07-dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · mạng$thông$8n$quang$!...

47
Các giao thức định tuyến Định tuyến cho mạng quang

Upload: others

Post on 13-Sep-2019

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Các  giao  thức  định  tuyến  

Định  tuyến  cho  mạng  quang  

Page 2: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Mạng  thông  8n  quang  •  Mạng  cáp  quang    

–  Fiber  op8cs  –  Các  nút  mạng  là  các  chuyển  mạch  –  Các  nút  được  kết  nối  bằng  cáp  quang.  –  Sử  dụng  các  sóng  ánh  sáng  để  truyền  On  hiệu  giữa  các  nút  thông  qua  sợi  quang  

–  Tốc  độ  10-­‐100  Gbps  •  Mạng  quang  không  dây    

–  Free  space  op8cs  –  Sử  dụng  các  bước  sóng  xung  quanh  dải  ánh  sáng  nhìn  thấy  được,  hồng  ngoại,  …  

–  Chủ  yếu  sử  dụng  trong  các  kết  nối  point-­‐to-­‐point    –  Tốc  độ  1  Gbps    

Page 3: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Mạng  thông  8n  quang  n  Sử  dụng  ánh  sáng  để  truyền  On  hiệu  trên  đường  truyền  ¨ Dùng  cáp  quang  để  dẫn  ánh  sáng  

n Ưu  điểm  ¨ Băng  thông  rộng  ¨ Truyền  được  xa  với  độ  suy  hao  thấp  

n Nhược  điểm  ¨ Xử  lý  phức  tạp  vì  chưa  có  bộ  nhớ  quang  học  (bộ  nhớ  hiện  tại  lưu  On  hiệu  ở  dạng  điện)  

¨ Đôi  khi  phải  chuyển  On  hiệu  sang  dạng  điện  để  xử  lý,  sau  đó  chuyển  On  hiệu  ngược  lại  dạng  quang    

n Ứng  dụng  cho  các  mạng  trục  

Page 4: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

LocalNetwork

LocalTraffic

BlockingFilter

Optical Router/switch

Freq.Convert

User

User

User

User

UserUser

User UserOpticalAmp

UserLocalNetwork

LocalTraffic

BlockingFilter

Optical Router/switch

Freq.Convert

User

User

User

User

UserUser

User UserOpticalAmp

User

Mạng thông tin quang

Page 5: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Mạng  thông  8n  quang  

•  Cáp  quang  được  khai  thác  dưới  2  chế  độ  n  Mul8-­‐mode  (cũ)  

¨  Truyền  nhiều  8a  sáng  trên  1  sợi  quang  ¨  Lõi  lớn,  nguồn  sáng  rẻ  ¨  Nhiễu  giữa  các  chế  độ  truyền  ¨  Sinh  lại  On  hiệu  sau  mỗi  10km  ¨  Tốc  độ  32-­‐140  Mbps  

n  Single-­‐mode  (mới)  ¨  Truyền  một  8a  sáng  trên  1  sợi  quang    ¨  Lõi  nhỏ,  nguồn  sáng  đắt  8ền  ¨  Loại  bỏ  nhiễu  ¨  Sinh  lại  On  hiệu  sau  mỗi  40km  ¨  Tốc  độ  vài  trăm  Mbps  

Page 6: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Truyền  sóng  ánh  sáng  trong  cáp  quang    

Page 7: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Công  nghệ  dồn  kênh  trên  cáp    n  TDM:  Electronic  Time  Division  Mux  

¨  Đưa  xen  kẽ  các  bit  của  các  luồng  tốc  độ  thấp  vào  một  luồng  tốc  độ  cao  

