sóng sẵn sàng thì nhiệm vụ của chuyển mạch cục bộ là lựa chọn một bước sóng. Nếu một vài trường không xác định thì chúng sẽ được xác định tại mỗi NE trung gian dựa trên độ khả dụng tài nguyên.............................................................95 Tái định tuyến vệt người sử dụng: hoạt động này tái định tuyến vệt đang tồn tại được xác định bởi ID vệt. Các trường khác trong bản tin là tuỳ chọn. Nếu như tái định tuyến thất bại, vệt hiện thời sẽ không bị thay đổi.............................................96 Sự kiện lambda: loại sự kiện này chỉ ra rằng sự kiện đó liên quan tới một bước sóng hoặc một kênh bước sóng nhất định ví dụ như các sự kiện QoS tín hiệu. ......97 Sự kiện sợi quang: loại sự kiện này sử dụng để chỉ ra các sự kiện liên quan tới tuyến nối sợi quang, ví dụ như đứt sợi.....................................................................97 Sự kiện cổng: loại sự kiện này chỉ ra sự kiện liên quan tới cổng chuyển mạch nhất định ví dụ như cổng hoặc mạch tương ứng bị hỏng.................................................98 Sự kiện NE: loại sự kiện này chỉ ra là thông báo sự kiện đó là về một NE nhất định, ví dụ như NE hỏng...................................................................................................98 Loại 0: Tốt..............................................................................................................98 Loại 1: Được xoá....................................................................................................98 Loại 2: Cảnh báo....................................................................................................98 Loại 0: Chú ý..........................................................................................................98 Loại 1: Cảnh báo....................................................................................................98 Nguyễn Thế Cương, D2001VT v Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục Loại 2: Nhỏ............................................................................................................. 98 Loại 3: Quan trọng..................................................................................................98 Loại 4: Nghiêm trọng.............................................................................................98 Loại 0: đang chạy...................................................................................................98 Loại 1: sẵn sàng cho dịch vụ...................................................................................98 Loại 2: Hỏng...........................................................................................................98 Loại 3: Hỏng do thay đổi trạng thái của thành phần lân cận...................................98 4.7 Kĩ thuật lưu lượng phản hồi vòng kín...............................................................99 4.7.1 Quá trình triển khai mô hình mạng...........................................................100 4.7.2 Hội tụ mạng..............................................................................................101 KẾT LUẬN...............................................................................................................103 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................106 Nguyễn Thế Cương, D2001VT vi Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt ANSI ARP ATM BGP CSPF DCN DHCP DHP ECMP FBM FTP GMPLS GUI HTDA HTTP ICMP ID IETF Ifmanager IP LAN LEMS LMP LSA LSP MAC MIB MLDA MPLS Tiếng Anh American National Standard Institute Address Resolution Protocol