Đồ án Công nghệ ATM và vấn đề quản lý tài nguyên mạng

trường ATM. Tuy nhiên vấn đề phân phối băng thông logic cho các cuộc kết nối rất phức tạp do các yêu cầu và các tiêu chí chất lượng áp đặt lên. Đặc biệt sự phân phối băng thông phải đồng thời đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS và sự sử dụng tài nguyên cao. Mặt khác: Các loại hình dịch vụ khác nhau lại có các tiêu chí QoS cũng khác nhau và hơn thế lại không thể biết trước được các tham số của kết nối vì vậy ta cần phải sử dụng đến phép phân bổ băng thông thích nghi dựa trên phép đo đạc và chính thế có rất nhiều giải thuật và mô hình phân tích, tổng hợp được đưa ra để giải quyết các vấn đề trên. Các mô hình và phép xấp xỉ phân phối băng thông sẽ được trình bày cụ thể trong chương 4. 3.2.2.2 Điều khiển chấp nhận kết nối Trong chức năng quản lý tài nguyên, điều khiển chấp nhận kết nối có hai khía cạnh riêng biệt : Khía cạnh thứ nhất: Thẩm định xem liệu một kết nối có được chấp nhận trên một liên kết hay một tuyến cụ thể với các tiêu chí QoS hay không, vì thế chức năng này được xem như là CACqos(l,p)( Xét đến vấn đề CAC dựa trên QoS theo tuyến hay đường). Một khi băng thông của liên kết cần có cho một cuộc kết nối được ước tính thì nhờ chức năng này nó sẽ thẩm định xem liệu rằng băng thông còn chưa được dùng cho liên kết đó có lớn hơn hay bằng băng thông yêu cầu hay không. Nghĩa là CAC làm nhiệm vụ kiểm tra băng thông rỗi trên toàn tuyến hoặc trên từng chặng với QoS cho trước. Khía cạnh thứ hai: Nó thẩm định việc một kết nối đã được chấp nhận trên một liên kết hay đường truyền có đảm bảo thoả mãn tiêu chí QoS hay không ( tức là có đủ băng thông dư không ) Chức năng này liên quan đến đặc tính của cấp độ dịch vụ GoS ( đo đạc chỉ tiêu lớp kết nối ) và được xem là CACgos(l,p). Có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc từ chối một kết nối, ngay cả khi tài nguyên khả dụng còn đủ lớn. Ví dụ, trong một số trường hợp từ chối một kết nối đa liên kết có thể tạo ra khả năng chấp nhận một số kết nối khác do đó hiệu suất sử dụng mạng tăng lên. Hoặc trong trường hợp có cả các kết nối băng rộng và băng hẹp việc loại bỏ đi một số các kết nối băng hẹp lại đem lại khả năng truy nhập bình đẳng tới các tài nguyên cho các kết nối băng rộng trong một số trường hợp mà thường thì các kết nối này hay gặp phải xác suất mất mát lớn. Tóm lại mục đích của CACgos là đảm bảo khả năng truy nhập bình đẳng và sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả bởi làm thay đổi các mức ưu tiên cho các lớp kết nối khác nhau . 3.2.2.3. Định tuyến kết nối Mục đích của chức năng này là tìm một đường kết nối tối ưu. Tiêu chuẩn tối ưu phụ thuộc vào các tham số đo lường về QoS và về tài nguyên khả dụng. Đo lường QoS bao gồm đo lường các tham số tỉ lệ mất tế bào (CLR), trễ truyền tế bào (CTD) và biến trễ tế bào (CDV). Một cách tổng quan QoS yêu cầu của một kết nối không được vượt quá QoS đã được định trước. Đo lường tài nguyên khả dụng, trong đó có tính đến cả giá cả của tài nguyên do kết nối này chiếm dụng. Giá cả này có thể thay đổi phụ thuộc vào tham số lưu lượng và trạng thái của mạng. Trong các mạng