PHỤC HỒI MẠNG VÀ PHÂN BỔ LẠI TÀI NGUYÊN.doc

PHỤC HỒI MẠNG VÀ PHÂN BỔ LẠI TÀI NGUYÊN

CHƯƠNG III

PHỤC HỒI MẠNG VÀ PHÂN BỔ LẠI TÀI NGUYÊN

3.1 Các khái niệm 3.1.1 Phục hồi

Phục hồi là một phương thức sử dụng các tài nguyên dự phòng khả dụng để định tuyến lại lưu lượng sau khi xảy ra sự cố, theo tình trạng khi đó của mạng.

Ở chương II ta đã nói tới vấn đề bảo vệ Điểm phân biệt giữa hai phương thức bảo vệ và phục hồi là: các kỹ thuật bảo vệ dựa trên các kịch bản để xác định tuyến /đoạn bảo vệ cho mỗi tuyến /đoạn hoạt động cần bảo vệ trước khi xảy ra sự cố, còn các kỹ thuật phục hồi sử dụng các thuật toán định tuyến để tìm một tuyến /đoạn dự phòng khả dụng thay thế tạm thời cho tuyến /đoạn hoạt động bị ảnh hưởng sau khi xảy ra sự cố Do đó các kỹ thuật bảo vệ thường đáp ứng thời gian hồi phục nhanh hơn các kỹ thuật phục hồi động nhưng bù lại các kỹ thuật phục hồi cho phép sử dụng các tài nguyên dự phòng mềm dẻo hơn.

Như ta đã biết môi trường WDM được chia thanh 3 lớp; lớp kênh quang (OCh-Optical Channel), lớp đoạn ghép kênh quang (OMS- Optical Multiplex Section) và lớp đoạn truyền dẫn quang (OTS – Optical Transmisstion Section) Tương ứng với mỗi lớp ta có các cách phục hồi riêng biệt.

 Phương thức phục hồi kênh quang: phương thức này yêu cầu thay thế mỗi tuyến quang hoạt động bị ảnh hưởng bởi sự cố bằng một tuyến quang bảo vệ Việc tìm tuyến bảo vệ có thể được thực thi băng điều khiển phân tán hoặc tập trung Trường hợp áp dụng điều khiển tập trung, một nút điều khiển lưu giữ bản ghi trạng thái của mạng và tìm các tuyến bảo vệ rồi thông báo cho các nút mạng Trường hợp áp dụng điều khiển phân tán, cả nút nguồng và đích sẽ rà soát động các bước sóng bảo vệ được yêu cầu để thiết lập lại tuyến đường bị đứt.

 Phương thức phục hồi đoạn ghép kênh quang: phương thức này yêu cầu tìm kiếm cục bộ một tuyến tạm thời khả dụng vòng qua đoạn bị sự cố.

Phương thức này được thực thi tại các nút đầu cuối đoạn bị sự cố, sử dụng một thuật toán phân bổ để tìm tuyến thay thế tạm thời.

Điểm phân biệt giữa phục hồi kênh quang và phục hồi đoạn ghép kênh quang là ở mức bảo vệ hay đơn vị bảo vệ Trường hợp thứ nhất lấy đối tượng bảo vệ là tuyến quang nên bảo vệ kênh quang được gọi là bảo vệ tuyến, nó cho phép lựa chọn hồi phục các sự cố kết cuối đường dây quang (OLT) Trường hợp thứ hai lấy đối tượng bảo vệ ở mức tín hiệu tổng là tín hiệu ghép kênh của các kênh WDM truyền trên mỗi sợi quang nên bảo vệ đoạn ghép kênh còn được gọi là bảo vệ đoạn, nó sẽ hồi phục tất cả các tuyến quang hiện được mang trên đoạn sợi bị sự cố.