¨  10  Gbps-­‐40Gbps  ¨  SONET/SDH  

n  OTDM:  Op8cal  Time  Division  Mux  ¨  Cùng  nguyên  tắc  với  TDM  nhưng  thực  

hiện  xen  kẽ  bit  trong  miền  quang  học  ¨  250  Gbps  ¨  Đang  trong  thí  nghiệm  

n  WDM:  Wavelength  Division  Mux  ¨  Truyền  nhiều  bước  sóng  trên  một  

cable  n  Simple  WDM:  Ít  bước  sóng  với  mật  độ  

thưa  n  Dense  WDM  (DWDM)  nhiều  bước  

sóng  với  mật  độ  dầy  ¨  Sử  dụng  rộng  rãi  trong  mạng  trục,  đi  

cáp  dưới  biển  và  dần  đưa  vào  trong  mang  đô  thị  

 

Page 8: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Mạng  cáp  quang  thế  hệ  1  n  Tín  hiệu  sử  dụng  trên  đường  truyền  là  On  hiệu  quang  học  

¨ Tỉ  lệ  lỗi  thấp  ¨ Dung  lượng  lớn  

n  Chuyển  mạch  và  các  chức  năng  mạng  thông  minh  được  xử  lý  trên  miền  &n  hiệu  điện  ¨ Tín  hiệu  được  chuyển  sang  dạng  điện  trước  khi  được  xử  lý  ¨ Sử  dụng  chuyển  mạch  điện  có  bộ  chuyển  đổi  OEO    

n  Thường  dùng  công  nghệ  dồn  kênh  TDM  trên  đường  truyền  

n  Sử  dụng  rộng  rãi  trong  các  mạng  viễn  thông  cũ    n  VD:  SONET/SDH  

Page 9: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Mạng  cáp  quang  thế  hệ  2  n Định  tuyến,  chuyển  mạch  và  các  chức  năng  mạng  thông  minh  được  thực  hiện  trong  miền  &n  hiệu  quang  

n  Thường  dùng  công  nghệ  dồn  kênh  WDM  trên  mỗi  sợi  quang    

n Để  tránh  việc  dùng  các  thiết  bị  chuyển  đổi  OEO,  On  hiệu  thường  được  duy  trì  ở  một  bước  sóng  từ  đầu  đến  cuối  ¨ cần  có  một  bước  sóng  rỗi  dọc  theo  đường  truyền  à  điều  kiện  liên  tục  về  bước  sóng  

n Đã  được  đưa  vào  sử  dụng  và  thường  được  gọi  là  Wavelength  routed  network  hay  All  op8cal  network  

Page 10: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

OXC  thuần  quang  

Page 11: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Thiết  bị  chuyển  đổi  bước  sóng  n  Chuyển  dữ  liệu  từ  một  bước  sóng  đầu  vào  thành  một  bước  sóng  đầu  ra  ¨ Giải  phóng  ràng  buộc  liên  tục  về  bước  sóng  ¨ Tăng  khả  năng  tận  dụng  các  bước  sóng  rỗi  

n  Chuyển  đổi  Optoelectronic  ¨ Chuyển  On  hiệu  sang  dạng  điện    ¨  Sinh  lại  On  hiệu  và  truyền  trên  một  bước  sóng  khác  

n  1R:  khuyếch  đại,  không  điều  chế  lại  n  2R:  khuyếch  đại,  khôi  phục  lại  dạng  xung  On  hiệu  n  3R:  khuyếch  đại,  khôi  phục  lại  dạng  xung  và  độ  rộng  xung  

¨ Thường  dùng  hiện  nay  

n  Chuyển  đổi  trong  miền  quang  ¨ Op8cal  ga8ng,  interferometric,  wave  mixing  ¨ Chưa  phát  triển  

Page 12: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Công  nghệ  chuyển  mạch    n Chuyển  mạch  kênh  

–  Thông  thường  các  mạng  cáp  quang  dùng  công  nghệ  chuyển  mạch  kênh  

–  Định  tuyến  cần  được  xác  định  trước  cho  từng  –  Sử  dụng  trong  SONET/SDH,  WDM  

n Chuyển  mạch  gói  →  OPS  n Chuyển  mạch  Burst  →  OBS  

Page 13: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Mạng  WDM  WA

CA1

CA2

UT CO

TX

NE IL

MI NY

NJ PA

MD

GA

Page 14: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Mạng  WDM  n  Lightpath:    

