Phân tích mô hình kết hợp của phân đoạn chùm, truyền lại và chuyển đổi bước sóng tại nút lõi obs

Trang 1

BO GIAO DUC VA DAO TAO DAI HOC HUE

TRUONG DAI HOC KHOA HOC

NGUYEN VAN LOI

PHAN TICH MO HINH KET HOP

CUA PHAN DOAN CHUM, TRUYEN LAI VA CHUYEN DOI BUOC SONG

TAI NUT LOI OBS

LUAN VAN THAC SY KHOA HOC

CONG NGHE THONG TIN

Thira Thién Hué, 2019

Trang 2

thay đổi công ra của chùm; truyền lại chùm; phân chia chùm thành nhiều đoạn để truyền đi, tránh rơi toàn bộ chùm [3] [5] [7I [8] [9] [10]

Việc kết hợp các kỹ thuật trên như: kết hợp phân đoạn chùm và chuyển đổi bước sóng: kết hợp phân đoạn chùm và kỹ thuật truyền lại để hỗ trợ xử lý vấn đề tắc nghẽn cho phép tăng tính hiệu qua của phương pháp phân đoạn trong việc giam thiểu xac suất mất chum vẫn đang là hướng nghiên cứu mở [9] Việc phân tích, đánh giá

sự kết hợp của các kỹ thuật trên có thể được thực hiện bằng m6 hinh hang doi Retrial,

kết hợp với mô phỏng Đây cũng chính là lý do tôi chọn để tài: “Phân tích mô hình kết hợp của phân đoạn chùm, truyền lại và chuyên đổi bước sóng tại nút lõi OBS” để

thực hiện luận văn này

> Tổng quan tài liệu

Trong mạng OBS, khi có sự tranh chấp giữa hai chùm mà không thê được giải quyết với các phương pháp như chuyên đổi bước sóng, sử đụng FDL hay định tuyến

lệch hướng, một trong hai chùm sẽ bị đánh rơi với toàn bộ chùm, ngay cả khi sự

chỗồng lấp (gây ra tranh chấp) là nhỏ nhất Vì vậy, để hạn chế sự mất mát các gói tin trong chùm, một giải pháp đã được đề xuất trong [2] [3] được gọi là phân đoạn chùm (burst segmenfation), cho phép chỉ những gói tin bị chồng lấp trong chùm tắc nghẽn mới bị đánh rơi (thay vì đánh rơi cả chum) Vơi phương pháp nay ro ràng xac suất mất goi tin se được giảm đang kể [2-3]

Ngoài ra, để tăng tính hiệu qua cua phương pháp phân đoạn trong việc giam thiểu xac suất mất chum, phân đoạn chum co thể được kết hợp vơi một số giai pháp khac như phân đoạn kết hợp vơi truyền lại chum [9], phân đoạn kết hợp vơi truyền lại chum và chuyền đổi bước sóng [3] hay phân đoạn kết hợp với FDL, với định tuyến lệch hướng Việc phân tích sự kết hợp các giải pháp trên có thê thực hiên thông qua kỹ thuật mô phỏng hoặc phân tích sử dụng mô hình hàng doi Retrial [2], [3] Hàng

đợi retrial là một dạng mô hình hàng đợi với khu vực dành riêng cho các khách hàng

sau khi xảy ra tắc nghẽn ma ta se goi la orbit, o đây ta cũng co thé xem orbit nhu la một hang doi Khac voi m6 hinh hang doi thông thương, mỗi khach hang trong orbit la độc lập vơi cac khach hang khac con lai trong orbit Vì thế, mô hình này sẽ có hai

Trang 3

LOI CAM DOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi Tất

cả số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa được người khác

Trang 4

LOI CAM ON

Hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đặng

Thanh Chương, Khoa Công nghệ Thông tin - Đại học Khoa học - Đại học Huế, người

đã tận tình hướng dẫn và cho tôi nhiều lời khuyên quý báu trong suốt quá trình thực

hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ về mọi mặt của Ban Giám hiệu, Phòng Quản lý sau đại học, Khoa Công nghệ Thông tin - Đại học Khoa học - Đại học Huế cùng

Quý Thầy Cô đã tham gia giảng dạy trong suốt quá trình học tập

Cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã động viên, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này

Học viên

Nguyễn Văn Lợi

Trang 5

vào Nút biên vào nhận được thông báo ARQ tại thời điểm £; sẽ gởi lại một gói tin BCP mới và truyền lại một bản sao chùm tại thời điểm t¿ sau một khoảng thời gian

offset Nếu lần truyền thứ hai thành công và tại giả thiết thời điểm £„ chùm đến được

nút đi đích, bản sao của chùm tại nút biên sẽ được xóa khỏi bộ đệm Nếu không thành công, việc truyền lại bản sao chùm này sẽ được thử nhiễu lần (tùy thuộc chính sách truyền lại đã được thiết lập tại nút biên) cho đến khi việc truyền chùm đến nút biên

đích thành công Việc truyền lại chùm sẽ làm giảm tỉ lệ mất chùm đáng kể, tuy nhiên

truyền lại nhiều lần sẽ làm tăng độ trễ đầu-cuối; vì vậy cần có cơ chế điều khiến truyền lại chùm nhằm quyết định thực hiện truyền lại hay loại bỏ chùm bị đánh rơi

khi xây ra tranh chấp tài nguyên trong tầng OBS

Quan sát từ Hình 2.7 rằng sơ đồ truyền lại dẫn đến độ trễ thêm, T„ được gọi là

độ trễ truyền lại Độ trễ truyễn lại là thời gian trôi qua tại người gửi giữa lần truyền BHP ban đầu của chùm và lần nhận ARQ cuối cùng cho chùm tương ứng, nghĩa là,

T, = tz — ty Dd tré truyén lại có thể được giới hạn bởi một ràng buộc độ trễ, được ký hiệu là S Một khi nút xâm nhập nhận được ARQ cho chùm tranh chấp, nút xâm

nhập sẽ tinh Tị cho chùm tranh chấp và quyết định xem có cần thiết phải truyền lại chùm đó không Nếu T„ > S, nút xâm nhập bỏ qua ARQ và không truyền lại chùm

Sau ŠS, bản sao trùng lặp trong bộ đệm điện tử sẽ bị xóa

Nếu tải mạng thấp (tải lưu lượng mạng thấp), sơ đồ truyền lại có cơ hội tốt dé

truyền lại thành công các chùm Do đó, sơ đề truyền lại cải tiến hiệu suất mất chùm trong mang OBS Do chum liên kết có thể được truyền lại và nhận tại nút đầu ra trước

khi hết thời gian TCP, nên sơ đỗ truyền lại có thể tránh các FTO ở lớp trên TCP Ngoài ra, sơ đồ truyền lại chùm có thể giảm thời gian truyền lại nhanh nếu các gói trong chùm bị mất có thê đến đích thành công thông qua truyền lại chùm trước khi lớp TCP phục hồi các phân đoạn bị mất thông qua truyền lại nhanh Nếu tải mạng cao

(tải lưu lượng mạng cao), các chùm truyền lại có xác suất được nhận thành công thấp

hơn Nút biên có thể tiếp tục thử truyễn lại cho đến khi độ trễ truyền lại vượt quá ràng

buộc độ trễ, trong trường hợp đó, chùm được loại bỏ và không còn truyền lại khi xảy

ra tranh chấp Do đó, mất chùm trong mạng OBS với truyền lại chùm có kiểm soát

Trang 7

Hinh 1.1 Hinh 1.2 Hinh 1.3 Hinh 1.4 Hinh 1.5 Hinh 1.6 Hinh 1.7 Hinh 1.8 Hinh 2.1 Hinh 2.2 Hinh 2.3 Hinh 2.4 Hinh 2.5 Hinh 2.6 Hinh 2.7 Hinh 3.1 Hinh 3.2 Hinh 3.3 Hinh 3.4 DANH MỤC HÌNH VE

Mơ hình chung của hệ thống hàng đợi 2- 222222 222221222122212221ee 14 Mô hình chung của nguyên tắc xếp hàng -2- 22 22222122122122 e6 16 Mô hình tổng quát của hàng đợi retrial 22-522 2222212221221221 2e 17

Mô tả hoạt động của hệ thống trung tâm điện thoại - 19

Ô trong mạng đi động tế bảo 2-52 222 22122211221121112112112222 e6 20

Ví dụ về mạng LAN -52 22 22122212221222122112222222222 ae 21

Các dạng mạch UAN cv nh HH Ha HH Hà Hee 22

So dé trang thái của mô hình hàng đợi retrial M/M/e - 24 Kiến trúc của mạng chuyển mạch chùm quang . 2 22s-2 28 Đặc trưng của mạng OBS LH HH HH Hà nhớt 29 Mô tả chuyên đổi bước sóng WƑ1 qua W/2 -222222222z222x222xzs+ 32 Phạm vi chuyển đổi bước sóng -2- 222222 22122212221227122212212 e6 33 Chi tiết phần đầu phân đoạn -2- 222222 2222221122122111221221212 e6 35 Hai cách tiếp cận đánh rơi của phân đoạn chùm -22- 2222222222 36 Cơ chế truyền lại trong mạng OBS -©222222212221222122212222 e6 39

Mơ hình thuật tốn 3.1 dựa trên mô hình phân tích 45

Mô hình phân tích với hàng đợi Retrial óc 5c: Sccsisiserrerrrrerres 46

Minh họa lược đỗ chuyển trạng thái của mô hỉnh . .+ +++ 49

Xác suất tắc nghẽn ứng PBcont theo vùng chuyển đổi bước sóng vs / 60 Hình 3.5 Số chùm truyền lại trung bình E[N] theo vùng chuyên đổi bước sóng vs / 60 Hình 3.6 Số bước sóng bận trung bình E['S] theo vùng chuyển đồi bước sóng vs Ø 6] Hình 3.7 Xác suất tắc nghẽn ứng PBcont theo số bước sóng vs / -.- 61

