Nghiên cứu một số phương pháp lập lịch trong mạng chuyển mạch chùm quang (tt)

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 Demo Version - Select.Pdf SDK LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH HUẾ - NĂM 2018 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 Demo Version - Select.Pdf SDK 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 2018 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 Demo Version - Select.Pdf SDK i LỜI CẢM ƠN Trước hết tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến PGS TS Võ Viết Minh Nhật TS Nguyễn Hoàng Sơn người Thầy tận tình hướng dẫn bảo, động viên giúp đỡ để tơi hồn thành Luận án Tôi 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 q trình học tập Tơi 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 công tác để có đủ thời gian hồn thành Luận án Tơi xin cảm ơn Quý Thầy Cô, 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 trình học tập, nghiên cứu Demo Version - Select.Pdf SDK 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 1.3.1Demo Kiến Version trúc mạng-OBS SDK Select.Pdf 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 Mơ 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 Mơ 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 - Select.Pdf 4.2.2Demo NhómVersion giải thuật lập lịch tốiSDK 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 Mơ 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 không 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 JET JustVersion Enough Time Demo - Select.Pdf SDKGiao thức báo hiệu với thời gian 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 Demo Version - Select.Pdf SDKChia sẻ liên kết SPN Share-Per-Node WADM Wavelength Chia sẻ nút 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 Demo Version - Select.Pdf SDK 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 chùm theo ngưỡng thời gian Tập hợp chùm 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 Select.Pdf SDK lịch Demo trực tiếpVersion (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 không thực 2.7 Mơ hình mạng mơ 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 2.12 2.13 2.14 2.15 So So So So sánh sánh sánh sánh số chùm xác suất số chùm số chùm lập lịch lại iCSA so với ODBR ABR gói tin iCSA so với PCSA SODBRA lập lịch lại iCSA so với SODBRA PCSA phân đoạn iCSA so với SODBRA PCSA 51 52 53 53 3.1 3.2 (a) Mơ tả hoạt động lập lịch nhóm đơn kênh (b)đa kênh Các gói điều khiển đến khe thời gian τ , tương ứng với thứ tự đến 55 56 3.3 chùm (a)Đồ thị khoảng xây dựng tương ứng trạng thái chùm đến 3.4 3.5 3.6 3.7 (b)Kết tìm tập tập độc lập cực đại giải thuật OBS-GS Kết tìm tập tập độc lập cực đại giải thuật MWIS-OS So sánh xác suất gói tin OBS-GS MWIS-OS Mơ hình hoạt động lập lịch nhóm đề xuất Ví dụ Các gói điều khiển đến thời gian τ thứ tự đến 57 58 58 59 62 3.8 chùm (a) Thứ tự chùm sau xếp theo thời điểm kết thúc (b) cách 62 3.9 tính index Khe thời gian lập lịch nhóm τ điều chỉnh nghịch biến với tốc độ 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 luồng chùm đến Mơ hình mạng mơ Dumbbell So sánh xác Version suất gói tin LAUC-VF Demo - Select.Pdf SDK LGS So sánh xác suất gói tin OBS-GS, MWIS-OS, LGS LGS-VF So sánh thông lượng OBS-GS, MWIS-OS LGS-VF So sánh xác suất gói tin LGS-VF LAGS-VF Phân bố độ rộng khe thời gian τ MWIS-OS LAGS-VF 300 64 67 68 68 69 69 lần lập lịch nhóm liên tiếp 3.16 So sánh thời gian chờ trung bình (của 500 khe liên tiếp) MWISOS LAGS-VF (trong 7500 lần lập lịch nhóm liên tiếp) 70 70 4.1 (a) Ví dụ tình trạng gói điều khiển đến lập lịch cho chùm 73 4.2 khe thời gian τ , (b) kết lập lịch giải thuật SSF (a) Ví dụ tình trạng gói điều khiển đến lập lịch cho chùm 4.3 4.4 4.5 khe thời gian τ , (b) kết lập lịch giải thuật LIF Đồ thị khoảng xây dựng từ trạng thái chùm đến Hình 4.1(a) Ví dụ chùm đến yêu cầu lập lịch kênh liệu Đồ thị khoảng xây dựng từ trạng thái chùm đến chùm 74 75 78 4.6 4.7 lập lịch Hình 4.4 79 Kết clique cực đại tìm thấy từ đồ thị khoảng Hình 4.5 79 Đồ thị luồng xây dựng từ clique cực đại Hình 4.6 80 ix 4.8 4.9 Ví dụ chùm đến yêu cầu lập lịch hai kênh (a) Một ví dụ tình trạng chùm đến yêu cầu lập lịch hai kênh 80 liệu (b) kết lập lịch tối ưu chùm hai