Các kỹ thuật phục hồi quang có thể được thực thi ở mức kênh quang áp dụng cho cấu hình lưới với các nút OXC Hiện nay trên thị trường chưa cung cấp các thiết bị OXC có hiệu năng cao nhưng một số nhà sản xuất đang phát triển các thiết bị kết nối chéo quang - điện được thiết kế đặc biệt cho phục hồi phân tán nhanh

Trong một hệ thống mạng viên thông có thể xảy ra các sự cố như; đứt đường truyền giữa hai nút mạng; sự cố tại nút mạng Từ các sự cố này ta có ba phương pháp phục hồi mạng: phục hồi từ đầu cuối - tới - đầu cuối của tuyến hoạt động, phục hồi tại các nút kế cận với sự cố, và phục hồi tại nút trung gian.

3.1.1.1 Phục hồi đầu cuối - tới - đầu cuối

Hình 3.1 Mô tả phục hồi đầu cuối-tới-đầu cuối đối với sự cố đoạn liên kết

Đường kết nối giữa hai nút

Tuyến hoạt động trước khi xảy ra sự cố

Tuyến hoạt động sau khi xảy ra sự cốĐường kết nối giữa hai nút Tuyến hoạt động trước khi xảy ra sự cố

Tuyến hoạt động sau khi xảy ra sự cố

Khi xảy ra sự cố thì phương pháp phục hồi này sẽ thực hiện định tuyến lại từ các nút đầu cuối của các kênh bị ảnh hưởng bởi sự cố Phương pháp phục hồi này đảm bảo hiệu quả như nhau đối với cả sự cố nút và sự cố đoạn liên kết

3.1.1.2 Phục hồi tại nút kế cận sự cố

Khi xảy ra sự cố thì phương pháp phục hồi này sẽ thực hiện định tuyến lại cho các kênh đi trên đoạn nối giữa hai nút kế cận với sự cố đoạn, phương pháp phục hồi này không hồi phục được lưu lượng trong trường hợp sự cố nút

3.1.1.3 Phục hồi tại nút trung gian

Tuyến quang trước

Hình 3.3 Mô tả phục hồi tại nút kế cận

Đường kết nối giữa hai

Khi xảy ra sự cố thì phương pháp phục hồi này sẽ thực hiện định tuyến lại các kênh bị ảnh hưởng bởi một sự cố giữ bất kỳ cặp nút trung gian nào Phương pháp phục hồi này sử dụng dung lượng dự phòng rẩt hiệu quả vì nó cho phép định tuyến lại kết nối một cách tối ưu mà không có các ràng buộc như hai phương pháp trên, nhưng yêu cầu thuật toán phức tạp hơn

Trong các phương pháp phục hồi trên thì phương pháp phục hồi tại các nút biên thường cho đáp ứng tuyến phục hồi dài hơn so với phương pháp phục hồi tại nút kế cận sự cố Tuy vậy phương pháp thứ hai lại yêu cầu phải tập trung nhiều dung lượng dự phòng gần các vị trí dễ gặp sự cố dẫn đến tổng dung lượng dự phòng mà nó yêu cầu cao hơn trong khi phương pháp đầu có thể lập kế hoạch dung lượng dự phòng vừa đủ để hồi phục các sự cố đơn phù hợp với qui mô mạng.

Về khả năng khắc phục sự cố thì tất cả các phương pháp phục hồi đều áp dụng được cho một sự cố chặng Riêng phương pháp phục hồi tại nút kế cận sự cố không có khả năng đối phó với sự cố nút.

Về thời gian hồi phục thì phương pháp phục hồi tại nút kế cận sự cố có thể sử dụng ở mức đoạn ghép kênh quang (OMS), liên tới it nút hơn và thường cho tuyến đương phục hồi ngắn hơn nên đáp ứng hồi phục nhanh hơn.

Dưới đây là bảng so sánh các phương pháp phục hồi

Phương pháp phục hồi Nút kế cận sự cố Nút biên

Dung lượng dự phòng yêu cầu Nhiều hơn Ít hơn Khả năng khắc phục sự cố Tồi hơn Tốt hơn

Bảng 3.1 So sánh các phương pháp phục hồi

3.1.2 Cấp phát tài nguyên

Phân bổ lại tài nguyên là một vấn đề cần thiết trong xây dưng, vận hanh và khai thác mạng, đặc biệt là khi khôi phục sự cố Đối với các mạng quang, đặc biệt là mạng quang WDM thì phân bổ lại tài nguyên là rất quan trọng Nó gồm cấp phát sợi quang, bước sóng, thiết bị WDM và thiết bị đầu cuối Từ kết quả xử lý sẽ ước tính sược số lượng bước sóng và các thành phần mạng cần bổ sung.

