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
- Xem thêm -