Trang 8

Hinh 3.8 Sé chim truyén lai trung bình E[N] theo số bước sóng vs Hình 3.9 Xác suất tắc nghẽn ứng PBcont theo tải v8 doo ccccccseccesces ces teseeeeee Hình 3.10 Biêu đỗ so sánh xác suất mắt gói tin

Trang 9

DANH MUC VIET TAT Từ viết tắt Thuật ngữ tiếng Anh woe ,SẤ

BCP Burst Control Packet Gói điều khiến BHP Burst Header Packet Gói điều khiến

DB Data Burst Chùm dữ liệu

DP Dropping Probability Xác suất rơi chùm FDL Fiber Delay Line Duong tré quang

Latest Available Aes TE 3 À i

LAUC Unscheduled Channel Kênh lập lịch khả dung gân nhat LAUC-VF Latest Available Unscheduled Kênh lập lịch khả dụng gân nhất với

Channel with void filling lâp đây khoảng trông

LAUT Lastest Available Thời gian chưa lập lịch khả dụng Unscheduled Time gân nhât

NP-MOC Non-preemptive Minimum Kênh chông chéo nhỏ nhât không Overlap Channel ưu tiên

Non-preemptive Minimum Kênh chồng chéo nhỏ nhật không NP-MOC-VE Overlap Channel with Void Filling |wu tién lap khoang tréng

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiến truyền vận OBS Optical Burst Switching Mạng chuyên mạch chùm quang OCS Optical Circuit Switching Mang chuyén mach kénh quang OPS Optical Packet Switching Mạng chuyền mạch gói quang

QoS Quality of Service Chat luong dich vu

Routing and Wavelength Định tuyến và phân phối (gán) bước

RWA Assignment song ,

WDM Wavelength Multiplexing Division Ghép kênh phân chia bước sóng

Trang 10

MO DAU > Ly do chon dé tai

Ngày nay, cùng với sự bùng nỗ thông tin, tốc độ phát triển nhanh về số lượng người dùng và các ứng dụng đa phương tiện trong những năm gần đây đã làm tăng nhu cầu về băng thông đường truyền của mạng Internet Điều này đặt ra những thách thức lớn đối với hệ thống truyền thông hiện có, được xây dựng chủ yếu phục vụ cho nhu cầu thoại và truyền thông tin không đòi hỏi tốc độ cao Vấn để là cần xây dựng một hệ thống truyền thông có khả năng cung cấp băng thông lớn, truyền được một lượng lớn dữ liệu với tốc độ cao Mạng toàn quang có thê đáp ứng với các yêu cầu đó và là mục tiêu hướng tới

Đến nay, mạng truyền dẫn quang đã trải qua các giai đoạn, từ mạng chuyền mạch kênh quang (OCS), chuyển mạch gói quang (OPS) và chuyền mạch chùm quang (OBS) [1] Mạng chuyển mạch kênh quang không đáp ứng được nhu câu internet tốc độ cao đo sử dụng băng thông không hiệu quả, thể hiện ở độ rộng băng thông cố định

64k/s và là kênh là dành riêng cho một cuộc gọi nhất định; mạng chuyển mạch gói

quang là mục tiêu hướng đến của các nhà nghiên cứu và phát triển mạng quang, tuy nhiên có một nhược điểm trong chuyển mạch gói quang là trễ đường truyền lớn, trong khi đỏ, chúng ta chưa thê xây dựng được các bộ đệm quang tại các điểm trung gian

Vi vay, mang chuyén mach chum quang OBS thuong duoc lua chon nhu là

một giải pháp trung gian của quá trình phát triển từ các mạng định tuyến bước sóng đến các mạng chuyên mạch gói quang OPS, đã khắc phục được hạn chế về khả năng sử dụng và khai thác băng thông không hiệu quả

Trang 11

thay đổi công ra của chùm; truyền lại chùm; phân chia chùm thành nhiều đoạn để truyền đi, tránh rơi toàn bộ chùm [3] [5] [7I [8] [9] [10]

Việc kết hợp các kỹ thuật trên như: kết hợp phân đoạn chùm và chuyển đổi bước sóng: kết hợp phân đoạn chùm và kỹ thuật truyền lại để hỗ trợ xử lý vấn đề tắc nghẽn cho phép tăng tính hiệu qua của phương pháp phân đoạn trong việc giam thiểu xac suất mất chum vẫn đang là hướng nghiên cứu mở [9] Việc phân tích, đánh giá

sự kết hợp của các kỹ thuật trên có thể được thực hiện bằng m6 hinh hang doi Retrial,

kết hợp với mô phỏng Đây cũng chính là lý do tôi chọn để tài: “Phân tích mô hình kết hợp của phân đoạn chùm, truyền lại và chuyên đổi bước sóng tại nút lõi OBS” để

thực hiện luận văn này

> Tổng quan tài liệu

Trong mạng OBS, khi có sự tranh chấp giữa hai chùm mà không thê được giải quyết với các phương pháp như chuyên đổi bước sóng, sử đụng FDL hay định tuyến

lệch hướng, một trong hai chùm sẽ bị đánh rơi với toàn bộ chùm, ngay cả khi sự

chỗồng lấp (gây ra tranh chấp) là nhỏ nhất Vì vậy, để hạn chế sự mất mát các gói tin trong chùm, một giải pháp đã được đề xuất trong [2] [3] được gọi là phân đoạn chùm (burst segmenfation), cho phép chỉ những gói tin bị chồng lấp trong chùm tắc nghẽn mới bị đánh rơi (thay vì đánh rơi cả chum) Vơi phương pháp nay ro ràng xac suất mất goi tin se được giảm đang kể [2-3]

Ngoài ra, để tăng tính hiệu qua cua phương pháp phân đoạn trong việc giam thiểu xac suất mất chum, phân đoạn chum co thể được kết hợp vơi một số giai pháp khac như phân đoạn kết hợp vơi truyền lại chum [9], phân đoạn kết hợp vơi truyền lại chum và chuyền đổi bước sóng [3] hay phân đoạn kết hợp với FDL, với định tuyến lệch hướng Việc phân tích sự kết hợp các giải pháp trên có thê thực hiên thông qua kỹ thuật mô phỏng hoặc phân tích sử dụng mô hình hàng doi Retrial [2], [3] Hàng

đợi retrial là một dạng mô hình hàng đợi với khu vực dành riêng cho các khách hàng

sau khi xảy ra tắc nghẽn ma ta se goi la orbit, o đây ta cũng co thé xem orbit nhu la một hang doi Khac voi m6 hinh hang doi thông thương, mỗi khach hang trong orbit la độc lập vơi cac khach hang khac con lai trong orbit Vì thế, mô hình này sẽ có hai

Trang 12

nút: một nút chính nơi hàng đợi có thể xây ra tắc nghẽn và một nút dành riêng cho các yêu cầu lặp lại khi xảy ra tắc nghẽn Một điều cần lưu ý là mỗi khách hàng trong

orbit déu không thể thấy được trạng thái của khu dịch vụ, họ chỉ có thể kiểm tra trạng thái của hệ thống sau khi rời khỏi orbit và quay lại khu dịch vụ [2] [3]

Trong phạm vi một Luận văn Thạc sĩ Luận van se tập trung tìm hiểu mô hình hàng đợi Retrial ứng dụng trong việc phân tích sự kết hợp một số một số kỹ thuật

trong điều khiến tránh tắc nghẽn tại nút lõi OBS, bao gồm kỹ thuật phân đoạn kết hợp với truyền lại chùm và chuyển đổi bước sóng [2-4] Việc đánh giá có thê được thực hiện qua mô hình phân tích toán học với thông số độ đo chính là xác xuất tắc nghẽn

> Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của Luận văn là:

- Nghiên cưu một số kỹ thuật trong điều khiến tránh tắc nghẽn tại nút lõi OBS và sự kết hợp của các kỹ thuật này, bao gồm kỹ thuật phân đoạn kết hợp với truyền lại chùm và chuyển đổi bước sóng

- Sử dụng mô hình hàng đợi Retrial để phân tích, đánh giá sự hiệu quả việc kết

hợp các kỹ thuật nghiên cứu ở trên > Đối tượng nghiên cứu

- Các kỹ thuật phân đoạn, truyền lại chùm, chuyển đổi bước sóng và sự kết hợp

của chúng trong mạng chuyển mạch chùm quang - Các mô hình phân tích

> Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp phân tích toán học dự trên mô hình hàng đợi Retrial, có thê kết hợp với phương pháp mô phỏng (trong một vài trường hợp)

> Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu một số kỹ thuật điều khiến tránh tắc nghẽn: phân đoạn chùm, truyền lại và chuyển đổi bước sóng Phân tích, đánh giá sự mất chùm tại nút lõi của

mạng OBS dựa trên mô hình hàng doi Retrial

Trang 13

> Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu mô hình hàng đợi Retrial và các vấn để liên quan

- Tổng quan về mạng chuyển mạch chùm quang; một số cơ chế điều khiển tránh tắc nghẽn tại nút lõi

- Nghiên cứu mô hình hàng đợi Retrial phân tích sự kết hợp các kỹ thuật phân đoạn, truyền lại chùm và chuyên đổi bước sóng trong điều khiển trách tắc nghẽn tại nút lõi mạng OBS

- Cài đặt mô hình phân tích, so sánh và đánh giá với mô phỏng trong một vài trường hợp