Asynchronous Transfer Mode Border Gateway Protocol Constraint-based Shortest Path First Routing Data Communication Network Dynamic Host Configuration Protocol Demand Hop-count Product heuristic algorithm Equal Cost Multiple Path Fractional Brownian Motion File Transfer Protocol Generalized Multiprotocol Label Switching Graphical User Interface Heuristic Topology Design Algorithm Hypertext Transfer Protocol Internet Control Message Protocol Identifier Internet Engineering Task Force Interface manager Internet Protocol Local Area Network Link Elimination via Matching Scheme Link Management Protocol Link State Advertisement Label Switched Path Medium Access Control Management Information Base Minimum-delay Logical Topology Design Algorithm Multiprotocol Label Switching Nguyễn Thế Cương, D2001VT Tiếng Việt Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kì Giao thức phân giải địa chỉ Chế độ truyền dẫn không đồng bộ Giao thức cổng biên Định tuyến đường đi ngắn nhất trước tiên dựa trên ràng buộc Mạng truyền thông dữ liệu Giao thức cấu hình host động Thuật toán dựa trên kinh nghiệm tích đếm hop nhu cầu Đa đường đồng chi phí Chuyển động phân mảnh Brownian Giao thức truyền file Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát Giao diện người sử dụng đồ hoạ Thuật toán thiết kế mô hình dựa trên kinh nghiệm Giao thức truyền siêu văn bản Giao thức bản tin điều khiển Internet Bộ nhận dạng Nhóm kĩ sư Internet Khối quản lí giao diện Giao thức Internet Mạng cục bộ Loại bỏ tuyến nối thông qua lược đồ ghép Giao thức quản lí tuyến nối Quảng bá trạng thái tuyến nối Đường chuyển mạch nhãn Điều khiển truy nhập môi trường Cơ sở thông tin quản lí Thuật toán thiết kế mô hình logic tối thiểu hoá trễ Chuyển mạch nhãn đa giao thức vii Đồ án tốt nghiệp đại học MSN MTU NC&M NE NGI NMS NSFNET OADM OAM OAM&P OC-12 OC-3 OC-48 OC-192 OHTMS OIF OLS OMP OSCP OSPF OXC PC QoS RAM RARP RD RDHP RSVP SCSI SDH Thuật ngữ viết tắt Manhattan Street Network Maximum Transmission Unit Network Control and Management Network Element Next Generation Internet Network Management System Mạng phố Manhattan Đơn vị truyền dẫn tối đa Quản lí và điều khiển mạng Optical Add/Drop Multiplexer Operation and Maintenance Operation, Administration, Maintenance and Provisioning Optical Carrier Level 12 (622,08 Mb/s) Optical Carrier Level 3 (155,52Mb/s) Optical Carrier Level 48 (2448,32 Mb/s) Optical Carrier Level 192 (9953,28 Mb/s) LP-based One-Hop Traffic Maximisation Scheme Optical Internetworking Forum Optical Label Switching Optimized Multi Path Optical Switch Control Protocol Open Shortest Path First Protocol Optical Cross Connect Personal Computer Quality of Service Random Access Memory Reverse Address Resolution Protocol Residual Demand heuristic algolrithm Residual Demand Hop-count Product heuristic algolrithm Resource Reservation Protocol Small Computer Systems Interface Synchronous Digital Hierarchy Khối xen/tách quang Hoạt động và bảo trì Hoạt động, quản trị, bảo trì và giám sát Mức mang quang 12 (622,08 Mb/s) Mức mang quang 3 (155,52Mb/s) Mức mang quang 48 (2448,32 Mb/s) Mức mang quang 192 (9953,28 Mb/s) Lược đồ tối ưu hoá lưu lượng đơn hop dựa trên LP Diễn đàng liên mạng Internet quang Chuyển mạch nhãn quang Đa đường tối ưu Giao thức điều khiển chuyển mạch quang Giao thức đường đi ngắn nhất trước tiên mở Đấu chéo quang Máy tính cá nhân Chất lượng dịch vụ Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên Giao thức phân giải địa chỉ ngược Nguyễn Thế Cương, D2001VT Phần tử mạng Internet thế hệ kế tiếp Hệ thống quản lí mạng Thuật toán dựa trên kinh