Hoạt động cấp phát một kết nối kênh quang cho các cáp và các sợi quang không có gì mới lạ đối với các nhà lập kế hoạch xây dựng mạng SDH trước đây, nhưng việc gán một bước sóng cho một kênh quang, định tuyến các bước sóng quang là một nhiện vụ mới khá phức tạp Nếu mạng được hỗ trợ biến đổi bước sóng (sử dụng các bộ phát đáp hay bộ biến đổi bước sóng) thì vấn đề này được giải quyết đơn giản nhưng lại làm tăng chi phí xây dựng nút mạng Do đó khi cấp phát tài nguyên cho các mạng WDM có hai khía cạnh cần phải xem xét

 Một là các hệ thống WDM thường được thiết kế với số lượng bước sóng xác định hưu hạn.

 Hai là vấn đề xung đột bước sóng có thể xảy ra nếu các kênh quang khác nhau hoạt động ở cùng bước sóng trên cùng một sợi.

Vì hai vấn đề này mà các nhà thiết kế phải tối thiểu hoá số lượng bước sóng sử dụng để không vượt quá dung lượng của hệ thống WDM và tránh được xung đột bước sóng.

Khi xem xét vấn đề cấp phát bước sóng cần biết rõ mạng có hỗ trợ biến đổi bước sóng hay không, từ đó có ba trường hợp cấp phát bước sóng:

 Cấp phát tuyến bước sóng ảo ( Virtual Wavelength Path - VWP): bước sóng được cấp phát có thể thay thế trên tuyến đường tơi nút đích Trường hợp này tương tự như hoạt động cấp phát tài nguyên trong các mạng SDH

 Cấp phát tuyến bước sóng (Wavelength Path - WP): chỉ cấp phát một bước sóng duy nhất dọc theo tuyến đường từ nút nguồn tới nút đích Trường hợp

này dẫn đến nguy cơ xung đột bước sóng giữa hai tuyến chia sẻ cùng một sợi quang.

 Cấp phát tuyến bước sóng đường hầm (Tuneable Wavelength Path -TWP): cấp phát cố định hai bước sóng khác nhau cho các tuyến hoạt động và hồi phục Phương pháp này là phương pháp trung gian của của hai phương pháp trước.

Khi xem xét về đặc điểm lưu lượng tải trên mạng (tải tĩnh hay tải động ) chúng ta có hai cách thức cấp phát tài nguyên tương ứng:

 Cấp phát tài nguyên với lưu lượng tải tĩnh: có thể được thực hiện một lần hoặc theo kế hoạch nhiều chu kỳ (lưu lượng tải dự báo khá chính xác ở các thời điểm) Trong cả hai trường hợp lưu lượng đều có khuynh hướng tăng lên và có thể áp dụng các công cụ tối ưu để dự báo sự tăng trưởng này.

 Cấp phát tài nguyên với lưu lượng tải động (trong trường hợp lưu lượng tải bất định): lưu lượng dự báo chỉ có thể thống kê, ví dụ cường độ lưu lượng tối đa được mong đợi hay mức độ tập trung lưu lượng trong một ring Người thiết kế phải làm sao đáp ứng được mức độ mềm dẻo của mạng cao nhất với chi phí thấp nhất

3.1.3 Các phương thức thực thi cấp phát tài nguyên

 Sử dụng các thuật toán tối ưu: cách này có thể rất chậm nhưng thích hợp với các mạng lớn, lưu lượng tĩnh và nói chung cần dự báo lưu lượng chính xác Chúng có thể được dùng để nghiên cứu so sánh các kiểu mạng khác nhau, phân tích mức độ nhạy cảm để đưa ra những kết quả có giá trị.

 Sử dụng các luật thiết lập kế hoạch đơn giản: cách này có thể thích ứng ngay cho thưc thi và vận hành các mạng thực tế (ví dụ khi cài đặt dung lượng mới cần định tuyến cho các nhu cầu mới).

