MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết đề tài. Trong những năm gần đây, nhu cầu truyền thông ngày càng lớn với nhiều dịch vụ mới yêu cầu băng rộng tốc độ cao và đa phương tiện. Để đáp ứng và thúc đẩy sự phát triển của kỷ nguyên thông tin, mạng truyền thông cần phải có khả năng linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, đa dịch vụ. Các nhà khoa học, các tổ chức viễn thông, các hãng cung cấp thiết bị… đã và đang nghiên cứu phát triển và áp dụng các giải pháp công nghệ mới băng rộng với tốc độ cao và đa phương tiện đối với mạng viễn thông. Mạng truyền dẫn quang với những kỹ thuật truyền tin tiên tiến, là một giải pháp hữu hiệu nhất hiện nay để đáp ứng những yêu cầu hiện tại và có thể cả trong tương lai. Theo sự phát triển của mạng quang, có 3 công nghệ chuyển mạch quang đã được đề xuất: chuyển mạch kênh quang (Optical Circuit Switching - OCS), chuyển mạch gói quang (Optical Packet Switching - OPS) và chuyển mạch chùm quang (Optical Burst Switching - OBS). Mỗi công nghệ này đều có các ưu và nhược điểm trong đó chuyển mạch chùm quang dung hòa được những ưu và nhược điểm của hai loại chuyển mạch kia và là công nghệ có thể triển khai và đáp ứng được nhu cầu băng thông trong một tương lai gần. Trong mạng chuyển mạch chùm quang, một gói tin điều khiển được truyền đi trước chùm dữ liệu trên một kênh điều khiển để thông báo. Một thời gian bù đắp được tính toán tại nút nguồn, là khoảng cách truyền giữa gói điều khiển và chùm dữ liệu. Trong thời gian bù đắp này, chùm dữ liệu vẫn được lưu điện tử tại nút nguồn trong khi gói điều khiển được truyền đi trước để cấu hình tại mỗi nút trung gian dọc theo đường quang. Vào cuối thời gian bù đắp, chùm dữ liệu sẽ được truyền đi và được chuyển mạch toàn quang tại các nút trung gian. Vì không có một thông báo rõ ràng nào về kết nối được thiết lập trước khi phát chùm, gói điều khiển có thể không đảm bảo đặt trước thành công một kênh nào đó tại một nút dọc theo hành trình và do đó chùm có thể bị đánh rơi. Nếu số lượng các nút trung gian trên một đường quang các lớn, xác suất để một chùm được chuyển mạch qua các nút trung gian càng giảm. Đây chính là tính không công bằng trong truyền thông trên mạng OBS. Trong phạm vi luận văn này tôi chọn đề tài “Tìm hiểu phương pháp nâng cao tính công bằng luồng trên mạng chuyển mạch chùm quang” để tìm hiểu và nghiên cứu. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu các kiến thức cơ bản về mạng quang và mạng OBS. - Tìm hiểu một số phương pháp nâng cao tính công bằng trong truyền thông trên mạng OBS. - Cài đặt mô phỏng (trên NS2) và phân tích kết quả của phương pháp nâng cao tính công bằng trong truyền thông trên mạng OBS. 3. Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm phần mở đầu và ba chương nội dung: Chương 1 giới thiệu mạng truyền dẫn quang và mạng chuyển mạch chùm quang, bao gồm các khái niệm cơ bản và kiến trúc, hoạt động, ý nghĩa thực tiễn của mạng chuyển mạch chùm quang. Chương 2 trình bày chi tiết về công bằng trong truyền thông trên mạng OBS và một số phương pháp nâng cao tính công bằng luồng. Chương 3 giới thiệu hệ mô phỏng NS2, gói mô phỏng mạng chuyển mạch chùm quang obs0.9a và cài đặt một phương pháp công bằng luồng; qua đó phân tích và đánh giá nó với trường hợp không xét đến công bằng luồng. Cuối cùng là phần kết luận, hướng phát triển và tài liệu tham khảo
B GIO DC V O TO I HC HU TRNG I HC KHOA HC Lấ QUC TIN Tìm hiểu ph-ơng pháp nâng cao tính công luồng mạng chuyển mạch chùm quang CHUYấN NGNH: KHOA HC MY TNH M S: 60.48.01.01 LUN VN THC S KHOA HC MY TNH Hu, 2015 MC LC Li cam oan Li cỏm n Danh mc cỏc ch vit tt Danh mc cỏc bng Danh mc cỏc hỡnh v th PHN M U Chng TNG QUAN V MNG CHUYN MCH CHM QUANG 1.1 t 1.2 Lch s v kin trỳc mng chuyn mch chựm quang 1.2.1 Mng quang th h th 1.2.2 Mng quang th h th 1.2.3 Mng quang th h th 1.3 K thut ghộp kờnh quang WDM 1.3.1 Ghộp kờnh quang WDM l gỡ? 1.3.2 S chc nng h thng WDM 1.3.3 Phõn loi h thng WDM 1.4 Kin trỳc mng chuyn mch chựm quang 1.4.1 Mng chuyn mch chựm quang l gỡ? 1.4.2 Kin trỳc mng chuyn mch chựm quang 