¨ Một  kết  nối  bằng  1  bước  sóng  giữa  2  điểm  

¨  Lightpath  có  thể  trải  dài  qua  nhiều  cáp  nhờ  các  OADM  

n  Lightpath  Topology  ¨ Xác  định  các  lightpath  của  tầng  WDM  để  thỏa  mãn  ma  trận  thông  lượng  

n  Topo  vật  lý  ¨ Topo  của  các  cáp  

 

Page 15: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Định  tuyến  �nh  trong  mạng  quang  ¨ Cho  trước    topo  vật  lý  của  mạng  cáp  quang  ¨ Cho  trước  ma  trận  thông  lượng  yêu  cầu  (giữa  các  chuyển  mạch)  

¨ Yêu  cầu  n  Tìm  các  lightpath  cần  thiết  lập  để  tải  ma  trận  thông  lượng,  chưa  quan  tâm  đến  đường  đi  cụ  thể  của  các  lightpath  

¨  Lightpath  Topology  Design  (LTD)  n  Xác  định  đường  đi  của  các  lightpath  này  trên  các  cáp  quang  đã  có  và  xác  định  bước  sóng  cho  chúng  

¨  Rou8ng  and  Wavelength  Assignement  (RWA)  

¨ Tài  nguyên  được  phân  phối  đồng  thời  cho  tất  cả  các  yêu  cầu  kết  nối  trong  ma  trận  thông  lượng  

Page 16: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Ví  dụ:  Mạng    

CA1

NY WA

CA2

UT CO

TX

NE IL

MI

NJ PA

MD

GA

Page 17: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Ví  dụ:  Ma  trận  thông  lượng  

Page 18: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Định  tuyến  động  cho  mạng  cáp  quang  n  Phát  biểu  bài  toán  

¨ Cho  trước  một  mạng  đang  có  tải  ¨ Có  thêm  1  yêu  cầu  kết  nối  mới  từ  s  àd  với  băng  thông  w  ¨ Định  tuyến  cho  yêu  cầu  kết  nối  này  

n  Ràng  buộc  ¨ Không  thay  đổi  các  kết  nối  đang  tồn  tại  trong  mạng  

n  Có  nhiều  8êu  chí  định  tuyến  khác  nhau  ¨ Tiết  kiệm  tài  nguyên  nhất  ¨ Dành  nhiều  khả  năng  chấp  nhận  các  yêu  cầu  khác  trong  tương  lai  nhất  ¨ …  

n  Định  tuyến  động  khó  phân  bố  tài  nguyên  toàn  cục  một  cách  tối  ưu  như  định  tuyến  �nh  

n  Cũng  được  chia  thành  các  bước  định  tuyến  và  gán  bước  sóng      

Page 19: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Rou8ng  and  Wavelength  Assignment  n  Cho  trước  các  lightpath  và  topo  các  cáp,  vị  trí  các  chuyển  mạch  quang  

n  Yêu  cầu  ¨ Xác  định  đường  đi  các  lightpath  trên  topo  các  cáp  à  Rou8ng  ¨ Gán  bước  sóng  cho  từng  lightpath  à  Wavelength  Assignment  

n  Mục  8êu  ¨ Có  thể  có  mục  8êu  khác  nhau  tùy  bài  toán.  VD:Dùng  ít  bước  sóng  nhất  

n  Ràng  buộc  ¨ Hai  lightpath  không  thể  cùng  dùng  1  bước  sóng  trên  một  sợi  quang    ¨ Nếu  không  dùng  bộ  chuyển  đổi  bước  sóng  thì  một  lightpath  phải  dùng  cùng  một  bước  sóng  dọc  theo  đường  đi  của  nó.    

n  Dùng  hay  không  các  bộ  chuyển  đổi  bước  sóng?  Số  lượng  bao  nhiêu?  ¨ Thường  bị  hạn  chế  

