Tải bản đầy đủ
b) Tiến hành mô phỏng

b) Tiến hành mô phỏng

Tải bản đầy đủ

c) Kết quả mô phỏng và nhận xét
Để khảo sát và vẽ đồ thị thông lượng nhận được tại node R8 theo thời
gian, ta sử dụng phần mềm XGraph để đọc kết quả từ tracefile của NS-2, ta được
đồ thị như trên hình 3.20

Hình 3.20: Mô hình Shortest-Dynamic – Đồ thị thông lượng theo thời
gian nhận được tại node R8
Ta nhận thấy trong toàn quá trình truyền lưu lượng, thông lượng nhận
được tại node R8 thay đổi xung quanh lân cận xấp xỉ khoảng 0.8Mbps như với
các mô hình Makam và Haskin, phù hợp với tốc độ truyền tải từ node R0. Tại
thời điểm 2,0s liên kết LSR3-LSR5 bị đứt dẫn đến sự sụt giảm thông lượng đột
ngột như trên đồ thị, sau đó một khoảng thời gian, mô hình Shortest-Dynamic hội
tụ và chuyển lưu lượng lên đường TE-LSP khôi phục để tránh đoạn liên kết bị lỗi
và rồi được ghép trở lại đoạn đường làm việc (đang hoạt động) sau liên kết gặp
sự cố để tiếp tục được truyền đến đích R8.
Để khảo sát tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ đối với luồng lưu lượng từ
R0 đến R8, các đoạn mã nguồn trong OTcl cho ta kết quả là: Luồng 1 truyền
750 gói, mất 38 gói, tỷ lệ mất gói 5.06%.
Sở dĩ Shortest-Dynamic cho tỷ lệ mất gói cao như này có thể được giải
thích là do khi LSR3 phát hiện ra sự cố với liên kết LSR3-LSR5 nó mới tính toán
và thiết lập đường TE-LSP khôi phục và mất một khoảng thời gian hội tụ đáng
kể. Trong khoảng thời gian này lưu lượng trên đoạn bị lỗi của đường làm việc bị
mất mát. Đây là nhược điểm của mô hình Shortest-Dynamic.

83

Tiếp theo ta sử dụng mã nguồn AWK để tính toán kết quả độ trễ toàn trình
trung bình của luồng lưu lượng từ tracefile outhaskin.tr ta được kết quả như sau:

Hình 3.21: Mô hình Shortest-Dynamic _ kết quả độ trễ toàn trình trung
bình
Với các tham số thu được từ mã nguồn AWK ở trên ta có thể thấy số gói
nhận được là 712 gói so với 750 gói được truyền đi, mất 38 gói, phù hợp với kết
quả của thuật toán để tính số gói bị mất mà sinh viên đã viết trong mã nguồn
OTcl. Kết quả băng thông trung bình cũng tương đồng như vậy, đó là 759.467
Kbps, trong lân cận xấp xỉ 0.8Mbps. Kết quả độ trễ toàn trình trung bình là
166.212ms.
Tổng hợp các kết quả thu được trong quá trình mô phỏng mô hình bảo vệ,
khôi phục đường Shortest-Dynamic ta có bảng tham số đo kiểm đối với mô hình
bảo vệ, khôi phục đường này như đặc tả của bảng 3.4.

Bảng 3.4: Kết quả mô phỏng mô hình shortest _ Dynamic
3.2.8. Mô phỏng mô hình bảo vệ, khôi phục đường Simple-Dynamic
a) Kịch bản mô phỏng