3.1.4 Cấp phát tài nguyên trong các kỹ thuật bảo vệ mạng

Trong mạng thông tin quang WDM vấn đề cấp phát tài nguyên cho mục đích bảo vệ lưu lượng và hồi phục mạng sau khi xảy ra sự cố rất quang trọng, có ý nghĩa quyết định đến việc lập dự án xây dựng mạng quang, dự tính chi phí và xác định cấu hình mạng khả thi.

Hiện tại có ba trường hợp cấp phát tài nguyên sau Chúng được phân biệt dựa trên số lượng bước sóng yêu cầu bổ sung cho mục đích bảo vệ

3.1.4.1 Bảo vệ trên chính bước sóng của thực thể được bảo vệ (khi chỉ có cácnút WR)

 Phân tập sợi quang: bằng cách tăng gấp đôi tài nguyên cần thiết để truyền tải lưu lượng mạng Cách bảo vệ 1+1 này đảm bảo hồi phục 100% các sự cố tuyến nhưng không đảm bảo hồi phục các sự cố nút.

 Phân tập đường định tuyến: đối với mỗi đường định tuyến sẽ dành một đường định tuyến khác cho mục đích bảo vệ, để tối ưu hoá về mặt tài nguyên mạng thì việc xác định hai đường khác nhau với cùng bước sóng cho mỗi cặp nút phải được thưc hiện trong pha cấp phát tài nguyên bảo vệ Cách này có thể bảo vệ mạng chống lại các sự cố trên đoạn, tuyến và tại các nút trung gian.

 Bảo vệ dựa trên ring: xác định các vòng ring tự bảo vệ trên mạng cấu hình lưới Cách này cho phép sử dụng các kỹ thuật bảo vệ chia sẻ giống như bảo vệ ring SDH Lập kế hoạch để các ring đi qua các nút trong mạng với các yếu tố ràng buộc (như độ trễ, số lượng các nút, và chiều dài tuyến )

3.1.4.2 Bảo vệ trên các bước sóng khác nhau (trường hợp có sẵn các nútWC)

Với cách này cho phép dùng các kỹ thuật bảo vệ riêng hay chia sẻ, và tối ưu hoá toàn bộ tài nguyên mạng theo cách: ban đầu dùng các WL chưa bị chiếm dụng sau đó thực hiện phân tập sợi quang Điều này được thực hiện trong pha lập kế hoạch cấp phát tài nguyên mạng Nếu muốn cung cấp bảo vệ trên cả sợi quang khi bị đứt thì kênh bảo vệ không nên ở trên cùng một sợi quang với kênh được bảo vệ.

3.1.4.3 Bảo vệ trên các tuyến đa bước sóng (trường hợp các nút WR khảdụng)

Hình thức này dùng để tối ưu hoá tàon bộ tài nguyên mạng khi không có sự hạn chế về WL trên tuyến Ban đầu sử dụng các bước sóng chưa bị chiếm dụng sau đó mới áp dụng phân tập sợi quang Công việc này có thể thực hiện trong pha lập kế hoạch cấp phát tài nguyên mạng Tương tự trương hợp trên để tránh

ảnh hưởng khi bị đứt cáp kênh bảo vệ không nên chia sẻ cùng một sợi quang với kênh được bảo vệ.

3.2 Phân bổ lưu lượng trong quá trình hồi phục mạng

Đầu tiên chúng ta nghiên cứu về vấn đề cấp phát tài nguyên với lưu lượng tải tĩnh trong các cấu hình ring, lưới, sau đó là vấn đề cấp phát tài nguyên với lưu lượng tải động trong cấu hình ring Trong các trường hợp nghiên cứu, lưu lượng giả thiết là các khối Một khối là một yêu cầu truyền tải thông tin giữa hai nút mạng quang trên một bước sóng Khối quang có thể được định tuyến từ đầu cuối - tới - đầu cuối trên một bước sóng suốt tuyến đường đi hoặc trên các bước sóng khác nhau nếu sử dụng bước sóng

3.2.1 Định tuyến lưu lượng và cấp phát tài nguyên cho các mạng quangWDM với lưu lượng tĩnh

Phần này trình bày về cấp phát tài nguyên bước sóng cho các mạng WDM cấu hình ring có lưu lượng tĩnh thưo ba nhóm sau: nhóm ring WDM bảo vệ riêng, nhóm ring WDM bảo vệ chia sẻ và nhóm ring WDM không bảo vệ.

