CHUYỂN MẠCH BURST QUANG

Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG MỤC LỤC MỤC LỤC .1 DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIÉT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU 1.4So sánh công nghệ chuyển mạch quang .13 Chương 2: Các khía cạnh chuyển mạch burst quang 14 2.1Kỉến trúc mạng OBS 14 Hình 2ễlỉ Kiến trúc mạng OBS 15 2.1.2Cấu tạo nút lõi 18 2.2Tổ họp burst 20 2.2.1Tổ hơp burst dưa bô đỉnh thòi 20 2.3Các Cơ chế báo hỉêu 22 2.3.1Cơ chế báo hiệu Just - Enough - Time (JET) 23 2.3.3Cơ chế báo hiệu Tell - And - Go (TAG) 29 Nhóm 10- H09VT7 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG 2.4.1Kênh rỗi phù họp (FFUC) 32 2.4.4Kênh rỗi với LAUT gần - thực lấp khoảng trống (LAUC- VF) 35 2.4.5Khoảng trống kết thúc tối thiểu (Mỉn-EV) 35 2.5Phân gỉảỉ tranh chấp 35 2.5.1Bộ đệm quang 35 2.5.3Định tuyến chuyển hướng 38 2.5.3.1Giới thiệu 38 Hình 2.18: cấu trúc mạng OBS với kỹ thuật làm lệch hướng .39 2.53.2Phương pháp định tuyến chuyển hướng 39 KÉT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO .45 Nhóm 10- H09VT7 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIÉT TẮT Nhóm 10- H09VT7 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ACK Acknowledgement packet Gói tin báo nhận BA Burst Assembler Bộ tổ họp burst ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng BHP Burst Header Packet Gói tiêu đề burst FDL Fiber Delay Line Đường dây trễ quang FFUC Fừst Fit Unscheduled Channel Kênh rỗi phù hợp FFUC-VF Fừst Fit Unscheduled ChannelVoid Filling Kênh rỗi phù hợp đầu tiên-thực lấp khoảng trống FIFO Fữst In First Out Bộ đệm vào trước trước IP Internet Protocol Giao thức Internet JET Just - Enough - Time (Tên giao thức) JIT Just - In - Time (Tên giao thức) LAUC Latest Available Unscheduled Channel Kênh rỗi với LAUT gần LAUC- VF Latest Available Unscheduled Channel - Void Filling Kênh rỗi với LAUT gần nhất-thực lấp khoảng trống MEMS Microelectromechanical System Hệ thống vi điện Min-EV Minimum End Void Khoảng trống kết thúc tối thiểu NAK Negative Acknowledgment Bản tin báo nhận phủ định Nhóm 10- H09VT7 Chuyên đề thông tín quang Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG CHUYÊN MẠCH BURST QUANG OBS Optical Burst Switching Chuyển mạch burst quang ocs Optical Circuit Switching Chuyển mạch kênh quang OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang oxc Optical Cross Connect Thiết bị nối chéo quang REL Release packet Gói tin giải phóng kênh RM Routing Module Bộ định tuyến RWA Routing and Wavelength Assignment Định tuyến gán bước sóng s Scheduler Bộ lập lịch scu Switching Control Unit Đơn vị điều khiển chuyển mạch SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng TAG Tell-And-Go (Tên giao thức) TAW Tell - And - Wait (Tên giao thức) WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia bước sóng Chuyên đề thông tin quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG DANH MỤC HÌNH VẼ MỤC LỤC .1 DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIÉT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ Nhóm 10- H09VT7 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG LỜI MỞ ĐẦU 1.4So sánh công nghệ chuyển mạch quang .13 Chương 2: Các khía cạnh chuyển mạch burst quang 14 2.1Kỉến trúc mạng OBS 14 Hình 2ễlỉ Kiến trúc mạng OBS 15 2.1.2Cấu tạo nút lõi 18 2.2Tổ họp burst 20 2.2.1Tổ hơp burst dưa bô đỉnh thòi 20 2.3Các Cơ chế báo hỉêu 22 2.3.1Cơ chế báo hiệu Just - Enough - Time (JET) 23 2.3.3Cơ chế báo hiệu Tell - And - Go (TAG) 29 2.4.1Kênh rỗi phù họp (FFUC) 32 2.4.4Kênh rỗi với LAUT gần - thực lấp khoảng trống (LAUC- VF) 35 2.4.5Khoảng trống kết thúc tối thiểu (Mỉn-EV) 35 2.5Phân gỉảỉ tranh chấp 35 Nhóm 10- H09VT7 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG 2.5.1Bộ đệm quang 35 2.5.3Định tuyến chuyển hướng 38 2.5.3.1Giới thiệu 38 Hình 2.18: cấu trúc mạng OBS với kỹ thuật làm lệch hướng .39 2.53.2Phương pháp định tuyến chuyển hướng 39 KÉT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO .45 LỜI MỞ ĐẦU Những năm gần diễn bùng nổ lưu lượng thông tin toàn cầu Yêu cầu băng thông dịch vụ viễn thông ngày gia tăng Một xu hướng phát triển mạng viễn thông quang hóa từ mạng lõi tận mạng truy nhập khách hàng Công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM triển khai hệ thống thông tin quang cho phép tốc độ truyền dẫn cực lớn khả hỗ trợ lưu lượng khác IP, Ethernet, SONET/SDH Một vấn đề đặt cho mạng quang WDM lựa chọn công nghệ chuyển mạch thích họrp để sử dụng cách tối ưu băng thông sợi quang giảm thiểu trễ xử lý thiết bị chuyển mạch Ba công nghệ chuyển mạch quang nghiên cứu để sử dụng mạng WDM là: chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch gói quang chuyển mạch burst quang Trong ba công nghệ này, chuyển mạch burst quang đời nhằm đáp ứng bùng nổ liệu, giải nhược điểm chuyển mạch kênh quang bước trung gian trước tiến tới chuyển mạch gói quang công nghệ chưa cho phép có mạng truyền tải toàn quang Xuất phát từ thực tế nhóm chứng em chọn hướng nghiên cứu chuyển mạch burst quang Chuyên đề “Chuyển mạch burst quang” tình bày vấn đề chuyển mạch burst quang Nội dung chuyên đề bao gồm: Chương 1: Giới thiệu chuyển mạch burst quang Chương giới thiệu Nhóm 10- H09VT7 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG công nghệ chuyển mạch quang chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch burst quang chuyển mạch gói quang Chương 2: Các khía cạnh CO’ chuyển mạch burst quang Nội dung chương gồm có: +Kỉến trúc mạng OBS +TỔ hợp burst: theo ngưỡng dựa định thời +Các chế báo hiệu: JET,JIT,TAG,TAW +Các thuật toán xếp kênh: với thuật toán hàng ngang (Hoziron) lấp khoảng trống (Void Filling) +Các giải pháp giải tranh chấp: đệm quang, chuyển đổi bước sóng , định tuyến chuyển hướng, phân đoạn burst Do giới hạn mặt thời gian kiến thức nên chuyên đề không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp từ thầy cô bạn để chuyên đề nhóm hoàn thiện Nhóm 10- H09VT7 Chương 1: Giới thiệu chuyển mạch burst quang Nội dung chương đề cập đến ba loại chuyển mạch quang : chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch gói quang chuyển mạch burst quang lằl Chuyển mạch kênh quang Mạng WDM định tuyến bước sóng bao gồm thiết bị nếỉ chéo quang oxc (Optical Cross Connect) kết nối với liên kết WDM tôpô mạng hình lưới tùy ý Phương pháp chuyển mạch mạng định tuyén bước sổng chuyển mạch kênh quang Chuyển mạch kênh quang chuyển mạch hưứng kết nối (connection oriented) Kết nối tù nút nguồn gửi thông tin đến nút đích nhận thông tin phải thiết lập trước khỉ thồng tín truyền Trong mạng định tuyến bước sổng kết nối từ nguồn tới đích gọi đường quang (lightpath) Đường quang tương ứng với tuyến bước sóng gán cho tuyến đổ Sự thiết lập đường quang bao gồm số bước thực Những bước bao gồm tim tài nguyên tôpô mạng, định tuyến, gán bước sóng, báo hiệu dự trữ tài nguyên Q * Access node I Optical switch — Lighrpath on wavetengthk] Lighípathữn wavelength}^ Đình bước Nhóm 10- H09VT7 1.1: Mạng định tuyến sóng Hình 1.2: Mạng chuyến mạch gói quang OPS Mạng chuyển mạch gói quang OPS bao gồm oxc nối với liên kết WDM cáu hình mesh tùy ý Mạng chuyển mạch gói quang bao gồm phần lõi có khả truyền tải tốc độ cao phần biên giao diện với phần tử mạng IP, SONET/SDH, Ethernet Các gói tin truyền mạng chuyển mạch gổi quang có phần tiêu đề phần tải tin Tiêu đề cổ chứa thông tin định tuyến thông tin điều khiển truyền băng với tải tin Khi gói tin truyền tới oxc, tiêu đề tách xử lỷ miền điện (sau khỉ biến đổi quang - điện - quang) tải tin chuyển mạch miền quang Vì phần tiêu đề càn thời gian để xử lý nên phần tải tin làm trễ đỉ cách lưu đệm đưàng dây ừễ quang Ễ nguyên lý, chuyển mạch gói quang mong muốn truyền thông tin xử lý thông tin điều khiển hoàn toàn miền quang Nhưng hạn chế mặt công nghệ nên phần thông tín điều khiển xử lý miền điện mà Trong chuyển mạch gói quang, tiêu đề so sánh với bảng định tuyến, tải tin chuyển cổng đầu tương ứng sợi