Tóm tắt luận án Giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên trong mạng WDM cấu hình RING

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ********************* Vũ Hoàng Sơn GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN TRONG MẠNG QUANG WDM CẤU HÌNH RING Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 62.52.70.05 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà nội – 2012 Luận án được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Bùi Trung Hiếu 2. TS. Hoàng Ứng Huyền Phản biện 1: GS.TSKH. Đào Khắc An Phản biện 2: PGS.TS. Phùng Quốc Bảo Phản biện 3: TS. Bùi Việt Khôi Luận án được bảo vệ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông vào lúc 14 giờ 00 , ngày 06 tháng 01 năm 2012 . Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia, - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. 1 MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, với sự bùng nổ của dịch vụ trên nền giao thức Internet (IP) và với sự phát triển nhảy bậc về công nghệ quang nói chung và công nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) nói riêng đã cho phép cũng như thúc đẩy phát triển mạng quang thế hệ sau theo hướng tích hợp IP/quang với dung lượng lớn, cự ly xa và đặc biệt có khả năng điều khiển mềm dẻo để cung cấp các dịch vụ băng tần theo nhu cầu hay tổ chức thành các mạng riêng ảo. Phạm vi ứng dụng của WDM ngày càng mở rộng và đang được triển khai rộng rãi từ cấp mạng đường trục đến nội hạt. Những mạng WDM với những kiến trúc và cấu hình khác vẫn đang được nghiên cứu và áp dụng, mà nhiều nhất là các mạng WDM cấu hình Ring nhờ tính đơn giản, tốc độ khôi phục nhanh và hiệu quả về kinh tế, nhất là trong môi trường mạng đô thị (MAN) do tận dụng được cơ sở hạ tầng hiện có. Vì lý do đó các kiến trúc Ring vẫn được phát triển cho các công nghệ mạng quang tiên tiến sau này. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay trên thế giới, song song với các nghiên cứu về vật lý để khai thác băng thông cực lớn của sợi quang, các nghiên cứu về mạng quang nói chung và các nghiên cứu về điều khiển, quản lý tài nguyên mạng nói riêng được chú ý rất mạnh mẽ theo hướng đáp ứng yêu cầu dịch vụ và phù hợp với sự phát triển của công nghệ cũng như các điều kiện triển khai thực tế. Hướng nghiên cứu này mở ra rất nhiều vấn đề mới có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn, điển hình là các vấn đề về thiết kế và tối ưu sử dụng tài nguyên trong quá trình phát triển mạng lưới. Các nghiên cứu này cũng có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của lĩnh vực công nghệ quang mới và cũng nhanh chóng tạo ra các dịch vụ mới cho khách hàng. Vì vậy, nghiên cứu sinh đã chọn hướng nghiên cứu theo cách tìm kiếm và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng để có thể áp dụng trong quá trình thiết kế và khai thác mạng quang WDM cấu hình Ring, phù hợp với môi trường áp dụng thực tế và khả năng phát triển các dịch vụ mới trong tương lai. Mục đích nghiên cứu của luận án là nhằm xác định được ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố về lưu lượng, topology và định tuyến đến kết quả thiết kế tối ưu mạng. Trên có sở đó xây dựng được phương pháp thiết kế và đề xuất các giải pháp tối ưu để nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu trong luận án là phương pháp thiết kế mạng quang WDM cấu