Các ring WDM bảo vệ riêng đơn hướng hoặc hai hướng có các kênh quang hoạt động được bảo vệ đối phó với sự cố đứt cáp bởi các kênh bảo vệ dành riêng truyền ở hướng đối diện của ring Do các kênh hoạt động và bảo vệ có thể cùng chia sẻ một bước sóng ở các hướng truyền dẫn khác nhau trên ring nên vấn đề cấp phát tài nguyên rất đơn giản, ta có thể cấp phát một bước sóng cho mỗi nhu cầu khối Ví dụ trường hợp một ring WDM với N nút có đủ N*(N-1)/2 khối thì số lượng bước sóng yêu cầu trên ring WDM hai sợi bảo vệ riêng là N*(N-1)/2 Tương tự với ring WDM đơn hướng không bảo vệ, cả hai hướng truyền dẫn cho mỗi khối sử dụng một bước sóng trên tất cả các tuyến vòng quanh ring.

Các ring WDM bảo vệ chia sẻ (thường là ring hai hướng, đôi khi cũng áp dụng định tuyến đơn hướng cho một số khối): khi cáp đứt tại một cung nó vân có đủ dung lượng dự phòng trên phần cùng bù để hồi phục cho nhưng khối quang bị đứt kết nối (ví dụ OMS - SPRing).

Các ring WDM hai hướng không bảo vệ: nhiệm vụ bảo vệ có thể được chuyển lên các tầng khách sử dụng dung lượng trên chính ring đó hoặc trên các phần khác của mạng nhưng không cần dành riêng bất kỳ bước sóng nào cho mục đích bảo vệ.

Các ring này cho phép tái sử dụng bước sóng để truyền các khối quang khác nhau nên về lý thuyến chúng yêu cầu ít bước sóng hơn Nhưng bù lại các khối quang phải được định tuyến chính xác và được cấp phát các bước sóng sao cho đảm bảo khả năng tái sử dụng tối đa Nếu các nút có hỗ trợ biến đổi bước sóng thì vấn đề trở nên đơn giản: nhưng nếu các nút sử dụng bộ ghép kênh xen/rẽ thụ động thì không có khả năng biến đổi bước sóng cho các kênh lưu lượng truyền qua, do đó mỗi nhu cầu quang phải được cấp phát một bước sóng từ đầu cuối -tới - đầu cuối khiến cho công việc này trở lên phức tạp Khi đó phải tìm ra một phương thức cấp phát bước sóng tối ưu mà chỉ được sử dụng một số lượng bước sóng hạn chế như trong trường hợp có hỗ trợ biến đổi bước sóng Ví dụ trường hợp ring WDM hai sợi bảo vệ chia sẻ có N nút, ta chỉ được yêu cầu [(N2 – 1)/4] bước sóng, khi số N lớn giá trị này gần bằng 50% so với trường hợp bảo vệ riên Đối với ring bốn sợi bảo vệ chia sẻ hoặc ring WDM hai hướng không bảo vệ thì số lượng bước sóng yêu cầu là [(N2 - 1)/8] mà yêu cầu hỗ trợ biến đổi bước sóng thì không thích hợp.

Nhìn chung nhu cầu lưu lượng hiếm khi đạt tới mức tối đa nhưng về lâu dài cần thiết phải tìm ra các công thức chung hoặc các luật cấp phát bước sóng đơn giản Để tối thiểu hoá việc sử dụng các bước sóng rất cần các thuật toán cho đáp ứng nhanh.

Trong thực tế đã áp dụng một luật cấp phát tài nguyên khá tốt theo hai giai đoạn liên tiếp sau.