Chương 1: Mô hình hàng đợi Retrial

- Giới thiệu mô hình hàng đợi

- M6 hinh hang doi Retrial - Tiéu két Chuong 1

Chuong 2: Mang chuyén mạch chùm quang - Téng quan vé mang chuyén mach chim quang

- Một số cơ chế điều khiển tránh tắc nghẽn tại nút lõi

- Mạng chuyên mạch chùm quang trên TCP với truyền lại - Tiêu kết Chương 2

Trang 14

CHƯƠNG 1 - MO HiNH HANG DOI RETRIAL

Trong Chương này sẽ giới thiệu về một số đặc điểm cơ bản của hệ thống hàng

đợi, trong đó sẽ tập trung chủ yếu vào mô hình hàng đợi Retrial, một số ưu điểm của

mô hình hang đợi Retrial, cũng như mô hình hàng đợi Retrial M/M/c sẽ được trình bày dưới đây

1.1 Giới thiệu mô hình hàng đợi

Hiện nay, các hoạt động luôn phụ thuộc lẫn nhau trong van dé chia sẻ tài nguyên và vì thế việc xếp hàng là một hiện tượng bình thường và nó xảy ra ở nhiều mặt trong cuộc sống Trong việc kết nối dữ liệu, chi phí truyền dữ liệu là không hê rẻ trong các mạng dữ liệu công cộng như mạng Internet và được chia sẻ bởi các người sử dụng

mạng khác nhau Các gói dữ liệu được chờ xếp hàng trong bộ đệm (buffer) tai cac nut

chuyên mạch (switching node) trong khi chờ đợi truyền dữ liệu Trong một hệ thống mạng máy tính, các phép tính được sắp xếp để chờ được xử lý bởi CPU (Central Processing Unit) hoac I/O (input/output) trong cac tầng khác nhau của bộ xử lý

Mô hình hàng đợi là một công cụ không thể thiếu và có ứng dụng rất rộng rãi

trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ thông tin và

truyền thông Hàng đợi là thành phần không thê thiếu khi mô hình hóa bằng toán học

và là công cụ hữu hiệu để đánh giá hiệu năng hoạt động của các hệ thống phục vụ nói

chung cũng như của hệ thống máy tính và thông tin nói riêng

Các thành phần cơ bản của một mô hình hàng đợi đều có thể biểu diễn chung

như ở Hình 1.1 Một vài mô hình hàng đợi khác có thể có thêm một số thành phần

hoặc đặc điểm yêu cầu hệ thống khác nhau nhưng nhìn chung đều phải đảm bảo ba thành phân chính: tập hợp các khách hàng (customer), hàng đợi (queue) và các trạm

phục vụ (server) đối với một mô hình hàng đợi đơn giản nhất

Trang 15

Khách hảng rời khỏi hệ thống š : ; sau khi được phục vụ Khách hàng - Nhận Biến dịch vụ : dịch vụ 0 Hang ee ® 6 Tram phục vụ

Hình 1.1 Mô hình chung của hệ thống hàng đợi

Khái niệm “khách hàng” là một khái niệm chung và không nhất thiết khách

hàng phải là một con người cụ thê mà có thể là một yêu cầu, một công việc tùy theo ngữ cảnh mà ta sẽ có các tên gọi khác nhau Thông thường, khả năng xử lý của các

trung tâm phục vụ là có hạn (n trạm phục vụ), do đó sẽ dễ xảy ra trường hợp các khách hàng muốn được phục vụ phải xếp hàng để chờ đến lượt được phục vụ

Lý thuyết hàng đợi sử dụng các công cụ toán học để trả lời cho các câu hỏi như: tính toán thời gian chờ trung bình trong hàng đợi, xác suất tắc nghen cua hê thống, số khach hàng cho trong hàng đợi Thông thường các thông số này được tính toán trong một bối cảnh ngẫu nhiên, tức quá trình đến của các khách được coi là quá trình ngẫu nhiên

1.2 Các đặc trưng của một mô hình hàng đợi

Trong hầu hết trường hợp, các đặc trưng của quá trình được mô tả chỉ tiết trong hệ thống hàng đợi bao gồm: quá trình đến của khách hàng, quá trình phục vụ

1.2.1 Quá trình đến của khách hàng

Quá trình đến của khách hàng có thê miêu tả theo hai hướng sau:

e Đặc trưng bởi số lượng khách hàng đến trên một đơn vị thời gian, ta gọi là tốc

d6 dén (arrival rate)

e Đặc trưng bởi thời gian giữa hai lan dén lién tiép (interarrival time)

Trang 16

Chúng ta định nghĩa biến 2 là tốc độ đến trung bình Trong trường hợp này 1/2 được định nghĩa là thời gian trung bình giữa hai lần đến liên tiếp

1.2.2 Quá trình phục vụ

Giống như quá trinh đến, qua trình phục vụ cũng có thể mô tả bởi một tốc độ

phục vụ được định nghĩa là số lượng khách hàng được phục vụ trong một don vi thoi gian hoặc gọi là một 7e, là thời gian yêu cau dé phục vụ một khách hàng Tham số u được dùng để định nghĩa tốc độ phục vụ trung bình, và do đó 1/ là thời gian phục

vụ trung bình

1.2.3 Nguyên tắc phục vụ

Bây giờ chúng ta quan tâm đến việc khách hàng được lựa chọn từ hàng đợi để được phục vụ ma ta se goi la nguyên tắc phục vụ Lưu y rằng khoang thơi gian ngay

sau khi một khach hang được phục vụ xong va một khach hang khac được lựa chọn

tu hang doi dé nhan dich vụ la bằng 0 Chúng ta phân biệt các trương hợp co thể gây

gián đoạn dịch vụ của khách hàng khi đang phục vụ (ta gọi là đó là cơ chế ưu tiên

(preempfive policies)) và trương hợp không xet độ ưu tiên

Cơ chế ưu tiên có thể được sử dụng khi có nhiều loại khách hàng trong hệ thống và có độ ưu tiên phục vụ khác nhau: môt điều chắc chắn la khách hàng có độ

ưu tiên cao hơn se được phục vụ trước khách hàng có độ ưu tiên thấp hơn Những khach hang có đô ưu tiên cao hơn khi vao hệ thống va nhân thấy khach hang co đô

ưu tiên thấp hơn đang được phục vụ, khi đo khách hang co đô ưu tiên thấp co thể bị

gian đoan trong viêc phục vụ va được đưa trơ lại hang đợi va được phục vụ lại sau đo

(ta goi đo la quyền ưu tiên được bắt đầu lai (preempt resume)) (Hinh 1.2) [1]

Trang 17

Thứ tự ưu tiền

— "

Khách hàng rởi khơi hệ thơng

; LÍ Quy tắc sau khi được phục vụ Ben dich vu 7 xếp hàng 8 Hàng đợi ® Trạm nhục vụ

Hình 1.2 Mô hình chung của nguyên tắc xếp hàng

1.3 Mô hình hàng đợi Retrial

Các mô hình tốn thất (bao gồm mô hình tổn thất Erlang) cho rằng một khách

hàng đến khu vực dịch vụ có thể sẽ bị tắc nghẽn hoàn toàn và mắt mãi mãi Mặt khác, trong các mô hình có khả năng chờ vô hạn, một khách hàng chờ đợi cho đến khi được

phục vụ Tuy nhiên, có nhiều tình huống khác nhau trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta và trong các hệ thống khác nhau nơi khách hàng bị tắc nghẽn không sẵn

sàng chờ đợi và họ tạm thời rời khỏi khu vực dịch vụ trong một thời gian nhưng sẽ

thử lại sau một thời gian ngẫu nhiên Một khách hàng bị tắc nghẽn được cho là đang ở trong một phòng chờ ảo gọi là orbif trước khi thử lại để sử dụng lại máy chủ Những tình huống này được gọi là mô hình hàng đợi Retrial [4]

Mô hình hàng đợi thông thường không xét đến yếu tố yêu cầu lại địch vụ (reiriaD nên đôi khi nó không thể giải quyết những vấn đề quan trọng trong thực tế Hàng đợi retrial (hay ta cũng có thê gọi là hàng đợi với khách hàng trở lại hoặc yêu cầu lại dịch vụ) được ra đời để giải quyết những hạn chế này

Trang 18

anbit Khaic hàng quay lại đến dịch vụ Tram phục vụ Hằng () đợi Rai [II Khách hảng rời khỏi hệ thăng sau khi được nhục vụ — = ‘ere Sau Pe Pe ve ( Khách hàng » Đến địch yụ ~~ a Py

Hình 1.3 M6 hinh téng quat của hàng đợi retrial

Từ Hình 1.3 ta có thể thấy rằng hàng đợi Retrial cé thể xem như một dạng đặc

biệt của hệ thống các mô hình hàng đợi Đặc trưng hàng đợi Retrial được mô tả như sau: Một khách hàng đến nhận dịch vụ và nhận thấy tất cả các trạm phục vụ đều đang bận, khách hàng này sẽ tạm thời rời khỏi khu dịch vụ nhưng sau đó một khoảng thời

gian ngẫu nhiên sẽ quay trở lại để yêu cầu được phục vụ Hàng đợi retrial là một dạng mô hình hàng đợi với khu vực dành riêng cho các khách hàng sau khi xảy ra tắc nghẽn

ma ta se goi la orbit, 6 day ta cung cé thé xem orbit nhu la mét hang doi, khac voi m6

hình hàng đợi thông thường mỗi khách hang trong orbit la déc lap vơi cac khach hang khac còn lại trong orbit Một điều cần lưu ý là mỗi khách hàng trong orbit đều không

thể thấy được trạng thái của khu dịch vụ, họ chỉ có thể kiểm tra trạng thái của hệ thống

sau khi rời khỏi orbit và quay lại khu dịch vụ Một yếu tố khac quan trọng trong mô hình hàng đợi retrial mà ta hay quan tâm đến đo la tính kiên nhẫn cua khach hang

1.4 Một số ứng dụng của mô hình hàng đợi Retrial

Trong phần này, sẽ trình bày một số mô hình xếp hàng Retrial phát sinh từ các ứng đụng trong thực tế