hình Ring hai hướng có khả năng áp dụng trong môi trường mạng MAN hay Ring ảo. Cho đến nay, các nghiên cứu về vấn đề thiết kế tối ưu mạng quang WDM cấu hình Ring thường được thực hiện tuần tự theo cách tối ưu topology rồi định tuyến và có các mục tiêu khác nhau; các kết quả đạt được nói chung chỉ là tối ưu cục bộ. Cách tiếp cận của luận án được chọn cho vấn đề tối ưu này là theo hướng tối ưu đồng thời topology với định tuyến cân bằng tải theo hàm đa mục tiêu 2 tổng chi phí hay tối thiểu tài nguyên cần sử dụng. Các giải pháp được đề xuất cho kết quả chính xác dựa trên quy hoạch tuyến tính nguyên (ILP) và cho kết quả gần đúng theo phương pháp Heuristic sẽ được sử dụng để phân tích, mô phỏng đánh giá kiểm chứng hiệu quả sử dụng tài nguyên theo cách tiếp cận này. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Các kết quả nghiên cứu đạt được trong luận án cho thấy phương pháp thiết kế và giải pháp tối ưu theo ILP và heuristic được đề xuất đem lại hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng rất cao (trên 20%) so với các kết quả nghiên cứu trước đây theo cách tuần tự truyền thống. Các kết quả này có thể áp dụng cho quá trình thiết kế mạng Ring quang trong môi trường mạng đô thị. Hướng nghiên cứu này cũng có thể được phát triển cho các cấu hình khác và cũng phù hợp với xu hướng giải quyết các vấn đề tích hợp đa lớp mạng trong mạng quang thế hệ sau theo IP/quang. Một trong những vấn đề quan trọng trong quản lý và sử dụng tài nguyên mạng quang được nghiên cứu trong luận án đó là việc phân luồng lưu lượng và thiết kế topology, đây là công việc rất có ý nghĩa không chỉ trong quá trình xây dựng và khai thác mạng mà còn trong nghiên cứu phát triển. Trong nghiên cứu, việc sử dụng các mô hình, công cụ toán học và mô phỏng tiên tiến để phân tích, đánh giá về khả năng điều khiển, quản lý tài nguyên mạng quang cũng góp phần tạo ra sự giao thoa kết hợp giữa các môn/phương pháp nghiên cứu khoa học cơ bản và nghiên cứu ứng dụng trong viễn thông nói chung và thông tin quang nói riêng. Nội dung của luận án được tổ chức thành 4 chương chính, bao gồm: Chương 1 giới thiệu tổng quan về mạng quang và vấn đề tối ưu tài nguyên trong mạng quang cấu hình Ring. Trong chương này đưa ra xu hướng phát triển mạng truyền tải quang và xác định hướng nghiên cứu của luận án về tối ưu tài nguyên trong mạng quang cấu hình Ring trên cơ sở khảo cứu các kết quả nghiên cứu liên quan đã được công bố. Chương 2 tập trung xây dựng bài toán tối ưu topology và định tuyến trong mạng quang WDM cấu hình Ring trên cơ sở tổng hợp những phương pháp thiết kế và phân bổ tài nguyên truyền thống trong mạng quang nói chung và mạng cấu hình Ring nói riêng, và qua đó thấy rõ hơn tính hiệu quả về phân bổ và quản lý tài nguyên của cấu trúc mạng đang nghiên cứu. Chương 3 đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên trong mạng quang WDM cấu hình Ring theo hướng tối ưu đồng thời topology và định tuyến sử dụng phương pháp qui hoạch nguyên (ILP) và Heuristic. Chương 4 mô tả kết quả mô phỏng giải bài toán tối ưu topology và định tuyến để đánh giá hiệu quả của các giải pháp được đề xuất ở chương 3. Phần kết luận trình bày các kết quả đã đạt được, các đóng góp mới của luận án và khuyến nghị một số vấn đề, hướng nghiên cứu mới. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG VÀ VẤN ĐỀ TỐI ƯU TÀI NGUYÊN TRONG MẠNG CẤU HÌNH RING 1.1. TỔNG QUAN VỀ PHÁT TRIỂN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 1.1.1 Sự phát triển của cấu trúc và công nghệ mạng truyền tải quang Mạng truyền tải quang thế hệ sau hiện đang được phát triển theo hướng tích hợp công nghệ mạng IP và công nghệ mạng quang. Hình 1-1 cho thấy mạng truyền tải quang đa lớp đang dần được tổ chức tối ưu hơn, giảm thiểu các thiết bị, các lớp mạng và các giao thức trung gian để tiến tới tích hợp mạng theo hướng IP/quang trên nền kỹ thuật WDM. Xu hướng chung có thể thấy mạng IP/quang ngày càng trở nên thông minh hơn, đáp ứng động hơn theo nhu cầu như từ thiết lập kênh tĩnh đến điều khiển động, chuyển mạch kênh (OCS) hay đến chuyển mạch chùm/gói quang (OBS/OPS) và ngày càng được phát triển từ cấu trúc đơn giản như điểm-điểm, đến Ring, Ring lai Mesh và tiến tới cấu trúc Mesh. Với khả năng tích hợp và điều khiển động, mạng quang WDM có thể cung cấp các luồng dịch vụ băng tần lớn theo nhu cầu hay các dịch vụ tiên tiến như mạng riêng ảo. Tuy nhiên, việc phát triển tới kiến trúc mạng động và Mesh hoàn toàn còn có nhiều thách thức về mặt công nghệ cũng như triển khai thực tế. Hình 1-1: Xu hướng phát triển mạng quang theo hướng IP/quang. Phạm vi ứng dụng của công nghệ WDM ngày càng mở rộng, từ mạng đường trục đến nay đã xâm nhập vào vùng mạng MAN để đáp ứng nhu cầu phát triển của các mạng truy nhập băng rộng (xDSL, Wimax, XG-PON,…). Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, mạng quang hiện được triển khai phổ biến với cấu hình Ring. Dưới sức ép của cạnh tranh, các nhà khai thác mạng không muốn đầu tư quá nhiều vào hạ tầng mạng và đồng thời cũng yêu cầu khi nâng cấp, phát triển mạng cần duy trì tính liên tục của cấu trúc mạng. Vì vậy, các công nghệ quang mới phát triển cần kế thừa ưu điểm các công nghệ đang dùng và tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có. 4 1.1.2 Kiến trúc và công nghệ mạng quang cấu hình Ring Mạng quang truyền tải dung lượng lớn và yêu cầu về chất lượng dịch vụ ngày càng cao và đa dạng, do đó mạng cần có khả năng cung cấp cơ chế bảo vệ hay hồi phục nhanh, tin cậy để duy trì được dịch vụ ngay cả khi có các sự cố. Kiến trúc mạng quang cấu hình Ring chia thành hai loại chính tương ứng cơ chế sử dụng tài nguyên/ băng thông trong bảo vệ: cơ chế bảo vệ riêng (DPRing) hay bảo vệ chia sẻ (SPRing) tài nguyên. Trong DPRing mỗi bước sóng làm việc trên Ring có một bước sóng bảo vệ riêng còn ở SPRing dung lượng bảo vệ được chia sẻ cho một vài đường làm việc. Cơ chế bảo vệ chia sẻ phức tạp hơn trong thực hiện và quản lí song nó lại tiết kiệm được tài nguyên hơn so với cơ chế bảo vệ riêng. Cơ chế này cho phép sử dụng lại các bước sóng hay khe thời gian trên các chặng khác nhau của Ring, do vậy thuộc tính này được gọi là cấu trúc mạng có khả năng tái sử dụng không gian. Kiến trúc Ring hai hướng hay SPRing có khả năng tái sử dụng không gian cho phép sử dụng hiệu quả băng thông hơn so với DPRing nhất là trong môi trường mạng lõi vùng đô thị. Tuy nhiên, tính hiệu quả này còn phụ thuộc vào mẫu lưu lượng, phương pháp thiết kế mạng và thuật toán định tuyến. Do SPRing có nhiều ưu điểm trên, nên kiến trúc này vẫn được phát triển và nghiên cứu ứng dụng cho các công nghệ truyền tải quang khác như: Ring gói tự hồi phục (RPR) theo chuẩn IEEE 802.17; Ethernet Ring (ERPS); T-MPLS