 Giai đoạn một (giai đoạn định tuyến): định tuyến các khối quang để truyên cùng chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ nhằm tối thiểu hoá tổng số bước sóng sử dụng trên mỗi đoạn (với giả thiết có hỗ trợ biến đổi bước sóng) Các nhu cầu quang (các khối) đã được cấp nhiều bước sóng có thể được tách ra, và mỗi bước sóng được định tuyến riêng nếu yêu cầu Sau đó sử dụng một thuật toán đáp ứng nhanh sẵn có để định tuyến tối ưu nhằm đạt được số lượng các bước sóng trên mỗi đoạn là ít nhất có thể.

 Giai đoạn hai: giai đoạn cấp phát bước sóng cho các tuyến đã được xác định khi kết thúc giai đoạn một: ta có thể sử dụng các thuật toán Stochastic hay các thuật toán phong đoán nhằm đạt được hiệu quả phân bổ tất cả các bước sóng như mong muốn

Giai đoạn đầu nhằm tạo ra một mức ngưỡng số lượng các bước sóng yêu cầu thấp hơn mà chưa xét tới việc không có hỗ trợ biến đổi bước sóng Giai đoạn hai thực thi cấp phát bước sóng theo giới hạn đó

3.2.2 Định tuyến lưu lượng và cấp phát tài nguyên cho các mạng quangWDM với lưu lượng tải động

Trong nhiều ứng dụng mạng thực tế không phải lúc nào cũng dự đoán được trước các mẫu lưu lượng, các nhu cầu quang (các khố) có thể tăng hoặc giảm bất kỳ nên cần thiết phải xem xét các mẫu lưu lượng động để xác định mức độ linh hoạt và hiệu quả của các mạng WDM Các thuật toán phải thực thi định tuyến và cấp phát các bước sóng trong điều kiên lưu lượng động nên cần đảm bảo các yêu cầu sau:

 Đảm bảo mức độ sử dụng mạng cao mà biết nhu cầu lưu lượng ban đầu  Thuật toán vẫn đạt hiệu năng tốt ngay cả khi lưu lượng có sự biến động lớn  Thuật toấn đơn giản để có thể dễ dàng liên kết giữa các mạng con của hệ thống quản lý mạng Phần này ta sẽ xem xét lưu lượng động trong các mạng ring WDM bảo vệ chia sẻ với kịch bản như sau.

Một ring kết nối N nút, ban đầu chưa có nhu cầu quang (khối) nào được định tuyến

Các nhu cầu quang xuất hiện lần lượt và yêu cầu được phục vụ ngay lập tức Các yêu cầu này xuất hiện ngẫu nhiên với xác suất như nhau giữa các nút trên ring, nên phải tính toán dựa trên trung bình mẫu lưu lượng toàn phần.

Khi có một nhu cầu quang yêu cầu phục vụ phải tìm thấy ngay một bước sóng khả dụng Hiệu nắng tái xắp xuất các bước sóng đã cấp phát cho lưu lượng trên ring phải đảm bảo mức độ sử dụng mạng cao hơn, nhưng vơi kỹ thuật ring WDM hiện nay yêu cầu xem xét cả khả năng can thiệp nhân công và đứt kênh dịch vụ khách hàng do không cho phép tai sắp xếp.

Nếu có hiện tượng dao động lưu lượng có thể loại bớt các nhu cầu quang (trên các phần ring sử dụng) và bước sóng đã cấp phát cho nhu cầu quang bị laọi đó sẽ trở thành khả dụng đối với các nhu cầu quang mới có thể được địng tuyến trên phần ring đó.

Có một số luật cấp phát tài nguyên liên quan tới hoạt động định tuyến và cấp phát bước sóng: thuật toán tìm đường ngắn nhất (SP), thuật toán tìm số lượng bước sóng it nhất Để so sánh ta xem xét các ring WDM có hỗ trợ biến đổi bước sóng luôn nhằm định tuyến các nhu cầu quang lên tuyến ngắn nhất Các nhu cầu quang được tạo ra ngâu nhiên và cấp cho ring WDM sử dụng luật đã chọn cho tới khi tất cả các bước sóng được sử dụng Khi xảy ra hiện tượng tắc nghẽnthì phải tính toán lại các nhu cầu đã được phục vụ thành công Để thấy được mức cấp phát tài nguyên tối ưu đạt được ta sử dụng một số công cụ cấp phát tài nguyên tĩnh thử thực hiện trên cùng các khối quang đó, nếu thức thi tốt hơn thì có thể có nhiều bước sóng khả dụng hơn.

