12. Liikenteenhallinta verkkotasolla

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "12. Liikenteenhallinta verkkotasolla"

Santeri Niilo Aho
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Vrkon topologi Liiknnmtriisi Liikntnhllint vrkkotsoll Kuormntsus lunto2.ppt S-38. Liiknntorin prustt Kvät Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Topologi Polut Vrkko muoostuu joukost solmuj j linkkjä Mrk. solmujn joukko N:llä j inksoin niitä n:llä Mrk. linkkin joukko J:llä j inksoin niitä j:llä N = {,,,,} J = {,2,3,,2} linkki solmust solmuun linkki 2 solmust solmuun Mrk. j :llä linkin j kpsittti (ps) Määritllään polku (= ritti) joukoksi präkkäisiä linkkjä, jotk yhistävät kksi vrkon solmu toisiins. Mrk. polkujn joukko P:llä j inksoin niitä p:llä solmust solmuun kolm polku puninn polku käyttää linkkjä j 3 vihrä polku käyttää linkkjä j sininn polku käyttää linkkjä, 8 j

2 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Polkumtriisi Lyhimmät polut Jokinn polku siis muoostuu joukost linkkjä Tätä yhtyttä kuv polkumtriisi A, joss komponntti jp =, jos j p li linkki j kuuluu polull p muutn jp = 0 polkumtriisin kolm srktt Jos kullkin linkill j määritllään linkkipino w j, niin polun p pituus l p sn summn l p = w j j p Jos vkiopinot w j =, niin polun pituus = hyppyjn lkm linkkipinot, lsktn siis hyppyjn lukumäärää solmust solmuun kksi lyhintä polku (pituus 2 hyppyä) 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Liikntn luonnhint Vrkon topologi Liiknnmtriisi Liikntnhllint vrkkotsoll Kuormntsus Piirikytkntäinn sim. puhlinliiknn Liiknn Pkttikytkntäinn sim. tliiknn Linkki Vrkko Linkki Vrkko 8

3 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Liiknnmtriisi () Liiknnmtriisi (2) Liiknnttä vrkkotsoll kuvtn liiknnmtriisill T, joss komponntti t nm krtoo liiknntrpn (ps) lähsolmust n määränpääsolmuun m Aggrgtti kikist voist joill sm läh j määränpää Aggrgtti myös ik-kslill: liikntn kskirvo määrätyllä ikjksoll, sim. kiirtunnin ikn ti tyypillisn minuutin jksoss Liiknntrv lähtstä määränpäähän on t (ps) t 9 Jtkoss sitämm liiknntrpt myös vktorimuooss Sitä vrtn inksoimm lähmääränpää-prit li OD-prit. Mrk. OD-prin joukko K:llä j inksoin niitä k:ll Liiknntrpt voin tällöin sittää vktorin, missä komponntti k krtoo OD-prin k liiknntrpn jos OD-prin (,) inksi on k, niin k = t k 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Liiknnkuormn hllint j vrkon suunnittlu Vrkon topologi Liiknnmtriisi Liikntnhllint vrkkotsoll Kuormntsus Liiknnkuormn hllint (trffi nginring) = Enginr th trffi to fit th topology Jos topologi j linkkin kpsittit on kiinnittty j liiknnmtriisi tunntn, mitn nämä liiknntrpt pitäisi ritittää läpi vrkon? Vrkon suunnittlu (ntwork sign) = Enginr th topology to fit th trffi 2

4 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Ritityksn vikutus kuormn jkntumisn Linkkikuormt Ritityslgoritmi määrää, mitn ri liiknntrpt kuormittvt vrkon linkkjä IP-vrkkojn rititysprotokollt (RIP, OSPF, BGP) käyttävät lyhimmän polun lgoritmj (Bllmn-For, Dijkstr) MPLS-vrkoiss myös muut lgoritmit mhollisi Trkmmin snottun: ritityslgoritmi määrää liiknntrpin k jkosuhtt φ pk ri poluill p, φ pk = p P kikill k φ=/2 φ=/2 φ=0 3 OD-pri k yhistäväll polull p tulv liiknn on siis φ pk k Liiknntrpt k j jkosuhtt φ pk yhssä määräävät ri linkill j tulvt linkkikuormt y j : y j = jpφ pk k p P k K Sm mtriisimuooss: y = Aφ y = 0 y = 0 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll MPLS OSPF () MPLS (Multiprotool Ll Swithing) tuk liikntn jkmist rinnkkisill poluill MPLS-vrkoiss kunkin OD-prin välill voin vpsti luo rinnkkisi polkuj li LSP:itä (Ll Swith Pth) Näin polkujn i trvits oll lyhimpiä polkuj Kutkin LSP:tä vst tunnus (ll) j kusskin MPLS-pktiss on tällinn polun ilmisv tunnus MPLS-pktit ritittään näitä tunnuksi käyttän läpi vrkon Kuormn jkutumisn voin vikutt muuttmll suorn jkosuhtit φ pk lähsolmuiss OSPF (Opn Shortst Pth First) on lun sisäinn (intromin) rititysprotokoll IP-vrkoiss Linkkitilprotokoll (Link Stt Protool) Jokinn lun solmu krtoo täisyytnsä npurisolmuihins Nämä täisyyt toimivt linkkipinoin lyhimmän polun lgoritmiss Näistä tioist jokinn solmu rknt itslln koko lun topologin Ko. topologi määrää lyhimmät polut kysisstä solmust kuhunkin kohsolmuun Lyhimmän polun lgoritmin Dijkstr IP-pktit ritittään näitä lyhyimpiä polkuj pitkin