Ring; OBS/OPS Ring. 1.2. PHÂN BỔ, SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN MẠNG QUANG CẤU HÌNH RING Trong luận án này sử dụng thuật ngữ lưu lượng được hiểu như sau: Lưu lượng (traffic hay demand volume) trong mạng truyền tải là lượng nhu cầu kết nối được xác định từ các dịch vụ lớp trên cần truyền tải và được đặc trưng bởi: các nút kết cuối, độ rộng băng (đơn vị dung lượng), kích cỡ và các tham số liên quan đến chất lượng. Trong mạng truyền tải quang, các kết nối có lưu lượng lớn và thường có giá trị nguyên. Đối với WDM, đơn vị lưu lượng là bước sóng. Trong mạng dịch vụ như mạng điện thoại, lưu lượng có bản chất thống kê và thường được đo bằng đơn vị Erlang. Tập hợp các lưu lượng giữa các nút mạng cần xét thường được biểu diễn bằng một ma trận lưu lượng. 1.2.1 Vị trí của phân bổ, sử dụng tài nguyên trong quản lý mạng Tài nguyên mạng quang nói chung có thể ở nhiều dạng khác nhau, phụ thuộc vào công nghệ và phạm vi nghiên cứu như: dung lượng hệ thống, băng thông, sợi và các thiết bị, thành phần. Việc phân bổ, sử dụng tài nguyên hữu hạn của mạng cần đảm bảo hiệu quả, đúng thời điểm, thỏa mãn lưu lượng và giảm chi phí. Hoạt động của quản lý, sử dụng tài nguyên mạng truyền tải có mặt trong các giai đoạn phát triển, quản lý mạng và thường được chia ra 3 mức độ cơ bản theo thời gian: 5 • Mức 1: Quản lý và xử lý luồng lưu lượng, tài nguyên ở thời gian thực hay gần thực, hay nhờ chức năng hồi phục, bảo vệ, và được phân loại như kỹ thuật lưu lượng (Traffic Enginnering - TE). Mức này có đặc trưng là: Đưa luồng lưu lượng vào chỗ có băng thông và tài nguyên khả dụng. • Mức 2: Chức năng tối ưu hoạt động mạng (Network Enginnering - NE) có thời gian mức giờ đến ngày và có đặc trưng là: Đặt, phân bổ băng thông, tài nguyên hiện có vào chỗ có lưu lượng và • Mức 3: Chức năng qui hoạch mạng (Network Planning –NP) có thời gian mức tháng đến năm và có đặc trưng: Đặt, phân bổ băng thông, tài nguyên vào chỗ sẽ có lưu lượng. Phạm vi nghiên cứu của luận án này chủ yếu tập trung vào các vấn đề và giải pháp ứng dụng trong NE và NP; áp dụng cho các mạng WDM có cấu trúc Ring theo hướng tích hợp mạng đa lớp và cung cấp các dịch vụ tiên tiến như mạng riêng ảo trong mạng quang thế hệ sau. 1.2.2 Khái quát những nghiên cứu đã công bố về phân bổ tài nguyên trong mạng quang cấu hình Ring Hiện có nhiều cách tiếp cận khác nhau về tối ưu sử dụng tài nguyên trong thiết kế mạng quang WDM cấu hình Ring phụ thuộc vào mục tiêu tối ưu và các điều kiện cho trước khác nhau. Tuy nhiên, vẫn chưa có nghiên cứu về ảnh hưởng đồng thời của yếu tố như: lưu lượng, topology/thứ tự nút và định tuyến đến kết quả thiết kế mạng Ring hai hướng. Các nghiên cứu trước đây chỉ chủ yếu tập trung giải pháp tối ưu mạng theo cách khảo sát ảnh hưởng của từng yếu tố một và cố định các yếu tố còn lại, hoặc thực hiện tuần tự bằng cách chia nhỏ bài toán lớn thành hai bước và kết quả nói chung đạt được là tối ưu cục bộ: + Bước 1: Thiết kế topology của Ring - xác định số nút, thứ tự kết nối các nút trên Ring; + Bước 2: Định tuyến lưu lượng trên topology Ring sao cho tối thiểu tải cực đại trên các cạnh của Ring. Vì vậy, vấn đề tối ưu đồng thời cả hai bước 1 và 2 trong mạng truyền tải quang cấu hình Ring được nghiên cứu trong phạm vi của luận án. Cụ thể, là nghiên cứu về phương pháp thiết kế mạng quang WDM cấu hình Ring