1.4.3 Tp hp chựm 1.5 Cỏc hot ng ca mng chuyn mch chựm quang 12 1.5.1 Bỏo hiu 12 1.5.2 X lý xung t 16 1.6 í ngha thc tin ca mng chuyn mch chựm quang 19 1.7 Tiu kt chng 19 Chng MT S PHNG PHP NNG CAO TNH CễNG BNG LUNGTRONG MNG CHUYN MCH CHM QUANG 22 2.1 Tranh chp v cỏc gii phỏp x lý tranh chp truyn thng 21 2.2 Vn cụng bng lung 21 2.3 Mt s gii phỏp m bo cụng bng lung 25 2.3.1 Gii phỏp phõn b ti nguyờn theo nhúm 25 2.3.2 Gii phỏp u tiờn da trờn s hop 29 2.3.3 S nh tuyn thớch nghi 31 2.3.4 Gii phỏp loi b chựm ớt u tiờn 35 2.4 Tiu kt chng 38 Chng CI T Mễ PHNG V PHN TCH KT QU 39 3.1 Gii thiu h mụ phng NS v gúi mụ phng mng OBS 39 3.1.1 Gii thiu h mụ phng NS 39 3.1.2 Gúi mụ phng mng chuyn mch chựm quang OBS-0.9a 43 3.2 Ci t, phõn tớch v ỏnh giỏ kt qu mụ phng 46 3.2.1 Mụi trng mụ phng 46 3.2.2 Cỏc kch bn mụ phng 47 3.3 Tiu kt chng 49 KT LUN V HNG PHT TRIN 50 TI LIU THAM KHO 51 DANH MC CC CH VIT TT T vit tt T y ACK Acknowledged CPS Cluster-based Preemptive Scheduling DIR Destination initiated reservation FCR Forward channel reservation FDL Fiber Delay Line HBP Hop-Based Preemptive Hop-FCR Hop-by-hop routing using forward channel reservation Hop-LC Hop-by-hop routing using link connectivity HopN-FCR Hop-by-hop routing using neighborhood forward channel reservation JET Just-Enough-Time JIT Just-In-Time LAUC Lastest Available Unscheduled Channel MGDP Monitoring Group Drop Probability OBS Optical Burst Switching OCS Optical Circuit Switching OPS Optical Packet Switching OTPS Offset Time-based Preemptive Scheduling OXC Optical Cross-Connect PRED Prioritized Random early Dropping PRP Parallel Reservation Protocols RAM Random Access Memory RED Random early discard SIR Source initiated reservation TDM Time Division Multiplexing WADM Wavelenght Add/Drop Multiplexing WDM Wavelength Division Multiplexing DANH MC CC BNG S hiu bng Tờn bng Trang Xỏc sut ri trung bỡnh ca hỡnh 2.1 22 Cỏc thụng s c s dng s HBP 29 Lit kờ giỏ tr ca phn t (i, j) theo to 38 DANH MC CC HèNH V TH S hiu Tờn hỡnh v hỡnh v Trang 1.1 S chc nng ca h thng WDM 1.2 H thng WDM n hng 1.3 H thng WDM song hng 1.4 Kin trỳc ca mng chuyn mch chựm quang 1.5 Tp hp chựm v tỏch chựm 10 1.6 Tp hp chựm theo ngng thi gian 10 1.7 Tp hp chựm theo ngng kớch thc (s gúi ti a) 11 1.8 Tp hp chựm theo ngng thi gian v ngng di chựm 11 1.9 Quỏ trỡnh t trc tc thi v sau mt thi gian tr 15 1.10 Mụ t chuyn i bc súng W1 qua W2 17 1.11 Mụ t nh tuyn lch hng 18 2.1 Mi quan h gia xỏc sut ri v s hop 22 2.2 Vn v vi phm tớnh cụng bng lung 23 2.3 S gii thut Offset Time-based Preemptive Scheduling 24 2.4 Tng s bc súng kh dng trờn liờn kt WDM l W 25 2.5 S gii thut Cluster-based Preemptive Scheduling 28 (a) mụ t FCR 2.6 2.7 (b) nh tuyn hop-by-hop bng FCR S tranh chp cỏc hops 32 36 S hiu Tờn hỡnh v hỡnh v Trang 2.8 Trng hp tranh chp gia Xm v Xn 37 3.1 NS di gúc ngi dựng 39 3.2 Phõn cp ca h mụ phng NS 40 3.3 Cu trỳc ca NS 40 3.4 Cu trỳc cỏc thnh phn NS 41 3.5 Mụ hỡnh mụ t nỳt mng (Unicast Node v Multicast Node) 42 3.6 Mụ hỡnh th hin mi liờn kt NS 42 3.7 Mụ t liờn kt v gi gúi tin trờn hai nỳt 43 3.8 Cu trỳc nỳt biờn 45 3.9 Cu trỳc nỳt lừi 45 3.10 Cu trỳc mng xem xột 46 3.11 Hiu qu ca phng phỏp x lý tranh chp da trờn offsettime i vi lung tng ng hnh trỡnh di v ngn 47 Hiu ca ca phng phỏp phõn b bc súng da trờn di 3.12 hnh trỡnh, t l phõn b thay i M1/M2 = 8/24, 16/16, v 24/8 48 M U Tớnh cp thit ti Trong nhng nm gn õy, nhu cu truyn thụng ngy cng ln vi nhiu dch v mi yờu cu bng rng tc cao v a phng tin ỏp ng v thỳc y s phỏt trin ca k nguyờn thụng tin, mng truyn thụng cn phi cú kh nng linh hot cao, tc truyn dn ln, bng thụng rng, a dch v Cỏc nh khoa hc, cỏc t chc vin thụng, cỏc hóng cung cp thit b ó v ang nghiờn cu phỏt trin v ỏp dng cỏc gii phỏp cụng ngh mi bng rng vi tc cao v a phng tin i vi mng vin thụng Mng truyn dn quang vi nhng k thut truyn tin tiờn tin, l mt gii phỏp hu hiu nht hin ỏp ng nhng yờu cu hin ti v cú th c tng lai Theo s phỏt trin ca mng quang, cú cụng ngh chuyn mch quang ó c xut: chuyn mch kờnh quang (Optical Circuit Switching - OCS), chuyn mch gúi quang (Optical