Tweet
1. Giới thiệu
Định tuyến là một chức năng không thể thiếu được trong mạng viễn thông trong quá trình thực hiện đấu nối các cuộc gọi trong mạng, và nó cũng được coi là phần trung tâm của kiến trúc mạng, thiết kế mạng và điều hành mạng. Các yếu tố thúc đẩy cho quátrình thay đổi và phát triển định tuyến mạng chủ yếu do nhu cầu cải thiện hiệu năng mạng, các dịch vụ mới được đưa vào khai thác, và sự thay đổi về công nghệ mạng, và đây cũng là một trong những thách thức khi xây dựng và khai thác mạng. Hầu hết cácmạng viễn thông truyền thống được xây dựng phân cấp (ví dụ như PSTN). Mô hình mạng
phân cấp cho phép sử dụng định tuyến tĩnh trên quy mô lớn. Trong khi định tuyến tĩnhvẫn còn tồn tại thì tính chất độc lập giữa người sử dụng và mạng vẫn còn ở mức cao, địnhtuyến tĩnh chủ yếu dựa trên mong muốn của người sử dụng nhiều hơn là tình trạng của mạng hiện thời. Mạng hiện đại hiện nay có xu hướng hội tụ các dịch vụ mạng, yêu cầu đặt ra từ phía người sử dụng là rất đa dạng và phức tạp, một trong những giải pháp cần
thiết cho mạng viễn thông hiện đại là các phương pháp định tuyến phù hợp để nâng cao hiệu năng mạng. Các phương pháp định tuyến động thực sự hiệu quả hơn trong các cấu hình mạng mới này, cho phép người sử dụng tham gia một phần vào quá trình quản lý mạng, tăng thêm tính chủ động, mềm dẻo đáp ứng tốt hơn yêu cầu người sử dụng dịch vụ.
Bài báo này tóm tắt một số phương pháp định tuyến chủ yếu trong mạng viễn thông, cácthuật toán cơ bản sử dụng định tuyến trong chuyển mạch IP, và vấn đề thách thức trongbài toán định tuyến chuyển mạch nhãn đa giao thức.
2. Các phương pháp định tuyến trong mạng viễn thông
2.1 Định tuyến tĩnh
Kế hoạch định tuyến tĩnh được sử dụng hầu hết trong các mạng truyền thống, trong kế hoạch định tuyến này chủ yếu với mục đích làm giảm các hệ thống chuyển mạch phải đi qua, trong các cuộc gọi đường dài [1]. Trong khi mạng phân cấp đang phát triển, thì các hệ thống máy tính ra đời và phát triển và đặt ra một số yêu cầu cũng như hướng thiết kế mới, thay đổi một số tính năng hỗ trợ của mạng. Kỹ thuật định tuyến tĩnh đã bộc lộ nhược điểm như : quyết định định tuyến tĩnh không dựa trên sự đánh giá lưu lượng và topo mạng hiện thời. Trong môi trường IP các bộ định tuyến không thể phát hiện ra các bộ định tuyến mới, chúng chỉ có thể chuyển gói tin tới các bộ định tuyến được chỉ định của nhà quản lý mạng. Tuy nhiên, phương pháp định tuyến tĩnh sử dụng hiệu quả trong mạng nhỏ với các tuyến đơn, các bộ định tuyến không cần trao đổi các thông tin tìm đường cũng như cơ sở dữ liệu định tuyến.
• Efrouter là hệ thống định tuyến dựa trên cơ sở của các thuật toán tính toán thông minh, dựa trên lý thuyết mờ và giải thuật generic. Các tương tác hỗ trợ tự động tính toán và đưa ra mô hình dự đoán các mức sử dụng liên kết, dựa trên quá trình giám sát mạng, lưu lượng và các thông số đo lượng.
• Định tuyến thay thế động DAR rất hiệu quả trong trường hợp sử dụng một số lượng nhỏ thông tin cục bộ. DAR là chiến lược định tuyến cuộc gọi động, sử dụng phương pháp chọn thống kê hướng khả tuyển về tải của tuyến liên kết.
• Định tuyến mạng thời gian thực (RTNR) được thiết kế để tương thích với môi
trường đa lớp dịch vụ, phương pháp định tuyến động này không hoàn toàn phụ thuộc vào bảng định tuyến được tính toán trước đó, tuyến nối tối ưu có thể phụ thuộc vào sự kiện theo thời gian thực hoặc trạng thái mạng theo thời gian thực [1].
