Nghiên cứu một số phương pháp lập lịch trong mạng chuyển mạch chùm quang (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số phương pháp lập lịch trong mạng chuyển mạch chùm quang (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số phương pháp lập lịch trong mạng chuyển mạch chùm quang (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số phương pháp lập lịch trong mạng chuyển mạch chùm quang (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số phương pháp lập lịch trong mạng chuyển mạch chùm quang (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số phương pháp lập lịch trong mạng chuyển mạch chùm quang (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số phương pháp lập lịch trong mạng chuyển mạch chùm quang (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số phương pháp lập lịch trong mạng chuyển mạch chùm quang (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số phương pháp lập lịch trong mạng chuyển mạch chùm quang (Luận án tiến sĩ)
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN HỒNG QUỐC NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP LẬP LỊCH TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH HUẾ - NĂM 2017 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN HỒNG QUỐC NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP LẬP LỊCH TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ: 62.48.01.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: PGS TS VÕ VIẾT MINH NHẬT TS NGUYỄN HOÀNG SƠN HUẾ - NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thực hướng dẫn PGS TS Võ Viết Minh Nhật TS Nguyễn Hoàng Sơn Những nội dung cơng trình công bố chung với tác giả khác đồng ý đồng tác giả đưa vào Luận án Các số liệu kết nghiên cứu trình bày Luận án trung thực, khách quan chưa công bố tác giả cơng trình khác Nghiên cứu sinh Nguyễn Hồng Quốc i LỜI CẢM ƠN Trước hết xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến PGS TS Võ Viết Minh Nhật TS Nguyễn Hồng Sơn người Thầy tận tình hướng dẫn bảo, động viên giúp đỡ để tơi hồn thành Luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ Quý Thầy Cô Khoa Công nghệ Thông tin - Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn suốt trình học tập Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô, Ban chủ nhiệm Khoa Tin học - Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế tạo điều kiện thuận lợi cơng tác để tơi có đủ thời gian hồn thành Luận án Tôi xin cảm ơn Quý Thầy Cơ, cán quản lý phòng Đào tạo Sau Đại học - Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế giúp đỡ tơi hồn thành kế hoạch học tập Cuối xin chân thành cảm ơn bạn đồng nghiệp, người thân gia đình ln động viên, giúp đỡ tơi mặt suốt q trình học tập, nghiên cứu Nghiên cứu sinh Nguyễn Hồng Quốc ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục từ viết tắt v Danh mục bảng biểu vii Danh mục hình vẽ viii Mở đầu Chương TỔNG QUAN VỀ LẬP LỊCH TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG 1.1 Tóm lược lịch sử phát triển truyền thông quang 1.2 Các mơ hình chuyển mạch quang 1.2.1 Chuyển mạch kênh quang 1.2.2 Chuyển mạch gói quang 1.2.3 Chuyển mạch chùm quang 1.3 Mạng chuyển mạch chùm quang 1.3.1 Kiến trúc mạng OBS 1.3.2 Các hoạt động bên mạng OBS 1.4 Lập lịch mạng OBS 1.4.1 Giới thiệu toán lập lịch 1.4.2 Một số kiến thức liên quan 