Packet Switching - OPS) v chuyn mch chựm quang (Optical Burst Switching - OBS) Mi cụng ngh ny u cú cỏc u v nhc im ú chuyn mch chựm quang dung hũa c nhng u v nhc im ca hai loi chuyn mch v l cụng ngh cú th trin khai v ỏp ng c nhu cu bng thụng mt tng lai gn Trong mng chuyn mch chựm quang, mt gúi tin iu khin c truyn i trc chựm d liu trờn mt kờnh iu khin thụng bỏo Mt thi gian bự p c tớnh toỏn ti nỳt ngun, l khong cỏch truyn gia gúi iu khin v chựm d liu Trong thi gian bự p ny, chựm d liu c lu in t ti nỳt ngun gúi iu khin c truyn i trc cu hỡnh ti mi nỳt trung gian dc theo ng quang Vo cui thi gian bự p, chựm d liu s c truyn i v c chuyn mch ton quang ti cỏc nỳt trung gian Vỡ khụng cú mt thụng bỏo rừ rng no v kt ni c thit lp trc phỏt chựm, gúi iu khin cú th khụng m bo t trc thnh cụng mt kờnh no ú ti mt nỳt dc theo hnh trỡnh v ú chựm cú th b ỏnh ri Nu s lng cỏc nỳt trung gian trờn mt ng quang cỏc ln, xỏc sut mt chựm c chuyn mch qua cỏc nỳt trung gian cng gim õy chớnh l tớnh khụng cụng bng truyn thụng trờn mng OBS Trong phm vi lun ny tụi chn ti Tỡm hiu phng phỏp nõng cao tớnh cụng bng lung trờn mng chuyn mch chựm quang tỡm hiu v nghiờn cu Mc tiờu nghiờn cu - Tỡm hiu cỏc kin thc c bn v mng quang v mng OBS - Tỡm hiu mt s phng phỏp nõng cao tớnh cụng bng truyn thụng trờn mng OBS - Ci t mụ phng (trờn NS2) v phõn tớch kt qu ca phng phỏp nõng cao tớnh cụng bng truyn thụng trờn mng OBS Cu trỳc lun Lun bao gm phn m u v ba chng ni dung: Chng gii thiu mng truyn dn quang v mng chuyn mch chựm quang, bao gm cỏc khỏi nim c bn v kin trỳc, hot ng, ý ngha thc tin ca mng chuyn mch chựm quang Chng trỡnh by chi tit v cụng bng truyn thụng trờn mng OBS v mt s phng phỏp nõng cao tớnh cụng bng lung Chng gii thiu h mụ phng NS2, gúi mụ phng mng chuyn mch chựm quang obs0.9a v ci t mt phng phỏp cụng bng lung; qua ú phõn tớch v ỏnh giỏ nú vi trng hp khụng xột n cụng bng lung Cui cựng l phn kt lun, hng phỏt trin v ti liu tham kho Chng TNG QUAN V MNG CHUYN MCH CHM QUANG 1.1 t Trong nhng nm gn y, tc phỏt trin nhanh ca Internet vi s bựng n ca cỏc loi hỡnh dch v thụng tin, ó lm gia tng khụng ngng nhu cu v bng thụng mng; vic khai thỏc kh nng truyn ti ca cỏp ng ó t n ngng gii hn éiu ny ũi hi phi xõy dng v phỏt trin mt cụng ngh mng mi nhm ỏp ng c nhng nhu cu ú Mng si quang ó c cụng nhn nh l mt gii phỏp tt nht ỏp ng nhng yờu cu v bng thụng hin ti ca ngi dựng v h tr cho cỏc dch v khỏc tng lai iu ú l do, theo lý thuyt mi si quang cú th h tr bng thụng lờn ti 50 THz Ngoi vic sn xut cỏp si quang cú chi phớ v li bit thp (khong 10-2dB) Hn th, mt mỏt tớn hiu truyn trờn si quang thp hn nhiu so vi cỏp ng vỡ th rt thut tin bo mt mng Mt mng ton quang, ú d liu c chuyn hon ton quang cũn gúi tin iu khin c x lý in, l mc tiờu hng ti tng lai gn m chỳng ta cú th xõy dng c Hin cỏc cụng ngh chuyn mch quang ó c xut nh chuyn mch kờnh quang, chuyn mch gúi quang v chuyn mch chựm quang, ú mi cụng ngh cú cỏc u v nhc im riờng Riờng chuyn mch chựm quang dung hũa c nhng u v nhc im ca hai loi chuyn mch v l cụng ngh hn tng lai 1.2 Lch s v kin trỳc mng chuyn mch chựm quang S phỏt trin ca mng truyn dn quang cú th chia thnh giai on chớnh: 1.2.1 Mng quang th h th Vi th h mng quang u tiờn cỏc cỏp ng c thay th bi cỏp quang truyn dn Si quang lỳc ny ó t c tc truyn ln hn 10Mbps Trong mng 37 Hỡnh 2.8 Trng hp tranh chp gia Xm v Xn (ngun [3]) Hỡnh 2.8 l mt ma trn minh tt c cỏc trng hp tranh chp gia Xm v Xn Mi phn t (i, j) {Xm, Xn, -}, ú on= i v o= j th hin chựm chin thng tranh chp Chỳng ta cú th phõn vựng cỏc ma trn thnh khu vc tng ng vi giỏ tr ca (i, j) c xỏc nh bi mi quan h tng i gia o m v on, hoc tm v tn Lu ý rng vic o din tớch ca mt khu vc phn ỏnh xỏc sut m mt tranh chp v khu vc ny Khu B bao gm cỏc yu t t (1,1) n (n, n) m dc l -1 v chiu rng l Rừ rng, c im chung ca cỏc tranh chp khu vc B l om = on Mt vựng khỏc vi cựng dc v chiu rng tng t nh khu vc B l D, c bao bc bi (1, m-n-1) v (n, m) Ngc li vi khu vc B, tm v tn u bỡnh ng khu vc D Trong khu vc A, tranh chp cú tớnh cht on> om v tm>tn Khi n khu vc E, tt c cỏc tranh bờn tho om>on v tn>tm Phng phỏp o