Các thông tin trạng thái được trao đổi và cập nhật theo các giao thức định tuyến. Hai thuật toán thường được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật định tuyến động là: Thuật toán định tuyến theo vecto khoảng cách (DVA) [5] và thuật toán định tuyến theo trạng thái liên kết (LSA)[5].
2.2 Định tuyến động
Định tuyến động lựa chọn tuyến dựa trên thông tin trạng thái hiện thời của mạng. Thông tin trạng thái có thể đo hoặc dự đoán và tuyến đường có thể thay đổi khi topo mạng hoặc lưu lượng mạng thay đổi. Thông tin định tuyến cập nhật vào trong các bảng định tuyến của các node mạng trực tuyến, và đáp ứng tính thời gian thực nhằm tránh tắc nghẽn cũng như tối ưu hiệu năng mạng. Định tuyến động xây dựng trên hai yếu tố cơ bản : Mô hình tính toán và thông tin trạng thái. Có hai kiểu mô hình tính toán sử dụng trong
định tuyến động là mô hình tập trung và mô hình phân tán. Mô hình tập trung được xây dựng từ hệ thống tính toán định tuyến, nhưng trong các điều kiện mạng phát triển rấtnhanh và mạnh, mô hình phân tán thực sự chiếm được ưu thế với độ động lớn hơn, vì các chức năng định tuyến được thực hiện trên nhiều thực thể mạng, các thông tin được lưu tại nhiều thực thể và vì thế độ tin cậy của mạng tăng lên. Định tuyến tương thích động có thông tin mang tính thời gian thực, các hướng thay thế được tìm thấy dựa trên trạng thái
thực của mạng. Việc đánh giá trạng thái hiện thời của mạng yêu cầu các tài nguyên tính toán, và quá trình tính toán có thể tiếp cận theo nhiều hướng, trong đó có thể sử dụng các logic mờ và các thuật toán trí tuệ nhân tạo (heuristic) để tìm đường lý tưởng, tương thích với điều kiện của mạng. Ba thuật toán thường được sử dụng trong kỹ thuật định tuyến tương thích động là Efrouter[2], Định tuyến thay thế động (DAR)[3], định tuyến mạng thời gian thực (RTNR)[4].
Định tuyến là một chức năng không thể thiếu được trong mạng viễn thông trong quá trình thực hiện đấu nối các cuộc gọi trong mạng, và nó cũng được coi là phần trung tâm của kiến trúc mạng, thiết kế mạng và điều hành mạng. Các yếu tố thúc đẩy cho quátrình thay đổi và phát triển định tuyến mạng chủ yếu do nhu cầu cải thiện hiệu năng mạng, các dịch vụ mới được đưa vào khai thác, và sự thay đổi về công nghệ mạng, và đây cũng là một trong những thách thức khi xây dựng và khai thác mạng. Hầu hết cácmạng viễn thông truyền thống được xây dựng phân cấp (ví dụ như PSTN). Mô hình mạng
phân cấp cho phép sử dụng định tuyến tĩnh trên quy mô lớn. Trong khi định tuyến tĩnhvẫn còn tồn tại thì tính chất độc lập giữa người sử dụng và mạng vẫn còn ở mức cao, địnhtuyến tĩnh chủ yếu dựa trên mong muốn của người sử dụng nhiều hơn là tình trạng của mạng hiện thời. Mạng hiện đại hiện nay có xu hướng hội tụ các dịch vụ mạng, yêu cầu đặt ra từ phía người sử dụng là rất đa dạng và phức tạp, một trong những giải pháp cần
thiết cho mạng viễn thông hiện đại là các phương pháp định tuyến phù hợp để nâng cao hiệu năng mạng. Các phương pháp định tuyến động thực sự hiệu quả hơn trong các cấu hình mạng mới này, cho phép người sử dụng tham gia một phần vào quá trình quản lý mạng, tăng thêm tính chủ động, mềm dẻo đáp ứng tốt hơn yêu cầu người sử dụng dịch vụ.
Bài báo này tóm tắt một số phương pháp định tuyến chủ yếu trong mạng viễn thông, cácthuật toán cơ bản sử dụng định tuyến trong chuyển mạch IP, và vấn đề thách thức trongbài toán định tuyến chuyển mạch nhãn đa giao thức.