hai hướng theo cách tối ưu đồng thời topology và định tuyến cân bằng tải với hàm mục tiêu tối thiểu tải hay tổng chi phí. 1.2.3 Hướng nghiên cứu của luận án về giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng quang cấu hình Ring Các bài toán thiết kế tối ưu mạng truyền tải quang được xét trong nghiên cứu này thuộc lớp các bài toán tối ưu tổ hợp và có thể được mô hình hóa theo qui hoạch tuyến tính nguyên (ILP) hoặc hỗn hợp (MLP). Để giải quyết các bài toán tối ưu mạng, hiện có nhiều phương pháp và thuật toán tối ưu được sử dụng như: 1) Phương pháp heuristic; 2) Phương pháp qui hoạch toán học; 3) 6 Các thuật toán tìm kiếm metaheuristic; 4) Phân tích đồ thị Graph; 5) Phương pháp tổ hợp, lai các phương pháp trên. Việc lựa chọn các phương pháp nào rất quan trọng, phụ thuộc vào bài toán cụ thể, kinh nghiệm và khả năng nhạy cảm đối với từng vấn đề của người sử dụng. Dựa trên các phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp trên, các phương pháp được lựa chọn trong luận án để giải bài toán tối ưu topology và định tuyến bao gồm: 1. Phương pháp heuristic: Theo cách tự nhiên, phương pháp này bước đầu được sử dụng để đánh giá sơ bộ theo kinh nghiệm về các giả định, bài toán mới xây dựng và cũng có thể áp dụng cho bài toán mức ở qui mô lớn sau khi có sự khảo sát về mức độ gần đúng; 2. Phương pháp giải chính tắc dựa theo quy hoạch tuyến tính nguyên (ILP): Phương pháp này cho kết quả chính xác với qui mô mạng nhất định và cho thấy rõ các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả của bài toán. CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƯU TOPOLOGY VÀ ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG QUANG WDM CẤU HÌNH RING 2.1 GIỚI THIỆU Bài toán thiết kế mạng quang cấu hình Ring theo cách tối ưu đồng thời topology và định tuyến được xây dựng trên cơ sở phân tích các cách tiếp cận trong thiết kế mạng, các đặc trưng về mạng lõi quang vùng đô thị và các kết quả nghiên cứu về thiết kế mạng quang cấu hình Ring theo phương pháp truyền thống. Các thuật toán và một số kết quả thiết kế mạng quang cấu hình Ring theo phương pháp truyền thống cũng được giới thiệu và được phân tích để thấy rõ được các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả của bài toán thiết kế cũng như làm cơ sở cho việc phát triển các giải pháp được đề xuất ở chương sau. 2.2 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠNG QUANG CẤU HÌNH RING 2.2.1 Mô hình mạng truyền tải quang Mạng truyền tải quang có qui mô rất lớn và phức tạp, do đó được tổ chức theo mô hình chồng phủ đa lớp mạng và mỗi lớp mạng lại được phân tích thành một số vùng và lớp mạng con tương đối độc lập nhau theo khuyến nghị ITU-T G.805. Liên kết giữa lớp mạng được thực hiện theo cách: mạng lớp trên sử dụng các dịch vụ kết nối, truyền tải do mạng ở lớp dưới cung cấp. Các vùng hay mạng con có thể được tổ chức theo các kiến trúc mạng cơ sở (như SPRing, DPRing, …) và kết nối giữa chúng bởi các tuyến và nút mạng. Trong mô hình mạng đa lớp này, thì topology của lớp mạng trên chính là đầu vào của ma trận lưu lượng của mạng lớp dưới và sau đó lưu lượng được định tuyến trên topology mạng lớp dưới. 7 2.2.2 Các bước trong thiết kế mạng quang Việc thiết kế mạng quang lớn và phức tạp thường được thực hiện theo phương pháp chia nhỏ thành các giai đoạn, bài toán con tương đối độc lập và thực