1.4.3 Các giải thuật lập lịch công bố 1.4.4 Một số nhận xét giải thuật lập lịch công bố 1.5 Tiểu kết Chương Chương MỘT CẢI TIẾN MƠ HÌNH KẾT HỢP LẬP LỊCH 2.1 2.2 2.3 2.4 TRỰC TIẾP VỚI LẬP LỊCH LẠI VÀ PHÂN ĐOẠN CHÙM Giới thiệu Phân tích đánh giá giải thuật lập lịch kết hợp công bố 2.2.1 Giải thuật ODBR 2.2.2 Giải thuật ABR 2.2.3 Kỹ thuật phân đoạn chùm 2.2.4 Giải thuật SODBRA 2.2.5 Giải thuật PCSA Giải thuật lập lịch kết hợp đề xuất iCSA Mô phân tích kết iii 7 9 10 11 12 14 17 22 22 23 26 35 36 37 37 37 38 39 40 42 42 44 48 2.5 Tiểu kết Chương Chương MỘT SỐ CẢI TIẾN GIẢI THUẬT LẬP LỊCH NHÓM 54 TRÊN ĐƠN KÊNH Giới thiệu Phân tích đánh giá giải thuật lập lịch nhóm đơn kênh 55 55 công bố 3.2.1 Giải thuật OBS-GS 3.2.2 Giải thuật MWIS-OS 3.3 Giải thuật lập lịch nhóm đơn kênh đề xuất LGS mở rộng 3.3.1 Mơ hình lập lịch nhóm đơn kênh 3.3.2 Giải thuật đề xuất LGS 3.3.3 Các giải thuật mở rộng đề xuất từ LGS 3.4 Mô phân tích kết 3.5 Tiểu kết Chương Chương MỘT SỐ CẢI TIẾN GIẢI THUẬT LẬP LỊCH NHÓM 56 56 57 59 59 60 63 67 71 TRÊN ĐA KÊNH Giới thiệu Phân tích đánh giá giải thuật lập lịch nhóm đa kênh cơng 72 72 3.1 3.2 4.1 4.2 bố 4.2.1 Nhóm giải thuật lập lịch heuristic 4.2.2 Nhóm giải thuật lập lịch tối ưu 4.3 Các giải thuật lập lịch nhóm đề xuất đa kênh 4.3.1 Giải thuật lập lịch nhóm tối ưu OPT-GS 4.3.2 Giải thuật lập lịch nhóm heuristic LGS-MC 4.3.3 Giải thuật lập lịch nhóm heuristic MWC-GS 4.4 Mô phân tích kết 4.5 Tiểu kết Chương KẾT LUẬN DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO iv ÁN 72 73 77 81 81 86 88 96 101 102 104 105 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Dạng đầy đủ Diễn giải ý nghĩa ADM Add-Drop Multiplexer Bộ thêm/trích kênh AON All-Optical Network Mạng toàn quang ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải khơng đồng BHP Burst Header Packet Gói điều khiển CWDM Coarse Wavelength Division Mul- Ghép kênh phân chia bước sóng tiplexing thơ DWA Dynamic Wavelength Allocation Phân bổ bước sóng động DWDM Density Ghép kênh phân chia bước sóng Wavelength Division Multiplexing mật độ cao FDL Fiber Delay Line Đường trễ quang FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia tần số GMPLS Generalized Multiprotocol Label Chuyển mạch nhãn đa giao thức Switching suy rộng Just Enough Time Giao thức báo hiệu với thời gian JET đặt trước tài nguyên vừa đủ JIT Just In Time Giao thức báo hiệu với thời gian đặt trước tức thời LAUT Latest Available Unscheduled Thời điểm chưa lập lịch sau Time Limited-Range Wavelength Con- Bộ chuyển đổi bước sóng có phạm verter vi giới hạn MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MWC Optical/Electronic/Optical Chuyển đổi quang-điện-quang MWC Maximum Weight Clipue Clique có tổng trọng số lớn O/E/O Optical/Electronic/Optical Chuyển đổi quang-điện-quang OADM Optical Add-Drop Multiplexer Bộ thêm/trích kênh quang OBS Optical Burst Switching Chuyển mạch chùm quang OCS Optical Circuit Switching Chuyển mạch kênh quang OEO Optical-Electrical-Optical LRWC version v con- Chuyển đổi quang-điện-quang Viết tắt Dạng đầy đủ Diễn giải ý nghĩa OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang OTDM Optical Time Division Multiplex- Ghép kênh quang phân chia thời ing gian OXC Optical Cross Connect Chuyển mạch quang QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ ROADM