Page 20: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

RWA  n  Giải  tổng  thể  bài  toán  RWA  sẽ  đem  lại  kết  quả  tối  ưu,  nhưng  đây  là  bài  toán  NP-­‐đầy  đủ  nên  không  có  giải  thuật  chính  xác  trong  thời  gian  đa  thức.  

n  Để  giảm  độ  phức  tạp  Định  tuyến  và  Gán  bước  sóng  thường  được  giải  trong  2  bước  riêng  biệt  

n  Định  tuyến:  có  thể  sử  dụng  các  giải  thuật  cơ  bản    ¨  Fixed  path  rou8ng,    ¨  Fixed  Alternate-­‐path  rou8ng,    ¨  adap8ve  rou8ng  ¨  randomized  rou8ng  

n  Gán  bước  sóng    ¨  First  Fit  and  Random  Fit,    ¨  Least  Used,    ¨ Most  Used,    ¨ Min  Product,  Least  Loaded,  Max  Sum  …  

Page 21: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Fixed  path  rou8ng  •  Với  mỗi  cặp  nguồn  đích  xác  định  một  tuyến  đường  cố  định  

•  Mọi  yêu  cầu  kết  nối  giữa  cặp  nguồn  đích  đều  đi  theo  tuyến  đường  trên  

•  Tuyến  đường  được  Onh  toán  trước,    –  có  thể  sử  dụng  giải  thuật  như  đường  đi  ngắn  nhất.  

•  Hiệu  quả  không  cao  –  Sau  một  khi  định  tuyến  cho  một  số  yêu  cầu,  tuyến  đường  có  thể  hết  tài  nguyên  nhưng  mọi  thông  lượng  vẫn  giữa  2  điểm  đầu,  cuối  của  tuyến  đường  vẫn  đi  theo  con  đường  đã  định    

Page 22: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Fixed  alterna8ve  path  rou8ng    

•  Một  mở  rộng  của  fixed  path  rou8ng  •  Với  mỗi  cặp  nguồn  đích  sẽ  có  một  số  tuyến  đường  được  �m  sẵn  

•  Khi  có  yêu  cầu  kết  nối  giữa  1  cặp  nút,  mọi  tuyến  đường  giữa  cặp  nút  đó  sẽ  được  thử  xem  có  thể  có  lightpath  rỗi  trên  đó  không  

•  Nếu  có  nhiều  lightpath  rỗi  à  chọn  1  •  Nếu  không  à  không  định  tuyến  được  

Page 23: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Adap8ve  rou8ng  

•  Fixed  path  rou8ng  và  Fixed  alterna8ve  path  rou8ng  không  Onh  đến  trạng  thái  mạng  vào  thời  điểm  định  tuyến  

•  Adap8ve  rou8ng  Onh  đến  trạng  thái  mạng  – Định  tuyến  tránh  các  vùng  tắc  nghẽn  (hết  bước  sóng  rỗi)  

– Định  tuyến  tránh  những  vùng  có  chất  lượng  On  hiệu  kém  

– …  

Page 24: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Gán  bước  sóng:  First  Fit  

•  Sau  khi  định  tuyến,  mỗi  kết  nối  đã  có  1  tuyến  đường  à  lightpath  

•  Cần  gán  cho  lightpath  này  một  bước  sóng  để  hoạt  động  

•  Lightpath  cần  dùng  1  bước  sóng  duy  nhất  dọc  đường  đi  của  nó  

•  First  fit:  – Lấy  bước  sóng  có  chỉ  số  thấp  nhất  còn  rỗi  

Page 25: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Gán  bước  sóng:  Random  fit,  least  used,  most  used    

•  Random  fit:  – Lấy  bước  sóng  bất  kỳ  còn  rỗi  để  gán  cho  lightpath  

•  Least  used:  – Lấy  bước  sóng  nào  ít  được  dùng  nhất  

•  Most  used  – Lấy  bước  sóng  nào  hay  được  dùng  nhất  …  

Page 26: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Bài  tập    

•  Thử  thực  hiện  định  tuyến  bằng  thuật  toán  đường  đi  ngắn  nhất  và  gán  bước  sóng  băng  Least  Used    