hiện tuần tự. Hình 2-3 minh họa các bước hay các bài toán chính trong thiết kế mạng tương ứng với các phân lớp, phân vùng trong mạng truyền tải. Tùy thuộc vào nhiệm vụ thiết kế, tối ưu mạng và bài toán cụ thể mà hàm mục tiêu có thể là tối thiểu tổng chi phí mạng với các ràng buộc về chất lượng, kỹ thuật xác định; hay tối thiểu chiếm giữ tài nguyên mạng; hay tối đa thông lượng. Phương pháp thiết kế tuần tự và chia nhỏ thành các bài toán con độc lập tương ứng như các bước ở trên thì dễ thực hiện và tận dụng được các thuật toán đã phát triển, nhưng nói chung chỉ cho kết quả tối ưu cục bộ. Cách tiếp cận giải tích hợp là coi các bước, các bài toán con như một bài toán lớn hơn. Nói chung cách này cho kết quả tốt hơn, nhưng phức tạp hơn và khó áp dụng đối những bài toán có kích cỡ lớn, yêu cầu xử lý nhanh. Tuy nhiên, chúng cũng thường được sử dụng cho qui mô nhỏ hay để khảo sát các mô hình mới và đánh giá chính xác các thuật toán khi áp dụng trong phạm vi nhỏ. Xu hướng mạng truyền tải quang thông minh, tích hợp đa lớp và có tương tác, do đó sẽ nảy sinh những ứng dụng mới và những yêu cầu về tích hợp cần giải quyết đồng thời. Hình 2-3: Các bước cơ bản trong thiết kế mạng. Ở Việt Nam hiện nay, việc giải bài toán chia mạng truyền tải quang thành các vùng/Ring thường được xác định theo phân cấp các thiết bị chuyển mạch, tổng đài lớp trên và phân cấp quản lý; số nút trong từng cấp này nhỏ. Vì vậy, bài toán điển hình là thiết kế hiệu quả mạng quang cấu hình Ring đơn. Phân tích giải pháp Định tuyến và Định cỡ Thông tin đầu vào Thiết kế topology Ma trận lưu lượng Vị trí nút Kết nối Phân bổ dung lượng Định tuyến kết nối Đánh giá kỹ thuật Phân tích chi phí Tối ưu lại Phạm vi nghiên cứu Kiến trúc mạng ứng cử(Ring,…) Mô hình thiết bị, chi phí Địa lý, Quản lý,… 8 Sau đây giới thiệu phương pháp thiết kế mạng quang theo cấu trúc Ring theo cách tiếp cận tuần tự truyền thống, để làm cơ sở cho việc đề xuất bài toán thiết kế mạng quang cấu hình Ring theo cách tiếp cận tích hợp. 2.2.3 Phương pháp thiết kế mạng quang cấu hình Ring theo tiếp cận tuần tự Việc thiết kế Ring đơn thỏa mãn lưu lượng cũng như độ tin cậy và với mục tiêu tối thiểu tổng chi phí được thực hiện theo các bước tương ứng các bài toán con sau: Bài toán 1. Trên cơ sở ma trận tuyến kết nối cho trước C={cij}, xác định topology của mạng có cấu hình Ring bao gồm: thứ tự/vị trí nút kết nối tạo thành Ring và các tuyến kết nối giữa chúng; Bài toán 2. Định tuyến lưu lượng trên Ring đã xác định, sao cho thỏa mãn ma trận lưu lượng D={dsd} cho trước. Bài toán 1 là tìm topology của Ring với mục tiêu thường là tổng chi phí/ cự ly giữa các nút tạo nên tuyến của Ring là nhỏ nhất. Bài toán này có dạng bài toán người du lịch (TSP) hay tìm chu trình hamilton kinh điển. Hiện có nhiều phương pháp giải theo mô hình ILP hay các thuật toán heuristic. Đối với DPRing, bài toán 2 dễ dàng xác định theo nguyên tắc định tuyến và phân bổ bước sóng đơn giản là: mỗi một lưu lượng luồng quang điểm - điểm sẽ sử dụng một bước sóng riêng trên toàn Ring. Do đó, số bước sóng hay dung lượng tối thiểu cần thiết chính là tổng số lưu lượng chạy trên Ring. Đối với SPRing hay Ring hai hướng, bài toán 2 cần xác định tuyến đường đi cho mỗi lưu lượng trên Ring với mục tiêu tối thiểu dung lượng cực đại chiếm giữ trên các tuyến/cạnh của Ring hay còn gọi là Tải của