băng rộng việc sử dụng hiệu quả tài nguyên là quan trọng nhất, do đó nhiệm vụ chính của tối ưu hoá là cực tiểu hoá giá thành băng thông theo yêu cầu QoS và các ràng buộc khác của mạng. Việc định tuyến kết nối liên quan chặt chẽ với khái niệm đường ảo (VP). Theo quan điểm định tuyến có thể phân biệt hai loại đường ảo: đường ảo nút tới nút (node to node Virtual Path) và đường ảo mút tới mút (End to End Virtual Path) , loại này sử dụng kết nối kênh ảo VCC nằm trong đường ảo này. 3.2.2.4 Định tuyến và chấp nhận kết nối Nhìn chung các vấn đề định tuyến và điều khiển chấp nhận kết nối có liên quan chặt chẽ với nhau . Cụ thể là chi phí băng thông bắt buộc trong vấn đề định tuyến cuộc kết nối phù hợp với vấn đề CACgos làm nâng cao lưu lượng mạng và mức độ ưu tiên cho các lớp kết nối nhất định Trong trường hợp mỗi cuộc kết nối được đặc trưng bởi tham số bù thì mục đích của việc điều khiển và chấp nhận kết nối cũng như định tuyến là tìm giá trị lớn nhất của tham số này từ các kết nối đã được chấp nhận . Sự quyết định CAC và định tuyến được dựa trên các giá trị bóng của liên kết phụ thuộc trạng thái mà giá trị này được giải thích như là giá trị báo trước để chiếm được băng thông cho các kết nối. Chức năng định tuyến đảm bảo cho đường dẫn có chi phí giá cả bóng tối thiểu( Chi phí giá cả = Tổng giá cả bóng liên kết trên các liên kết xây dựng nên đường dẫn. Còn chức năng CACgos lại so sánh giá trị của tham số bù của kết nối với chi phí của đường dẫn còn lại . Nếu kết quả là dương thì kết nối được chấp nhận và ngược lại thì kết nối được loại bỏ. Có vài đặc điểm quan trọng của phương pháp cực đại bù : GOS cuả mỗi lớp kết nối được điều khiển đơn giản bởi việc thay đổi các tham số kết nối ( Tham số bù kết nối càng cao thì xác suất mất mát kết nối càng cao) Có thể dễ dàng kết hợp chặt chẽ các yếu tố chi phí bằng mối quan hệ bảng giá trị thật hoặc chi phí các tài nguyên cho các tham số bù và sự bù từ mạng . Là một phương pháp tạo ra lược đồ cơ sở chung cho việc nghiên cứu , xây dựng và tối ưu các chiến lược CAC và định tuyến khác . 3.2.2.5 Các mô hình hoạt động trên lớp kết nối Cần phải có các mô hình hoạt động của mạng trong lớp kết nối trong nhiều giai đoạn vận hành và phát triển của mạng. Đặc biệt dùng cho việc so sánh các lựa chọn thiết kế khác nhau, cho phép có được tính tối ưu của các giải thuật định tuyến , việc phân bổ tài nguyên mạng, các kiểm tra và các phương pháp kiểm tra khả năng hồi phục mạng cũng như phát hiện ra các vấn đề nảy sinh ngoài mong đợi . Nhưng do tính đa dạng đó thì không thể có một mô hình thoả mãn cho tất cả các mạng. Tuy nhiên người ta sử dụng một phương pháp xấp xỉ dựa trên việc phân tách các vấn đề của mạng thành tập hợp các vấn đề của liên kết hay đường dẫn mà có thể được sử dụng cho các mạng với các chiến lược CAC và định tuyến khác nhau . 