•  Mỗi  link  có  8  bước  sóng.  Thông  lượng:  •  WA-­‐UI:1  •  CA1-­‐IL:1  •  CA1-­‐TX:1  •  …  

WA

CA2

UT CO

TX

NE IL

MI

NJ PA

MD

GA

CA1

Page 27: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Định tuyến có dự phòng

Page 28: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Dự  phòng  và  khôi  phục  ¨  Khái niệm cơ bản

n  Tính  sẵn  sàng  n  Các  loại  lỗi  n  Dự  phòng  vs  khôi  phục  n  Dự phòng dành riêng n  Dự phòng chia sẻ

Page 29: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Khái  niệm  cơ  bản    n   Các  sự  cố  trên  mạng  làm  gián  

đoạn  hoạt  động  của  mạng  ¨  Đứt  cáp  ¨  Hỏng  thiết  bị  

n  Thời  gian  gián  đoạn  càng  nhỏ  càng  tốt  ¨ Mean  Time  to  Repare:  MTR  

n  Tính  sẵn  sàng  của  mạng  càng  cao  càng  tốt  ¨ Mean  Time  between  Failures:  

MTF  n  Khả  năng  duy  trì  dịch  vụ  khi  xảy  ra  

lỗià  Survivability      

Page 30: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Ảnh  hưởng  của  việc  gián  đoạn  Impact

50 msec

0 200 msec

2 sec

10 sec

5 min

30 min

"Hit"

Trigger Change- over of CCS Links

FCC Reportable

Packet (X.25)

Disconnect

Call- Dropping

Private Line Disconnect

May Drop Voiceband

Calls

APS

1st Range

2nd Range

3rd Range

4th Range

5th Range

6th Range

Social/ Business Impacts

Sự cố trên mạng làm thiệt hại về tiền

Page 31: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Yếu  tố  thị  trường  của  Survivability  ■ Quan  hệ  với  khách  hàng  ■  Lợi  thế  cạnh  tranh  ■  Lợi  nhuận  

¨ Bất  lợi  –  Phải  tăng  chi  phí  để  mạng  có  Onh  tự  phục  hồi  sau  lỗi  

¨ Ưu  điểm  –  Tạo  các  dịch  vụ  cao  cấp  đem  lại  lợi  nhuận  lớn  

n  Dịch  vụ  dành  cho  doanh  nghiệp  n  Dịch  vụ  cho  các  tổ  chức  y  tế  n  Dịch  vụ  dành  cho  các  tổ  chức  chính  phủ  

■  Vận  hành  phức  tạp  hơn  

Page 32: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Network  Survivability  n  Tính  sẵn  sàng  

¨ 99.999%  (5  con  9)  =>  dưới  5  phút  gián  đoạn/năm  n  Cần  có  kế  hoạch  đối  phó  với  lỗi  

¨ Thêm  tài  nguyên  thay  thế,  phát  hiện  lỗi  và  tự  động  định  hướng  các  luồng  dữ  liệu  vòng  qua  lỗi  

n  Khôi  phục:    ¨ Chỉ  bổ  sung  băng  thông,  thiết  bị  thay  thế  khi  sự  cố  đã  xảy  ra  ¨ Tiết  kiệm  tài  nguyên  ¨ Chậm  à  thời  gian  gián  đoạn  lớn  

n  Dự  phòng:  fast  8me-­‐scale:    ¨ Chuẩn  bị  sẵn  tài  nguyên  dự  phòng  để  thay  thế  tài  nguyên  chính  khi  xảy  ra  sự  cố  

¨ Chuyển  luồng  dữ  liệu  từ  đường  truyền  bị  lỗi  sang  đường  dự  phòng  khi  có  sự  cố  xảy  ra  