5 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll OSPF (2) ECMP OSPF:ssä ylnsä käytössä ECMP (Equl Cost Multipth) Jos solmust n usit lyhimpiä polkuj solmuun m, niin liiknn pyritään jkmn tsn niin solmust n lähtvin linkkin välillä, jotk kuuluvt johonkin näistä lyhimmistä poluist Tästä i kuitnkn sur, ttä liiknn jkutuisi tsn rinnkkistn lyhimpin polkujn välill! Kts. survn klvon simrkkiä. Kuormn jkutumisn voin vikutt vin päsuorsti muuttmll linkkipinoj jkosuhtit φ pk i voi suorn muutt ECMP:n vuoksi hluttuj jkosuhtit φ pk i välttämättä svutt y = / y = / y = / y = / g f φ = / φ = / f g 8 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Linkkipinojn vikutus kuormn jkntumisn () Linkkipinojn vikutus kuormn jkntumisn (2) mksimlinn linkkikuorm mksimlinn linkkikuorm φ = y = 3/2 y = w = 2 w = 2 y = y = linkkipino ksvtttu 9 20

6 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Kuormntsusonglm () Vrkon topologi Liiknnmtriisi Liikntnhllint vrkkotsoll Kuormntsus 2 Jos vrkon topologi j liiknnmtriisi ovt tioss, niin mitn liiknn knnttisi ritittää vrkkoon? Eräs järkvä tp on pyrkiä tsmn ri linkkin suhtllinn kuorm ρ j = y j / j Joskus s onnistuu usllkin ri tvll (kutn yläkuvss) Joskus ts s i ol ollnkn mhollist (kutn lkuvss) Tällöin voimm kuitnkin pyrkiä niin lähll tsjko kuin mhollist, sim. minimoimll suhtllistn kuormin mksimi (ns. kuormntsusonglm) = = = = = g = = = f = = = = = = Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Kuormntsusonglm (2) Kuormntsusonglm (3) Kuormntsusonglm: Olkoon (N,J) vrkon topologi, j linkkikpsittit skä k liiknntrpt. Tvoittn on määrätä jkosuhtt φ pk sitn, ttä suhtllistn linkkikuormin mksimi minimoituu Minimiz sujt to y j m j J j y j = Ajpφ pk k j J k K φ pk = k K φ pk 0 p P, k K Kuormntsusonglmll on in rtkisu, mutt rtkisu i välttämättä ol yksikäsittinn sm mksimikuormn minimi svuttn ripituisill ritillä näistä ylmpi rtkisu on titysti rsurssin kokoniskäytön knnlt järkvämpi Järkvään yksikäsittisn rtkisuun päästään lisäämällä (häviävän) pini kustnnus polun jokisst käyttystä hypystä y = 0 y = 0 y =

7 2. Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Kuormntsusonglm () Esimrkki (): optimlinn rtkisu Järkvä yksikäsittinn kuormntsusonglm: Olkoon (N,J) vrkon topologi, j linkkikpsittit skä k liiknntrpt. Tvoittn on määrätä jkosuhtt φ pk sitn, ttä suhtllistn linkkikuormin mksimi minimoituu pinimmällä mhollisll kokonisliikntllä Minimiz sujt to y j m + ε y j' j J j j' J y j = Ajpφ pk k j J k K φpk = k K φpk 0 p P, k K = 2 = 2 = 2 = 2 = 2 = 2 = = = 2 = 2 = 2 = 2 φ = / φ = / ρ = /8 ρ = / Liikntnhllint vrkkotsoll 2. Liikntnhllint vrkkotsoll Esimrkki (2): linkkipinot Esimrkki (3): optimlist linkkipinot ρ = /2 w = 2 w = 2 w = 3 w =

Samankaltaiset tiedostot

12. Liikenteenhallinta verkkotasolla

12. Liikenteenhallinta verkkotasolla luento12.ppt S-38.145 - Liikenneteorin perusteet - Kevät 2005 1 Sisältö Verkon topologi Liikennemtriisi Liikenteenhllint verkkotsoll Kuormntsus 2 Topologi Verkko muoostuu joukost solmuj j linkkejä Merk.