Vấn đề dao động tải động có ảnh hưởng xấu tới mạng ring WDM như hiện tượng phân mảnh trong ổ cứng của máy tính Trong hiện tượng phân mảnh của máy tính thì nó xảy ra do ta tạo rồi lại xoá các tập tin, còn vấn đề dao động tải thì do các nhu cầu quang bị loại ngẫu nhiên khỏi ring WDM để lại một không gian bước sóng bị phân mảnh, dung lượng thừa được phân bố vòng quanh ring trên các bước sóng khác nau nhưng lại không có một bước sóng nào hoàn toàn khả dụng hết một vòng ring Các tài nguyên khả dụng phân tán này lại được dùng để cấp phát cho các nhu cầu mới cần được định tuyến qua một số nút mà không được hộ trợ biến đổi bước sóng nên tất kho khăn Ngược lại nếu hỗ trợ biến đổi bước sóng ta có thể dễ dàng tận dụng dung lượng thừa trên một vài bước sóng để định tuyến cho một nhu cầu quang

Một kết luận quan trọng là nếu mạng ring WDM có dao động tải cao, bảo vệ chia sẻ có thể đạt kết quả sử dụng thấp Ngược lại các ring WDM bảo vệ riêng sử dụng các luật đơn giản hơn không nhậy cảm với các dao động tải: Ưu điểm của bảo vệ chia sẻ so với bảo vệ riêng về mặt yêu cầu bước sóng có thể bù đắp nhược điểm mức sử dụng.

Để thực thi thiết kế mạng đạt được hiệu quả cao ta cần định cỡ mạng thưo các mẫu lưu lượng dự báo thích hợp, lấy chi phí làm đối tượng tính toán mức khả dụng và kiểm tra khả năng linh hoạt của mạng Điều này dựa trên lưu lượng tĩnh sử dụng một số công cụ tối ưu Ví dụ: định cơ OMS – SPRing sử dụng chiến lược định tuyến và cấp phát bước sóng theo hai bước Chúng ta ta đã biết OMS – SPRing có nhiêu ưu điểm về yêu cầu dải thông tốt hơn các ring WDM bảo vệ riêng cúng giống như trường hợp SDH SPRing tốt hơn SNCP ring Khả

năng hỗ trợ biến đổi bước sóng không thích hợp lắm ngoại trừ trường hợp lưu lượng động không có dự báo trước, đặc biệt khi có dao động tải cao.

Đối với các mạng lưới WDM, thực hiệ tách biệt các tác vụ định tuyến và cấp phát bước sóng là đơn giản nhất Có thể sử dụng thuật toán tìm đường ngắn nhất cho định tuyến, một thuật toán heuristic hay các công cụ dựa trên SA và ILP cho cấp phát tài nguyên.

Đối với lưu lượng động ta nên chọn các mạng ring WDM bảo vệ chia sẻ là thích hợp hơn cả Nếu không thể dự báo trước được lưu lượng, và hoạt động định tuyến không thể tái sắp xếp động mà không xét đến QoS thì nên sử dụng luật SP sẽ đạt được hiệu quả sử dụng từ 90% tới 95% (khi không có dao động tải), và giảm xuống 70%(khi có giao động tải) Điều này khiến cho các ring WDM bảo vệ chia sẻ kém hẫm dẫn hơn các ring WDM bảo vệ riêng 1+1 sử dụng các luật đơn giản hơn nhiều

3.2.3 Phương pháp định tuyến trong mạngWDM cấu trúc Ring

Tương tự trong mạng cấu Ring SDH, khi xet về tính hiệu quả sử dụng băng tần quang, hiện nay các cấu trúc ring toàn quang có thể chia thành hai loại chủ yếu:

 Ring bảo vệ dùng chung SPRing (OMS-SPRing - Optical Multiplex Section Shared Protection Ring), tương ứng với công nghệ SDH có MS- SPRing hay ring hai hướng.