nghiệm nhu cầu dư thừa Thuật toán dựa trên kinh nghiệm tích đếm hop nhu cầu dư thừa Giao thức đặt trước tài nguyên Giao diện các hệ thống máy tính nhỏ Phân cấp số đồng bộ viii Đồ án tốt nghiệp đại học SNMP SNR SONET SPF SRLG TCP TE TECP TELNET TILDA TMN TTL UDP UNI VPC VPN WADM WAN WDM WSXC Simple Network Management Protocol Signal-to-Noise Ratio Synchronous Optical Network Shortest Path First Shared Risk Link Group Transmission Control Protocol Terminal Equipment, Traffic Engineering Traffic Engineering to Control Protocol Remote Telminal protocol Traffic Independent Logical Topology Design Algorithm Telecommunications Management Network Time To Live User Datagram Protocol User to Network Interface Virtual Path Connection Virtual Private Network Wavelength Add/Drop Multiplexer Wide Area Network Wavelength Amplifier Wavelength Selective Cross Connect Nguyễn Thế Cương, D2001VT Thuật ngữ viết tắt Giao thức quản lí mạng đơn giản Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu Mạng quang đồng bộ Đường đi ngắn nhất trước tiên Nhóm tuyến nối nguy hiểm chia sẻ Giao thức điều khiển truyền dẫn Thiết bị đầu cuối, kĩ thuật lưu lượng Kĩ thuật lưu lượng cho giao thức điều khiển Giao thức đầu cuối ở xa Thuật toán thiết kế mô hình logic độc lập lưu lượng Mạng quản lí viễn thông Thời gian sống Giao thức Datagram người sử dụng Giao diện người sử dụng-mạng Kết nối đường ảo Mạng cá nhân ảo Bộ ghép kênh xen/tách bước sóng Mạng diện rộng Bộ khuếch đại bước sóng Khối đấu chéo lựa chọn bước sóng ix Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Xu hướng giao thức IP trở thành tầng hội tụ cho các dịch vụ viễn thông ngày càng trở nên rõ ràng. Phía trên tầng IP, vẫn đang xuất hiện ngày càng nhiều các ứng dụng và dịch vụ dựa trên nền IP. Những ưu thế nổi trội của lưu lượng IP đang đặt ra vấn đề là các hoạt động thực tiễn kĩ thuật của hạ tầng mạng nên được tối ưu hoá cho IP. Mặt khác, quang sợi, như một công nghệ phân tán, đang cách mạng hoá ngành công nghiệp viễn thông và công nghiệp mạng nhờ dung lượng mạng cực lớn mà nó cho phép, qua đó cho phép sự phát triển của mạng Internet thế hệ sau. Sử dụng công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM dựa trên nền mạng hiện tại sẽ có thể cho phép nâng cao đáng kể băng thông mà vẫn duy trì được hiện trạng hoạt động của mạng. Nó cũng đã được chứng minh là một giải pháp hiệu quả về mặt chi phí cho các mạng đường dài. Khi sự phát triển trên toàn thế giới của sợi quang và các công nghệ WDM, ví dụ như các hệ thống điều khiển và linh kiện WDM trở nên chín muồi, thì các mạng quang dựa trên WDM sẽ không chỉ được triển khai tại các đường trục mà còn trong các mạng nội thị, mạng vùng và mạng truy nhập. Các mạng quang WDM sẽ không chỉ còn là các các đường dẫn điểm-điểm, cung cấp các dịch vụ truyền dẫn vật lí nữa mà sẽ biến đổi lên một mức độ mềm dẻo mới. Tích hợp IP và WDM để truyền tải lưu lượng IP qua các mạng quang WDM sao cho hiệu quả đang trở thành một nhiệm vụ cấp thiết. Khoá luận tốt nghiệp của em sẽ xem xét về IP trên nền các mạng quang WDM đặc biệt sẽ tập trung vào kĩ thuật lưu lượng IP/WDM. Khoá luận sẽ tập trung trình bày về các cơ chế cơ bản và kiến trúc phần cứng cũng như phần mềm để triển khai các mạng quang WDM cho phép truyền dẫn lưu lượng IP và sẽ gồm có bốn chương: • Chương I: Tổng quan về IP/WDM. Chương này sẽ trình bày khái niệm mạng IP/WDM, đưa ra ba xu hướng chồng giao thức cho mạng này, các ưu nhược điểm của từng xu hướng. Lí do vì sao IP/WDM lại được chọn là giải pháp cho tương lai cũng sẽ được chỉ ra trong chương I • Chương II: Kĩ thuật lưu lượng