din tớch l (n1)2/2 v l ging ht vi khu vc A Cui cựng, cỏc trng hp khỏc thuc khu vc C, cú phng phỏp o din tớch l (m-n-1)ìn Theo cỏc tho lun trờn, chỳng ta cú th kt lun thnh hai quy tc cho mt quỏ trỡnh la chn chựm thớch hp: Quy tc S hop ó i qua di hn u tiờn (chựm ó s dng nhiu ti nguyờn nht u tiờn) Quy tc S hop cũn li ớt u tiờn (chựm gn vi ớch u tiờn) Da trờn hai Quy tc, lit kờ giỏ tr ca phn t (i, j) theo to ca nú v quy tc phi tuõn theo Biu tng "-" ngha deuce Tht khụng may, khu vc C, X m l thun li v s hop ó qua, nhng bt li v s hop cũn li Núi cỏch khỏc, cú mt xung t gia kt qu thu c t hai quy tc khu vc C phỏ v cỏc rng 38 buc, chỳng ta ly tng s cỏc hop c tớnh n ti õy T Hỡnh 2.8 v Bng 2.3, rừ rng tng din tớch ca khu vc A v B l tng ng vi cỏc vựng D v E Cú ngha l ngoi tr cỏc trng hp thuc khu vc bao gm C, cú s cnh tranh cht ch gia Xm v Xn loi b cỏc cụng bng c cp trờn, gii phỏp bias l khụng th trỏnh Do ú, Xn l chựm chin thng khu vc C chớnh sỏch ca Hsu Thay th cỏc ct vựng C Bng 2.3 vi Xm, tớnh nng ph bin ca cỏc mc vi giỏ tr Xm l Hm>Hn v om>on Vỡ vy, bng cú th c n gian hoỏ nh l kt qu thu c bng cỏch xem xột ch tng s hop v cỏc hop ó i qua Núi cỏch khỏc, nu tng s hop v s hop i qua ca chựm n u ln hn so vi cỏc hop ó c lp lch, thỡ chựm c lp lch l c u tiờn Nu khụng, chựm n s b loi b Bng 2.3 Lit kờ giỏ tr ca phn t (i, j) theo to ca nú (ngun [3]) 2.4 Tiu kt chng Chng ny ó trỡnh by mt s v tranh chp v gii phỏp x lý tranh chp mng OBS, v cõn bng lung, a gii thut lp lch chựm mng OBS da trờn giao thc JET Chng ny cng ó trỡnh by mt s gii phỏp m bo s cụng bng lung ó xut ú cú gii phỏp ca Ogushi: phõn loi cỏc chựm thnh mt s nhúm theo tng s hop hnh trỡnh ca chỳng, gii phỏp ca Orawiwattanakul xut mt s u tiờn da trờn s hop (HBP s ) nõng cao tớnh cụng bng mng OBS [4], gii phỏp ca Gao xut mi ba s nh tuyn thớch nghi gii quyt s bt cụng bng i vi cỏc chựm cú tng s hop khỏc nhau, gii phỏp ca C.F.Hsu s dng mt phng phỏp tip cn quyn u tiờn xỏc nh chựm no s b loi b mt tranh chp Qua cỏc phng phỏp c xut ny ta thy c u, nhc im ca mi phng phỏp 39 Chng CI T Mễ PHNG V PHN TCH KT QU 3.1 Gii thiu h mụ phng NS v gúi mụ phng mng OBS 3.1.1 Gii thiu h mụ phng NS H mụ phng NS [9] l chng trỡnh phn mm hng i tng cú mó ngun m c phỏt trin trng i hc Berkeylay vi s cng tỏc cựng mt s c quan khỏc, hin ti nú l mt phn d ỏn VINT (Virtual Internet Testbed) ca phũng thớ nghim Lawrence Berkeley NS c s dng mụ phng cỏc s kin gi nh cú th xy trờn mng IP, nghiờn cu v ỏnh giỏ cỏc thut toỏn, cỏc mụ hỡnh ng dng trờn mng IP nhm a cỏc kt lun, trc ng dng vo thc t NS thc thi cỏc giao thc mng nh giao thc iu khin truyn ti (TCP) v giao thc gúi ngi dựng (UDP); cỏc dch v ngun lu lng nh giao thc truyn tin (FTP), Telnet, Web, tc bit c nh (CBR) v tc bit thay i (VBR); cỏc k thut qun lý hng i nh vo trc trc (Drop Tail), dũ sm ngu nhin (RED) v CBQ; cỏc thut toỏn nh tuyn nh Dijkstra NS cng thc thi multicasting v vi giao thc lp iu khin truy cp ng truyn (MAC) i vi mụ phng LAN Hỡnh 3.1 NS di gúc ngi dựng V gúc ngi dựng hot ng ca NS th hin hỡnh 3.1 NS l mt chng trỡnh hng i tng Trong ú chng trỡnh mụ phng (OTcl Script Simulation 40 Program) c OTcl biờn dch v thc thi OTcl biờn dch v thc thi chng trỡnh vi s h tr ca th vin NS Th vin NS bao gm b lp lch (Event scheduler objects), cỏc thnh phn ca mng (Network Component Objects) v cỏc modules tr giỳp (Network setup helping Modules) H mụ phng NS c vit bng ngụn ng C+ v OTcl C++ dựng x lý d liu v l phn c bn (lừi) ca NS OTcl c s dng to cỏc kch bn mụ phng v iu khin mụ phng Hỡnh 3.2 cho thy mt vớ d v i tng C++ v OTcl nhiờn cú mt lu ý hỡnh ny cỏc i tng ca C++ cú mt s liờn kt vi OTcl to nờn mt trt t Cú mt s i sỏnh gia cỏc i tng Otcl theo trt t vi cỏc i tng ca C++ Hỡnh 3.2 Phõn cp ca h mụ phng NS Hỡnh 3.3 Cu trỳc ca NS Hỡnh 3.3 biu din cu trỳc chung ca NS Ngi dựng cú th tng tng mỡnh ang ng gúc trỏi di, thit k v chy cỏc mụ phng Tcl Tcl dựng cỏc i tng mụ phng Otcl Cỏc b lp lch s kin v hu ht cỏc i tng thnh phn mng thc thi bng C++ v sn cú cho Otcl qua mt liờn kt Otcl Liờn kt Otcl ny c thc thi dựng TclCL Tt c ó lm nờn NS, b biờn dch Tcl m rng 