 Ring bảo vệ dành riêng DPRing (OCH/OMS DPRing – Dedicated Protection Ring hay OCH-SNCP Ring – Sub-Network Connection Protection Ring) tương ứng với công nghệ SDH là loại SNCP Ring hay Ring đơn hướng USHR.

Trong loại ring bảo vệ dành riêng DPRing (1+1) tại lớp quang, luồng tín hiệu quang được gửi đi theo cả hai hướng của vòng ring để bảo vệ Nguyên tắc cơ bản để phân bổ bước sóng là: mỗi một luồng quang điểm - điểm sẽ sử dụng một bước sóng riêng trên toàn ring Mức độ phức tạp trong thiết kế mạng với cấu trúc DPRing sẽ không nằm ở phần quang mà chủ yếu ở phần giao diện quang và VC-4 Ví dụ, xác định sự xắp xếp logic các nút tốt nhất (cấu hình lớp SDH), hoặc cách ghép các VC-4 vào bước sóng là cần thiết

Đối với ring bảo vệ dùng chung SPRing, yêu cầu định cỡ phức tạp hơn Nhà thiết kế phải quyết định hướng tuyến thuận/ngược chiều kim đồng hồ cho mỗi lưu lượng và sử dụng bước sóng nhất định nào đó Do cơ chế bảo vệ dùng chung cho phép sử dụng bước sóng trên các luồng quang không chồng chéo nhau, nên sẽ không có nguyên tắc thiết kế đơn giản nào Hơn nữa nhiệm vụ phân bổ các VC-4 vào từng bước sóng sẽ làm cho bai toán phức tạp hơn trong vòng ring có bảo vệ dùng chung Phần này sẽ tập trung vào định tuyến và phân bổ bước sóng cho SPRing đáp ứng yêu cầu lưu lượng luồng quang đã xác định, mà không đề cập đến vấn đề nhóm, phân bổ các luồng VC-4 vào kênh quang – đây là phần quyết định của lớp mạng trên và thường thuộc nhà khai thác khác, độc lập với nhà khai thác mạng quang.

Trong vấn đề phân bổ tài nguyên dự phòng nói chung là rất khó Nhưng trong trường hợp cấu hình ring thì với loại DPRing mỗi một kênh OCh làm việc sẽ yêu cầu kênh bảo vệ theo hướng đối diện, và với cấu trúc loại SPRing, thì một nửa phần bước sóng trên mỗi chặng được sử dụng cho kênh bảo vệ và nửa còn lại sử dụng cho dự phòng Về nguyên tắc khi có sự cố xảy ra phần bước sóng làm việc bị sự cố sẽ chuyển sang phần bảo vệ ở hướng ngược lại, do đó cần có chuyển đổi bước sóng Tuy nhiên có thể tránh sử dụng chuyển đổi bước sóng nhờ bố trí hai hai phần bước sóng dành cho làm việc và dự phòng của hai sợi bù nhau.

Ngoài ra, vấn đề định cơ cho mạng DPRing hoàn toàn phải được thông qua phương pháp tính đơn giản, bởi vì mỗi lưu lượng quang sẽ yêu cầu sử dụng một bước sóng trên mỗi chặng của ring (cho kênh bảo vệ và làm việc) Vì vậy dễ dàng định tuyến và gán bước sóng cho DPRing trong trường hợp ma trận lưu lượng quang có bảo vệ hoàn toàn Tuy nhiên DPRing có thể tải các lưu lượng quang không có bảo vệ; nhưng lưu lượng này sẽ làm cho phức tạp hơn khi định cỡ các DPRing Đối với trường hợp này bài toán lại quay về giải bài toán SPRing Do vây trong phần này chỉ cần tập trung về vấn đề định cỡ SPRing

3.2.3.1 Định tuyến trong mạng ring đơn

Định tuyến Nhiệm vụ của bước này rất quan trọng, nó xác định định tuyến lưu lượng thuận hoặc ngược chiều kim đồng hồ với giả định có bộ chuyển đổi bước sóng Bước này có thể giải cho cho kết quả gần hoặc tối ưu băng thuật toán