1.4.1 Hệ thống điện thoại (Call Centers)

Chúng ta đều biết rằng một thuê bao điện thoại khi nhận được một tín hiệu bận

sẽ có gắng lặp lại cuộc gọi cho đến khi yêu cầu được thực hiện thành công Kết quả

là một luồng của các cuộc gọi được luân chuyển trong mạng điện thoại bao gồm hai phan: một luồng của các cuộc gỌI lần đầu tiên (cuộc gọi chính) và một luồng của các

Trang 19

cuộc gọi lặp lại (cuộc gọi lặp lại) là hệ quả do không thành công ở các cuộc gọi trước đó Do đó ta cần xem xét tập trung vào việc cần thiết của hàng đợi retrial như là một

mô hình phù hợp với hành vi của khách hàng trong hệ thống mạng điện thoại Các kết quả đầu tiên xuất hiện vào những năm 1950 và một số lượng các công trình nghiên cứu lớn đã góp phần vào sự phát triển của mô hình hàng đợi này

Sự phát triển mới trong công nghệ viễn thông đã dẫn đến sự gia tăng đáng kê

hiện tượng yêu cầu lại dịch vụ (retrial phenomenon), điều này có thể làm giảm hiệu

năng của hệ thống điện thoại khi hệ thống quá tải

Mục tiêu cơ bản của tổng đài điện thoại là cung cấp dịch vụ qua điện thoại Vì thế một lượng lớn yêu cầu được nhận và truyền đi, hoạt động của tổng đài có liên

quan đến sự tương tác của nguồn nhân lực người được giấy chứng nhận (gwaii#ead agent), nha quan ly trung tam (center manager)) và trang thiết bị viễn thông (máy

tinh, Ethernet, email, fax )

Mô tả cách xếp hàng của tổng đài giúp chúng ta có một cái nhìn định tính về

mô hỉnh hàng đợi Thực tế, mô hình hàng đợi có thể được sử dụng dé lap ké hoach

va quan ly

Trong một hệ thống điện thoại rất quan trọng đối với một công ty vì nó cung cấp một kênh để khách hàng liên hệ với công ty Khi khách hàng thực hiện cuộc gọi

điện thoại, các tác nhân là những người trả lời các cuộc gọi từ khách hàng Nếu có

một tác nhân nhàn rỗi, thì tác nhân sẽ trả lời cuộc gọi ngay lập tức cho khách hàng

Nếu tất cả các tác nhân đang bận, thì khách hàng có thể nghe thay một số dịch vụ xử

lý như “hệ thống hiện tại đang bận, vui lòng chờ trong giây lát” Tại thời điểm này, khách hàng có thể cúp điện thoại ngay lập tức hoặc tiếp tục nghe tin nhắn Trong trường hợp trước, khách hàng có thê thử gọi lại sau một thời gian Khách hàng quyết định chờ một tác nhân gọi lại miễn phí có thể hủy nếu thời gian chờ quá lâu Những khách hàng này cũng có thể gọi lại sau này

Một trong những biện pháp hiệu quả quan trọng nhất cho một hệ thống điện thoại là xác suất chặn mà khách hàng không thể tìm thấy một tác nhân gọi miễn phí

Trang 20

Từ quan điểm của khách hàng, khả năng bị tắc nghẽn là không mong muốn Đề giảm xác suất tắc nghẽn, một giải pháp đơn giản là tăng số lượng tác nhân Tuy nhiên, từ quan điểm của tác nhân cần giảm thiểu số lượng tác nhân, do thực tế là chi phí của

một hệ thống điện thoại chủ yếu là chi phí nhân lực [4] Dé đạt được sự hài lòng của khách hàng dưới một số ràng buộc về chỉ phí cần một số mô hình toán học để thể

hiện sự đánh đổi giữa sự hài lòng của khách hàng và chỉ phí của con người Một mô hình xếp hàng là một trong những mô hình toán học thích hợp nhất để thiết kế các hệ

thống điện thoại Ngoài ra, để ghi lại hiện tượng yêu cầu lại dịch vụ (retrial

phenomenon) như đã trình bày ở trên, một mô hình hàng đợi Retrial sẽ dự kiến phù hợp hơn mô hình hàng đợi chuẩn tương ứng [1]

Hầu hết các công ty hiện nay đều sử dụng các hệ thống tổng đài đề liên lạc với

khách hàng của họ Theo quan điểm hoạt động, một tổng đài cuộc gọi có thể được mô hình như một hệ thống hang đợi Một trong những mô hình hàng đợi được sử

dụng rộng rãi và phổ biến nhất hiện nay là mô hình M/M/c với nhiều đạng khác nhau (dung lượng giới hạn, khách hàng thiếu kiên nhan, hang doi tiép d6i (tandem queue))

được xem như là mô hình phù hợp với các tổng đài hiện tại và phức tạp, nó được tạo

thành từ các cuộc gọi đi bởi các tác nhân là các khách hàng tiềm năng, các tác nhân chuyên môn và linh hoạt, chia sẻ tài nguyên, kết nối với các trung tâm khác F——1 ® Cuộc gọi lại | Cuộc gọi kết thúc | sau khi được phục vụ sal "| © |

—= Cuộc gọi mới il

Hình 1.4 Mô tả hoạt động của hệ thống trung tâm điện thoại

Trang 21

1.4.2 Trong các hệ thống mạng 1.4.2.1 Déi với mạng không dây

Trong một mạng đi động tế bào, vùng phủ sóng được phân chia thành một số

ô nhất định Mỗi ô được quản lý bởi một trạm cơ sở và có một số lượng kênh giới hạn (c kênh (c € N*)) Đề sử dụng hiệu quả nguồn các kênh vô tuyến, trạm cơ sở

trong mỗi ô có thể xử lý đồng thời c kết nối Trạm cơ sở có thể tái sử dụng các kênh trong các ô khác theo cách tránh can thiệp vào các kết nối đang diễn ra ở các ô khác

G_ Kênh thông thường @ = Kénh bao vé —cxc “cH ? ` / Ñ - oe Ä af O Cudc ` / Xóa G gọi X N / Cuỗc = eae N š \, » { rf =goie O =, nat ie được đã = ÿ N >} { / phục / Be ee Vì ^ a Cuậc gọi e ụ f “i Cudc goi chuyên fi chuyển vùng đến ‘ ¿ ving đi \ Hình 1.5 Ô trong mạng di động tế bao

Các cơ chế xử lý cuộc gọi có thể cải thiện đáng ké chat lượng dịch vụ và hiệu

năng mạng Vì thế, một mô hình phù hợp của mạng di động tế bào không thể bỏ qua

sự tổn tại các cuộc gọi lặp lại Một ô thường bao gồm các cuộc goi moi (fresh call)

bởi các thuê bao trong phạm vi của ô đang xét hiện tại và các cuộc gọi chuyển vùng đến (imcoming handover call) được phát sinh từ biên của các ô lân vận với nó Các

cuộc gọi chuyển vùng luôn được ưu tiên sử dụng hệ thống mạng so VỚI các cuộc goi

mới Đã có nhiều cách tiếp cận khác nhau về vấn đề này được đưa ra như hàng đợi

ưu tiên cuộc gọi chuyển vùng và sử dụng kênh bảo vệ Kênh bảo vệ là các kênh dành

riêng trong các ô và chỉ được sử dụng bởi cuộc gọi chuyển vùng Khi một cuộc gọi

mới bị tắc nghẽn, thuê bao sẽ có gang thực hiện lại cuộc gọi ở lần kế tiếp với xác suất H, Mat khác, khi một cuộc gọi lại bị tắc nghẽn, thuê bao sẽ quyết định cố gang thuc hiện cuộc gọi lại ở các lần tiếp theo với xác suất Hạ Các cuộc gọi bị tắc nghẽn sẽ không thể thực hiện lại Thuê bao khi đi qua biên của ô khi đang diễn ra cuộc gỌI:

Trang 22

néu nhan thay tất cả các kênh đều bận khi đó cuộc gọi này sẽ bị ngắt Quả trình mà

một cuộc gọi rời đi khỏi một ô được tính bằng thời gian tối thiêu giữa thời gian diễn ra cuộc gọi và thời gian dừng (điell #ime) (là thời gian mà một cuộc gọi chuyển vùng dé di chuyển ra khỏi một ô) Đã có một số công trình nghiên cứu về cơ chế hoạt động của mô hình này sử đụng hệ thống hàng đợi hai chiều để mô tả các hành vi của các hệ thống mạng không dây nay [1]

1.4.2.2 Đối với mạng có dây

Các nguyên tắc hoạt động của các giao thức truy cập ngẫu nhiên (zandom access profocol) trong mạng máy tính giúp chúng ta thiết kế của các giao thức kết nối với điều khiển truyền lại (reransnission confrol) Xét một đường kết nối với thời

gian được chia thanh cac khe (slotted time) và nó được chia sẻ bởi một s6 tram

Khoảng thời gian chia khe là thời gian truyền đi một gói đữ liệu Nếu hai hay nhiều tram truyén di cdc g6i tin đồng thời, khi đó sẽ xảy ra xung đột Kết quả là các gói tin sẽ bị hủy và phải truyền lại Các trạm có liên quan đến xung đột sẽ cố gắng truyền lại đến khe gần nhất, nhưng khi đó chắc chắn sẽ xảy ra xung đột Đề tránh điều này, mỗi

trạm sẽ độc lập với các trạm khác, khi đó hoặc nó sẽ hoãn lại chờ cho đến khe kế tiếp với xác suất r7 hoặc sẽ truyền lại gói tin với xác suất 1 — r Nói cách khác, mỗi trạm

sẽ có một độ trễ ngẫu nhiên trước lần cố gắng tiếp theo đề truyền đi gói tin Cách mô tả đơn giản này thúc đây sự quan tâm của các đặc tính yêu cầu lại dịch vụ trong các mạng máy tính Trạm cơ sở May tinh 1 Thiết bị đầu cuối Máy in Máy tính 2 Hình 1.6 Ví dụ về mạng LAN

