Câu 7: Phân biệt LSR với bộ định tuyến IP ?

Hạn chế của IP truyền thống

Sự phát triển nhanh chóng của Internet và quá trình triển khai trên diện rộng các mạng được xây dựng trên giao thức Internet đang tạo ra những cơ hội mới. Hiện nay các mạng diện rộng của Việt Nam đều hoạt động dựa trên cách thức định tuyến IP, trong đó mỗi nút mạng đều phải thực hiên 2 chức năng chính là định tuyến (router) và chuyển tiếp (forwarding). Việc hoạt động này gặp phải một số hạn chế sau:

          + Phải dựa vào giao thức để thực hiện việc định tuyến.

          + Việc thực hiện quá trình chuyển tiếp dựa trên địa chỉ đích của gói tin mà không để ý đến các tham số của chất lượng dịch vụ QoS.

          + Mỗi node mạng đều phải thực hiện việc tìm kiếm đường đi.

Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR - Label Switched Router)

LSR là một thiết bị để thực thi việc điều khiển và chuyển tiếp các thành phần của mạng MPLS. Việc chuyển tiếp LSR của gói tin dựa vào giá trị của nhãn được gói gọn trong gói tin. Ngoài ra LSR cũng có thể chuyển tiếp các gói tin của lớp 3.

   Dựa vào vị trí và chức năng của LSR chúng ta có thể phân ra thành 2 loại chính:

          + LSR biên: nằm ở biên của mạng MPLS. LSR này tiếp nhận hay gửi đi các gói tin từ/đến mạng khác (IP, Frame Relay..). LSR biên gán hay loại bỏ nhãn cho các gói thông tin đến hoặc đi khỏi mạng MPLS. Các LSR này có thể là bộ định tuyến lối vào (Ingress Router) hay bộ định tuyến lối ra (Egress Router).

          + LSR lõi: LSR nằm bên trong MPLS domain, các LSR này chính là các bộ định tuyến lõi (core router) của nhà cung cấp dịch vụ. Đối với mô hình mạng ATM thì LSR lõi chính là các tổng đài ATM, có thể thực hiện chức năng như các LSR. Các ATM – LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mảng điều khiển và chuyển tiếp số liệu theo cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mạng số liệu. Như vậy các tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp để trở thành ATM - LSR.

Câu 8:Trình bày tắc nghẽn( tranh chấp) trong mạng OBS?

Để giải quyết tình trạng tranh chấp và việc mất chùm, một số phương pháp cơ bản sau có thể sử dụng: thay đổi thời gian đến của chùm dữ liệu bằng cách sử dụng các đường trễ quang FDL (Fiber Delay Link), thay đổi bước sóng ra của chùm bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi bước sóng hay thay đổi cổng ra của chùm bằng cách định tuyến lệch hướng (Deflection Routing).

a.     Sử dụng các đường trễ quang FDL

Cách tiếp cận này là cố gắng làm trì hoãn thời gian ra của chùm cho đến khi một kênh nào đó rảnh. Trong các mạng chuyển mạch gói điện tử truyền thống, việc được thực thi bằng cách lưu trữ các gói trong các bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM (Random Access Memory). Tuy nhiên, bộ đệm như RAM không thực sự hiện hữu trong lĩnh vực mạng quang. Do đó, các đường trễ FDL có thể được sử dụng để làm trễ các chùm ra trong một khoảng thời gian xác định. Phương pháp này mang lại khả năng mất mát chùm thấp hơn, nhưng nó không đảm bảo thứ tự các chùm một cách chính xác. Chú ý rằng, trong bất kỳ kỹ thuật sử dụng bộ đệm quang nào, kích thước của các bộ đệm bị giới hạn rất nghiêm ngặt, không những bởi chất lượng tín hiệu mà còn bởi sự giới hạn về không gian vật lý. Để làm trễ một chùm với thời gian  chúng ta cần đến hơn  cáp quang.

Bộ đệm quang có thể được phân thành các loại như sau:

-       Bộ đệm FDL một chiều (Feed-forward): sau khi ra khỏi bộ đệm, chùm được truyền thẳng đến một trong số các ngõ ra của nút.

-       Bộ đệm FDL có phản hồi (Feedback): sau khi ra khỏi bộ đệm, chùm không chỉ đi đến cổng ra mà còn có thể được truyền ngược (quay lại) về đường dây trễ ban đầu.