84

Topology mạng được thiết lập như hình 3.2. Trong đó R0 và R8 là các
router thông thường. Các router từ R1 đế R7 là các router hỗ trợ MPLS.
Tạo một nguồn lưu lượng là src1 gắn vào R0, nguồn lưu lượng có tốc độ
0.8Mbps và kích thước gói tin là 600 byte. Tương ứng với nguồn lưu lượng src1
là đích lưu lượng sink1 gắn tại R8.
Đường TE-LSP làm việc có đối tượng Explicit Route đi qua
[LSR1→LSR3→LSR5→LSR7] được thiết lập và báo hiệu.
Đường TE-LSP khôi phục không được tính toán và thiết lập trước khi xảy
ra sự cố mà chỉ được tính toán và thiết lập ngay khi một node phát hiện ra sự cố.
Khi liên kết LSR3-LSR5 gặp sự cố đứt đường truyền, LSR3 thực hiện tính
toán đường TE-LSP khôi phục vòng qua liên kết bị đứt, kết cuối vào TailendLSR (LSR9). LSR3 thực hiện “luồn” đường làm việc (đang bị lỗi) vào đường
TE-LSP khôi phục vừa được thiết lập và báo hiệu. Lưu lượng tiếp tục được
chuyển đến node LSR7 rồi tới node nhận lưu lượng R8
b) Tiến hành mô phỏng
Thực hiện mô phỏng với lịch trình như sau:
-

Thiết lập đường TE-LSP làm việc LSP_1100 (ER=1_3_5_7).
Thời điểm 0,5s: Luồng 1 (src1-sink1) bắt đầu truyền từ R0 tới R8 trên

-

LSP_1100.
Thời điểm 2,0s: Liên kết LSR3-LSR5 gặp sự cố đứt đường truyền
Thời điểm 5,0s: Luồng 1 ngưng truyền.
Đường đi của lưu lượng trước thời điểm sự cố trong mô hình Simple-

Dynamic cũng tương tự như mô hình Makam, Haskin và Shortest-Dynamic khi
đường làm việc đều được cài đặt để đi qua các node 1,3,5,7. Ta có đường đi của
lưu lượng sau thời điểm sự cố khi sử dụng mô hình Simple-Dynamic như hình
3.22.

85

Hình 3.22: Mô hình Simple-Dynamic – Lưu lượng được chuyển mạch
sang đường khôi phục ngắn nhất tới Tailend-LSR sau thời điểm xảy ra sự cố
c) Kết quả mô phỏng và nhận xét
Để khảo sát và vẽ đồ thị thông lượng nhận được tại node R8 theo thời
gian, ta sử dụng phần mềm XGraph để đọc kết quả từ tracefile của NS-2, ta có đồ
thị như trên hình 3.23

Hình 3.23: Mô hình Simple-Dynamic – Đồ thị thông lượng theo thời
gian nhận được tại R8
Ta nhận thấy trong toàn quá trình truyền lưu lượng, thông lượng nhận
được tại node R8 thay đổi xung quanh lân cận xấp xỉ khoảng 0.8Mbps như với
các mô hình Makam, Haskin, và Shortest-Dynamic phù hợp với tốc độ truyền tải
từ node R0. Tại thời điểm 2,0s liên kết LSR3-LSR5 bị đứt dẫn đến sự sụt giảm
thông lượng đột ngột như trên đồ thị, sau đó một khoảng thời gian, mô hình
Simple-Dynamic hội tụ và chuyển lưu lượng lên đường TE-LSP khôi phục ngắn
nhất tới Tailend-LSR (ở đây là LSR7) và rồi tiếp tục được truyền đến đích R8.

86

Để khảo sát tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ đối với luồng lưu lượng từ
R0 đến R8, các đoạn mã nguồn trong OTcl cho ta kết quả là: Luồng 1 truyền
750 gói, mất 38 gói, tỷ lệ mất gói 5.06%.
Sở dĩ Simple-Dynamic cho tỷ lệ mất gói cao như này có thể được giải
thích là do khi LSR3 phát hiện ra sự cố với liên kết LSR3-LSR5 nó mới tính toán
và thiết lập đường TE-LSP khôi phục và mất một khoảng thời gian hội tụ đáng
kể. Trong khoảng thời gian này lưu lượng trên đoạn bị lỗi của đường làm việc bị
mất mát. Cũng như mô hình Shortest-Dynamic, đây là nhược điểm của mô hình
Simple-Dynamic.
Để tính toán ra kết quả độ trễ toàn trình trung bình của luồng lưu lượng từ
tracefile out.tr của NS-2 ta sử dụng mã nguồn AWK và được kết quả như sau:

Hình 3.24: Mô hình Simple - Dynamic _ kết quả độ trễ toàn trình trung
bình
Với các tham số thu được từ mã nguồn AWK ở trên ta có thể thấy số gói
nhận được là 712 gói so với 750 gói được truyền đi, mất 38 gói, phù hợp với kết
quả của thuật toán để tính số gói bị mất mà sinh viên đã viết trong mã nguồn
OTcl. Kết quả băng thông trung bình cũng tương đồng như vậy, đó là
759.467kbps, trong lân cận xấp xỉ 0.8Mbps. Kết quả độ trễ toàn trình trung
bình là 169.314ms.
Tổng hợp các kết quả thu được trong quá trình mô phỏng mô hình bảo vệ,
khôi phục đường Simple-Dynamic ta có bảng tham số đo kiểm đối với mô hình
bảo vệ, khôi phục đường này như bảng 3.5.

87

Bảng 3.5: Kết quả mô phỏng mô hình simple_Dynamic
3.2.9. Mô phỏng mô hình bảo vệ, khôi phục đường Simple-Static
a) Kịch bản mô phỏng
Topology mạng được thiết lập như hình 3.3. Trong đó R0 và R8 là các
router thông thường. Các router từ R1 đế R7 là các router hỗ trợ MPLS.
Tạo một nguồn lưu lượng là src1 gắn vào R0, nguồn lưu lượng có tốc độ
0.8Mbps và kích thước gói tin là 600 byte. Tương ứng với nguồn lưu lượng src1
là đích lưu lượng sink1 gắn tại R8.
Đường TE-LSP làm việc có đối tượng Explicit Route đi qua
[LSR1→LSR3→LSR5→LSR7] được thiết lập và báo hiệu.
Đường TE-LSP khôi phục có đối tượng Explicit Route đi qua [LSR3→
LSR5→LSR6→LSR7] được thiết lập và báo hiệu trước khi xảy ra sự cố. Điểm
khác biệt giữa đường TE-LSP khôi phục trong mô hình Simple-Static và các mô
hình Makam, Haskin là đường TE-LSP này có tính chất sửa chữa cục bộ, không
phải là sửa chữa toàn cục.
Khi liên kết LSR3-LSR5 gặp sự cố đứt đường truyền, LSR3 chuyển mạch
trực tiếp lưu lượng của đường làm việc (đang bị lỗi) vào đường TE-LSP khôi
phục đã được thiết lập và báo hiệu trước đó. Lưu lượng tiếp tục được chuyển đến
node LSR7 rồi tới node nhận lưu lượng R8.
b) Tiến hành mô phỏng
Thực hiện mô phỏng với lịch trình như sau:
-

Thiết lập đường TE-LSP làm việc LSP_1100 (ER=1_3_5_7).
Thiết lập đường TE-LSP khôi phục LSP_1200 (ER=3_4_6_7).
Thời điểm 0,5s: Luồng 1 (src1-sink1) bắt đầu truyền từ R0 tới R8 trên

-

LSP_1100.
Thời điểm 2,0s: Liên kết LSR3-LSR5 gặp sự cố đứt đường truyền

88

-

Thời điểm 5,0s: Luồng 1 ngưng truyền.
Đường đi của lưu lượng trước thời điểm sự cố trong mô hình Simple-

Static cũng tương tự như mô hình Makam, Haskin, Shortest-Dynamic và SimpleDynamic khi đường làm việc đều được cài đặt để đi qua các node 1,3,5,7. Ta có
đường đi của lưu lượng sau thời điểm sự cố khi sử dụng mô hình Simple-Static
như hình 3.25 dưới đây.

Hình 3.25: Mô hình Simple-Static – Lưu lượng được chuyển mạch sang
đường khôi phục ngắn nhất tới Tailend-LSR sau thời điểm xảy ra sự cố
c) Kết quả mô phỏng và nhận xét
Để khảo sát và vẽ đồ thị thông lượng nhận được tại node R8 theo thời
gian, ta sử dụng phần mềm XGraph để đọc kết quả từ tracefile của NS-2, ta có đồ
thị như trên hình 3.26