IP/WDM. Chương II sẽ trình bày một số vấn đề chung trong kĩ thuật lưu lượng, khái niệm kĩ thuật lưu lượng IP/WDM, hai phương pháp triển khai, mô hình chức năng của kĩ thuật lưu lượng IP/WDM và kĩ thuật lưu lượng MPLS áp dụng cho IP/WDM. • Chương III: Tái cấu hình trong kĩ thuật lưu lượng IP/WDM. Chương này sẽ tập trung đi sâu vào các vấn đề: tái cấu hình mô hình ảo đường đi ngắn nhất, tái cấu hình cho mạng WDM chuyển mạch gói, mô tả và thảo Nguyễn Thế Cương, D2001VT 1 Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu luận về một thuật toán cụ thể và cuối cùng là dịch chuyển tái cấu hình đường đi ngắn nhất. • Chương IV: Phần mềm xử lí lưu lượng IP/WDM. Trong chương IV, các kiến trúc phần mềm cho các xu hướng kĩ thuật lưu lượng, chi tiết về giao diện giữa điều khiển mạng và kĩ thuật lưu lượng, và giữa kĩ thuật lưu lượng IP và kĩ thuật lưu lượng WDM trong trường hợp kĩ thuật lưu lượng chồng lấn sẽ được trình bày. Mặc dù đã có nhiều cố gắng song do thời gian và trình độ có hạn nên khoá luận này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn. Nhân đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo T.S Lê Ngọc Giao đã tạo mọi điều kiện và tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Viễn Thông I đã giúp đỡ em trong thời gian qua. Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân - những người đã luôn giúp đỡ, cổ vũ và kịp thời động viên tôi trong suốt thời gian qua. Hà Nội, ngày tháng năm 2005 Sinh viên Nguyễn Thế Cương Nguyễn Thế Cương, D2001VT 2 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ IP/WDM 1.1 Khái niệm mạng IP/WDM Mạng IP/WDM được thiết kế để truyền dẫn lưu lượng IP trong một mạng quang cho phép WDM để tận dụng sự phổ biến của kết nối IP và dung lượng băng thông cực lớn của WDM. Hình 1.1 dưới đây chỉ ra việc truyền dẫn các gói tin IP hoặc các tín hiệu SONET/SDH thông qua mạng WDM. Một khối điều khiển bằng phần mềm sẽ điều khiển ma trận chuyển mạch. Ở đây, IP, với vai trò là công nghệ ở lớp mạng, sẽ dựa trên tầng dữ liệu để cung cấp: • Đóng khung (ví dụ như SONET hay Ethernet) • Phát hiện lỗi (ví dụ như kiểm tra CRC) • Sửa lỗi (ví dụ như yêu cầu phát lại tự động ARQ) Một vài các chức năng tầng liên kết được thể hiện trong giao diện ví dụ như các giao diện khách xen/tách hay các giao diện truyền dẫn nhờ vật lí. Hình 1.1 Truyền tải gói tin IP trên các kênh bước sóng Một mục tiêu của mạng quang là cung cấp truyền dẫn trong suốt quang từ đầu cuối tới đầu cuối để tối thiểu hoá trễ mạng. Điều này đòi hỏi các giao diện toàn quang và các ma trận chuyển mạch toàn quang cho các thành phần mạng trung gian và biên giới mạng. Bộ phát đáp được sử dụng để khuyếch đại tín hiệu quang. Tồn tại các bộ phát đáp toàn quang (các laser biến đổi được) và các bộ phát đáp quang-điện-quang (O-E-O). Hình cũng chỉ ra hai loại lưu lượng là IP (ví dụ như Gigabit Ethernet) và SONET/SDH và do đó đòi hỏi các giao diện giữa Gigabit Ethernet và SONET/SDH. Nguyễn Thế Cương, D2001VT 3 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM Trong trường hợp các kết nối đa truy nhập, một tầng con của tầng liên kết dữ liệu là giao thức truy nhập môi trường (MAC) sẽ làm trung gian truy nhập để chia sẻ kết nối sao cho tất cả các node đều có cơ hội truyền dữ liệu. Hiện đang tồn tại ba xu hướng chính để truyền dẫn IP trên nền WDM (Hình 1.2). Xu hướng thứ nhất là truyền dẫn IP trên ATM, sau đó qua SONET/SDH và cuối cùng là sợi quang WDM. Ở đây WDM được dùng như là công nghệ truyền dẫn song song với tầng vật lý. Ưu điểm chính của phương pháp này là nhờ việc sử dụng ATM, các loại lưu lượng khác nhau với