41 hng i tng v cỏc th vin mụ phng mng NS s dng hai ngụn ng lp trỡnh: Ngụn ng kch bn Tcl (Tool Command Language) v ngụn ng lp trỡnh h thng (C++) Code C++ giỳp vic chy mụ phng nhanh chúng, nhiờn nu giỏ tr tham s cú s thay i thỡ ũi hi phi biờn dch li OTcl l ngụn ng script, khụng cn phi biờn dch li tham s thay i nhng thi gian thc thi chm hn S kt hp hai ngụn ng lp trỡnh ny giỳp ngi lp trỡnh linh ng vic s dng phn mm cho phự hp vi mc ớch riờng ca mỡnh C th hn nhim v ca hai chng trỡnh ny l: A Cỏc thnh phn ca NS Hỡnh 3.3 th hin mt bc tranh tng quỏt v kin trỳc phõn cp ca cỏc lp C++ NS Ton b cu trỳc cú trờn 100 lp C++ v cỏc loi d liu cu trỳc Hỡnh 3.4 Cu trỳc cỏc thnh phn NS Lp TclObject l gc ca cu trỳc phõn lp c th hin cõy th mc trờn õy l gc ca tt c cỏc i tng th vin Otcl (nh lch trỡnh ca s kin, thnh phn mng, thi gian, v nhng i tng khỏc) Lp NsObject l lp ca TclObject bao gm nhiu thnh phn khỏc nhm x lý gúi tin, iu khin mụ phng Lp ny c chia thnh hai lp l Connector v Classifier Lp Connector bao gm nhng i tng nh tr (Delay), cỏc Agnet v hng i (Queue) 42 B Nỳt (Node) v nh tuyn Mt nỳt NS bao gm mt nỳt entry, mt address classifier, mt port classifier v cỏc agent c hin th hỡnh 3.5 Trong NS cú hai loi nỳt c bn ú l Unicast Node v Multicast Node Hỡnh 3.5 Mụ hỡnh mụ t nỳt mng (Unicast Node v Multicast Node) Unicast Node l nỳt c mc nh, to Multicast Node chỳng ta phi thc thi Otcl, sau ú to lch trỡnh ca s kin, tt c cỏc nỳt c to l nỳt Multicast Node Sau cỏc nỳt c nh dng, ngi s dng cú th la chn mt giao thc nh tuyn c th, v cng cú th s dng giỏ tr mc nh C Liờn kt (Link) Mt liờn kt NS cú th c thc hin trờn cỏc nỳt v cỏc Agent Khi chỳng ta to liờn kt s dng hm duplex-link (liờn kt song cụng), thỡ cú hai liờn kt c to ra, mi liờn kt ch c thc hin theo mt chiu no ú, hỡnh3.6 di õy mụ t liờn kt ny Hỡnh 3.6 Mụ hỡnh th hin mi liờn kt NS 43 Trờn mi liờn kt gia cỏc nỳt chỳng ta cú th s dng cỏc hng i, nú c thi hnh nh mt phn ca liờn kt Khi h thng xy s c nh trỡ hoón cao hay nghn mch (Congestion) thỡ hng i s lu cỏc gúi tin ny Gúi tin s hng i v truyn i n ni nhn trờn h thng khụng cũn nghn mch na, v trng TTL (Time-To-Live) s tớnh toỏn v cp nht li thi gian cho mi gúi tin truyn i thnh cụng D Lung d liu Hỡnh 3.7 cho thy cỏc hot ng bờn ca vic thit lp mụ phng mng v cỏc lung d liu mụ hỡnh mng ny, s dng hai nỳt l n0 v n1 cú giỏ tr cng l v Agent TCP c gn cho nỳt n0, dch v dch chuyn gúi tin l FTP nỳt n1 s dng Agent TCPSink nhn d liu Khi nhn c mt gúi tin t n0, Agent Sink cú nhim v gi li ỏp cho n0, cho bit l ó nhn c d liu Hỡnh 3.7 Mụ t liờn kt v gi gúi tin trờn hai nỳt 3.1.2 Gúi mụ phng mng chuyn mch chựm quang OBS-0.9a OBS-ns [10] l mt cụng c cho phộp mụ phng cỏc hot ng ca mng chuyn mch chựm quang v c phỏt trin bi phũng nghiờn cu mng DAWN thuc trng i hc Maryland1, nú l mt phn m rng ca phn mm mụ phng NS dựng mụ phng cho mng chuyn mch chựm quang Phiờn bn mi nht l 0.9a, nhng cha hon chnh v cú nhiu hn ch Trung tõm nghiờn cu Internet quang v University of Maryland, College Park, MD 20742, USA 44 vin cụng ngh cao SamSung (SAIT2), Hn Quc ó cú mt s ci tin a gúi OBS-ns vi nhng tham s mi, mc ớch chớnh l gii quyt nhng ca phiờn bn 0.9a Cng nh NS, OBS-ns l phn mm mụ phng hng s kin Nú k tha nhng mụ un, th vin, c tớnh ca NS Mụ hỡnh i tng cng c phỏt trin da trờn C++ v OTcl Trong gúi OBS-ns cú nh ngha thờm nhng i tng mi giỳp cho vic mụ phng mng chuyn mch chựm quang Mt loi gúi tin mi (IPKT) c nh ngha riờng cho mng chuyn mch chựm quang, ú mt thụng s dnh riờng ch rừ no gúi tin IPKT l gúi tin iu khin, no ú l chựm d liu Hu ht cỏc i tng dựng OBS-ns u da trờn cỏc i tng ó c nh ngha NS Ngoi cú mt s i tng mi c nh ngha phự hp vi mng chuyn mch chựm quang A Nỳt Mng chuyn mch chựm quang c kt ni vi bng loi nỳt c bn : nỳt biờn vo, nỳt lừi v nỳt biờn ra, ú nỳt biờn vo v nỳt biờn cú cu trỳc tng t ch khỏc i tng hp chựm nỳt u vo v b tỏch chựm nỳt u Ti cỏc nỳt c thit lp cỏc b m quang FDL Chc nng chớnh ca nỳt biờn l hp gúi tin thnh chựm (nỳt biờn vo) v tỏch chựm thnh cỏc gúi tin riờng l (nỳt biờn ra) Ti nỳt biờn mt b qun lý chựm (Burst manager) c xõy dng vi mt s chc