Mạng máy tính có thê được phân loại cơ bản dựa vào quy mô địa lý của nó Ở day ching tdi tap trung vao mang cuc bé LAN (local area network) cho phép té chirc

Trang 23

sắp xếp để kết nối các máy tính, thiết bị đầu cuối, thiết bị ngoai vi và các thiết bị mở rộng khác trên một khu vực địa lý (văn phòng, khuôn viên trường đại học, kho hàng)

thông qua các liên kết có độ ồn thấp và có tốc độ cao

Các trạm (các nút của mạng) có thể kết nối theo các cách khác nhau Có bốn cau tric co ban bao gdm: dang mach thang (bus), dang mach vong (ring), dang ngôi

sao (star), dang cay (tree) Đối với dạng mạch thẳng, tất cả trạm được gắn liền với

phương tiện truyền dẫn hoặc kênh truyền Một trạm truyền gửi một thông điệp truyền

theo cả hai hướng và vì thế nó nhận tại tất cả các trạm Trong dạng mạch vòng, dữ liệu được luân chuyển theo một hướng cho đến khi gói tin trở về lại trạm nguồn, ở

đây gói tin sẽ bị xóa Trong dạng ngôi sao, mỗi trạm sẽ được gắn với một nút trung

tâm thông qua hai đường liên kết, một liên kết cho việc truyền dữ liệu và một cho việc nhận dữ liệu Chúng ta có thể phân biệt hai phương án lựa chọn chế độ hoạt động

cho nút trung tâm Nó có thể truyền lại gói tin tới tất cả các trạm Trong trường hợp

này, mạng hoạt động như dạng mạch thắng mặc du hinh dạng thật của nó là dạng ngôi sao Một lựa chọn khác đó là nút trung tâm hoạt động như một thiết bị chuyền mạch

Khi đó, nó có khả năng trở thành vùng đệm của gói tin đến và khi đó truyên lại chúng tới trạm đích Cuối cùng, dạng cây có thê được xem như là một dạng tổng quát của dạng mạch thẳng

Dung nedi sac Dạng cây

Hình 1.7 Các dạng mạch LAN

Trong các mạng truy cập ngẫu nhién (random access network), méi tram tréng sẽ cố gắng truyền các gói tin của nó độc lập với các trạm khác cũng đang cố gắng

Trang 24

truyền các gói tin Thực ra, trong giao thức ALOHA một trạm trống truyền đi ngay sau khi nó có một gói tin sẵn sàng để gửi Trong hầu hết các mạng LAN, các trạm gần các trạm khác sẽ có độ trễ ngắn Trong các loại mạng này, nó có khả năng cho phép một trạm đề lắng nghe các kênh Nếu kênh có khả năng bận, trạm sẽ sắp xếp lại để truyền đi gói tin sau đó một khoảng thời gian Cách mô tả này cũng tương ứng với giao thirc da truy c4p cam bién song mang (CSMA - carrier sense multiple access)

không ổn định, được xem như một là nguồn thúc đây của hiện tượng retrial trong các

mạng máy tính Nó thường sử dụng một thuật toán quay lui của thời gian hàm mũ nhị phân phân khúc (truncated binary exponential time) nhu dugc su dung Ethernet Mot

phiên bản bao gồm số lần thử lại là 15, mỗi lần chờ đợi bởi một thời gian nhất định

là cơ sở của thời gian phát lại (backoff time) Thứ hai nó thường lấy gấp đôi độ trễ truyền từ đầu đến cuối Như một cơ chế truyền lại đơn giản hơn, chúng tôi dé cập đến sơ đồ hình học được mô tả như phần đầu ở mục này Đó là các cách khác mà trong

đó cơ chế cảm biến được sử dụng, và nó làm phát sinh các giao thức CSMA ổn định Trong giao thức ổn định, trạm nhận thấy được kênh trống cho đến khi nó có trạng

thái rỗi (/đfe) Khi đó, trạm truyền đi với xác suất p hoặc trạm chờ truyền đi gói tin với xác suất 1 — p Ý tưởng giảm giá trị p để giảm số xung đột xảy ra Rõ ràng, nếu phát hiện xung đột, trạm hủy gói tin và cố găng lặp lại quá trình truyền đi sau một khoảng thời gian chờ Hầu hết các giao thức phức tạp hiện nay bao gồm phần cứng để giám sát trong quá trình truyền Nếu phát hiện xung đột, gói tin sẽ ngay lập tức bị hủy và không có thông tin phản hỗi là cần thiết để báo cho trạm truyền Tuy nhiên,

một tín hiệu có thể được gửi đi dé đảm bảo các trạm khác nhận biết được xung đột

xay ra

1.5 Mô hình hàng đợi retrial M/M/c

Mô hình hàng đợi retrial M/M/c thường được giải quyết các bài toán chia sẻ mạng trong các hệ thống mạng di động Sau đây chúng tôi sẽ mô tả về hệ thống hàng đợi retrial M/M/c bằng phương pháp giải tích toán học

Với c > 2 thì chúng ta có thé tinh toán bằng các phương pháp gần đúng bằng phương pháp xấp xi mức N (N là một số nguyên đủ lớn) Khi đó các xác suất Tj

Trang 25

(với 0 < j <N— 1) sẽ được tính toán bằng các phương trình cân bằng mức j (0 < JjJ<N—1).r,, (với j > N) sẽ được tính toán đệ quy bằng phương pháp mở rộng

phô hay phương pháp ma trận [2]

1.5.1 Các thông số mô hình hàng đợi retrial có xét đến tính kiên nhẫn khách hàng

Xét mô hình hàng đợi M/M/c có xét đến yếu tố đặc biệt đó là tính kiên nhẫn

của khách hàng Ta giả sử rằng thời gian #erarrival (hay tốc độ đến) tuân theo phân phối hàm mũ với tham số ^, tốc độ phục vụ tuân theo phân phối hàm mũ với tham số

LL Téng tốc độ phục vụ khi có ¡ khách hàng đang được phục vụ là íw Ta gọi biến

ngẫu nhiên I(£) biểu diễn số trạm phục vụ đang hoạt động (hay là số khách hàng đang được phục vụ) (ta có 0 < IŒ) < e) và J(£) là số khách hàng chờ trong orbii tại thời

điểm £ Mỗi khách hàng yêu cầu lại dịch vụ đều có tốc độ Hr Vì thé tong tốc độ retrial khi hệ thống đang phục vụ j khách hàng (hay J(£) = j) là jw„ [2]

1.5.2 Mơ hình hóa băng tốn học oo (` mà eee (ox) (ON À coe ` 2 H aire au (N=D + Nu, _`# (N41), a] ls pee 2| eo a A le a a |e eo oo ` ~ ` “ 7 \* J¬+*

\ 1,07 { 11 ) e@© (LNA ) \ 1N } e© & H~ \ Qu „ (N-)u V1 Nu, 2 ¬#t (N+1)u, Z

i| lạ ” ¿| [ay a A fm we ¿| là -

2.0 ) „ i “20 ) eee ant) ue _ 2N

(e410 “er (c-11) ou eee Nu (can) «(Neu coe

2| la ~~ a 2| tru lam  ca nh ì ty <A

(co | œ1 ) ooo (eN1) ( oN ) eee

HPn UP, Sư @NLẼ

Hình 1.8 Sơ đồ trạng thái của mô hình hàng đợi retrial M/M/c

Trang 26

Một khách hàng có thể rời khỏi hệ thống mãi mãi với xác suất là

Pim(O < Pim <1) hodc khi khong nhận được sự phục vụ và chuyên đến orởi (với xác suất 1 — Pz„) Ta có các ma trận chuyên trạng thái sau đây:

a A/Œ, K): là việc chuyển từ trạng thái (i, j) tới trạng thái (k, j) (với 0 < ¡,k <

c;j > 0) do khách hàng đến hoặc rời khỏi hệ thống hoặc rời khỏi hệ thống sau khi

được phục vụ xong Ma trận 4; có kích thước (c + 1) X (c + 1) với các phần tử

A,(i, k) Do 7 là mức độc lập của 4; nên ta có thể viết 4; = A Cac phan tử khác 0 của A; là A;Œ,í — 1) = iu,í = 1,e + 1 và Aj(,¡ + 1) = Â,i = 0,e 0 2 0 0 0 0 H0  -= 0 0 0 Aj=A=|: i to: : ;:—: |,ÿ>0) 0 0 0 (c-1)p O A 0 0 0 0 cu 0

b B,Œ,K): biểu thi cho một bước nhảy (lên) từ trạng thái (ï, j) tới trạng thái (k,j + 1) (với 0 <ï,k < c;j > 0) do một yêu cầu được phục vụ từ khách hàng

nhưng tất cả các trạm phục vụ đều bận (khi đó í = c) Ma trận B; (hay B do j là mức

độc lập) có kích thước (c + 1) x (€ + 1) với các phần tử B/(¡,k) Chỉ có duy nhất

phân tử khác 0 của B; là B,(c, c) = Â 0 0 + 0 0 00 + 0 0 B=B=]i : : : 3 |,G20) 00 + 0 0 0 0 - 0 Â

(a) Œ(, k): biéu thị cho một bước nhảy (xuống) từ trạng thái (ï, j) tới trạng thái