3.2.2.6 Các vấn đề bình đẳng Rất nhiều chiến lược CAC và định tuyến đem lại các công cụ tiện lợi cho việc có được điểm làm việc thích hợp mà nó được định nghĩa như là phân phối GOS giữa các lớp kết nối. Đặc biệt , với phương pháp cực đại bù có thể kiểm soát một cách nhất quán phân phối GOS . Vấn đề đặt ra là : Điểm làm việc nằm ở đâu sẽ đem lại hiệu quả và bình đẳng một cách đồng thời. Khái niệm bản chất của bình đẳng là sự công bằng về GOS nhưng lại dẫn tới hiệu suất sử dụng thấp. Trái lại những công thức truyền thống liên quan tới các giải pháp cực đại thông lượng toàn cục hay trễ trung bình tối thiểu và có hiệu suất sử dụng tài nguyên cao thì lại không thể đảm bảo được tính bình đẳng . Vì thế cần phải có một lược đồ đề giải quyết tính hai mặt này. Người ta sử dụng lý thuyết trò chơi phối hơp để đạt được sự dung hoà về bình đẳng và hiệu suất . Trong đó hiệu suất đạt được theo tiêu chí tối ưu PARETO trong khi vẫn đạt được việc bình đẳng về truy nhập bởi làm thoả mãn một số tập hợp các tiên đề về độ bình đẳng. Sử dụng lý thuyết trò chơi phối hợp để tổng hợp và phân tích các giải thuật định tuyến và CAC một cách bình đẳng và hiệu quả gồm hai bước sau: 1- Nghiên cứu một trường hợp liên kết mà phù hợp với CAC được phân tách, sử dụng lược đồ từ lý thuyết trò chơi đối chiếu với hai mục đích CAC truyền thống là: Cực đại về lưu lượng Bình đẳng tổn thất kết nối. 2-Thẩm định để biết rằng các chính sách giành trước băng thông có thể được dùng hay không để đạt được các mục đích bình đẳng với lược đồ lý thuyết trò chơi . 3.2.2.7 Các phép đo lường Các phép đo lường trên lớp kết nối bao gồm các phần quan trọng của hệ thống quản lý tài nguyên mạng. Có hai ứng dụng chính của các phép đo: Thứ nhất: Chúng có thể được sử dụng cho thuật toán định tuyến và điều khiển chấp nhận kết nối thích hợp để thay đổi các mẫu lưu lượng và sự cố. Mục đích của các phép đo này là cung cấp sự tận dụng tài nguyên cao, công bằng, thông minh và tin cậy, các tham số đo có thể là cấp độ dịch vụ GoS hay vài tham số xử lý cuộc gọi (ví dụ giá trị trung bình luồng kết nối ). Thuật toán bù lớn nhất được áp dụng các phép đo trên các luồng kết nối được truyền để đáp ứng cho hàm phí tổn băng thông, như vậy phân bố GoS đo được trong các lớp kết nối có thể dùng để cải thiện sự công bằng bởi các tham số bù. Thứ hai : Các phép đo trên các lớp kết nối là thực sự cần thiết cho việc quản lý nguồn tài nguyên trên các lớp cao hơn. Đặc biệt cấp độ dịch vụ hay phân phối luồng kết nối trong một mạng ảo lại có thể sử dụng để làm cho thích ứng với việc phân bổ nguồn tài nguyên và hình trạng của mạng. 3.2.3 Lớp mạng ảo Một mạng ảo được định nghĩa là tập hợp các nút mạng và một tập các liên kết mạng ảo đang kết nối các nút đó. Một liên kết mạng ảo VNL (Virtual Network Link) được định nghĩa là một đường dẫn gồm một hay nhiều liên kết vật lý giữa hai Các liên kết mạng ảo này được nhận dạng bởi giá trị nhận dạng liên kết mạng ảo VNLI (VNL Identifier). Nhiều mạng ảo có thể tồn tại trong một mạng vật lý, trong một vài trường hợp một mạng ảo này có thể nằm trong một mạng ảo khác. Tập hợp tài nguyên được gán cho mạng ảo bao gồm băng thông và một tập hợp các đối tượng quản lý tài nguyên khác. Nếu băng thông được gán cho một VNL thì một bộ quản lý tài nguyên VNL sẽ quản lý băng thông này. Khi một kết nối (VCC, VPC hặc VNL) yêu cầu gán băng thông của VNL thì VNL sẽ được hỏi xem băng thông này có thể gán được không. Mục đích