quang bước sóng Nếu bước sóng mói khả dụng, gói tin bị hủy phải bị ừễ đỉ để chờ bước sóng khả dụng Thành phần nút oxc cấu chuyển mạch quang khối điều khiển chuyển mạchẺ Khối điều khiển chuyển mạch trì thông tin tô pô mạng, trì bảng định tuyến, xử lý tiêu đề gói tin, điều khiển việc lưu đệm, lập lịch chuyển tiếp gói tin, điều khiển cấu chuyển mạch chuyển mạch gói tin thòi gian định, phát tranh chấp phân giải tranh chấp xảy gói tinỄ Cơ cấu chuyển mạch thực tạo kết nếỉ từ cổng đầu vào đến cổng đầu Nhóm 10- H09VT7 10 Hình 2.12: Cơ chế báo hiệu Tell - And - Wait 2Ệ4 Các thuật toán xếp kênh Khi gói tin tiêu đề burst tới nút lõi, khối điểu khiển chuyển mạch scu xử lý gói tin thuật toán xếp kênh hay lập lịch kênh thực để gán burst liệu cho kênh bước sóng thích họp đầu Khối lập lịch kênh lấy thời điểm burst đến chiều dài burst từ gói tin điều khiển Thuật toán cần phải ừì thời điểm kênh truyền rỗi gàn LAUT (Latest Available Unscheduled Time) hay gọi horizon, tham số “void” “gap” kênh liệu đầu Theo lý thuyết, LAUT kênh liệu thời điểm gàn kênh liệu sử dụng cho burst liệu chưa lập lịch hay hiểu thời điểm kết thúc burst lập lịch số trường hợp “Gap” khoảng thời gian tính thời điểm đến burst chưa lập lịch thời điểm kết thúc burst lập lịch trước “Void” khoảng thời gian hai burst liệu lập lịch kênh liệu mà thời gian burst liệu khác lập lịch Những thông tin sau sử dụng khối lập lịch cho hầu hết thuật toán lập lịch kênh: Lb chiều dài burst t thời điểm đến burst chưa lập lịch w số lượng kênh liệu tối đa ngõ Nb số lượng tối đa burst liệu lập lịch Dị kênh liệu thứ i ngõ LAUTị LAUT kênh liệu thứ i, i = 0,2 , W-1, cho thuật toán không lấp khoảng trống Sjj Ey thời điểm bắt đầu kết thúc burst liệu lập lịch thứ j kênh liệu thứ i, cho thuật toán lấp khoảng trống Gapị: Nếu kênh truyền sử dụng, khoảng trống “gap” sai khác thời gian t LAUTị thuật toán không lấp khoảng trống sai khác thời gian t Ejj burst lập lịch trước với thuật toán không lấp khoảng trống Nếu kênh truyền bận, thi Gapi = Thông tin khoảng trống “gap” hữu ích để lựa chọn kênh bước sóng thích hợp trường hợp có nhiều kênh rỗi Những thuật toán lập lịch kênh nói chung phân thành hai loại: thuật toán không thực lấp khoảng trống thực lấp khoảng trống Các thuật toán khác dựa loại số lượng thông tin trạng thái nút kênh truyền Đối với thuật toán không lấp khoảng trống, tham số LAUTị tất kênh truyền Dị tì lập lịch kênh Đối với thuật toán lấp đầy khoảng trống, thời gian bắt đầu kết thúc burst liệu trì nút tất kênh Trong phần đây, xem xét thuật toán không lấp khoảng trống FFUC, LAUC lấp khoảng trống FFUC-VF, LAUC-VF, Min-EV 2.4.1 Kênh rỗi phù họp (FFUC) Thuật toán FFUC lưu trữ giá trị LAUT (hay gọi horizon) tất kênh liệu Khi burst liệu đến, thuật toán FFUC tìm kiếm tất kênh truyền theo thứ tự cố định xếp kênh thích họp tìm thấy cho burst đến Một kênh truyền xem thích họp thuật toán FFUC giá trị LAUT nằm trước thời điểm burst chưa lập lịch đến Giải thuật FFUC giải thích hình 2.13 Có thể mô tả sau: FFUC thực dựa giá trị LAUTo, LAUTx, LAUT2, LAUT3 kênh liệu D0, Dls D2, D3 Thời điểm t thời điểm burst đến Ta thấy LAUT! LAUT2 thỏa mãn LAUTo LAUT3 không thỏa mãn Nếu kênh liệu đặt dựa số kênh (D0, Di, D2, D3), burst liệu đến xếp ưên kênh Di theo thứ tự kênh Di nằm trước kênh D Ưu điếm thuật toán đơn giản tốc độ nhanh Nhược điểm cùa thuật toán tỷ lệ burst cao tận dụng tài nguyên không hiệu quảỄ Arrival LAUTa D o Gap I LAƯT, Di LAUT lALềf D? LAU1Ễ3 Dĩ Thời gian Hình 2.13: Thuât toán FFUC LAUC 2.4.2 Kễnh rỗi với LAUT gân nhât (LAUC) Thuật toán LAUC thực tương tự thuật toán FFUC, trì giá trị cúa LAƯT tát kênh liệu trình tìm kiểm kênh liệu thích hợp thay xếp burst liệu kênh thích hợp tìm được, gíảỉ thuật lựâ chọn kênh có LAUT gần với thời điềm đến củâ burst liệu Giải thuật LAƯC mô tả ứên hình 2.13 Các kênh liệu DI D2 thích hợp vì tìiời điểm burst đỉ đến nằm sau LAUT hai kênh Nếu thuật toán FFUC sử dụng kênh Di lựa chọn Tuy nhiên, với thuật