(k,7 — 1)(0 < ï,k < c;j > 1) do một khách hàng được phục vụ thành công khi quay

lại từ orbit Ma trận Œ; có kích thước (c + 1) x (c + 1) với các phần tử Œ(, k) Các

phần tử khác 0 của Œ là Œ;(,i + 1) = jw; (với ¡ > 0) và Œ/(€, c) = jtjP¿m

Trang 27

0 O- jp, 0 0 Ge : : ,Ú> 1) 0 0 0 0 ju, 0 0 0 0 Ty Pim Từ đây ta có ma trận sinh Q của quá trình X như sau: (0) o(0) 1 0 4o g0) 2 1 0 = 2 2 2 Q @ g@ g@ @) @) 2 1 Với Q0 = B Q0) = A— D^— B— D9 0 >0) 09) = €0 >1)

Gọi xác suất trạng thái (ï, j) được định nghĩa bởi Pij = jim PU =iJ@= j) và vectơ xác suất mức v= (bo, Pip Boj): Khi đó ta các phương trình cân bằng hệ thống như sau: v9 Q” + 008 = (0,0, ,0), (1.1) c+1 1031”? + Qh? + HQ"? = O,0, 0) ASfSL-1), (2y c+1 0ị_¡04779 + 1,012 = (0,0, ,0) (1.3) c+1 1.6 Tiểu kết Chương 1

Trong Chương 1 giới thiệu một số khái niệm cơ bản về lý thuyết hàng đợi, mô hình hàng đợi Retrial và một số ứng dụng trong thực tế, được đánh giá thông qua các thông số hiệu năng như xác suất tắc nghẽn, khách hàng chờ phục vụ trong hàng đợi Retrail Trong Chương 2 sẽ giới thiệu tổng quan về mạng chuyên mạch chùm quang và một số cơ chế điều khiến tránh tắc nghẽn tại nút lõi để các cơ chế xử lý tắc nghẽn dựa vào hàng đợi Retrial để từ đo đưa ra phân tích, đánh gia hiệu năng trong mạng chuyển mạch chủm quang

Trang 28

CHU ONG 2 - MANG CHUYEN MACH CHUM QUANG

Một số công nghệ chuyển mạch quang đã được đề xuất như chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch gói quang và chuyên mạch chùm quang (Optical Burst Switching - OBS) Mỗi công nghệ đều có các ưu và nhược điểm riêng, trong đó chuyển mạch chùm quang dung hòa được những ưu và nhược điểm của hai loại

chuyển mạch kênh và chuyền mạch gói và được xem như là một công nghệ hứa hẹn

cho mạng Internet toàn quang thế hệ kế tiếp

Tại các nút lõi bên trong mạng OBS, chùm quang đơn giản được chuyên mạch orwara) theo hướng từ nguồn đến nút đích như đã cấu hình Khi đến nút biên ra, các gói IP sẽ được khôi phục lại từ chùm quang dữ liệu này

Do sự bùng nỗ tự nhiên của mạng truyền dữ liệu, tắc nghẽn chùm có thể xuất

hiện khi hai hoặc nhiều gói điều khiển cỗ gắng dành trước cùng một kênh bước sóng ra tại cùng một thời điểm Vì vậy, vấn đề giải quyết tắc nghẽn chùm là rất quan trọng trong việc giảm bớt xác suất mất chùm trong mạng OBS Tắc nghẽn chùm có thể được giải quyết bằng một số cơ chế điều khiển tránh tắc nghẽn được cài đặt tại nút lõi OBS

2.1 Tổng quan về mạng chuyển mạch chùm quang

Hiện nay, mạng truyền dẫn quang đã trải qua các giai đoạn, từ mạng chuyên mạch kênh quang (OCS), chuyển mạch gói quang (OPS) và chuyền mạch chùm quang (OBS) Mang chuyén mạch kênh quang không đáp ứng được nhu cầu internet tốc độ cao do sử dụng băng thông không hiệu quả, thê hiện ở độ rộng băng thông cố định

64k/s và là kênh là dành riêng cho một cuộc gọi nhất định; mạng chuyển mạch gói

quang là mục tiêu hướng đến của các nhà nghiên cứu và phát triển mạng quang, tuy nhiên có một nhược điểm trong chuyển mạch gói quang là trễ đường truyền lớn trong khi đó, chúng ta chưa thể xây dựng được các bộ đệm quang tại các điểm trung gian [5] [6] [7]

Vi vay, mang chuyén mach chum quang OBS thuong duoc lua chon nhu là

một giải pháp trung gian của quá trình phát triển từ các mạng định tuyến bước sóng

Trang 29

đến các mạng chuyên mạch gói quang OPS, đã khắc phục được hạn chế về khả năng sử dụng và khai thác băng thông không hiệu quả

Một mạng chuyên mạch chùm quang bao gồm các nút chuyển mạch chùm quang kết nối với nhau thông qua các sợi cáp quang Mỗi sợi quang có khả năng hỗ trợ các kênh đa bước sóng Như được trình bày ở Hình 2.1, các nút trên mạng chuyền mạch chùm quang có hai kiểu: nút biên và nút lõi Nút biên được xem như là giao diện giữa miền điện tử và miền quang Nút biên có thể là nút biên vào hoặc là nút biên ra Nút biên vào thực hiện tập hợp các gói điện tử (chẳng hạn các gói IP) có cùng

đích thành một đơn vị truyền dẫn lớn gọi là chùm quang (zzs/), sau đó thực hiện định tuyến, ấn định bước sóng và lập lịch cho cm trên một kênh dữ liệu ở ngõ ra,

sau đó được truyền qua mạng chuyên mạch chùm quang và cuối cùng được tách gói

tại nút biên ngõ ra Nút lõi được xem như là một ma trận chuyển mạch và là một đơn VỊ chuyển mạch có trách nhiệm chuyền tiếp các chừzn dữ liệu đến nút khác [1]

of 1 BBBL}+ EEEI

Cie pau IP ‘(Chinn dir ñệu

Tap bop chim

Hình 2.1 Kiến trúc của mạng chuyên mạch chùm quang

Một nút OBS bao gồm cả 2 phần: quang và điện Phần quang là các bộ ghép/tách bước sóng (multiplexer/demultiplexer) và chuyển mạch quang Phần điện

có các module vào/ra, điều khiển định tuyến và lập lịch Đơn vị chuyển mạch quang

điều khiến các cm dữ liệu từ một công vào và ra một công tương ứng với đích đến của chúng

Trang 30

Khi một nút biên chuẩn bị truyền một cu dữ liệu, nó sẽ gửi một gói điều

khiển đi trên một bước sóng riêng tới nút lõi Gói điều khiển thực hiện việc báo hiệu,

cấu hình các chuyển mạch tại nút lõi để chuyên cm từ công vào đến cổng ra và giải quyết xung đột nếu xảy ra

Mạng OBS cũng như các mạng khác luôn tổn tại khả năng xảy ra tranh chấp chủm trên đường truyền khi có nhiều chùm đến đồng thời trên một cổng ra và yêu cầu cùng một kênh bước sóng Giải pháp cho vấn để này có thể sử dụng như: sử dụng các đường trễ quang FDL đề thay đổi thời gian đến tại công ra của chùm; sử dụng bộ chuyển đổi bước sóng để thay đổi bước sóng ra của chùm; định tuyến lệch hướng để thay đổi công ra của chùm; phân chia chùm thành nhiều đoạn để truyền đi, tránh rơi

toàn bộ chùm; và truyền lại chùm

Đặc trưng của mạng chuyển mạch chùm quang

- Tách biệt giữa kênh truyền gói điều khiển BCP và kênh truyền chùm dữ liệu DB: gói điều khiển được truyền trên một kênh riêng biệt

- Việc đặt trước tài nguyên một chiều: tài nguyên được cấp phát theo kiêu dành riêng một chiều, nghĩa là nút nguồn không cần đợi thông tin phản hỏi từ nút đích trước khi nó bắt đầu truyền chùm

- Độ dài chùm thay đổi được: kích thước của chùm có thể thay đổi được theo

yêu cầu

- Không cần bộ đệm quang: nút trung gian trong mạng quang không yêu cầu phải có bộ đệm quang Các chùm đi qua các nút trung gian mà không chịu bất kì sự trễ nảo

Gói điều khiển

_ Kênh điều khién

: Chủm dữ liệu Kênh truyền

: ——————j chùm đữ liệu

offset time thoi gian Hinh 2.2 Dac trung cua mang OBS

Trang 31

2.2 Một số cơ chế điều khiến tránh tắc nghẽn tại nút lõi

Trong mạng OBS, cũng như các mạng chuyền mạch gói khác, luôn tổn tại việc xảy ra tranh chấp giữa một chùm với một chùm khác tại một nút lõi sẽ dẫn đến tắc

nghẽn Sự tranh chấp sẽ xảy ra nếu nhiều chùm đến từ nhiều công vào khác nhau

được định trước cho cùng một công ra tại cùng thời điểm Điển hình của việc giải

quyết tranh chấp trong các mạng chuyên mạch gói điện tử truyền thống được quản lý

thông qua bộ đệm, tuy nhiên trong lĩnh vực quang, việc sử dụng bộ đệm tại các nút

đang gặp khó khăn (về mặt công nghệ) Đề giải quyết tỉnh trạng tắc nghẽn, một số cơ chế điều khiến tránh tắc nghẽn sẽ được giới thiệu như điều khiển tránh tắc nghẽn bằng chuyển đổi bước sóng, bằng các kỹ thuật phân đoạn chùm, bằng cơ chế truyền lại chùm hay kết hợp các giải pháp trên