-       Bộ đệm FDL lai (Hybrid): là sự kết hợp của hai loại bộ đệm trên.

b. Chuyển đổi bước sóng

Trong WDM, nhiều bước sóng có thể được truyền trên một đuờng dây nối giữa hai chuyển mạch quang. Nhiều bước sóng có thể được khai thác để cực tiểu hóa các tranh chấp như: giả sử 2 chùm được dành riêng để đi ra trên cùng cổng ra tại cùng thời điểm; cả 2 chùm khi đó có thể vẫn được truyền đi nhưng trên 2 bước sóng khác nhau. Phương pháp này có thể cực tiểu hóa các sự tranh chấp chùm, vì vậy số lượng của các bước sóng mà chúng có thể được kết hợp với nhau trên một liên kết đơn tiếp tục tăng một cách đặc biệt. Ví dụ, một liên kết có thể chứa từ 160 đến 320 bước sóng trong một tương lai gần. Quá trình chuyển đổi bước sóng là quá trình chuyển đổi bước sóng của một kênh vào thành một bước sóng khác trên một kênh ra. Các bộ chuyển đổi bước sóng là các thiết bị mà chúng chuyển đổi một tín hiệu của bước sóng vào thành một bước sóng ra khác. Với cách này cho phép tăng khả năng sử dùng lại các bước sóng hiệu quả hơn, tức là cùng một bước sóng có thể được tái sử dụng về mặt không gian để mang các kết nối khác nhau trên các sợi khác nhau trong mạng.

Hình 11 . Mô tả chuyển đổi bước sóng w1 qua w2

Trong mạng chuyển mạch chùm quang sử dụng phương pháp chuyển đổi bước sóng, tranh chấp sẽ được giảm nhờ việc tạo ra nhiều bước sóng trên một kết nối. Một chùm bị xung đột có thể được chuyển mạch đến bất kì bước sóng rỗi nào tại đầu ra. Bên cạnh đó, trong khi quá trình chuyển đổi bước sóng quang đã được chứng minh trong môi trường thí nghiệm, thì kỹ thuật này chưa hẳn đã hoàn thiện, và miền chuyển đổi hiện hữu bị giới hạn. Do đó sự phân loại quá trình chuyển đổi bước sóng là như sau:

-         Chuyển đổi hoàn toàn: bất kì một bước sóng vào nào cũng có thể được chuyển đổi thành một bước sóng ra khác.

-         Chuyển đổi có giới hạn: bước sóng chuyển đổi bị giới hạn vì thế không phải tất cả các kênh đầu vào đều có thể được nối đến các kênh đầu ra.

-         Chuyển đổi cố định: một kênh đầu vào có thể được nối với một hay nhiều kênh đầu ra đã được xác định trước.

-         Chuyển đổi rời rạc: mạng có thể chứa các nút có khả năng chuyển đổi hoàn toàn, giới hạn, cố định hay không chuyển đổi bước sóng.

c. Định tuyến lệch hướng

Định tuyến lệch hướng là một phương pháp giải quyết tắc nghẽn bằng cách định tuyến một chùm tranh chấp đến một cổng ra khác so với cổng ra theo dự kiến ban đầu. Trong định tuyến lệch hướng, một chùm được lệch hướng sẽ làm đường truyền tới đích dài hơn, dẫn tới làm tăng độ trễ và giảm chất lượng tín hiệu. Hơn nữa, nó có thể dẫn đến chùm có khả năng lặp vô hạn trong mạng và nó sẽ dẫn tới tắc nghẽn. Vì vậy cần có các cơ chế để  thực hiện ngăn chặn độ dài đường đi quá mức [3].

Một vấn đề khác khi các chùm lệch hướng là duy trì các offset_time thích hợp giữa gói điều khiển và dữ liệu của chùm lệch hướng. Khi chùm bị lệch hướng phải đi ngang qua một đường đi dài hơn là chùm không bị lệch hướng, có thể tại một thời điểm nào đó, offset_time lúc đầu sẽ không đủ để gói điều khiển xử lý và cấu hình trước khi chùm dữ liệu đến. Để loại trừ các vấn đề liên quan tới sự thiếu hụt offset_time, một số chính sách khác nhau có thể được thực hiện. Một cách tiếp cận đơn giản là loại bỏ chùm nếu offset_time là không đủ. Các cách tiếp cận dùng bộ đếm và bộ đo thời gian cũng có thể phát hiện và giới hạn số độ dài (số hop) mà một chùm đi qua. Các cách tiếp cận bộ đệm sử dụng các đường trễ fiber (FDL) cũng có thể được áp dụng; tuy nhiên các cách tiếp cận như vậy làm tăng độ phức tạp của lớp quang.

Có hai biến thể của thuật toán định tuyến lệch hướng:

-       Định tuyến lệch hướng với thuật toán định tuyến luân phiên (deflection routing with alternate routing algorithm) trong đó chùm quang chọn đường đi đến nút khác theo trình tự của một chuỗi các đường dẫn đã được định trước. Nếu tất cả các cổng đầu ra tương ứng của các tuyến định trước này đều bận thì chùm sẽ bị hủy bỏ. Trễ đầu cuối trong mạng được tính bằng trễ của tuyến được định trước với số lượng nút trung gian lớn nhất.

Định tuyến lệch hướng ngẫu nhiên (random deflection routing) trong đó chùm chọn một trong các cổng ra đã cho một cách ngẫu nhiên. Nếu nút trung gian có số lượng cổng ra và vào bằng nhau thì thuật toán này hoàn toàn không bị mất chùm do chùm luôn tìm được đường ra rỗi, đây là ưu điểm chính của thuật toán này. Trong phương pháp này, trễ trên đường truyền phụ thuộc vào tải của mạng.

Hình 12. Mô tả định tuyến lệch hướng