các đòi hỏi QoS khác nhau có thể được mang trên cùng một sợi quang. IP ATM IP/MPLS SONET/SDH SONET/SDH IP/MPLS WDM WDM WDM Hình 1.2 Ba xu hướng cho IP/WDM (tầng dữ liệu) Một ưu điểm khác khi dùng ATM là khả năng sử dụng kĩ thuật lưu lượng và độ mềm dẻo trong việc giám sát mạng của ATM. Nó bổ sung cho định tuyến lưu lượng nỗ lực tối đa (best effort) của IP truyền thống. Tuy nhiên, xu hướng này bị cho là phức tạp, tăng chi phí mạng và có xu hướng tạo ra các nghẽn cổ chai tính toán ở các mạng tốc độ cao. Nó được giải quyết bởi sự xuất hiện của kĩ thuật MPLS trong tầng IP. Các đặc tính chính của MPLS như sau: • Sử dụng một nhãn đơn giản và có độ dài cố định để xác định dòng/tuyến. • Tách riêng dữ liệu chuyển tiếp và thông tin điều khiển. Thông tin điều khiển được dùng để thiết lập đường đi ban đầu nhưng các gói tin được vận chuyển tới node kế tiếp dựa theo nhãn trong bảng chuyển tiếp. • Với một mô hình chuyển tiếp đồng nhất và được đơn giản hoá, các mào đầu IP chỉ được xử lý và kiểm tra tại các biên giới của các mạng MPLS và Nguyễn Thế Cương, D2001VT 4 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM sau đó các gói tin MPLS được chuyển tiếp dựa theo các “nhãn” (thay vì phải phân tích các mào đầu gói tin IP đã được đóng gói). • MPLS cung cấp đa dịch vụ. Ví dụ một mạng riêng ảo VPN thiết lập bởi MPLS có một mức độ ưu tiên cụ thể được xác định bởi trường tương đương chuyển tiếp FEC (Forwarding Equivalence Class). • Cho phép phân loại các gói tin dựa theo chính sách. Các gói tin được kết hợp trong FEC nhờ việc sử dụng một nhãn. Việc sắp xếp gói tin vào FEC được thực hiện tại biên giới mạng dựa theo trường dịch vụ hoặc địa chỉ đích trong phần mào đầu của gói tin. • Cung cấp các cơ chế cho phép kĩ thuật lưu lượng. Các cơ chế này được triển khai để cân bằng tải tuyến nhờ giám sát lưu lượng và thực hiện chỉnh các dòng một cách tích cực hoặc dự đoán trước. Trong mạng IP hiện tại, kĩ thuật lưu lượng là rất khó nếu không nói là không thể vì chuyển đổi hướng lưu lượng dùng các chỉnh sửa định tuyến không trực tiếp là không hiệu quả và nó có thể gây ra tắc nghẽn nghiêm trọng hơn ở đâu đó trong mạng. MPLS cho phép định tuyến hiện bởi nó cung cấp và tập trung chủ yếu vào chuyển tiếp dựa trên trường. Ngoài ra MPLS cũng cung cấp các công cụ cho điều khiển lưu lượng như kĩ thuật đường ngầm, kĩ thuật tránh và phòng vòng lặp, kĩ thuật ghép dòng. Xu hướng thứ hai là IP/MPLS trên nền SONET/SDH và WDM. SONET/SDH cung cấp một số đặc tính hấp dẫn sau cho xu hướng này: • SONET cung cấp một phân cấp ghép kênh tín hiệu quang tiêu chuẩn qua đó các tín hiệu tốc độ thấp được ghép thành các tín hiệu tốc độ cao. • SONET cung cấp một tiêu chuẩn khung truyền dẫn. • Mạng SONET có khả năng bảo vệ/hồi phục hoàn toàn trong suốt đối với các tầng cao hơn, ở đây là tầng IP. Các mạng SONET thường sử dụng mô hình ring. Sơ đồ bảo vệ SONET có thể là: • 1+1, nghĩa là dữ liệu được truyền dẫn trên hai hướng ngược nhau và ở đích thì tín hiệu có chất lượng tốt hơn sẽ được lựa chọn. • 1:1, chỉ ra rằng có một đường bảo vệ dành riêng cho đường chính • n:1, thể hiện một số đường chính (n) chia sẻ chung một đường bảo vệ. Thiết kế của SONET cũng tăng cường OAM&P để truyền các thông tin cảnh báo, điều khiển và hiệu năng giữa các hệ thống và giữa các mức mạng. Tuy nhiên, SONET mang quá nhiều thông tin mào đầu và chúng lại được mã hoá ở nhiều mức Nguyễn Thế Cương, D2001VT 5 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM khác nhau. Mào đầu đường (POH) được mang từ đầu cuối tới đầu cuối. Mào đầu tuyến (LOH) được sử dụng cho tín hiệu giữa thiết bị kết cuối