2.2.1 Điều khiến tránh tắc nghẽn bằng chuyển đổi bước sóng () Nguyên tắc chung

Chuyển đổi bước sóng là công nghệ chìa khóa để điều khiển các bước sóng một cách linh hoạt trong mạng quang Tại các nút nối chéo quang trong mạng quang điện, chuyển đổi bước sóng có thể làm giảm các khối kênh và nó có thê sử dụng lại bước sóng Hiệu quả sử dụng các nguồn sóng trong các mạng này sẽ tốt và nhanh hơn trong các mạng truyền thống Sự chuyển đổi bước sóng quang đặt biệt thu hút bởi vì nó không cần các thiết bị quang điện hoặc điện quang và nó độc lập dưới đạng tín

hiệu và tốc độ bit, với những thuộc tính đó nó làm cho mạng quang rõ ràng được đánh

giá cao hơn

Trong WDM, nhiều bước sóng có thê được truyền trên một đường dây nối giữa hai chuyên mạch quang Nhiều bước sóng có thê được khai thác dé cực tiểu hóa các tranh chấp như: giả sử 2 chùm được dành riêng để đi ra trên cùng công ra tại cùng thời điểm; cả 2 chùm khi đó có thể vẫn được truyền đi nhưng trên 2 bước sóng khác nhau Phương pháp này có thê cực tiêu hóa các sự tranh chấp chùm, vì vậy số lượng của các bước sóng mà chúng có thê được kết hợp với nhau trên một liên kết đơn tiếp

Trang 32

tục tăng một cách đặc biệt Ví dụ, một liên kết có thể chứa từ 160 đến 320 bước sóng

trong một tương lai gần

Quá trình chuyên đổi bước sóng là quá trình chuyển đổi bước sóng của một kênh vào thành một bước sóng khác trên một kênh ra Các bộ chuyền đổi bước sóng

là các thiết bị mà chúng chuyền đổi một tín hiệu của bước sóng vào thành một bước

sóng ra khác Với cách này cho phép tăng khả năng sử dụng lại các bước sóng hiệu quả hơn, tức là cùng một bước sóng có thể được tái sử dụng về mặt không gian để mang các kết nối khác nhau trên các sợi khác nhau trong mạng

Trong mạng chuyển mạch chùm quang sử dụng phương pháp chuyên đổi bước

sóng, tranh chấp sẽ được giảm nhờ việc tạo ra nhiều bước sóng trên một kết nối Một chùm bị xung đột có thể được chuyên mạch đến bất kì bước sóng rỗi nào tại đầu ra Bên

cạnh đó, trong khi quá trình chuyên đổi bước sóng quang đã được chứng minh trong môi

trường thí nghiệm, thì kỹ thuật này chưa hẳn đã hoàn thiện và miền chuyển đổi hiện hữu

bị giới hạn Do đó sự phân loại quá trình chuyển đổi bước sóng là như sau:

Chuyển đối hoàn toàn: bất kì một bước sóng vào nào cũng có thê được chuyền đổi thành một bước sóng ra khác

Chuyển đổi có giới hạn: bước sóng chuyển đôi bị giới hạn vì thế không phải

tất cả các kênh đầu vào đều có thể được nối đến các kênh đầu ra Có 2 loại chuyển

đổi giới hạn: giới hạn bộ chuyển đổi bước sóng và giới hạn vùng chuyên đổi bước sóng Trong phạm vi của Luận văn này, chúng tôi xem xét theo hướng tiếp cận giới hạn vùng chuyên đổi bước sóng

Chuyển đổi cỗ định: một kênh đầu vào có thể được nối với một hay nhiều kênh đầu ra đã được xác định trước

Chuyển đổi rời rạc: mạng có thê chứa các node có khả năng chuyên đổi hoàn toàn, giới hạn, cố định hay không chuyên đổi bước sóng

Trang 33

Tranh chap Chim 1 —_——— +} Nit di OBS - với bộ Chùm 1 H, Chùm 2 LRWC chuyển LRWC Nút lãi OBS không có bộ chuyên WC (a) (b)

Hình 2.3 Mô tả chuyển đổi bước sóng M7; qua W;

() Chuyển đối bước sóng có giới hạn dựa trên giới hạn vùng chuyển đi Có hai loại bộ chuyên đổi bước sóng: chuyển đổi bước sóng có vùng chuyền đổi giới hạn (LRWC) và chuyên đôi bước sóng hoàn toàn (CWC) Với bộ chuyền đổi kiêu LRWC, một bước sóng vào chỉ có thể chuyển đổi sang một số bước sóng lân cận Với bộ chuyên đổi kiểu CWC thì có thể chuyên đổi một bước sóng vào sang bước sóng ra bất kỳ trong phạm vi phổ quang của các bước sóng có thể mang trên một sợi quang LRWC thường thực tế hơn so với CWC vì những hạn chế về chỉ phí

sản xuất các bộ chuyền đổi bước sóng Mặt khác, các bộ chuyền đổi kiểu CWC vẫn chưa thể chế tạo được với công nghệ quang hiện tại

Xét tại cổng ra nút lõi OBS có W bước sóng trên mỗi sợi quang

(W;,w¿, , wwy) và W bộ chuyển đổi bước sóng với giới hạn vùng chuyển đổi bước sóng; không sử dụng bộ đệm Khi đó, khi một chùm đến yêu cầu một bước sóng W, ( = 1,2, ,W/) mà bước sóng bận, chùm chỉ có thể được chuyển sang sử dụng một

trong các bước sóng khác trong vùng chuyên đổi ø¡ ứng với bước sóng đó Vùng chuyển đổi ø; được tính như sau:

6¡ = {W¡; max(1,Ì — đ) < ¡ < min( + đ, W)}

ở đây đ = (0,1, , W — 1) là bậc chuyên đổi bước sóng Lưu ý rằng, khi d = 0 ứng với trường hợp không có chuyên đổi bước sóng và d = W — 1 ứng với trường hợp chuyển đổi bước sóng đây đủ

Trang 34

ad — d wavelengths ha 9) af gis TH : Í+ dF wavelengths ` t 1 wavelengtlis Rw VT) 4+ 1 wavelengt i+ | wavelengths

Hình 2.4 Phạm vi chuyên đổi bước sóng

Đặt q; là xác suất 1 chùm đến tìm thấy j (/ = 0,1, , W) bước sóng bận trước thời điểm chùm đến được cấp phát một bước sóng khả dụng Hay nói cách khác, q; Œ = 0,1, ,W) là xác suất chùm đến (mà bước sóng ban đầu là bận) được cấp một bước sóng rỗi trong vùng chuyển đổi (ứng với bước sóng của chùm yêu cầu) Giả thiết các chùm đến sẽ được gán bước sóng trong số W bước sóng với xác suất bằng nhau Theo đó, xác suất chùm đến được cấp phát bước sóng w, (1 = 1,2, ., W)

la 1/ W Tai thoi điểm có 7ƒ bước sóng bận khi chùm đến, xác suất (có diéu kién)

chim dén yéu cau 1 bude song ma bude song dé ban la j/W Do gidi han ving chuyển đổi nên bước sóng w; chỉ được chuyển đổi sang bước sóng wy € ø¿ (6 là vùng chuyên đổi) Khi đó, q; tính theo công thức sau: W _ (2.1) 4=1— ri q, 0 = 0,1, , W) I=1

Với qi (l = 0,1, ,W) là xác suất mà chùm ban đầu đến được báo hiệu (cấp

Trang 35

min( + d,W), 1<l<r, (2.3) hị = min(W —l+1+d,W), W—r<1l1<V, min(2d + 1,W), otherwise Vi du 2.1: Xét WWW+WuAWsWøsWWgWoW1gW11W12 ~——— | ———> d bậc

+ Xét với đ = 2, tại l= 6 => Vùng chuyên đổi ứng với bước sóng W sẽ là

các bước sóng @¡ = {w,;max(1,4) < ¡ < min(8,12)}

=> W = {W4, Ws, Wo, Wz, Wa}

r = min(d, [W/2]) = min(2,6) = 2 —œ h,=2d+1=2*2+1=5 +d = 0=> a, = {we}

+d = 11 =o, = {Wo Wi2}

2.2.2 Điều khiến tránh tắc nghẽn bằng các kỹ thuật phân đoạn chùm

Phân đoạn chùm là một phương pháp tiếp cận đối với giảm mắt gói tin trong mạng chuyển mạch chùm quang

Trong ky thuật phân đoạn chùm, một chùm được chia thành các phân đoạn,

mỗi phân đoạn bao gồm header (phần đầu của phân đoạn) và payload (tải trọng) Các header chứa các khoản cho các bit đồng bộ, thông tin sửa lỗi, thông tin nguồn và dich, độ dài của các phân đoạn trong trường hợp của các phân đoạn có chiều dài biến đổi Các payload có thé mang theo bat kỳ loại dữ liệu, chắng hạn như các gói IP hoặc

ATM như Hình 2.5 [7]

Trang 36

T T T T T 1 1 1 1 ì | Seg l 1 Sep2 | Sees | | Seg4 | Seg 5 Ị i iE: i L 4—————* Phân đoạn

Guard | Payload | Seg | Segment | „

Bits type Id Length Checksum: Phân đầu nhân đoạn

Hình 2.5 Chi tiết phần đầu phân đoạn

Khi hai chùm tranh chấp với nhau trong mạng chuyên mạch chùm quang, chỉ có những phân đoạn chồng chéo với chùm khác sẽ được đánh rơi, như thê hiện trong Hình 2.6 Nếu thời gian chuyên đổi là không đáng kể, sau đó phân đoạn bổ sung có

thể bị mắt khi các công ra được chuyển từ một chùm khác

Để duy trì dữ liệu và định đạng trong suốt, lớp quang không cần phải được

nhận thức của các ranh giới phân đoạn thực tế và định dạng phân đoạn dữ liệu

payload, Trong trường hợp này, các lớp quang là chỉ biết thông tin như chùm nguồn và nút đích, thời gian offfset, thời gian kết thúc và có thể là độ ưu tiên Tính trong suốt này có thê đẫn đến những quyết định tối ưu liên quan đến mắt mát dữ liệu giảm

thiểu với, như phân đoạn riêng lẻ có thể kết thúc được chia thành hai phan, dẫn đến

mắt dữ liệu đầy đủ cho những phân đoạn;