của việc sử dụng mạng ảo: Tách biệt các chức năng quản lý cho từng yêu cầu và từng nhóm riêng biệt để tránh lãng phí tài nguyên. Tách biệt ảo băng thông để đơn giản hoá các chức năng quản lý tài nguyên đảm bảo cung cấp QoS và GoS cho một số dịch vụ đặc biệt. Nhìn chung các ứng dụng mạng ảo có thể được chia thành ba lớp: Lớp định hướng dịch vụ , lớp định hướng người sử dụng và lớp định hướng quản lý. a-Các mạng định hướng dịch vụ : Được tạo ra để phân tách chức năng quản lý đặc biệt sử dụng các dịch vụ khác nhau( Ví dụ : NCTP và CTP ) ngoài ra chức năng các mạng này có thế đơn giản khâu quản lý QOS ( vì mỗi lớp QOS sẽ được phục vụ bởi một mạng ảo cụ thể ) vì vậy việc phân bổ băng thông cho các mạng ảo định hướng dịch vụ nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các kết nối và đem lại tính bình đẳng truy nhập cho các dịch vụ khác nhau hơn nữa còn làm tăng hiệu suất sử dụng băng thông và làm đơn giản việc phân bổ băng thông cho các kết nối. Trong các mạng ảo định hướng dịch vụ tập hợp các nút mạng ảo gồm tất cả các nút được nối tới người sử dụng hay ngược lại. b-Các mạng ảo định hướng người sử dụng : Dùng cho các nhóm người sử dụng có các yêu cầu đặc biệt ( Như : Yêu cầu cần có quản lý băng thông được đảm bảo, các giải thuật điều khiển được thương mại hoá và băng thông chịu chi phối bởi người sử dụng cũng như các yêu cầu về độ bảo mật ) Trong hầu hết các trường hợp tập hợp các nút mạng ảo trong một mạng ảo định hướng người sử dụng chỉ là tập con của tất cả các nút. c-Các mạng ảo định hướng quản lý : Giúp cho thuận tiện các chức năng quản lý ( Không đi cùng với bất kỳ dịch vụ hay nhóm người sử dụng nào). ứng dụng cơ bản đầu tiên của chúng ta là cho khâu quản lý sự cố và vì vậy người ta gọi chúng là các mạng ảo dự phòng. Băng thông được phân bổ cho các mạng ảo này phải đảm bảo : Trong trường hợp xảy ra các sự cố trên các lớp liên kết hay các nút mạng thì mạng này phải có trách nhiệm khôi phục tất cả hay một phần các kết nối bị ảnh hưởng. ứng dụng thứ hai là nhằm mục đích đơn giản hoá thủ tục giành trước băng thông trong thời gian cuộc kết nối được thiết lập. Đặc biệt nếu tất cả các cuộc kết nối được định tuyến qua các liên kết mạng ảo VNLs điểm cuối - điểm cuối ( end – to – end ) thì thủ tục chấp nhận cuộc nối phải hỏi bộ quản lý tài nguyên VNL tại nút gốc cuộc kết nối về băng thông yêu cầu ( Không cần giành trước băng thông trong các nút chuyển tiếp ). Sau đây sẽ tập trung vào ứng dụng của mạng ảo cho quản lý tài nguyên . Có ba vấn đề liên quan đến phần này đó là : Thiết kế mạng ảo . Thích hợp mạng ảo với sự thay đổi môi trường Thiết kế mạng ảo dự phòng Mục đích của việc thiết kế mạng ảo là để tối ưu cấu trúc hình học mạng ảo VN và phân phối băng thông dựa trên nhu cầu lưu lượng có trước và các chỉ tiêu kỹ thuật ràng buộc ( Cấp độ dịch vụ, tính bình đẳng ). Một trong những vấn đề quan trọng của quản lý tài nguyên là bảo vệ chống lại lỗi liên kết và lỗi nút. Mục đích là bảo đảm tất cả các kết nối ( hoặc phân nhỏ của kết nối ) bị ảnh hưởng của lỗi có thể được khôi phục . Mạng ảo dự phòng là công cụ rất có hiệu quả cho việc quản lý các loại lỗi . Mạng ảo dự phòng được định nghĩa bởi sự phân bố của các đường ảo và các kênh ảo dự phòng cho cuộc nối đang tồn tại. Vấn đề chính trong thiết kế mạng ảo là phải tối ưu hoá việc phân phối này sao cho tài nguyên phân bố cho VNL dự phòng là nhỏ nhất. Ngoài các vấn đề đã đề cập cho thấy nhiều thuận lợi của mạng ảo và các vấn đề hướng ứng dụng phải được giải quyết. Đặc biệt sự phân phối tài nguyên cho mạng ảo định hướng dịch vụ là chức năng của lịch trình và các thủ tục điều khiển luồng trên lớp tế bào. Một ứng dụng hướng liên kết khác liên quan đến việc khống chế phân phối băng thông trong các mạng ảo tư nhân. Trong các mạng ảo khác nhau chức năng này có thể được thực hiện hợp lý bởi thuật toán chấp nhận kết nối và kỹ thuật UPC. Trong các mạng cá nhân thì thủ tục kết nối có thể là trách nhiệm của người sử dụng. Trước khi xem xét lớp tiếp theo chúng ta sẽ phân biệt mối liên quan giữa các thủ tục VNL và VPC : VNL được thiết lập cho mục đích quản lý tài nguyên còn VPC được tạo lập để đơn giản hoá việc định tuyến và chuyển mạch các tế bào qua mạng. Đối với chức năng đặc biệt về giá tri tài nguyên và thủ tục tối ưu hoá của việc định tuyến và phân phối băng thông thì kết quả là VNLI=VPI tức là có sự tương đương giữa phân phối băng thông cho các đường ảo. Do vậy phân phối băng thông đến các đường ảo là một trường hợp của vấn đề mạng ảo. 3.2.4 Lớp vật lý Theo quan điểm quản lý tài nguyên, mạng vật lý có thể coi như một tập hợp các nút và các đường truyền dẫn kết nối các nút đó với nhau. Do đó mục đích của thuật toán RM&TC trên lớp này gần giống như trên lớp mạng ảo: Tạo cấu hình kết nối mạng và gán băng thông cho từng kết nối theo yêu cầu lưu lượng đã định trước và các yêu cầu bắt buộc về cấu hình nút. Ngoài ra cấu hình mạng phải đảm bảo sao cho mạng có được độ tin cậy theo yêu cầu. Thoả mãn yêu cầu gán băng thông dựa trên các kết quả đo lường và các tham số kỹ thuật từ các lớp thấp hơn. Cung cấp khả năng tự điều chỉnh, sửa chữa trong trường hợp có sự cố hoặc hư hỏng. 3.3. Kiến trúc quản lý tài nguyên Từ các phân tích trên đây, ta thấy quản lý tài nguyên có thể thực hiện theo thang độ thời gian (cấu trúc phân lớp) và theo các kiểu dịch vụ khác nhau (các ứng dụng mạng ảo). Các kết quả này cho phép đưa ra cấu hình quản trị tài nguyên như trên sơ đồ 3.5. Kiến trúc này được chia thành ba phần với các lớp tương ứng : Lớp kết nối Lớp mạng ảo Lớp mạng vật lý . 3.3.1 Lớp kết nối bộ quản lý điều khiển chấp nhận kết nối và định tuyến CAC& RM : Chức năng chính của chúng là hỗ trợ thiết lập kết nối giao diện người sử dụng - mạng UNI-CSM (User Network Interface – Connection Setup Management ) với các thông tin điều khiển chấp nhận kết nối và định tuyến CAC&Routing làm thuận lợi cho việc thiết lập các cuộc nối trong mạng ảo . Cụ thể CAC&RM có nhiệm vụ đánh giá các chức năng đã dùng để biên dịch các tham số được khai báo kết nối vào trong băng thông có thể giành trước cho cuộc kết nối. Ngoài ra CAC&RM có thể thiết kế tập hợp các đường dự phòng trong dạng VPC ( Vitual Path Connection ) . Một chức năng quan trọng khác của CAC&RM là cung cấp công cụ quản lý tài nguyên mạng ảo của