Reconfigurable Optical Add-Drop Bộ thêm/trích kênh quang Multiplexer cấu hình lại RTT Round-Trip Time Thời gian RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RWA Routing and Wavelength Alloca- Định tuyến cấp phát bước sóng tion SCU Switching Control Unit Đơn vị điều khiển chuyển mạch SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ phân cấp số đồng SDM Space Division Multiplexing Ghép kênh phân chia không gian SIR Source Initiated Reservation Đặt tài nguyên từ nguồn SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng SPL Share-Per-Link Chia sẻ liên kết SPN Share-Per-Node Chia sẻ nút WADM Wavelength Add-Drop Multi- Bộ thêm/trích bước sóng plexer WC Wavelength Converters Bộ chuyển đổi bước sóng WDM Wavelength Division Multiplex- Ghép kênh phân chia bước sóng ing WR Wavelength Router Định tuyến bước sóng WRN Wavelength Routed Network Mạng định tuyến bước sóng WXC Wavelength Cross-Connect Chuyển mạch bước sóng vi DANH MỤC BẢNG BIỂU 1.1 So sánh chuyển mạch chùm quang với chuyển mạch kênh quang chuyển mạch gói quang 4.1 12 Thống kê số chùm gỡ lập lịch lại thành công giải thuật GreedyOPT vii 99 DANH MỤC HÌNH VẼ 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Kiến trúc mạng chuyển mạch kênh quang Kiến trúc mạng OBS chức nút mạng Cấu trúc nút biên vào OBS Cấu trúc nút lõi OBS Tập hợp theo ngưỡng thời gian Tập hợp theo ngưỡng kích thước (số gói tin tối đa) Ảnh hưởng phương pháp tập hợp chùm theo ngưỡng thời gian 10 15 16 17 18 18 19 1.8 ngưỡng độ dài kích thước chùm sinh Đồ thị khoảng G xây dựng từ tập khoảng thời gian chồng lấp 25 1.9 Đồ thị khoảng G xây dựng từ tập khoảng thời gian không chồng lấp 1.10 Mô tả giải thuật lập lịch trực tiếp 1.11 Ví dụ so sánh hiệu lập lịch trực tiếp lập lịch nhóm: (a) 25 26 gói điều khiển chùm đến khe thời gian τ , (b) kết lập lịch trực tiếp (c) kết lập lịch nhóm dựa tối đa tổng số chùm lập lịch (d)dựa tối đa tổng độ dài chùm lập lịch 1.12 Phân loại giải thuật lập lịch nhóm 1.13 Mơ tả giải pháp chuyển đổi bước sóng w1 1.14 Mơ tả giải pháp định tuyến lệch hướng 2.1 2.2 2.3 2.4 công bố qua w2 31 32 33 34 Một ví dụ lập lịch lại giải thuật ODBR Một ví dụ chế hoạt động giải thuật lập lịch lại ABR Phân đoạn chùm cấu trúc bên header đoạn Trong trường hợp chùm tranh chấp bị phân đoạn, có xảy ra: 38 40 41 (a) loại bỏ đoạn đuôi (b) loại bỏ đoạn đầu chùm tranh chấp 2.5 Ví dụ chùm đến ub yêu cầu lập lịch kênh 2.6 Ví dụ trường hợp giải thuật ODBR khơng thực 2.7 Mơ hình mạng mô NSFNET 2.8 So sánh xác suất gói tin LAUC BFVF 2.9 So sánh xác suất gói tin ODBR ABR 2.10 So sánh số chùm phải lập lịch lại ODBR ABR 2.11 So sánh xác suất gói tin iCSA so với ODBR ABR viii 41 43 44 48 49 50 50 51 ... HỌC KHOA HỌC NGUYỄN HỒNG QUỐC NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP LẬP LỊCH TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ: 62.48.01.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người... TỔNG QUAN VỀ LẬP LỊCH TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG 1.1 Tóm lược lịch sử phát triển truyền thơng quang 1.2 Các mô hình chuyển mạch quang 1.2.1 Chuyển mạch kênh quang ... Network Mạng định tuyến bước sóng WXC Wavelength Cross-Connect Chuyển mạch bước sóng vi DANH MỤC BẢNG BIỂU 1.1 So sánh chuyển mạch chùm quang với chuyển mạch kênh quang chuyển mạch gói quang 4.1