chương 1. Từ đó áp dụng để giải bài toán định tuyến động trong mạng ATM Việt Nam với 5 vùng lưu lượng theo định hướng của Tổng Công ty BC-VT Việt Nam. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - 10 - CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG ATM 1. Giới thiệu và khái niệm.
Chất lượng của mạng ATM phụ thuộc vào các yếu tố như cấu hình, phương pháp tổ chức và quản lý mạng, trong đó một nhân tố rất quan trọng là phương pháp định tuyến. Định tuyến là nhiệm vụ trung tâm trong việc thiết kế cấu trúc và hoạt động của mạng ATM. Mục đích của định tuyến là thiết lập kết nối đường thông giữa hai điểm bất kỳ nào trong mạng nhằm để cho lưu lượng người sử dụng trực tiếp đi từ nguồn đến đúng đích của nó phù hợp với các yêu cầu dịch vụ của mạng. Các yêu cầu dịch vụ đối với một mạng ATM thường được biểu diễn như một tập các mục tiêu.
Các mục tiêu có thể bao gồm việc tối đa hoá đặc tính chất lượng mạng (ví dụ: độ trễ và độ thông) và tối ưu hoá về chi phí (ví dụ: thiết bị và phương tiện truyền). Về cơ bản, các vấn đề về kỹ thuật mạng chịu sự ràng buộc trên các mục tiêu mạng. Các ràng buộc xuất hiện từ các giới hạn về công nghệ, số lượng người sử dụng và lưu lượng mạng cũng như các dịch vụ yêu cầu từ khách hàng. Nó là bản chất định tuyến đa mục tiêu, đa ràng buộc mà thực hiện nó như là bài toán phức tạp trong các mạng viễn thông.
Mặc dù có nhiều giải pháp định tuyến được áp dụng trong mạng ATM nhưng tất cả đều có chung một nguyên lý cơ bản sau: Thông tin trạng thái lưu lượng mạng có thể tập trung hoặc phân tán, với một mạng hoạt động thông tin trạng thái có thể bao gồm các dịch vụ sẵn dùng, các tài nguyên sẵn dùng và các điều kiện bất thường trong mạng. Thông tin trạng thái có thể đạt được nhờ các giá trị đo, dự đoán từ mạng và từ các nguồn bên ngoài. Công việc cần thực hiện là chọn lựa các tuyến khả thi hoặc tối ưu trên cơ sở thông tin trạng thái mạng ATM. Các tuyến khả thi là các tuyến thoả mãn tất TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - 11 - cả các ràng buộc người sử dụng và mạng.
Các tuyến tối ưu là các tuyến khả thi tốt nhất về phương tiện và các mục tiêu mạng. Lưu lượng chuyển tiếp theo các tuyến đã chọn: trên một tuyến đã chọn lưu lượng để được chuyển tiếp theo một hoặc hai kiểu: chuyển tiếp định hướng kết nối và chuyển tiếp không định hướng kết nối. Chuyển tiếp định hướng kết nối yêu cầu chuyển tiếp trực tiếp để thiết lập độ ưu tiên bằng cách sử dụng tuyến để mang lưu lượng người sử dụng. Việc tiếp cận này thường được so sánh với việc đặt một cuộc gọi giữa các bên tham gia đàm thoại để việc truyền thông tin xảy ra.
Các yêu cầu chuyển tiếp không kết nối mà người sử dụng lưu lượng mang đủ thông tin để cung cấp việc chuyển tiếp cho các chuyển mạch dọc theo tuyến mạng. Định tuyến động là phương pháp định tuyến khả thi trong mạng ATM. Hiện nay, phần lớn các công ty viễn thông lớn trên thế giới đã sử dụng các phương pháp định tuyến động khác nhau trong mạng của mình. Do tính chất quan trọng của việc định tuyến trong mạng viễn thông mà các tổ chức viễn thông hàng đầu như AT & T, NTT, BT.
cũng như một số nhà khoa học hàng đầu trên thế giới như F. đã triển khai nghiên cứu về các phương pháp định tuyến áp dụng thực tế vào mạng lưới và từng bước tối ưu hoá vấn đề định tuyến để mang lại hiệu quả cao về kỹ thuật và kinh tế. Sau đây, chúng ta sẽ trình bày các giải pháp định tuyến được sử dụng trong mạng viễn thông hiện nay. Một số mô hình định tuyến 1.