nó. Bộ quản lý CAC&RM có thể thực hiện được ở dạng tập trung hoặc không tập trung ( ngoài VNI-CSM và VNL-RM ). Hình 3.5: Kiến trúc quản lý tài nguyên Bộ quản lý thiết lập kết nối giao diện người sử dụng – mạng UNI- CSM . Mục đích của UNI – CSM là đáp lại sự định tuyến và giành trước băng thông cho kết nối tại giao diện này. Dựa trên khuyến nghị định tuyến của CAC&RM. UNI- CSM yêu cầu bộ quản lý tài nguyên của các liên kết mạng ảo VNLs có đường đã lựa chọn để chiếm băng thông yêu cầu . Nếu không có đủ tài nguyên trên đường này thì một đường khác có thể được chọn hoặc cuộc kết nối có thể bị từ chối. Bộ điều khiển luồng FCM ( Flow Control Management ). Mục đích của quản lý điều khiển luồng chỉ tồn tại trong mạng ảo để phục vụ cho các dịch vụ CTP như là ABR và ABT. Chức năng của nó là giám sát thuật toán điều khiển luồng từ quan điểm tự ổn định và tính hiệu quả. Chức năng này yêu cầu thông tin với VNL-RMs nơi mà các thuật toán ABR và ABT tạo ra sự quyết định liên quan đến việc phân phối băng thông cho các kết nối. 3.3.2 Lớp mạng ảo Bộ quản lý tài nguyên mạng ảo VN-RM Chức năng chính của VN-RM là cập nhật cấu hình VN và sự phân phối tài nguyên dựa trên phép đo thực hiện từ lớp kết nối. Nếu cần tăng việc phân phối băng thông thì bộ quản lý tài nguyên mạng ảo VN-RM gửi yêu cầu tới bộ quản lý tài nguyên. Nếu không có đủ tài nguyên thì bộ quản lý mạng có thể thực hiện một phần yêu cầu hoặc từ chối yêu cầu. Bộ quản lý tài nguyên mạng ảo có thể thực hiện tập trung hoặc không tập trung . Bộ quản lý tài nguyên liên kết mạng ảo VNL-RM Chức năng chính của bộ quản lý tài nguyên liên kết mạng ảo là điều khiển chấp nhận kết nối liên kết. Cụ thể là VNL-RM quyết định yêu cầu cuộc kết nối( VCC hay VPC hoặc VNL lồng nhau ) phải đảm bảo được băng thông yêu cầu. Người ta có thể sử dụng một phép không chế độc lập hay phụ thuộc vào trạng thái như chia sẻ hoàn toàn ( complete sharing), lồi toạ độ ( coordinate convex), giành trước băng thông động, giá trị bóng (shadow price ). VN-RM có thể yêu cầu trực tiếp quản lý tài nguyên liên kết (Link-RM) để phân phối băng thông cho liên kết mạng ảo VNL. 3.3.3 Lớp mạng. Bộ quản lý tài nguyên lớp mạng vật lý (PN-RM) Khối này có hai chức năng chính : 1- Cập nhật hình trạng mạng và phân bổ băng thông nguồn tài nguyên dựa trên các phép đo đạc hoạt động của các lớp mạng ảo. 2- Phân bổ tài nguyên cho các mạng ảo : Chức năng này luôn phải xét đến tính bình đẳng khi không có đủ các nguồn tài nguyên thoả mãn cho tất cả các yêu cầu mạng ảo Bộ quản lý tài nguyên liên kết vật lý (PL-RM) : Chức năng của nó là điều khiển quản lý các mạng ảo mới và sự cập nhật sự phân phối tài nguyên cuả các mạng ảo đang tồn tại. Như trong trường hợp VNL-RM. Vì các sự khống chế khác nhau có thể được áp dụng nên cần lưu tâm đến tính bình đẳng và tính hiệu quả làm cơ sở. 3.4 Tóm tắt Mục đích của chương này là trình bày các vấn đề chính của quản lý tài nguyên và điều khiển lưu lượng trong các mạng băng rộng. Cách quản lý tài nguyên được dựa vào hai kỹ thuật phân chia, nó cho phép phân chia các vấn đề phức tạp thành các thực thể có thể quản lý được đó là : Sử dụng mạng ảo Các