toán LAUC quan tâm đến khoảng thời gian gíữâ t LAUT củã mễí kênh, chọn kênh có khoảng thời gian nhỏ nhất; điều làm tăng hiệu sử dựng kênh truyền so với FFUC Chúng ta thấy Gapi > Gap2 đổ burst xếp kênh D2 2.4.3 Kênh rãi phù họp - thực lấp khoảng trống (FFUC- VF) Điểm khác biệt thuật toán lấp khoảng ưổng nói chung không lưu trữ giá trị LAUT mà lưu thời điểm bắt đầu s kết thúc E burst lập lịch kênh liệu Ưu điểm thuật toán tận dụng khoảng trổng hai burst liệu xếp làm tăng hiệu suất sử dụng kênh tru.yền Ễ FFUC- VF giống FFUC, lựa chọn kênh truyền theo thứ tự Kênh truyền với khoảng cách “void” thích hợp lựa chọn Arrival Bijjj »— U Su,; »t FFễUC-VF '1.0 *1,« D: S-? ^2,0 D - Ei3 ] if ! - pìfị , ! Lẵ\UC-VFỈ ; — Gatá Thời eian Dĩ Đình 2.14: Thuật toán FFUC-VF LAUC-VF Thuật toán FFUC-VF mô tả ưên hình 2.14 Dựa Sy Ey, tất kênh liệu D0, Di, D2, D3 có khả đáp ứng cho burst liệu đến chưa lập lịchẺ Nêu kênh đặt theo chi số kênh, burst liệu đến lập ỉịch ngố Do tìiỏa mãn đỉầu kiện sau: kênh có số thứ tự có Eoo nằm trước E0a, khoảng trống “void” kênh lớn chiều dài burst mói đến chưa lập lịch 2.4.4 Kênh rỗi với LAUT gần - thực lấp khoảng trống (LAUC- VF) Giải thuật LAUC-VF lưu thời điểm bắt đầu s kết thúc E cho burst liệu lập lịch tất kênh liệu Ưu điểm giải thuật tận dụng khoảng trống hai burst liệu xếp Kênh truyền với khoảng trống mà khoảng cách nhỏ chọn Để thiết lập LAUC - VF, khối điều khiển chuyển mạch phải lưu lại thông tin sử dụng tất kênh liệu Điều làm cho LAUC - VF phức tạp so với FFUC LAUC Nhưng tận dụng tài nguyên hiệu loại 2.4.5 Khoảng trống kết thúc tối thiểu (Mỉn-EV) Một dạng khác LAUC - VF Minimum End Void (MinEV) MinEV xét khác thời điểm bắt đầu burst liệu lập lịch thời điểm kết thúc burst liệu đến kênh MinEV chọn kênh có giá trị trước nhỏ Vì giải thuật cần lưu thông tin kênh liệu trước 2.5 Phân gỉảỉ tranh chấp 2.5.1 Bộ đệm quang Cần sử dụng đệm có nhiều gói vào muốn chuyển tới đầu Một đặc trưng chuyển mạch OBS không càn đệm quang: nút trung gian ừong mạng quang không yêu cầu phải có đệm quang Các burst xuyên qua nút trung gian mà trễ Việc giải xung đột mạng chuyển mạch gói miền điện truyền thống sử dụng nhớ RAM lưu giữ tạm thời gói tin xung đột xảy ra; nhiên đệm giống RAM miền quang chưa hữu hiệu Trong mạng quang, người ta đề xuất dùng dây ừễ FDL (Fiber Delay Line) để lưu giữ gói tin miền quang khoảng thời gian cố định Yêu cầu trễ thay đổi trường hợp nhiều gói cần làm trễ cần xử lý thời điểm Ghép theo bước sóng theo thời gian sử dụng để tránh tranh chấp Đệm quang thực sử dụng đường dây trễ sợi quang (FDL) Chiều dài FDL tính toán Chẳng hạn để đệm gói IP có 512 byte truyền với tốc độ 10 Gbit/s cần sử dụng 82 m sợi quang FDL đưa túi hiệu thời điểm bất kỳ; hệ thống vào trước trước (FIFO) nên gói qua toàn chiều dài FDL đệm Bằng cách kết nối dây trễ FDL theo tàng hay kết nối song song, đệm đề xuất giữ gói tin miền quang hay burst liệu thời gian khác Burst Hình 2ề15: Mô tả giải xung đột đệm Cách giảm liệu lại không đảm bảo gói đến thứ tự Trong số kiến trúc đệm quang, kích thước đệm bị giới hạn không xét đến yếu tố mặt túi hiệu mà yếu tố kích thước vật lý Đe làm trễ burst khoảng ms càn phải có đoạn cáp dài 200 km Bởi hạn chế đệm quang nên node mạng đáp ứng lưu lượng tải lớn điều kiện tải đột biến Những đệm quang dựa định tuyến bước sóng điều khiển bước sóng vòng khép kín giải pháp cho đệm quang Hình 2ề16: Dây trễ FDL vói khuếch đại chuyển mạch tạo thành vòng lặp trễ 2ẵ5.2 Chuyển đổi bước sóng Đệm kết hợp vởỉ chuyển đổi bước sóng để giải tranh chắp gói miền thời gỉanỄ Tranh chấp miền không gian phải sử dụng định tuyến chệch hướngỄ Tuy nhiên giải pháp sử dụng mạng chuyển mạch toàn quang tính phức tạp cùa định tuyến động, cần đệm hai gổi quang định tuyến đồng thời tới cổng Nếu hai gói có bước sóng chúng tới đầu Trong WDM, nhiều bước sóng ghép lúc ưên liên kết kết nếỉ hai chuyên mạch quang Nhiều bước sổng giảm tối thiểu số lượng xung đột Giả sử có hai burst đến