Hình 3.26: : Mô hình Simple-Static – Đồ thị thông lượng theo thời gian
nhận được tại R8
Ta nhận thấy trong toàn quá trình truyền lưu lượng, thông lượng nhận
được tại node R8 thay đổi xung quanh lân cận xấp xỉ khoảng 0.8Mbps như với
các mô hình Makam, Haskin, Shortest-Dynamic và Simple-Dynamic, phù hợp
với tốc độ truyền tải từ node R0. Tại thời điểm 2,0s liên kết LSR3-LSR5 bị đứt

89

dẫn đến sự sụt giảm thông lượng đột ngột như trên đồ thị, sau đó một khoảng
thời gian, mô hình Simple-Static hội tụ rất nhanh và chuyển lưu lượng lên đường
TE-LSP khôi phục đã được thiết lập và báo hiệu trước (kết cuối tại Tailend-LSR
hay LSR7) và rồi tiếp tục được truyền đến đích R8.
Để khảo sát tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ đối với luồng lưu lượng từ
R0 đến R8, các đoạn mã nguồn trong OTcl cho ta kết quả là: Luồng 1 truyền
750 gói, mất 7 gói, tỷ lệ mất gói 0.93%.
Sở dĩ Simple-Static cho tỷ lệ mất gói thấp như này (thấp bằng tỷ lệ mất
gói cho bởi mô hình Haskin) có thể được giải thích là do khi LSR3 phát hiện ra
sự cố với liên kết LSR3-LSR5, nó thực hiện chuyển mạch ngay lập tức lưu lượng
lên đường TE-LSP khôi phục và mất một khoảng thời gian hội tụ không đáng kể.
Trong khoảng thời gian này lưu lượng trên đoạn bị lỗi của đường làm việc bị mất
mát nhưng với lượng rất nhỏ. Đây chính là ưu điểm của mô hình Simple-Static,
giảm thiểu tối đa mất gói nhờ có tính chất chuyển mạch bảo vệ. Mô hình Haskin
cũng thực hiện chuyển mạch lưu lượng ngay lập tức, tuy nhiên hướng lưu lượng
lại trở về phía Headend-LSR thay vì Tailend-LSR như trong mô hình SimpleStatic.
Để tính toán ra kết quả độ trễ toàn trình trung bình của luồng lưu lượng từ
tracefile out.tr của NS-2 ta sử dụng mã nguồn awk và thu được kết quả như sau:

Hình 3.27: Mô hình Simple-Static_ kết quả độ trễ toàn trình trung bình

90

Với các tham số thu được từ mã nguồn AWK ở trên ta có thể thấy số gói
nhận được là 743 gói so với 750 gói được truyền đi, mất 7 gói, phù hợp với kết
quả của thuật toán để tính số gói bị mất mà sinh viên đã viết trong mã nguồn
OTcl. Kết quả băng thông trung bình cũng tương đồng như vậy, đó là 792.
533kbps, trong lân cận xấp xỉ 0.8Mbps. Kết quả độ trễ toàn trình trung bình
là 169.793ms.
Ta có bảng tổng hợp các tham số đo kiểm đối với mô hình bảo vệ, khôi
phục đường Simple-Static như trên bảng 3.6.

Bảng 3.6: Kết quả mô phỏng mô hình simple_static
3.2.10. Phân tích và đánh giá kết quả mô phỏng tổng hợp đối với các mô
hình bảo vệ khôi phục đường
Sau khi tổng hợp tất cả các kết quả thu thập được trong quá trình mô
phỏng các mô hình bảo vệ, khôi phục đường trong MPLS-TE bao gồm mô hình
Makam, Haskin, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic, Simple-Static ta thiết lập
bảng tổng hợp các tham số đo kiểm nhằm phân tích và đánh giá hiệu năng của
các mô hình này. Ta có bảng thống kê 3 tham số như sau:
1. Thông lượng trung bình [kbps]
2. Tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ [gói,%]
3. Độ trễ toàn trình trung bình [ms]