tuyến ví dụ như các bộ ghép kênh OC-n. Mào đầu đoạn (SOH) được sử dụng để thông tin giữa các thành phần mạng liền kề ví dụ như các bộ tái tạo. Với một OC-1 với tốc độ là 51,84 Mbps, phần tải của nó chỉ có khả năng truyền dẫn một DS-3 với tốc độ bit là 44,736 Mbps. Xu hướng thứ ba ứng dụng IP/MPLS trực tiếp trên WDM và là giải pháp hiệu quả nhất. Tuy nhiên, nó lại yêu cầu tầng IP có trách nhiệm bảo vệ và phục hồi tuyến. Nó cũng yêu cầu một khuôn dạng khung được đơn giản hoá để điều khiển lỗi truyền dẫn. Có một vài lựa chọn khuôn dạng khung cho IP trên nền WDM. Một vài công ty đã phát triển một chuẩn mới là Slim SONET/SDH. Nó cung cấp các chức năng tương tự như SONET/SDH nhưng với các kĩ thuật hiện đại để thay thế mào đầu và ghép kích thước khung vào kích thước gói tin. Một ví dụ khác là ứng dụng khuôn dạng khung Gigabit Ethernet. Chuẩn 10Gigabit Ethernet mới được thiết kế là để dành riêng cho các hệ thống WDM ghép chặt. Sử dụng khuôn dạng Ethernet, các máy chủ ở bất kì hướng nào của kết nối cũng không cần sắp xếp lên một khuôn dạng giao thức khác (ví dụ như ATM) để truyền dẫn. Các mạng IP truyền thống sử dụng báo hiệu trong băng nên lưu lượng báo hiệu và điều khiển được truyền dẫn trên cùng một đường và tuyến. Một mạng quang WDM có một mạng truyền thông riêng rẽ dành cho các bản tin điều khiển. Như vậy nó sử dụng báo hiệu ngoài băng như trong hình 1.3 Hình 1.3 Lưu lượng dữ liệu và điều khiển trong mạng IP và WDM Nguyễn Thế Cương, D2001VT 6 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM Trong mặt phẳng điều khiển, IP trên nền WDM có thể hỗ trợ nhiều kiến trúc mạng khác nhau và sự lựa chọn kiến trúc chỉ phụ thuộc vào môi trường mạng hiện có, nhà quản trị và chủ sở hữu mạng. 1.2 Lí do chọn IP/WDM IP là giao thức được thiết kế để xác định địa chỉ mạng lớp ba và từ đó định tuyến qua các mạng con với các công nghệ lớp hai khác nhau. Phía trên tầng IP tồn tại rất nhiều các dịch vụ và ứng dụng dựa trên nền tảng IP khác nhau. Trong khi đó phía dưới lớp IP thì sợi quang sử dụng công nghệ WDM là công nghệ truyền dẫn hứa hẹn nhất, cho phép dung lượng mạng vô cùng lớn để đáp ứng được sự phát triển của Internet. Công nghệ này sẽ trở nên hấp dẫn hơn nhiều khi giá thành của các hệ thống WDM giảm đi. Mặt phẳng điều khiển có nhiệm vụ truyền dẫn các bản tin điều khiển để chuyển đổi các thông tin sẵn có và có thể tiếp cận được, tính toán cũng như thiết lập đường truyền dẫn dữ liệu. Mặt phẳng dữ liệu có nhiệm vụ truyền dẫn lưu lượng ứng dụng và lưu lượng người sử dụng. Một chức năng điển hình của mặt phẳng dữ liệu là đệm và chuyển tiếp gói tin. IP không phân tách mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển và do đó nó đòi hỏi các cơ chế QoS tại các bộ định tuyến để phân biệt các bản tin điều khiển và các gói tin dữ liệu. Một hệ thống điều khiển mạng WDM truyền thống sử dụng một kênh điều khiển riêng biệt, còn được gọi là mạng truyền thông dữ liệu, để truyền dẫn các bản tin điều khiển. Một hệ thống quản lý và điều khiển mạng WDM, theo TMN, được triển khai theo cấu trúc tập trung. Để cho phép mở rộng địa chỉ, các hệ thống này dùng một phân cấp quản lý. Kết hợp IP và WDM có nghĩa là, ở trong mặt phẳng dữ liệu ta có thể yêu cầu các tài nguyên mạng WDM chuyển tiếp lưu lượng IP một cách hiệu quả còn trong mặt phẳng điều khiển ta có thể xây dựng một mặt phẳng điều khiển đồng bộ. IP/WDM cũng đánh địa chỉ tất cả các mức trung gian của các mạng quang intra- và inter-WDM và các mạng IP. Các động cơ thúc đẩy IP/WDM bao gồm: • Các mạng quang WDM có thể đánh địa chỉ lưu lượng Internet đang phát triển bằng cách