2. Các phương pháp định tuyến trong mạng viễn thông
2.1 Định tuyến tĩnh
Kế hoạch định tuyến tĩnh được sử dụng hầu hết trong các mạng truyền thống, trong kế hoạch định tuyến này chủ yếu với mục đích làm giảm các hệ thống chuyển mạch phải đi qua, trong các cuộc gọi đường dài [1]. Trong khi mạng phân cấp đang phát triển, thì các hệ thống máy tính ra đời và phát triển và đặt ra một số yêu cầu cũng như hướng thiết kế mới, thay đổi một số tính năng hỗ trợ của mạng. Kỹ thuật định tuyến tĩnh đã bộc lộ nhược điểm như : quyết định định tuyến tĩnh không dựa trên sự đánh giá lưu lượng và topo mạng hiện thời. Trong môi trường IP các bộ định tuyến không thể phát hiện ra các bộ định tuyến mới, chúng chỉ có thể chuyển gói tin tới các bộ định tuyến được chỉ định của nhà quản lý mạng. Tuy nhiên, phương pháp định tuyến tĩnh sử dụng hiệu quả trong mạng nhỏ với các tuyến đơn, các bộ định tuyến không cần trao đổi các thông tin tìm đường cũng như cơ sở dữ liệu định tuyến.
• Efrouter là hệ thống định tuyến dựa trên cơ sở của các thuật toán tính toán thông minh, dựa trên lý thuyết mờ và giải thuật generic. Các tương tác hỗ trợ tự động tính toán và đưa ra mô hình dự đoán các mức sử dụng liên kết, dựa trên quá trình giám sát mạng, lưu lượng và các thông số đo lượng.
• Định tuyến thay thế động DAR rất hiệu quả trong trường hợp sử dụng một số lượng nhỏ thông tin cục bộ. DAR là chiến lược định tuyến cuộc gọi động, sử dụng phương pháp chọn thống kê hướng khả tuyển về tải của tuyến liên kết.
• Định tuyến mạng thời gian thực (RTNR) được thiết kế để tương thích với môi
trường đa lớp dịch vụ, phương pháp định tuyến động này không hoàn toàn phụ thuộc vào bảng định tuyến được tính toán trước đó, tuyến nối tối ưu có thể phụ thuộc vào sự kiện theo thời gian thực hoặc trạng thái mạng theo thời gian thực [1].
Các thông tin trạng thái được trao đổi và cập nhật theo các giao thức định tuyến. Hai thuật toán thường được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật định tuyến động là: Thuật toán định tuyến theo vecto khoảng cách (DVA) [5] và thuật toán định tuyến theo trạng thái liên kết (LSA)[5].
2.2 Định tuyến động
Định tuyến động lựa chọn tuyến dựa trên thông tin trạng thái hiện thời của mạng. Thông tin trạng thái có thể đo hoặc dự đoán và tuyến đường có thể thay đổi khi topo mạng hoặc lưu lượng mạng thay đổi. Thông tin định tuyến cập nhật vào trong các bảng định tuyến của các node mạng trực tuyến, và đáp ứng tính thời gian thực nhằm tránh tắc nghẽn cũng như tối ưu hiệu năng mạng. Định tuyến động xây dựng trên hai yếu tố cơ bản : Mô hình tính toán và thông tin trạng thái. Có hai kiểu mô hình tính toán sử dụng trong
định tuyến động là mô hình tập trung và mô hình phân tán. Mô hình tập trung được xây dựng từ hệ thống tính toán định tuyến, nhưng trong các điều kiện mạng phát triển rấtnhanh và mạnh, mô hình phân tán thực sự chiếm được ưu thế với độ động lớn hơn, vì các chức năng định tuyến được thực hiện trên nhiều thực thể mạng, các thông tin được lưu tại nhiều thực thể và vì thế độ tin cậy của mạng tăng lên. Định tuyến tương thích động có thông tin mang tính thời gian thực, các hướng thay thế được tìm thấy dựa trên trạng thái
thực của mạng. Việc đánh giá trạng thái hiện thời của mạng yêu cầu các tài nguyên tính toán, và quá trình tính toán có thể tiếp cận theo nhiều hướng, trong đó có thể sử dụng các logic mờ và các thuật toán trí tuệ nhân tạo (heuristic) để tìm đường lý tưởng, tương thích với điều kiện của mạng. Ba thuật toán thường được sử dụng trong kỹ thuật định tuyến tương thích động là Efrouter[2], Định tuyến thay thế động (DAR)[3], định tuyến mạng thời gian thực (RTNR)[4].
Comment