91

Bảng 3.7: Bảng thống kê các tham số mô phỏng
Với một nhận xét nhanh kết quả mô phỏng tổng hợp, ta có thể nhận thấy
rằng mô hình bảo vệ, khôi phục đường Simple-Static mang lại giá trị tham số tối
ưu nhất so với tất cả các mô hình còn lại. Nhưng tiếp sau đây ta sẽ đi vào phân
tích, đánh giá chi tiết từng tham số đo kiểm tổng hợp trước khi có thể đưa ra giải
pháp lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục đường tối ưu nhất cuối cùng.
a) Về tham số thông lượng trung bình
Ta có biểu đồ tổng hợp thông lượng trung bình như đặc tả trên hình 3.28.
Ta nhận thấy trong toàn quá trình truyền lưu lượng, thông lượng nhận được tại
node R8 thay đổi xung quanh lân cận xấp xỉ khoảng 800kbps (0.8Mbps) trong tất
cả các mô hình Makam, Haskin, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic, SimpleStatic. Điều phù hợp với tốc độ truyền tải cài đặt tại node R0 (0.8Mbps) như giả
thiết.
THÔNG LƯỢNG TRUNG BÌNH (Kbps)

Hình 3.28: Biểu đồ tổng hợp thông lượng trung bình
Các mô hình có tính chất chuyển mạch bảo vệ như Makam và Haskin cho
thông lượng truyền tải trung bình cao nhất, trong khi đó các mô hình có tính chất
tái định tuyến như Shortest-Dynamic và Simple-Dynamic cho thông lượng
truyền tải trung bình thấp hơn chút ít. Giải thích cho điều này là do với các mô
hình có tính chất tái định tuyến, cần mất một khoảng thời gian hội tụ đáng kể để
tính toán và thiết lập các đường TE-LSP mới, nên xảy ra tình trạng mất gói dẫn

92

đến số lượng các gói tin đến đích giảm thiểu đi và lượng băng thông trung bình
cũng theo đó mà giảm xuống. Nhìn chung thông lượng trung bình trong cả 5 mô
hình đều đạt xấp xỉ giá trị truyền tải tại node R0.
b) Về tham số tỉ lệ mất gói tin trong thời gian hội tụ
Tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ của một mô hình bảo vệ, khôi phục
đường phản ánh độ dài thời gian hội tụ của mô hình đó. Thời gian hội tụ càng dài
thì số lượng gói tin bị hủy do không tìm được đường dẫn TE-LSP khả dụng càng
lớn và dẫn đến tỷ lệ mất gói càng cao.
Ta nhận thấy nếu như tham số thông lượng trung bình trong 4 trường hợp
sử dụng các mô hình bảo vệ, khôi phục đường đều có giá trị tương đồng nhau thì
tham số tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ của các mô hình bảo vệ đã có sự sai
khác lớn. Mô hình Haskin và Simple-Static có tỷ lệ mất gói thấp nhất (đều là
0.93%), mô hình Makam cho tỷ lệ mất gói khá cao (2.39%), các mô hình
Shortest-Dynamic và Simple-Dynamic cho tỷ lệ mất gói rất cao (5.06%).
TỶ LỆ MẤT GÓI TIN TRONG THỜI GIAN HỘI TỤ

Hình 3.29: Biểu đồ tổng hợp tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ
Trước hết đối với mô hình Haskin, mô hình này cho tỷ lệ mất gói rất thấp
bởi lẽ ngay khi node phát hiện ra sự cố về liên kết nó lập tức chuyển mạch luồng
lưu lượng trên đường làm việc (đang bị lỗi) sang đường dự phòng đảo ngược trở
về Headend-LSR giảm thiểu tối đa tỷ lệ mất gói. Đây cũng là ưu điểm của mô
hình Haskin so với mô hình Makam, khắc phục nhược điểm mất gói của mô hình
này. Với mô hình Makam, tín hiệu FIS cần tiêu tốn một khoảng thời gian để lan
truyền từ node phát hiện sự cố tới node Headend-LSR, trong khoảng thời gian
này lưu lượng trên đường làm việc (đang bị lỗi) sẽ bị mất mát. Do đó nếu node
phát hiện sự cố càng ở xa node Headend-LSR thì tỷ lệ mất gói của mô hình
Makam càng cao.
Mô hình Simple-Static cũng có tính chất chuyển mạch bảo vệ như mô
hình Makam và Haskin, tuy nhiên nó khắc phục được cả hai nhược điểm của các
mô hình này, nhược điểm mất gói của mô hình Makam và nhược điểm độ trễ

93