Định tuyến chia tải (LSR): Định tuyến này hoạt động theo một nguyên tắc như sau: giả sử ta có một tập đường thông R, với các đường thông r1, r2, r3,. lưu lượng tới t được phân chia thành các lưu lượng nhỏ ti để dựa vào các đường thông ri tương ứng bằng các hệ số phân chia cố định. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - 12 - Nếu đường Ki bị chiếm hết thì các cuộc gọi trong ti sẽ bi rớt. Đối với phương pháp này, các phần lưu lượng đã được chia nhỏ sẽ có tính chất tương tự như lưu lượng gốc t.
F ri,ti E t3 A B t t t1 r1 r2,t2 C D Hình 1: Định tuyến chia tải * Đánh giá định tuyến: Ưu điểm: Cho phép các xác suất phân bổ cuộc gọi vào các hướng cố định và việc tối ưu hoá có thể được thực hiện bằng phương pháp phi tuyến tính chuẩn. Nhược điểm: Các hệ số chia tải cố định nên không có khả năng chọn đường thông khác ngoài đường đã được phân chia từ đầu, nếu đường này bị chiếm hết thì cuộc gọi sẽ bị rơi mặc dù có thể có đường thông còn rỗi để nối nó. Do đó, tính hiệu quả của phương pháp định tuyến này không cao. Để khắc phục nhược điểm trên người ta đưa ra các quy tắc chọn đường thông khác linh hoạt hơn cụ thể là đường thông sẽ chọn từ tập các đường thông có thể dùng kết hợp các đường thông được sắp xếp theo thứ tự nhất định cho trước, phương pháp này được gọi là định tuyến tuần tự.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Định tuyện tuần tự (SR): Định tuyến tuần tự được sử dụng rất sớm, có thể nói đây là phương pháp định tuyến cơ bản nhất. Đối với phương pháp định tuyến này, thứ tự các đường thông dùng để kết nối được sắp xếp trước và cuộc gọi sẽ được kết nối trên đường thông còn kênh trung kế rỗi đầu tiên trong thứ tự này. Quy tắc thực hiện như sau: đầu tiên sẽ kiểm tra tuyến trực tiếp, sau đó sẽ lần lượt kiểm tra các tuyến luân phiên qua hai chặng theo thứ tự định trước.
Cụ thể hơn, thứ tự tập con của tuyến gồm hai chặng được kết hợp với mỗi cặp chuyển mạch; nếu một cuộc gọi lớn mà tuyến trực tiếp đầy thì cuộc gọi được thiết lập trên tuyến luân phiên cho phép thứ nhất theo thứ tự trong danh mục định sẵn; nếu tát cả các tuyến được chọn lựa đều không cho phép thì cuộc gọi bị huỷ. Xuất phát từ cơ chế chọn đường thông này mà phương pháp này được gọi là định tuyến tuần tự. Định tuyến tuần tự tương đối đa dạng vì có thể nhiều cách để quy định thứ tự chọn đường thông. Một số phương pháp tiêu biểu của định tuyến tuần tự : định tuyến tuần tự phân cấp cố định, định tuyến tuần tự động và định tuyến tuần tự động không phân cấp.