nng chớnh nh: phõn chia cỏc hng i u tiờn cho dch v QoS, ci t cỏc thut toỏn hp chựm ph bin (da trờn ngng thi gian, kớch thc v lai) Ngoi ra, trờn mi nỳt biờn cũn cú mt b lp lch Nỳt biờn cú cỏc i tng Classifier l Edge Classifier lm nhim v phõn loi v nh tuyn gúi tin Cỏc loi gúi tin s c a ti cng thớch hp nh i tng OBS Port Classifier Samsung Advanced Institute of Technology 45 Hỡnh 3.8 Cu trỳc nỳt biờn Nh mụ t hỡnh 3.8, cỏc gúi tin c a ti nhng hng i thớch hp (da trờn ớch n hoc da trờn s u tiờn ), tp hp thnh cỏc chựm d liu da trờn cỏc thut toỏn ó c ci t Gúi tin iu khin c to v gi trờn nhng kờnh riờng, chựm d liu c gi trờn nhng kờnh riờng Khi ti ớch nỳt biờn u lm nhiu v tỏch chựm thnh nhng gúi tin riờng l Nỳt lừi cú chc nng l nh tuyn v gii quyt tc nghn Nh mụ t hỡnh 3.9, nỳt lừi c thit kt khỏ n gin, ch cú b phn phõn loi a ch nh phõn loi gúi tin v nh tuyn cho gúi tin i Hỡnh 3.9 Cu trỳc nỳt lừi 46 B Liờn kt Cỏc liờn kt quang c thit cho phộp truyn ti ch n cụng v song cụng Mt s tham s c b sung thờm bao gm tr, tng s bc súng, s bc súng cho d liu, s bc súng cho iu khin C Lung d liu Cỏc gúi tin t cỏc ngun khỏc ti nỳt biờn s i vo cng entry_, ti õy cỏc gúi tin s chuyn ti i tng phõn gii a ch, gúi tin s c so sỏnh xem cú phi gúi tin ca mng chuyn mch chựm quang (IPKT) hay khụng, gúi tin IPKT tip theo s c phõn loi gúi tin l iu khin hay d liu cú hnh ng thớch hp Gúi tin iu khin s c x lý v chuyn i ngay, ú gúi tin d liu s c thờm tr cú th i sau gúi tin iu khin khong thi gian offset v cú thi gian lp lch gúi tin i Gúi tin ti nỳt lừi s c nh tuyn ti nỳt thớch hp 3.2 Ci t, phõn tớch v ỏnh giỏ kt qu mụ phng 3.2.1 Mụi trng mụ phng Nhng mụ phng c trỡnh by lun c thc hin trờn mỏy tớnh vi CPU Intel Core i5-3230M 3.6GHZ, 4G b nh RAM Phn mm mụ phng l NS2.28 v gúi m rng obs-0.9a, kt hp vi phn mm phõn tớch Tracegraph2.05 v Excel 2003 phõn tớch kt qu Cu trỳc mng mụ phng l nh Hỡnh 3.10 vi lung d liu n ti nỳt IL Path tng ng vi hnh trỡnh di, Path tng ng vi hnh trỡnh ngn Chỳng tụi s xem xột hiu qu ca cỏc mụ hỡnh x lý tranh chp ti nỳt IL Hỡnh 3.10 Cu trỳc mng xem xột 47 3.2.2 Cỏc kch bn mụ phng Cỏc kch bn mụ phng sau õy c thc hin vi mc tiờu: - So sỏnh hiu qu ca phng phỏp x lý tranh chp da trờn thi gian offset - So sỏnh hiu qu ca phng phỏp phõn b bc súng da trờn di hnh trỡnh A Hiu qu ca phng phỏp x lý tranh chp da trờn offset-time Thụng tin mụ phng bao gm thi gian thc hin 1s, vi lung n thay i ln lc l 10, 20, 30, 40 v 50MB/s v s bc súng ti a trờn mi kờnh W=32 Hỡnh 3.11 Hiu qu ca phng phỏp x lý tranh chp da trờn thi gian offset i vi lung tng ng hnh trỡnh di v ngn Kt qu mụ phng Hỡnh 3.11 cho thy, theo phng phỏp x lý tranh chp da trờn thi gian offset, i vi cỏc hnh trỡnh di hn thỡ t l ri bytes thp hn so vi cỏc hnh trỡnh ngn iu ny c gii thớch rng, vi cỏc hnh trỡnh di, offsettime c thit lp ban u cho cỏc lung hnh trỡnh di l ln, nờn i qua mi nỳt trung gian thỡ nú luụn c u tiờn hn so vi lung cú hnh trỡnh ngn (da trờn giao thc JET [2]), nờn t l ri chựm thp hn Lu ý rng, hnh trỡnh ngn õy c xem xột t nỳt tranh chp n ớch ca nú 48 B Hiu qu ca phng phỏp phõn b bc súng da trờn di hnh trỡnh Trong kch bn ny, cỏc bc súng c phõn b thnh tng nhúm (2 nhúm): M1 (cho hnh trỡnh di) v M2 (cho hnh trỡnh ngn) Lun xem xột cỏc t l phõn b nh sau: M1/M2 = 8/24, 16/16, v 24/8 Hiu qu ca phng phỏp phõn b bc súng 0,45 da trờn di hnh trỡn T l mt byte 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 10 20 30 40 50 0,35352206 0,35612413 0,3569868 0,36585063 0,37232527 H.trỡnh ngn (M2=24) 0,15096385 0,1530287 0,15444033 0,14934498 0,16450562 H.trỡnh di (M1=16) 0,23655914 0,24262494 0,24047741 0,24487376 0,24681027 H.trỡnh ngn (M2=16) 0,27731562 0,28397706 0,28685004 0,27533475 0,28248253 H.trỡnh di (M1=24) 0,12125202 0,12090911 0,124413036 0,13183977 0,13125032 H.trỡnh ngn (M2=8) 0,40822312 0,4095572 0,41545037 0,40309182 H.trỡnh di (M1=8) 0,41049263 Hỡnh 3.12 Hiu ca ca phng phỏp phõn b bc súng da trờn di hnh trỡnh, t l phõn b thay i M1/M2 = 8/24, 16/16, v 24/8 Kt qu mụ phng th hin Hỡnh 3.12 cho thy rng: vi hnh trỡnh di, phõn b s bc súng cho nú ớt thỡ t l mt byte rt cao, vớ d vi t l phõn b bc súng M1/M2 = 8/24, t l mt byte trung bỡnh ca hnh trỡnh l 0.36/0.15 Tuy nhiờn, iu chnh phõn b thnh M1/M2 = 16/16 hay 24/8, t l mt byte trung bỡnh ca hnh trỡnh c ci thin l 0.24/0.28 v 0.13/0.41 iu ny giỳp mt gi ý l nu chỳng ta tỡm c mt mụ hỡnh iu chnh thớch nghi v ti u v phõn b bc súng cho cỏc lung thỡ hiu nng (trong trng hp ny l t l mt byte) s c ci thin ỏng k 49 3.3 Tiu kt chng Chng ny ó mụ t cu trỳc v hot ng ca phn mm mụ phng mng NS2, v gúi OBS-ns h tr cho vic mụ phng mng chuyn mch chựm quang Chỳng tụi ó thnh cụng bc u vic mụ phng cỏc gii thut cng nh so sỏnh c hiu qu ca cỏc gii thut thụng qua t l s byte ri Vic phõn tớch cỏc gii thut, thụng qua cỏc kt qu mụ phng, cho thy rng phng phỏp phõn b bc súng vi hnh trỡnh di thỡ u im hn cỏc bc súng vi hnh trỡnh ngn, v hnh trỡnh di thỡ bc súng cng ln thỡ xỏc xut ỏnh ri cng nh iu ú m mt hng i tt hn nõng cao cụng bng lung mng chuyn mch chựm quang 50 KT LUN V HNG PHT TRIN Kt lun Mng chuyn mch chựm quang (OBS) c xem nh l mt cụng ngh hn cho mng Internet ton quang th h k tip Nú cú nhiu chc nng riờng v nhiu u im hn so vi cỏc k thut chuyn mch khỏc Vic nghiờn cu v mng OBS v mt s phng phỏp nõng cao tớnh cụng bng lung bc u ó thu c nhng kt qu quan trng Nhng ó t c lun ny l : - Khỏi quỏt v k thut ghộp kờnh quang WDM, mng chuyn mch chựm quang v cỏc cụng ngh chuyn mch liờn quan - Tỡm hiu c cu trỳc, hot ng ca mng chuyn mch chựm quang vi nhng c tớnh riờng bit nh gúi tin iu khin v d liu trờn nhng kờnh khỏc nhau, khụng cn b m quang Bit c cỏch mng OBS truyn gúi tin nh th no, dnh trc ti nguyờn cho chựm d liu theo dc ng i vi k thut bỏo hiu, cho n nhng k thut gii quyt tranh chp cú xung t xy - Tỡm hiu c hot ng ca gii thut lp lch chựm mng OBS da trờn giao thc JET v mt gii thut da trờn gii phỏp Ogushi Qua cỏc gii thut ú, ó thc hin mụ phng thnh cụng trờn mt mụ hỡnh mng thy c s hot ng cng nh phõn tớch ỏnh giỏ cỏc gii thut ú v s nh hng ca lu lng lung ti cỏc gii thut Hng phỏt trin ca ti Ngoi nhng kt qu ó t c, cũn mt s cn nghiờn cu thờm nh sau: s u tiờn da trờn s hop (HBP s ) nõng cao tớnh cụng bng mng OBS, ba s nh tuyn thớch nghi gii quyt s bt cụng bng i vi cỏc chựm cú tng s hop khỏc nhau, s dng mt phng phỏp tip cn quyn u tiờn xỏc nh chựm no s b loi b mt tranh chp 51 TI LIU THAM KHO Chaskar H., Ravikanth R., Verma S., (2000), Optical burst switching: a viable solution for terabit IP backbone IEEE Network, vol.14 no.6 pp 4853 Chunming Q., Myungsik Y., (1999),Optical burst switching (OBS)A new paradigm for an optical internet, J High Speed Netw, vol 8, no 1, pp 6984 C.F Hsu et al (2008), On the fairness improvement of channel scheduling in optical burst-switched networks, Photon Network Communication, Vol 15, , pp 5166 Ogushi et al (2001), Parallel reservation protocols for achieving fairness in optical burst switching, IEEE Workshop on High Performance Switching and Routing, pp 213-217 S.Y Lee et al (2007), A study on Offset Time Based Burst Generation Scheme for Optical Burst Switching Networks, 2nd International Conference on Systems and Networks Communications (ICSNC 2007), pp.55 T Orawiwattanakul et al (2007), Improving Fairness for Multi-Hop Bursts in Optical Burst Switching Networks, Asia-Pacific Advanced Network (APAN) Network Research Workshop X Gao et al (2009), Improving Fairness with Novel Adaptive Routing in Optical Burst-Switched Networks, Journal of Lightwave Technology, Vol 27 , Issue 20, pp 4480-4492 X Gao et al (2008), Fairness-Improving Adaptive Routing in Optical Burst Switching Mesh Networks, IEEE International Communications, , pp 5209-5213 Network Simultor, http://www.isi.edu/nsnam/ns/ 10 Optical Internet Research Center, http://wine.icu.ac.kr/~obsns Conference on [...]