¨ Nhanh:  10s-­‐100s  of  ms…  

Page 33: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Sự  cố  n Các  loại  sự  cố  

¨ Sự  cố  thành  phần:  trên  link,  nút,  kênh  WDM,  phần  mềm…  

¨ Sự  cố  hệ  thống:  Thảm  họa  có  thể  hủy  hoại  toàn  bộ  trung  tâm  kết  nối  

n Lỗi  đơn  vs.  nhiều  lỗi  đồng  thời  ¨ 4.39  cáp  đứt/năm/1000  dặm  cáp  (  thống  kê  năm  94)  ¨ Thông  thường  giả  thiết  mạng  chỉ  có  lỗi  đơn  

n Dự  phòng  và  khôi  phục  có  thể  thực  hiện  ở  nhiều  mức  

Page 34: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Tính sẵn sàng Availability là xác suất thiết bị hoạt động bình thường

Reliability Reliability + Recovery

Availability =

Page 35: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Định  lượng  Onh  sẵn  sàng  

Tính  sẵn  sàng  tương  ứng  với  thời  gian  mạng  không  hoạt  động.  •  99%        2-­‐Nines    5,000  Min/Yr  •  99.9%      3-­‐Nines    500  Min/Yr  •  99.99%    4-­‐Nines    50  Min/Yr  •  99.999%    5-­‐Nines    5  Min/Yr  •  99.9999%  6-­‐Nines    0.5  Min/Yr  

Page 36: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Ví  dụ  mạng  PSTN  n Mỗi thành phần của mạng có tính sẵn sàng 99.99%

Facility Entrance

Facility Entrance

AN

0.01 %

0.005 % 0.005 %

0.02 %

0.005 % 0.005 %

LE

NI

LE

NI

LD

AN

0.01 %

PSTN End-2-End Availability 99.94%

NI : Network Interface

LE : Local Exchange

LD : Long Distance

AN : Access Network

Source : http://www.packetcable.com/downloads/specs/pkt-tr-voipar-v01-001128.pdf

Page 37: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Các  phương  pháp  bảo  vệ  mạng   Network Survivability Architectures

Restoration Protection

Protection Switching

Self-healing Network

Re-Configurable

Network

Mesh Restoration Architectures

Linear Protection Architectures

Ring Protection Architectures

Page 38: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Phân  loại  các  phương  pháp  dự  phòng  

n Theo  topo  ¨ Vòng  ¨ Tuyến  Onh:  link,  đoạn,  đường  

n Theo  sử  dụng  tài  nguyên  ¨ Dự  phòng  dành  riêng  ¨ Dự  phòng  chia  sẻ  

 

Page 39: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

n Các  nút  được  nối  với  nhau  qua  các  link  tạo  thành  vòng  tròn  ¨ Dữ  liệu  được  truyền  theo  chiều  ngược  lại  khi  có  sự  cố  

 

Topo  dự  phòng  -­‐  vòng  

E

W

W

E

W

E W

E

D

L L

Working Protect

Page 40: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Topo  dự  phòng–  Tuyến  -nh  

Dự phòng theo link

Dự phòng theo đường

Dự phòng theo đoạn

Page 41: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Dự  phòng  dành  riêng  vs.  chia  sẻ  n Dự  phòng  dành  riêng  

¨ Một  tài  nguyên  dự  phòng  chỉ  dùng  để  bảo  vệ  một  đường  truyền  chính  

n Dự  phòng  chia  sẻ  ¨ Một  tài  nguyên  dự  phòng  có  thể  được  dùng  trong  nhiều  đường  dự  phòng  để  bảo  vệ  nhiều  đường  truyền  chính  

n Dự  phòng  chia  sẻ  có  tốc  độ  khôi  phục  chậm  hơn  dự  phòng  dành  riêng  ¨ Mất  thời  gian  thành  lập  đường  dự  phòng  từ  các  tài  nguyên  dự  phòng  khi  sự  cố  xảy  ra  

   