Định tuyến tuần tự phân cấp cố định (FHR) Đây là phương pháp định tuyến cổ điển nhất, đơn giản nhất và được sử dụng nhiều trong các mạng viễn thông. Phương pháp này được áp dụng từ khi mạng viễn thông còn sử dụng các tổng đài cơ điện với khả năng xử lý và định tuyến còn rất hạn chế. Cho tới nay, mặc dù đã dùng tổng đài điện tử được khiển bằng chương trình lưu sẵn nhưng nó vẫn còn được sử dụng tương đối rộng rãi trong các mạng viễn thông. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - 14 - c b d a e Hình 2: Định tuyến tuần tự cấp cố định Trong phương pháp định tuyến này, ứng với mỗi cặp tổng đài - đi đến, người ta chỉ định sẵn một tập hợp các đường thông sẽ được chọn để kết nối các cuộc gọi.
Tập hợp các đường thông này thông thường sẽ không bao gồm đầy đủ tất cả các đường thông có thể dùng để kết nối giữa hai tổng đài đi - đến mà ít hơn nhiều. Bên cạnh đó, tập hợp các đường thông này được kiểm tra theo độ thứ tự cố định đã xác định trước và cuộc gọi sẽ được kết nối trên đường thông rỗi đầu tiên. Nếu đường thông đang xét bị bận thì cuộc gọi đó có thể bị huỷ hoặc ta có thể thử đường thông kế tiếp trong thứ tự, lúc này ta nói rằng cuộc gọi đã bị "tràn" sang đường thông kế tiếp. Để kết nối các cuộc gọi từ a đến e có thể dùng đường thông trực tiếp (a,e) và các đường thông kế tiếp khác (a, d, e); (a, b, e); (a, b, d, c) và cuối cùng là (a, b, c, d, e).
Giả sử các đoạn tuyến (a, e) và (a, d) bị bận và các đoạn tuyến (a, b), (b, e) và (d,e) còn rỗi, ta có thể kết nối cuộc gọi từ a qua b để tới e. Nhưng nếu đoạn tuyến (b, e) cũng bị bận thì cuộc gọi có thể bị huỷ, hoặc ta có thể xét tiếp các đường (a, b, d, e) và (a, b, c, d, e). Định tuyến này được gọi là định tuyến phân cấp khi các tổng đài được phân thành các cấp khác nhau. Tổng đài cấp thấp nhất được gọi là tổng đài đầu cuối và là nơi kết nối trực tiếp với các thuê bao.
Cấp kế trên là các tổng đài đường dài cấp nội vùng, cấp vùng, cấp quốc gia,. trong đó mỗi tổng đài chỉ có một tổng đài cấp cao hơn để kết nối với các tổng dài khác trên mạng bằng những đường hiệu dụng cao. Như vậy, đối với bất cứ một cặp tổng đài nào cũng chỉ có một đường thông cuối cùng được tạo nên bởi các trung kế cuối cùng. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - 15 - Định tuyến tuần tự phân cấp được áp dụng cho mạng có cấu trúc phân cấp với các quy tắc sau.
Khi một cuộc gọi cần được kết nối, chỉ có tổng đài đến là đóng vai trò quan trọng, còn tổng đài đi không có vai trò quyết định. Khi một cuộc gọi đi tới một tổng đài, cuộc gọi sẽ được định tuyến trên đường thông còn rỗi đầu tiên trong thứ tự các đường thông cho trước. Thứ tự để chọn các đường thông được xác định bởi tổng đài đang giữ cuộc gọi, với mục đích tìm được nhóm trung kế gần nhất để kết nối tới tổng đài đến. Sự lựa chọn cuối cùng bao giờ cũng là nhóm trung kế đi lên tổng đài bậc cao hơn, nếu cuộc gọi bị chặn tại nhóm trung kế này thì sẽ bị huỷ bỏ, do vậy nhóm trung kế này được gọi là nhóm trung kế cuối cùng.
* Đánh giá định tuyến Ưu điểm: - Loại trừ được khả năng xảy ra định tuyến quay vòng, tức là cuộc gọi khi đi qua một tổng đài lại bị chuyển quay lại chính tổng đài nơi xuất phát.