... vai trò rất lớn nâng mạng quang WDM điểm-điểm thành thế hệ mạng quang trong định tuyến theo bước sóng DWDM Nằm trong xu hướng phát triển mạng truyền tải tiến tới mạng toàn quang, chuyển mạch quang sẽ tiến tới chuyển mạch gói quang; chuyển mạch chùm quang sẽ là bước đệm cho chuyển đổi từ chuyển mạch kênh quang sang chuyển mạch gói quang hoàn toàn Việc ứng dụng chuyển mạch quang cho mạng viễn thông Việt... nguyên và các phương pháp giải quyết tắc nghẽn của mạng qua đó nêu bật lên những ưu điểm của mạng chuyển mạch chùm quang so với các mạng chuyển mạch khác 20 Chương 2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO TÍNH CÔNG BẰNG LUỒNG TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG 2.1 Tranh chấp và các giải pháp xử lý tranh chấp truyền thống Vì tranh chấp là một vấn đề cố hữu trong cả mạng OPS và OBS, nên hầu hết các phương pháp giải... được những ưu điểm của mạng chuyển mạch kênh quang và mạng chuyển mạch gói quang để tránh được những bất lợi về kỹ thuật trong thời gian này Mạng chuyển mạch chùm quang được xem như là một công nghệ hứa hẹn cho mạng Internet toàn quang thế hệ kế tiếp Nó có nhiều chức năng riêng và nhiều ưu điểm hơn so với các kỹ thuật chuyển mạch khác Mạng chuyển mạch chùm quang là một giải pháp cho phép truyền tải... tiếp 1.2.3 Mạng quang thế hệ thứ 3 Mạng quang thế hệ tiếp theo là toàn quang (All-Optical) và sử dụng chuyển mạch gói quang Trong mạng toàn quang, giao diện mạng - mạng đều dựa trên truyền dẫn 5 quang, còn giao diện người sử dụng - mạng chỉ sử dụng truyền dẫn quang ở phía mạng Tất cả các công việc như vùng đệm, chuyển mạch, định tuyến đều thực hiện trong miền quang 1.3 Kỹ thuật ghép kênh quang WDM 1.3.1... 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 nào 1.4.2 Kiến trúc mạng chuyển mạch chùm quang Một mạng chuyển mạch chùm quang bao gồm các nút chuyển mạch chùm quang kết nối với nhau... với mục tiêu đáp ứng lưu lượng chuyển mạch cũng như khả năng bảo vệ phục hồi 1.7 Tiểu kết chương 1 Mạng chuyển mạch chùm quang (OBS) kết hợp nhiều ưu điểm của chuyển mạch kênh quang và chuyển mạch gói quang và đang được xem là công nghệ hiện đại và thích hợp nhất đối với mạng thông tin quang hiện nay và tương lai Chương này đã giới thiệu tổng quan về mạng chuyển mạch chùm quang cũng như giới thiệu cấu... cơ chế chuyển mạch bảo vệ tự động APS (Automatic Protection Switching) vì cả hai đầu của liên kết đều có khả năng nhận biết sự cố ngay lập tức Ngược lại hệ thống đơn hướng phải cần cơ chế này 1.4 Kiến trúc mạng chuyển mạch chùm quang 1.4.1 Mạng chuyển mạch chùm quang là gì? Khái niệm chuyển mạch chùm quang được đề xuất vào năm 1980 Tuy nhiên, kỹ thuật này không thành công trong mạng chuyển mạch điện... ngưỡng độ dài tỏ ra hợp lý hơn vì các chùm có kích thước cố định sẽ giúp giảm bớt khả năng mất chùm do xung đột Hiện nay do lưu lượng trong mạng có thể thay đổi nên phương pháp tập hợp chùm tốt nhất là kết hợp vừa dựa trên ngưỡng thời gian và vừa ngưỡng độ dài chùm 1.5 Các hoạt động của mạng chuyển mạch chùm quang 1.5.1 Báo hiệu Trong mạng chuyển mạch chùm quang, khi một chùm được gửi tới một nút lõi, tiến... gian chuyển mạch tính bằng đơn vị mS -ms Tập hợp Burst Burst size:Kb-Mb Kênh điều khiển Kênh dữ liệu Liên kết WDM out-of-band-signal Hình 1.4 Kiến trúc của mạng chuyển 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. .. thời gian lớn, độ dài của chùm tăng lên và số lượng chùm di chuyển trong mạng là giảm, do đó giảm được số lượng tranh chấp trong mạng so với trường hợp chùm ngắn, nhưng số lượng gói tin mất trung bình trên mỗi chùm mất là cao Tóm lại, cần xác định độ dài chùm tối ưu để tăng hiệu quả của một mạng chuyển mạch chùm quang Hình 1.8 Tập hợp chùm theo ngưỡng thời gian và ngưỡng độ dài chùm 12 Hình 1.8 mô tả ... Tìm hiểu phương pháp nâng cao tính công luồng mạng chuyển mạch chùm quang để tìm hiểu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu kiến thức mạng quang mạng OBS - Tìm hiểu số phương pháp nâng cao. .. nguyên phương pháp giải tắc nghẽn mạng qua nêu bật lên ưu điểm mạng chuyển mạch chùm quang so với mạng chuyển mạch khác 20 Chương MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO TÍNH CÔNG BẰNG LUỒNG TRONG MẠNG CHUYỂN... truyền tải tiến tới mạng toàn quang, chuyển mạch quang tiến tới chuyển mạch gói quang; chuyển mạch chùm quang bước đệm cho chuyển đổi từ chuyển mạch kênh quang sang chuyển mạch gói quang hoàn toàn