đích ngõ thời đỉểm Ễ Cả hai burst truyền tiếp ừên hai bước sóng khác Cách thức có khả việc giảm thiểu xung đột, đặc biệt lúc số lượng bước sóng ghép sợi quang ngày tăng lên Người tã ước đoán tương lai ghép từ 160 đến 320 bước sổng sợi quang Chuyển đểỉ bước sóng tiến trình chuyển đổi bước sóng ngố vào thành bước sóng khác ngỗ raễ Bộ chuyển đểỉ bước sóng thiết bị chuyển đếỉ bước sóng ngõ vào thành bước sóng khác ngõ ra, tâng khả sử dụng lại bước sóng, nghĩa bước sóng sử dụng lại để mang nhiều kết nếỉ liên kết khác mạng Do chuyển đẩỉ bước sóng cung cấp khả nâng cao hiệu suất sử dụng bước sóng Đình 2.17: Giải tranh chấp chuyển đồi bước sóng Trong mạng chuyển mạch burst quang, số lượng xung đột giảm xuống cách sử dụng thêm khả nầng sử dụng lại bước sóng cho phép nhiều bước sóng hoạt động liên kết từ node ngồ vào đến node ngồ Một burst đến xung đột (contenting burst) có Ihể chuyển tới bước sóng ngố rỗi Hiện chuyển đồi bước sóng đưa sử dụng phòng thí nghiệm, công nghệ chưa hoàn thiện khoảng bước sóng có khả chuyển đổi hạn chế Sau số loại chuyển đổi bước sóng: - Chuyển đổi toàn (Full conversion): Một bước sóng đến chuyển đến bước sóng ngõ ra; bước sóng xuất liên tục kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối - Chuyển đổi có giới hạn (Limited conversion): Việc chuyển đổi bước sóng bị giới hạn để tất kênh ngõ vào kết nối đến tất kênh ngõ Việc giới hạn làm giảm chi phí chuyển mạch chấp nhận số lượng xung đột - Chuyển đổi cố định (Fixed conversion): Đây dạng limited conversion, kênh ngõ vào kết nối với hay nhiều kênh ngõ định trước - Chuyển đổi phần (Sparse wavelength conversion): Trong mạng bao gồm node có chuyển đổi toàn bộ, có giới hạn, cố định chuyển đổi bước sóng 2.5.3 Định tuyến chuyển hướng 2.5.3.1 Giới thiệu Làm lệch hướng phương pháp giải nghẽn việc định tuyến burst tranh chấp đến ngõ khác so với ngõ theo dự kiến Tuy nhiên burst lệch hướng đến đích theo tuyến dài Vì xảy trễ đầu cuối - đầu cuối burst Làm lệch hướng không khả thi mạng chuyển mạch điện khả lặp phân tán burst Trong xử lí gói điều khiển để truyền burst tuyến chính, burst cảm thấy nghẽn gói điều khiển khác nút nghẽn trung gian burst truyền qua tuyến lựa chọn từ nút trung gian đó.Có nhiều yếu tố để định định tuyến, trước hết xác định có lựa chọn tuyến cho burst hay không hay loại bỏ thực gửi lại từ nút nguồn Trong định tuyến chuyển hướng, xung đột giải cách định tuyến burst liệu đến ngõ khác thay ngõ ban đầu; tức kể từ node theo đường khác để đến đích không theo đường ngắn ban đầu *BA Btu-tt AiiembJl ——— -—— Gtittenptor •DRr BKTiblí -nitlh IJcflixijnn Ruuiuig Inlỉannaiton Rosí Hình 2.18: cấu trúc mạng OBS với kỹ thuật làm lệch hướng Định tuyến chuyển hướng không quan tâm đối vói mạng chuyển mạch gói ừong miền điện; nhiên, lạí thực cần thiết đếỉ với mạng toàn quang đệm quang hạn chế 2.53.2 Phương pháp định tuyến chuyển hướng Phương pháp định tuyến lệch hướng OBS bao gầm bước miêu tả hình 2.19 Bước 1: Nút nguồn truyền gổi điều khiển Bước 2: Nút trung gian xử lí gói điều khiển cố gắng dành trước kênh hoạt động cho burst Bước 3: Nút nguồn truyền burst sau khoảng offset Bước 4: Nếu nút kênh ngố hiệu lực cho burst, trước hết kiểm ứa có phải nút nguồn hay khôngỄ Nếu nút nút nguồn định tuyến chuyển hưáng không thực Thay đó, sau đợi khoảng thời gian, nguồn truyền lại gói điều khiển sau burst truyền đỉ Nếu nủt nút trung gian chuyển sang bước Bước 5: Nút xem nút trung gian Ệ Vỉ nút tính toán thông số thể thực kiểm tra dựa thông sổ đổ Ế Do định có làm lệch hưỗng loại bỏ ứiông báo cho nguồn thực truyền lạỉ Nếu định làm lệch hướng đỉ, tuyến chọn lựa chọn DRT Tuy nhiên, tuyến cổ hiệu lực DRT nút loại bỏ burst gửi tin NACK đến nguồn để truyền lại từ nguồnỄ Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG i'úi -XyuÁn _Jíftnmj3EB>in -1 Hình 2.19: Phưotng pháp định tuyến chuyển hưổng Thuật toán đưa giải phập điều khiển nghẽn khắc phục cố xảy đếỉ với mạng, đạt hiệu cao phí mạng tương đối thấp