Tuy nhiên, bằng cách duy trì tính trong suốt này, lớp quang vẫn còn khá đơn giản và không có thêm chi phí tính toán đáng kế sẽ được yêu câu tại mỗi nút Nếu

phân đoạn không được định nghĩa như khung Ethernet, sau đó lựa chọn chiều dài

phân đoạn trở thành một tham số hệ thống quan trọng Các phân đoạn có thể là cố

định hoặc biến đổi chiều đài Nếu phân đoạn được cố định chiều dài, đồng bộ hóa ở

nơi nhận trở nên dễ dàng hơn; Tuy nhiên, các phân đoạn có độ dài biến đổi có thể chứa các gói tin có độ dài biến đổi một cách hiệu quả hơn Kích thước của phân đoạn

này cũng cung cấp một đánh đổi giữa các lỗ trên tranh chấp và số lượng trên mỗi

Trang 37

chùm Phân đoạn dài sẽ dẫn đến một số tiền lớn của mắt mát dữ liệu khi phân đoạn

được đánh rơi trong tranh chấp;

Tuy nhiên, các phân đoạn đài hơn cũng sẽ dẫn đến phí ít hơn cho mỗi phân đoạn, như tỷ lệ của chiều dài phân đoạn phần đầu để các payload length phân đoạn sẽ thấp hơn

Trong phần này, sẽ giả định rằng mỗi đoạn là một khung Ethernet, trong đó có một gói tin có chiều dài cố định và chúng ta không giải quyết vấn đề của việc tìm kiểm các đoạn kích thước tối ưu Một vấn để khác trong phân đoạn chùm là quyết định đánh rơi các phân đoạn chùm khi có tranh chấp xảy ra giữa hai chùm I——_T——] Chùm đến | : Phần đoạn bị đánh rơi mm Chim bị tranh chấp Vùng - Thời Thời gian tranh gian SSS chấp chuyên mạch (a) Đánh rơi phần đầu Phần đoạn bị đánh rơi _ TL Erarricr Chùm đến ' ' ' — -—— —-— _— : TL TL : L Ƒ |] Chùmhbịi tranh chấp + ——**+————=* ' Thời gian Thời Vùng

Trang 38

Một vấn đề trong phân đoạn chùm là việc lựa chọn phương án đánh rơi các

phân đoạn chồng lấp khi có tranh chấp xảy ra giữa hai chùm Có hai cách tiếp cận đối với phương án đánh rơi, gồm:

> Đánh rơi phần đầu, trong đỏ các phân đoạn đầu của chùm bị tranh chấp bị

đánh rơi (Hình 2.6 (a))

> Đánh rơi phần đuôi, trong đó phân đoạn đuôi của chùm đến (Hình) bị đánh rơi (Hình 2.6 (b))

Ưu điểm của đánh rơi phần đuôi so với đánh rơi phần đầu của phân đoạn chùm là không làm thay đổi trật tự các gói tin tại đích đến, giả định rằng các gói tin được

truyền lại sau một thời gian Một chính sách đánh rơi phần đầu sẽ dẫn đến một khả năng lớn hơn rằng các gói tin sẽ đến đích theo trật tự; Tuy nhiên, lợi thế của đánh rơi

phần đầu là nó đảm bảo rằng, một khi một chùm đến tại một nút mà không gặp phải sự tranh chấp, sau đó chùm được đảm bảo để đi qua của các nút mà không đánh rơi

của chùm sau đó

Một vấn để này sinh khi đánh rơi phần đuôi là phần header của chùm vẫn có thê được chuyên tiếp khi các xảy ra phân đoạn, vẫn sẽ có chiều dài chùm ban đầu; Do

đó, tại các nút biên ra có thể không biết rằng chùm đã được cắt ngắn Nếu tại nút biên ra không biết được chùm đã bị cắt ngắn, sau đó có thể là các phân đoạn đuôi bị cắt ngắn trước đó sẽ tranh chấp với các chùm khác, mặc dù các phân đoạn đuôi đã bị

đánh rơi tại một nút trước đó Những tranh chấp có thê dẫn đến việc mắt gói tin không

cần thiết Nếu một chính sách đánh rơi phần đuôi được duy trì chặt chẽ trên toàn

mạng sau đó đuôi của chùm cắt ngắn sẽ luôn được ưu tiên thấp hơn và sẽ không bao giờ được trước các phân đoạn của bất kỳ chùm khác

2.2.3 Điều khiến tránh tắc nghẽn bằng cơ chế truyền lại

Do những đặc trưng truyền tải riêng biệt chỉ có trong mạng OBS (như là độ trễ

tập hợp chùm, độ trễ của cơ chế báo hiệu, ws diéu này đã làm ảnh hưởng không nhỏ

tới hiệu năng tổng thê của các luỗng TCP truyền vào mạng lõi OBS, làm giảm thông lượng của các luồng TCP vào và dẫn đến không tận dụng hết khả năng băng thông

Trang 39

cao của mạng OBS Trong mạng OBS, một chùm chứa hàng ngàn gói tin IP từ nhiều

nguồn TCP/IP, vi vay hiéu suất TCP sẽ bị ảnh hưởng đáng kế khi mất một chùm Nếu

xây ra mất chùm đo tranh chấp tài nguyên ở tầng OBS tại thời điểm tải lưu lượng thấp, điều này sẽ gây ra sự báo hiệu tắc nghẽn mạng lớn đối với tang TCP do hang ngàn gói tin TCP chứa trong chùm bị mất và điều dẫn đến việc giảm kích thước cửa

số kiểm soát tắc nghẽn TCP đề chống tắc nghẽn 2.2.3.1 Ảnh hưởng của mắt chùm

Với sự kết hợp của nhiều phân đoạn trong đợt một, mat một chùm dẫn đến mắt

đồng thời nhiều phân đoạn TCP Điều này ảnh hưởng đến thay đổi kích thước cửa số

ở trên, ảnh hưởng lưu lượng vào cua nút biên Khi chùm chứa một vài phân đoạn TCP từ kích thước cửa số, sự mất mát của nó kích hoạt quá trình truyền lại nhanh và giai

đoạn phục hồi nhanh mà không phải chờ thời gian chờ trong các cải tiến như TCP

Reno, NewReno, SACK Trong trường hợp như vậy, các phân đoạn bị mat duoc truyền lại trong một hoặc nhiều vòng tùy thuộc vào biến thể và số lượng phân đoạn bị mất

Tuy nhiên, trong điều kiện tải thấp, chùm có thể chứa tất cả các phân đoạn từ kích

thước cửa số, việc mất chùm dẫn đến hết thời gian của bộ đếm thời gian truyền lại

Trong trường hợp này, người gửi coi sự mất chùm là đo tắc nghẽn nghiêm trọng và bắt đầu từ giai đoạn bắt đầu chậm Thời gian chờ trong các trường hợp như vậy gọi là hết thời gian sai (FTO) khởi động giai đoạn bắt đầu chậm cho mỗi lần mất chùm giảm đáng kế lưu lượng của người gửi TCP [1] Mặt khác, mất chùm có thể kéo dài do không có băng thông theo đường dẫn Trong trường hợp như vậy, người gửi TCP giảm cửa số tắc nghẽn theo cơ chế tránh tắc nghẽn Đề tránh điều này, một sơ đồ định tuyến để

giảm độ trễ chênh lệch giữa hai đường dẫn được để xuất nhằm tìm ra lợi ích cho các

lưu lượng TCP Các biến thê TCP được thiết kế cho các mạng OBS chủ yếu sử dụng các kỹ thuật đề truyền dữ liệu cho người gửi nếu mất chùm được phát hiện là do mat một chùm hoặc do mất nhiều chùm Người gửi TCP được cung cấp thêm thông tin về

trạng thái của mạng để xác định lý do mất Ví dụ, kỹ thuật học máy tại nút biên có thể được dùng để phân loại mat chùm (do hết thời gian, do mat gói tin, bi tré) thành mắt

Trang 40

chùm tranh chấp và mất chùm do tắc nghẽn Thông lượng TCP được cải thiện bằng cách tránh việc giảm cửa số tắc nghẽn do mắt tranh chấp [7]

2.2.3.2 Lược đồ truyền lại trong mạng OBS

Ý tưởng cơ bản của truyền lại chùm là cho phép các chùm tranh chấp được truyền lại trong lớp OBS thay vì có các giao thức lớp trên, như TCP, khôi phục dữ

liệu bị mất Trong sơ dé này, BHP được gửi ra trước khi truyền dữ liệu để bảo lưu tài

nguyên Sau một thời gian bù (offset time), chùm được truyền đi Nút xâm nhập lưu trữ một bản sao của chùm được truyền đề có thể truyền lại Khi BHP di chuyển qua

các nút lõi, nếu việc đặt kênh không thành công tại nút lõi do sự tranh chấp chùm, nút

lõi sẽ gửi ARQ trên mặt phẳng điều khiển đến nút xâm nhập đề báo cáo lỗi đặt trước

Khi nhận được ARQ, nút xâm nhập sẽ truyền lại một ban sao cua chum duoc yéu cau trước BHP tương ứng Ingress Note Note | Note 2 Note 3 Egress Note 3 ty offset tị + Tr tạ == BHP] | u offset ft 4 ts

Time Hinh 2.7 Co ché truyén lai trong mang OBS Pn

Một minh họa về kịch bản truyền lại được mô tả trong Hình 2.7 [7], gói tin

BCP được truyền bởi nút biên vào ở thời điểm tạ, chùm được gửi đi sau đó khoảng

thời gian ofset vào thời diém t, Tại thời điểm t„ chùm không thể lập lịch thành công

ở nút trung gian (Nút lõi 3), một thông báo ARQ được gởi bởi nút này trở lại nút biên