thực thể lưu lượng được phân lớp với các thang thời gian khác nhau. Việc phân phối băng thông cho các đường ảo có thể coi là trường hợp đặc biệt của quản lý mạng ảo và hướng dịch vụ mạng ảo . Thuật toán quản lý tài nguyên là rất rộng và có nhiều cách trình bày. Trong chương tiếp theo đề cập đến thuật toán phân phối băng thông của các tài nguyên cơ sở đó là: băng thông và bộ đệm. Chương 4 Phân bổ tài nguyên cho các kết nối 4.1 Giới thiệu chung Vấn đề phân phối tài nguyên cho các cuộc kết nối là rất quan trọng xét từ quan điểm điều khiển luồng và quản lý tài nguyên . Theo quan điểm này thấy rằng sự phân phối tài nguyên cho các cuộc kết nối trong các mạng ATM là công cụ để tận dụng các ưu điểm của kỹ thuật điều khiển lưu lượng cho các mạng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Việc phân bố tài nguyên cho các kết nối liên kết chặt chẽ với các cơ chế điều khiển luồng tại mức tế bào với ảnh hưởng của chất lượng dịch vụ QoS. Mặt khác nó đem lại sự phối hợp giữa quản lý nguồn tài nguyên với các vấn đề kiểm soát lưu lượng trên lớp kết nối . Ngoài các vấn đề quan trọng trên, vấn đề phân phối tài nguyên cho các cuộc kết nối là rất khó do thiếu sự tách biệt vật lý giữa các tài nguyên được sử dụng bằng các cuộc kết nối khác nhau trong các mạng ATM. Đặc điểm này chỉ ra rằng chỉ có thể áp dụng phân phối băng thông logic cho các cuộc kết. Trong chương này sẽ đề cập đến các phần chính : Đề cập tới vài lựa chọn khả thi cho phép phân bổ băng thông logic trong các mạng chuyển mạch gói nhanh từ phân bổ theo tốc độ thiểu thông qua phép phân bổ băng thông tương đương(hay còn gọi là phép phân bổ băng thông hiệu dụng) cho tới phân bổ băng thông tốc độ đỉnh. Sau này sẽ chọn phép phân bổ băng thông tương đương do đây là một phương pháp rất có lợi và hiệu quả . Đưa ra vài mô hình nhất quán và phép xấp xỉ cho việc phân bổ băng thông tương đương cho các kết nối trên vài kiểu đường truyền ATM gồm các hệ thống với các mức ưu tiên khác nhau Trong chương này cũng đề cập đến các mô hình đa mức ưu tiên có thể được áp dụng cho phân bổ nguồn tài nguyên cho các mạng ảo được định hướng dịch vụ. 4.2 Phân bổ băng thông logic cho các kết nối Thuật ngữ phân bổ băng thông logic cho các kết nối dùng để nhấn mạnh một thực tế là tất cả các cuộc kết nối cụ thể trong các mạng chuyển mạch gói nhanh đều cùng chia sẻ một băng thông liên kết, vì thế việc phân bổ băng thông vật lý cho các kết nối không thể sử dụng được. Trong khi đó thì nguyên lý chia sẻ băng thông lại có một vài thuận lợi (ví dụ như ghép kênh thống kê trên lớp tế bào), vì vậy khái niệm phân phối băng thông logic được đưa ra nhằm tạo thuận lợi cho việc đơn giản hoá và phát triển kỹ thuật đã biết cho mạng chuyển mạch kênh như là các kỹ thuật định tuyến và điều khiển chấp nhận kết nối. Tiếp theo đây sẽ định nghĩa vài khái niệm cho sự phân phối băng thông logic với sự đảm bảo chất lượng dịch vụ thống kê trong mạng. Để đơn giản cho việc trình bày sẽ giả thiết rằng một liên kết ATM ( bộ ghép kênh ) cùng với bộ đệm hoạt động theo nguyên lý FIFO có băng thông L đang thực hiện kết nối cùng một QoS như nhau. Một nguồn kết nối loại j (j ẻ J với J là một tập hợp các lớp kết nối) phát ra sự xử lý tế bào không đổi được đặc trưng bởi một tập hợp các tham số nguồn hj. Gọi dj là băng thông logic phân phối cho một kết nối loại j. Nhìn chung sự phân phối băng thông logic có thể được thực hiện theo nhiều cách. Tuy nhiên trong tất cả các trường hợp mục đích chung là dự phòng khi tất cả băng thông liên kết được phân phối cho các cuộc kết nối thì chất lượng dịch vụ không vi phạm cho bất kỳ loại kết nối nào khác. ồ jẻJxj dj = L ị yj Ê yc ; j ẻ J (4.1) ở đây xj là số lượng các cuộc kết nối được chấp nhận từ loại j và yj , yc là véctơ chất lượng kết nối của các bộ chỉ thị dịch vụ cuộc kết nối và các ràng buộc của chúng. Nếu điều kiện (4.1) được đảm bảo, điều kiện chấp nhận lớp kết nối (CACqos) có thể được dựa trên sự kiểm tra đơn giản. Trong khi đó dung lượng liên kết còn dư lại, C=L - ồjẻJxjdj là đủ cho chấp nhận kết nối từ loại i : di Ê L- ồ jẻJxj dj (4.2) Chú ý : Sự phân phối băng thông logic tối ưu đạt được khi chất lượng của bộ chỉ thị dịch vụ là sát với ràng buộc của chúng ồ jẻJxjdj =L ị { yj : j ẻ J } |= yc (4.3) ở đây |= chỉ ra rằng ít nhất một trong các bộ chỉ tiêu kỹ thuật có các tham số sát với các ràng buộc ( trong khi các bộ chỉ thị khác nhỏ hơn hoặc ngang bằng với các ràng buộc ). Nói chung việc phân phối băng thông logic có thể là một hàm của các tham số nguồn, băng thông liên kết, độ dài bộ đệm , các ràng buộc QoS và sự hỗn hợp các kết nối được chấp nhận. Tuy nhiên từ quan điểm thực hiện nó đòi hỏi dj không phụ thuộc vào trạng thái kết nối hiện tại để làm đơn giản giải thuật chấp nhận kết nối. Để minh hoạ những thay đổi cơ bản cho sự phân phối băng thông logic. chúng ta xem xét trường hợp đồng nhất, ở đó tất cả các cuộc kết nối có các tham số nguồn giống nhau. Trong trường hợp này theo điều kiện 4.3 sự phân phối băng thông tối ưu được đưa ra : dj = L/ xmax (4.4) Với xmax là số các cuộc kết nối mà yj ạ yc Ví dụ về sự phân phối băng thông logic tối ưu cho các cuộc kết nối được chỉ ra ở hình 4.1 cho loại nguồn đóng mở (on-off) như là một hàm của băng thông liên kết. Nguồn đóng mở (on-off ) được định nghĩa là có tốc độ đỉnh tế bào (PCR) P=10, độ dài bùng nổ tế bào trung bình B =200, độ dài tĩnh trung bình S= 2000 ( trừ khi đến trạng thái khác, chúng ta giả sử rằng phân bố hàm mũ cho các độ dài tĩnh và độ dài bùng nổ Các tính chất của hàm là tổng quát , cụ thể có thể chỉ ra rằng các cuộc kết nối tốc độ bít thay đổi với tốc độ đỉnh Pj lớn hơn tốc độ trung bình mj thì ta có : mj Ê dj (L) Ê Pj (4.5) Lim LđƠ [ dj (L) ] = mi (4.6) Ngoài ra nếu với số các cuộc kết nối cho trước thì QoS là hàm của biến thiên đơn điệu liên tục xung quanh các giá trị L, là trường hợp các mô hình liên kết ATM điển hình ). Chúng ta có thể giả thiết rằng bất cứ một kiểu tham số nào thì đường cong đều là đơn điệu và lồi. Đặc điểm này giống với đặc tính của việc sử dụng trung kế vào dung lượng liên kết với khả năng tổn thất kết nối cho trước nhưng đây là đường cong đơn điệu và là đường cong lõm . 4.2.1 Phân phối băng thông tương đương Thuật ngữ băng thông tương đương sẽ được sử dụng cho sự phân phối băng thông logic t