ế Chúng tã đưa số kết quan trọng biểu thị chất node biên node trung gian Các kết có ích việc nghiên cứu biến thiên xác suất burst suy hao khí thồng số hệ thống lưu lượng thay đểỉ 2.5ệ4 Phân đoan burst ■ Trong nghiên cứu mạng chuyển mạch burst quang, khỉ xung đột xảy hai burst mà giải phương phập hai burst bị rát toàn bộ, cho dù phần chồng lán burst lên nhỏ Trong ứng dụng yêu cầu nghiêm ngặt độ trễ không quan tâm đến gói người ta mong muốn rớt gói chồng lấn rớt toàn burst, ồng V M Vokkarane đưa phương phập cho việc giải xung đột cách phân đoạn burst (Burst Segment), làm cho số lượng gói giảm xuổng cách cho rớt phần chồng lán lên hai burst Ưu điểm phương phập xem xét đến mức ưu tiên burst từ đổ cỏ thể đưa định rớt bỏ phần cùa burst đến xung đột (contenting burst) Nhóm 10- H09VT7 40 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG hay burst bị xung đột (contented burst) (như hình 2.20) Trong phân đoạn burst, burst bao gồm nhiều đơn vị truyền tải nhỏ gọi đoạn (segment)Ễ Mỗi đoạn gồm bao gồm header phần payload đoạnỄ Header đoạn bao gồm trường cho bit đồng bộ, thông tin sửa lỗi, thông tin nguồn đích đến chiều dài đoạn trường hợp đoạn có chiều dài khác nhâu Phần payload đoạn mang nhiều loại liệu, gói IP, tế bào ATM hay frame Ethernet (Hình 2.21) Khi hai burst xung đột với mạng chuyển mạch burst quang, có số đoạn burst chồng lấn lên burst bị rớt, hình 2.22 Nếu thời gian chuyển mạch không bỏ qua có thêm số đoạn bị rớt khỉ chuyển mạch cấu hình trở lại Trong mô tả sau đây, ta gọi burst đến trước hay burst bị xung đột gọi contented burst burst đến sau hay burst đến xung gọi contending burstẵ Để đạt tính suốt thỉ lóp quang không cần phải nhận ranh giới thực đoạn không cần biết đỉnh dạng phần payload đoạn Trong trường hợp này, lớp quang nhận thông tin node nguồn đích củâ burst, ứLÒd gian offset, thời gian burst độ ưu tiên burst Tính suốt cổ thể dẫn đến việc định tối ưu cho việc giảm thiểu gói đoạn bị chỉa thành hai phần tách biệt mát gói tăng lên trường hợp đoạn đến đích không nhận ra; nhiên, cách bảo đảm tính ừong suốt, lóp lõi quang ừở nên đơn giản không cần thiết phải tính toán lại giá trị gói điều khiển node lốiẾ Hình 2.20: Mô tả giải xung đột phân đoạn burst Nêu ranh giói đoạn hoàn toàn suốt mạng lôi toàn quang node biên phải chịu trách nhiệm định nghĩa xử lý đoạn miền điệnề Hơn nữa, node nhận phải có khả nhận điểm bắt đầu mễì đoạn xác định xem thử đoạn có nguyên vẹn hay không; đó, số header Nhóm 10- H09VT7 41 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG dùng để nhận lỗi sửa lỗi phải chứa ừong đoạn Thêm vào thông tin tín hiệu đồng hồ cổ thể càn phải có header cùa đoạn để node nhận ngố cỏ thể xác định phục hồi liệu đoạn Một đoạn cổ thể frame Ethernet Nếu đoạn bao gồm frame Ethernet, việc đồng nhận ữame tìiực trường preamble frong header ữame Ethernet, khí lỗi ữame không nguyên vẹn nhận cách sử dụng trường CRC frame Ethernet; đổ, không càn thiết phải có phần điều khiển cho đoạn thứ có sẵn frame Ethernet Nếu đoạn không định nghĩa nhũng frame Ethernet, việc chọn lựa chiều dài đoạn tiờ thành thồng sổ hệ thống Một đoạn có chiều dài cổ định hay thay đổi Khi đoạn có chiều dài không đổi việc đồng máy thu trở nên dễ dàng; nhiên, đoạn cổ chiều dài thay đổi lại có khả chứa gói có chiều dài khác Kích thước đoạn phải cân nhắc mát lần xung đột số lượng header burst Đoạn dài dẫn đến nhiều liệu cho mễỉ lần xung đột; tay nhiên, đoạn dài dẫn đến overhead tỉ số chiều dài header so vởi chiều dài payload nhỏ theo Trong chương này, giả sử đoạn frame Ethernet có chiều dài cố định không cần phải tìm kích thước tấỉ ưu đoạn Burst ■4 -► Đoạn Đửsh2 -► Bit bao vê Đoạn Đoạn Đoạti Đoạn Loai, 10 Clia Chiẽu dẻỉ Phần kiỂtn liệu đoạn đoạn tra Hình 2.21: cấu trúc burst đóng kiểu phân đoạn Một sổ vấn đề khác phân đoạn burst định xem đoạn bị rớt xung đột xảy hai burst Chứng ta đặt tên cho burst bị xưng đột contented burst burst xung đột contenting burst Chú ỷ chùm Nhóm 10- H09VT7 42 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG xem contented hay contenting burst phụ thuộc vào thứ tự nổ đến chuyển mạch thứ tự gói điều khiển đến trước hay đến sau Có hai cách để xác định xem đoạn nên rớt, gọi tail-dropping (rớt phàn đuôi) head-dropping (rốt phần đầu) Nỉhừng đoạn bt ròt Củrttintsd burst Contenting burst Thời gian ThỡÍÊÌan £ Im vẻ II imch Vùng XU! ỉ.tì đặt Hình 2.22: Xung đột làm chồng lấn đoạn lên Trong cách rớt phần đuôi taildropping đoạn chồng lấn contented burst bị rớt cách rớt phàn head-dropping đầu đoạn contenting burst chồng lấn bị rớt Ưu điểm việc taỉldroppỉng head- dropping ừong việc thay đổi gói Sãi thứ tự node đích với giả thuyết gói bị rớt truyền lại sau Việc head-dropping làm cho gói đén đích sai thứ tự; nhiên, ưu điểm head-dropping chắn khỉ burst đến node không bắt gặp xung đột Sâu burst tiệp tục đí đến đích mà không phụ thuộc vào burst sau có mức ưu tiên nữaỄ Nhóm 10- H09VT7 43 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG KÉT LUẬN Sau thời gian sưu tập, tìm hiểu tài liệu thực chuyên đề "Chuyển mạch burst quang" giúp nhóm hiểu cách tổng quan nguyên lý vấn đề chuyển mạch burst quang Chuyên đề trình bày nội dung: - Giới thiệu so sánh công nghệ chuyển mạch quang, nêu bật ý nghĩa quan trọng việc sử dụng chuyển mạch burst quang giai đoạn phát triển mạng truyền tải quang - Nhóm sâu phân tích kiến trúc mạng OBS hoạt động mạng OBS theo sơ đồ khối chức mạng: phương pháp tổ hợp burst, chế báo hiệu chủ yếu JET, JIT, TAG, TAW, thuật toán xếp kênh, phương pháp giải tranh chấp Qua nội dung trình bày trên, ta thấy rằng: - Chuyển mạch OBS có khả tận dụng tài nguyên hiệu quả, phù hợp với công nghệ phàn cứng thiết bị mạng WDM tại, khả hỗ trợ cho nhiều loại giao thức khác - Các chế phương pháp tổ họp burst báo hiệu, xếp kênh giải tranh chấp OBS đa dạng linh hoạt hỗ trợ lưu lượng loại dịch vụ yêu cầu QoS khác - Tuy nhiên, OBS công nghệ chưa chuẩn hóa chưa có hệ thống thương mại thực tế đưa vào triển khai Những vấn đề chuyển mạch OBS trình bày ừong chuyên đề chủ yếu dựa công trình nghiên cứu, báo khoa học luận vãn nhà nghiên cứu kỹ sư nước - Vấn đề nghiên cứu OBS tương lai tìm giao thức tối ưu cho hoạt động mạng từ thiết kế chế tạo thiết bị mạng phù hợp Do lĩnh vực mới, nên việc tìm hiểu chuyên đề “Chuyển mạch burst quang” dừng lại mức lý thuyết tổng quát, chưa sâu vào phân tích, đánh giá cụ thể hết vấn đề (nh vấn đề định tuyến, QoS ) Nhóm mong nhận đánh giá, đóng góp ý kiến thầy giáo bạn để chuyên đề hoàn thiện nữa, đồng thời làm tiền đề để tiếp tục nghiên cứu, phát triển công nghệ sau Nhóm 10- H09VT7 44 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jason P.Jue, Vinod M Vokkarane, Optical Burst Switched Networks, 2005 Chưoug trang - , chương trang 11 - 15, chương trang 23 - 26, chương trang 37 - 53, chương trang 57 - 66, chương trang 81 - 98ể [2] Mrinal Nandi, A technique to minimize contention in Optical Burst Switching Networks, 2007 Chương trang - , chương trang 10 - 26, chương trang 32 - 39 ể [3] Jolyon Ambrose Scoreby White, Modelling and demensioning of Optical Burst Switching Networks, 2007 Chương 2, trang 11 - 34ề [4] Jing Teng, George N.Rouskas, A comparison of the JIT, JET and Horizon Wavelength Reservation Schemes on a single OBS node, 2003 [5] Lisong Xu, Harry G.Perros, George N.Rouskas, A simulation study of optical switching and access protocols for WDM ring networks, 2002 Trang 143 -145 [6] Yang Chen, Chunming Qiao, Xiang Yu, Optical Burst Switching: A new area in optical networking research, 1998 Mục đến hết mục trang - 9ề [7] Mai Thị Kim Liên, Nguyễn Đặng Phước Lâm, Giải pháp điều khiển nghẽn mạng chuyển mạch burst quang phương pháp lệch hướng đi, Báo cáo Hội thảo sinh viên ngiên cứu khoa học Đại học Đà Nắng, 2010 Nhóm 10- H09VT7 45 [...]