Page 42: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Dự  phòng  dành  riêng  vs.  chia  sẻ  

Băng thông cần thiết cho các đường bảo vệ trên link chung v3-v4

Page 43: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

P-­‐cycle  n  Mạng  mesh  không  có  topo  hình  vòng  

n  Tạo  các  vòng  trong  mạng  à  p-­‐cycle  

n  Sử  dụng  cơ  chế  bảo  vệ  theo  topo  vòng  

n  Các  link  trên  p-­‐cycle  và  các  đoạn  cắt  p-­‐cycle  được  bảo  vệ  

 

Page 44: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Bài  toán  định  tuyến  có  dự  phòng  n  Tìm  kiếm  đường  đi  chính  và  đường  đi  dự  phòng  cho  mỗi  kết  nối  

n  Ràng  buộc  ¨ Trong  trường  hợp  chỉ  có  tối  đa  một  lỗi  đơn  trong  mạng  thì  đường  đi  chính  và  đường  đi  dự  phòng  phải  không  bị  ảnh  hưởng  đồng  thời  lỗi  

n  Hai  đường  đi  không  dùng  chung  1  cáp  n  Hai  đường  đi  không  dùng  chung  một  thiết  bị  

¨ Tốc  độ  khôi  phục  chấp  nhận  được  ¨ Đường  đi  dự  phòng  không  quá  dài  làm  ảnh  hưởng  độ  trễ  

n  Tiêu  chí  ¨ Tiết  kiệm  tài  nguyên  tổng  cộng  

n  Có  2  dạng  �nh  và  động  tương  ứng  với  bài  toán  định  tuyến  thông  thường  

 

Page 45: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Bài  toán  định  tuyến  có  dự  phòng  n Hướng  8ếp  cận  

¨ Tách  thành  2  bước  định  tuyến:  n Định  tuyến  cho  đường  chính  trước  sau  đó  �m  đường  dự  phòng  

¨ Định  tuyến  đồng  thời  cho  cả  đường  chính  và  dự  phòng  

n  Rất  khó  trong  trường  hợp  định  tuyến  động  

Page 46: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Định  tuyến  có  dự  phòng  dành  riêng    •  Mỗi  đường  làm  việc  và  dự  phòng  sử  dụng  tài  nguyên  riêng    •  Thuật  toán  �m  2  đường  đi  phân  biệt  

–  Surballe  –  Sử  dụng  đường  đi  ngắn  nhất  

•  Với  mỗi  cặp  nguồn  đích  (s,d)  �m  1  đường  đi  chính  là  đường  đi  ngắn  nhất  

•  Loại  bỏ  các  cạnh  của  đường  đi  chính  khỏi  đồ  thị  •  Tìm  đường  đi  dự  phòng  là  đường  đi  ngắn  nhất  giữa  s  và  d  

•  Gán  bước  sóng  cho  đường  làm  việc  và  dự  phòng  bằng  các  thuật  toán  thông  thường.  

•  Có  thể  thực  hiện  định  tuyến  trước  cho  tất  cả  các  đường  trước  rồi  mới  gán  bước  sóng  hoặc  thực  hiện  xen  kẽ.  

Page 47: 07-Dinh tuyen mang quang - users.soict.hust.edu.vn tuyen... · Mạng$thông$8n$quang$! Sử$dụng$ánh$sáng$để$truyền$n $hiệu$trên$đường$ truyền$ " Dùng$cáp$quang$để$dẫn$ánh$sáng$

Định  tuyến  có  dự  phòng  chia  sẻ    

•  Các  đường  dự  phòng  có  thể  dùng  chung  tài  nguyên  với  điều  kiện  đường  làm  việc  của  chúng  không  cùng  gặp  sự  cố.  

•  Định  tuyến  sao  cho  các  đường  dự  phòng  có  thể  chia  sẻ  nhau  nhiều  tài  nguyên  (bước  sóng)  chung  nhất    với  nhau    à  8ết  kiệm  tổng  lượng  tài  nguyên  dự  phòng.