khai thác cơ sở hạ tầng sợi quang sẵn có. Sử dụng công nghệ WDM có thể tăng một cách đáng kể việc tận dụng băng thông sợi quang. Nguyễn Thế Cương, D2001VT 7 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM • Hầu hết lưu lượng dữ liệu qua các mạng là IP. Gần như tất cả các ứng dụng dữ liệu đầu cuối người sử dụng đều sử dụng IP. Lưu lượng thoại truyền thống cũng có thể đóng gói nhờ các kĩ thuật VoIP. • IP/WDM thừa hưởng sự mềm dẻo và khả năng thích ứng mà các giao thức điều khiển IP cho phép. • IP/WDM có thể đạt được hoặc nhắm vào sự phân bố băng thông động theo nhu cầu (hay giám sát thời gian thực) trong các mạng quang. Bằng cách phát triển từ các mạng quang điều khiển tập trung truyền thống sang mạng tự điều khiển phân bố, mạng IP/WDM tích hợp không những giảm thiểu chi phí quản lý mạng mà còn cung cấp phân bố tài nguyên động và giám sát dịch vụ theo nhu cầu. • Với sự giúp đỡ của các giao thức IP, IP/WDM có thể hy vọng đánh địa chỉ được WDM hay các nhà khai thác hoạt động trung gian NE.  Các mạng quang WDM đòi hỏi mặt phẳng điều khiển thống nhất và có khả năng phân cấp giữa các mạng con được cung cấp bởi các nhà khai thác WDM khác nhau. Các giao thức điều khiển IP đã được triển khai rất rộng rãi và được chứng minh là có khả năng phân cấp. Sự xuất hiện của MPLS không chỉ bổ sung cho IP truyền thống kĩ thuật lưu lượng và khả năng QoS biến đổi mà còn đưa ra một mặt phẳng điều khiển trung tâm IP thống nhất giữa các mạng.  Sự khác biệt giữa các thiết bị mạng WDM đòi hỏi sự liên kết giữa các nhà khai thác trung gian. Ví dụ như các WADM không trong suốt đòi hỏi các khuôn dạng tín hiệu nhất định ví dụ như tín hiệu SONET/SDH ở các giao diện khách xen/tách của chúng. Sự liên kết hoạt động giữa WDM đòi hỏi sự xuất hiện của tầng mạng mà ở đây là IP. • IP/WDM có thể đạt được sự phục hồi động bằng cách phân mức các cơ chế điều khiển phân tán được dùng trong mạng. • Từ quan điểm dịch vụ, các mạng IP/WDM có thể lợi dụng các cơ chế, chính sách, mô hình, cơ cấu QoS được đề nghị và phát triển trong mạng IP. • Rút kinh nghiệm từ tích hợp IP và ATM, IP và WDM cần một sự tích hợp mạnh hơn nữa để tăng tính hiệu quả và khả năng mềm dẻo. Ví dụ như, IP trên nền ATM cổ điển là tĩnh và phức tạp và chuyển đổi địa chỉ IP sang ATM là bắt buộc phải chuyển đổi giữa các địa chỉ IP và các địa chỉ ATM. Nguyễn Thế Cương, D2001VT 8 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I. Tổng quan về IP/WDM Tích hợp IP/WDM sẽ cho phép truyền dẫn mạng quang một cách hiệu quả, làm giảm chi phí cho lưu lượng IP và tăng cường sự tận dụng mạng quang. Nguyễn Thế Cương, D2001VT 9 Đồ án tốt nghiệp đại học IP/WDM Chương II. Kĩ thuật lưu lượng CHƯƠNG II KĨ THUẬT LƯU LƯỢNG IP/WDM 2.1 Mô hình hoá lưu lượng viễn thông Kĩ thuật lưu lượng phải được thực hiện trên một mô hình cụ thể mà ở đây là mô hình mạng viễn thông hoặc mạng máy tính. Do đó, không thể không xem xét các phương pháp mô hình hoá mạng. Để mô hình hoá mạng viễn thông hay mạng máy tính cần hai bước là mô hình hoá lưu lượng và mô hình hoá hệ thống. Mô hình hoá lưu lượng được sử dụng để mô tả luồng lưu lượng đến hệ thống ví dụ như tốc độ đến, phân bố lưu lượng và tận dụng tuyến nối trong khi mô hình hệ thống được sử dụng để mô tả chính bản thân hệ thống kết mạng của nó ví dụ như cấu hình và mô hình hàng đợi. Kiểu hệ thống hoàn toàn tổn thất có thể được sử dụng để làm mô hình cho các mạng chuyển mạch kênh vì trong đó không có vị trí đợi. Vì thế, khi hệ thống đã đầy thì nếu như khi đó có một khách hàng mới, anh/chị ta sẽ không được phục vụ. Hệ thống có tổn thất dựa trên việc giám sát để chỉ ra nhu cầu của khách hàng. Còn hệ thống đợi hoàn toàn được sử dụng để mô hình hoá các mạng chuyển mạch gói với giả thiết rằng hàng đợi là vô hạn. Khi đó nếu tất cả các máy chủ đều đang bận thì một khách hàng đến vào thời điểm đó sẽ chiếm một vị trí trong hàng đợi. Ở đây không có tổn thất nhưng khách hàng phải đợi một khoảng thời gian nhất định trước khi được phục vụ. Lúc này mối quan tâm sẽ chuyển sang kích thước của bộ đệm và chính sách được sử dụng trong hàng đợi. Ở đây, đồ án sẽ chỉ xem xét vấn đề mô hình hoá lưu lượng còn mô hình hoá hệ thống phải dựa trên các hệ thống cụ thể. Báo cáo sẽ tìm hiểu các nguyên lí dự đoán lưu lượng được sử dụng trong mô hình hoá lưu lượng cũng như các thông số để thực hiện mô hình hoá. 2.1.1 Mô hình lưu lượng dữ liệu và thoại cổ điển a) Mô hình lưu lượng thoại Lưu lượng thoại có thể được mô hình hoá nhờ sử dụng mô hình Erlang. Đây là mô hình tổn thất hoàn toàn. Giả thiết rằng tổng lưu lượng là α thì: α = λxh trong đó λ biểu thị tốc độ cuộc gọi đến và h biểu thị thời gian chiếm (gọi) trung bình (thời gian dịch vụ). Đơn vị của cường độ lưu lượng là Erlang (erl). Lưu lượng một erlang có nghĩa rằng trung bình thì kênh luôn bị chiếm. Nghẽn trong mô hình Erlang xảy ra khi cuộc gọi bị tổn thất. Có hai đại lượng nghẽn là nghẽn cuộc gọi và nghẽn thời gian. Nghẽn cuộc gọi là xác suất một cuộc gọi (một khách hàng) thực hiện cuộc gọi khi tất cả các kênh đều đã bị chiếm. Nghẽn thời gian là xác suất mà tất cả các Nguyễn Thế Cương, D2001VT 10 Đồ án tốt nghiệp đại học IP/WDM Chương II. Kĩ thuật lưu lượng kênh bị chiếm trong một khoảng thời gian bất kì. Rõ ràng là nghẽn cuộc gọi, B c, thể hiện QoS tốt hơn từ quan điểm của khách hàng. Giả sử có một hệ thống tổn thất M/G/n/n, trong đó n là số kênh trên một tuyến nối, cuộc gọi đến tuân theo quá trình Poisson với tốc độ λ và các thời gian chiếm cuộc gọi là phân bố độc lập và bằng nhau theo phân bố h thì mối quan hệ giữa nghẽn cuộc gọi, mức độ tập trung lưu lượng và thời gian chiếm trung bình được cho bởi biểu thức nghẽn Erlang như sau: αn n! Bc = Erlang (n,α) = n i α ∑ i =0 i! b) Mô hình lưu lượng dữ liệu Lưu lượng dữ liệu có thể được mô tả nhờ sử dụng các mô hình hàng đợi. Lưu lượng dữ liệu được biểu diễn bởi tốc độ đến của gói tin λ, chiều dài gói tin trung bình L, và thời gian truyền dẫn gói tin 1/μ. Giả sử rằng R hệ thống biểu diễn tốc độ tuyến nối hay nói cách khác là số đơn vị dữ liệu trong một đơn vị thời gian thì thời gian truyền dẫn gói tin sẽ là L/R. Khi đó tổng số lưu lượng sẽ được thể hiện bởi tải lưu lượng ρ: ρ= λ λ.L = µ R Từ quan điểm của người sử dụng thì đặc tính quan trọng là QoS. QoS được biểu diễn bởi Pz, là xác suất một gói tin phải đợi lâu hơn một giá trị tham chiếu z. Giả thiết một hệ thống hàng đợi M/M/1, có các gói tin đến tuân theo quá trình Poisson với tốc độ λ và chiều dài gói tin phân bố độc lập và bằng nhau theo phân bố luỹ thừa L thì mối quan hệ giữa khả năng tải lưu lượng hệ thống, QoS được cho bởi công thức sau:  1, λ L ≥ R (ρ ≥ 1)  Pz = Wait(R, λ , L,z) =  λ L   R    R exp -  L − λ  z  , λ L < R(ρ < 1)    2.1.2 Các mô hình lưu lượng dữ liệu lí thuyết Lưu lượng LAN Ethernet đã được nghiên cứu một cách chính xác dựa trên hàng trăm triệu gói tin Ethernet bao gồm cả thời gian đến và chiều dài của chúng. Các nghiên cứu đó đã chỉ ra rằng lưu lượng Ethernet dường như biến đổi rất nhiều do sự xuất hiện của tính bùng nổ trong các dải thời gian từ micro giây tới miligiây, giây, phút, giờ và ngày. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng lưu lượng Ethernet có tính tự tương Nguyễn Thế Cương, D2001VT 11