... trong viễn thông Công chuyển quang nghệHiệu quả sử Thời gian mạchdụng băng thông chuyển mạch yêu cầu Xử lý header Khả năng thích ứng lưu lượng Chuyển mạch kênh quang Thấp Chậm Thấp Thấp Chuyển mạch gói quang Cao Nhanh Cao Cao Chuyển mạch burst quang Cao Trung bình Thấp Cao Bảng lểl So sánh các công nghệ chuyển mạch quang khác nhau Chương 2: Các khía cạnh cơ bản của chuyển mạch burst quang 2.1 Kỉến trúc... khiển chuyển mạch Nhóm 10- H09VT7 11 Chuyên đề thông tín quang CHUYÊN MẠCH BURST QUANG feeder SyndroneatjOTj ftcutnrj Forcing Mnds Pạdóél ầềị! r \ 1= 33'ỉ1 iHâaửã tt arttợ- -■ i Gwttsl Jp - [fff ũutịrtit Buffers IltyUt Buffers ọpfei 5WĨtíh Hình 1.3: Nút chuyển mạch trong mạng chuyển mạch gói quang 1.3 Chuyển mạch burst quang Chuyển mạch burst quang ra đời nhằm đạt được sự cân bằng giữa chuyển mạch. .. điểm hiện tại với công nghệ như hiện nay thi chuyển mạch từng gói một với việc xử lý từng ấy tiêu đề trong chuyển mạch gói quang sẽ không thể đáp ứng được lưu lượng như chuyển mạch burst quang Tuy nhiên, cái gì cũng có hai mặt của nó, chuyển mạch burst quang đáp ứng được yêu cầu về bừng nổ lưu lượng nhưng nó vẫn chưa phải là chuyển mạch toàn quang, trễ tổ hợp burst, việc thay thế thiết bị hay chỉ là cần... công nghệ chuyển mạch quang Như đã nêu ở trên, ta có thể thấy chuyển mạch kênh quang chỉ chuyển mạch cho một bước sóng trên một đường quang nên không còn thích hợp cho mạng WDM hiện nay Nhưng nó cũng có những ưu điểm riêng của nó, nổi bật nhất đó là độ tin cậy Bên cạnh đó nhược điểm chính là độ trễ lớn và lãng phí băng thông Chuyển mạch gói quang là loại chuyển mạch hướng tới trong mạng toàn quang với... là một trong những khác biệt cơ bản giữa chuyển mạch burst quang so với chuyển mạch gói quang Khoảng thời gian này cho phép thông tin điều khiển được xử lý tại mỗi nút chuyển mạch và các nút sắp xếp tài nguyên kênh bước sóng cho việc truyền burst dữ liệu dựa trên thông tin trong gói tin điều khiển Với OBS không yêu cầu phải xử lý gói tin điều khiển trong miền quang OBS sử dụng các mô hình dự trữ kênh... hình trường chuyển mạch cho từng burst tại mỗi nút thông qua các gói tin tiêu đề burst BHP hay gói tin điều khiển OBS sử dụng báo hiệu ngoài băng: Gói tin BHP được truyền trên một bước sóng khác với burst dữ liệu Tuy nhiên, BHP được truyền trên cùng một đường đi từ nguồn tới đích như burst dữ liệu để thông báo cho các nút chuyển mạch dự trữ tài nguyên và cấu hình trường chuyển mạch cho burst dữ liệu... cho một mạng toàn quang Trong khi đó lưu lượng càng ngày càng bùng nổ Ta có thể thấy chuyển mạch burst quang đáp ứng được sự bùng nổ đó như thế nào Với việc tổ họp các gói cùng đích đến dùng chung một gói điều khiển làm giảm thiểu tối đa việc xử lý thông tin điều khiển Các burst dữ liệu hoàn toàn truyền đi trên miền quang, về tốc độ và khả năng sử dụng băng tần hơn hẳn chuyển mạch kênh quang Trong thời... mạch kênh quang và chuyển mạch gói quang Các gói tin ở lợp ưên sẽ được tập hợp lại thành các burst để truyền tải trong mạng OBS Các burst cổ độ dài không cố định gồm có hai phần: gói tin điều khiển (control packet) hay còn được gọi là gối tiêu đề burst Burst Header Packet (BHP) và phàn thông tin dữ liệu còn được gọi là data burst OBS thực hiện việc truyền độc lập gói tin điều khiển và burst dữ liệu... hợp burst còn có hàng đợi khác nhau cho các loại gói tin ứng với các dịch vụ khác nhau Bộ lập lịch kênh dự trữ kênh bước sóng cho các burst dữ liệu và chuyển các burst dữ liệu tới các cổng đầu ra tương ứng Ở nút biên đầu ra, bộ giải tổ hợp burst sẽ tiến hành tách các gói tin từ các burst này và chuyển tiếp lên các lớp trên 2.1.2 Cấu tạo nút lõi Nút lõi gồm có oxc và một đơn vị điều khiển chuyển mạch. .. dẫn gói tiêu đề burst và burst dữ liệu Độ trễ này lớn hơn tổng thời gian xử lý gói điều khiển dọc theo tuyến Mục đích là sao cho khi burst đến mỗi nút chuyển mạch trung gian thì gói tiêu đề burst đã được xử lý xong và một kênh trên cổng đầu ra đã được chỉ định Do đó không cần đường dây trễ quang để làm trễ burst dữ liệu ở mỗi nút Đây là một đặc tính quan trọng của JET vì đường dây trễ quang tốn kém và