kênh 4.10 Đơn đồ thị có hướng có trọng số xây dựng từ tập chùm đến lập 84 lịch 4.11 (a) Ví dụ chùm đến (b) kết lập lịch tối ưu kênh 4.12 (a)Đồ thị khoảng biểu diễn khả lập lịch chùm đến 84 89 Hình 4.11a 4.13 (b)MWC tìm thấy tương ứng với kết lập lịch tối ưu Hình 89 4.11b 4.14 (a)Ví dụ chùm đến (b) kết lập lịch tối ưu có lấp đầy khoảng 90 trống kênh 4.15 (a) Đồ thị khoảng biểu diễn khả lập lịch có lấp đầy khoảng 95 trống chùm đến Hình 4.14a (b) Clique tìm thấy tương ứng với kết lập lịch Hình 4.14b 4.16 So sánh xác suất gói tin LGS-MC, MWC-GS với giải thuật 95 heuristic mơ hình mạng Dumbbell 4.17 So sánh xác suất gói tin LGS-MC, MWC-GS với giải thuật 97 heuristic mơ hình mạng NSFNET-14 nút 4.18 So sánh xác Version suất gói tin LGS-MC, Demo - Select.Pdf SDK MWC-GS với GreedyOPT 97 mơ hình mạng Dumbbell 4.19 So sánh xác suất gói tin LGS-MC, MWC-GS với GreedyOPT 98 mơ hình mạng NSFNET-14 nút 98 4.20 So sánh xác suất gói tin MWC-VF-GS, OPT-GS với BATCHOPT mơ hình mạng Dumbbell 100 4.21 So sánh xác suất gói tin MWC-VF-GS, OPT-GS với BATCHOPT mơ hình mạng NSFNET-14 nút 100 4.22 So sánh ảnh hưởng kích thước khe thời gian τ đến hiệu lập lịch nhóm MWC-VF-GS, OPT-GS với BATCHOPT 101 x MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tốc độ phát triển nhanh Internet năm gần đây, với bùng nổ loại hình dịch vụ truyền thông, làm gia tăng không ngừng nhu cầu băng thông truyền thông Điều đặt thách thức việc tìm kiếm cơng nghệ truyền thông phù hợp nhằm nâng cao khả vận chuyển mạng hệ Mạng sợi quang với phát triển công nghệ ghép kênh bước sóng (Wavelength Division Multiplexing), mang đến giải pháp hồn hảo đáp ứng nhu cầu băng thơng bùng nổ Internet tương lai Từ xuất vào thập niên 90, mạng sợi quang trải qua nhiều hệ phát triển [46], [64], [27], [24], [31], [12]: từ mơ hình định tuyến bước sóng (Wavelength-Routed ) ban đầu dựa đường quang (lightpath) đầucuối dành riêng, -mơ hình chuyển mạch gói quang (Optical Packet Demo Version Select.Pdf SDK Switching) đề xuất gần đây, với ý tưởng xuất phát từ mơ hình mạng chuyển mạch gói điện tử Tuy nhiên với số hạn chế công nghệ, chưa thể sản xuất đệm quang (tương tự nhớ RAM môi trường điện tử) hay chuyển mạch tốc độ nano giây [8] [12], mô hình chuyển mạch gói quang chưa thể trở thành thực Một giải pháp thỏa hiệp đề xuất chuyển mạch chùm quang (Optical Burst Switching) mở hướng nghiên cứu xem công nghệ hứa hẹn cho mạng Internet hệ Một đặc trưng tiêu biểu mạng chuyển mạch chùm quang (mạng OBS) phần (gói) điều khiển (Burst Header Packet) tách rời với phần (chùm) liệu (Data Burst) Nói cách khác, để thực việc truyền chùm vào mạng lõi, gói điều khiển BHP tạo gửi trước khoảng thời gian offset(offset-time) Thời gian offset phải tính tốn đủ để đặt trước tài ngun cấu hình chuyển mạch nút trung gian dọc theo hành trình chùm quang từ nguồn đến đích Thêm vào đó, mạng OBS dành riêng số kênh (bước sóng), gọi kênh điều khiển cho việc truyền gói điều khiển BHP, kênh lại dùng cho việc truyền chùm liệu, nên gọi kênh liệu Như việc truyền gói điều khiển BHP tách rời hồn tồn với truyền liệu mặt không gian (trên kênh truyền khác) mặt thời gian (gửi trước khoảng thời gian offset) Với cách truyền liệu vậy, rõ ràng mạng OBS không cần đến đệm quang để lưu tạm chùm liệu chờ đợi việc xử lý chuyển mạch nút lõi, không yêu cầu chuyển mạch tốc độ nano giây Tuy nhiên, cách truyền tải đặt áp lực làm để gói điều khiển BHP kịp lập lịch đặt trước tài nguyên cấu hình chuyển mạch nút lõi, đảm bảo việc truyền tải chùm quang theo sau; nhiệm vụ hoạt động lập lịch đặt trước tài nguyên nút lõi mạng Vì vấn đề lập lịch cần quan tâm nghiên cứu nhằm tối đa hiệu suất băng thông, giảm mát liệu nâng cao hiệu suất hoạt động mạng OBS Động lực nghiên cứu Lập lịch hoạt động quan trọng mạng chuyển mạch chùm quang Khi gói điều khiển chùm đến nút lõi mạng, dựa Demo SDK vào thông tin Version chứa trong- Select.Pdf gói điều khiển thời điểm đến, thời điểm kết thúc chùm, lúc giải thuật lập lịch gọi để tìm kênh bước sóng khả dụng để lập lịch cho chùm đến (một kênh bước sóng gọi khả dụng thời điểm đến chùm lập lịch lớn LAU T thời gian đến chùm nằm khoảng trống (khoảng băng thông nhàn kênh đó) Mục đích giải thuật lập lịch xếp chùm đến kênh bước sóng ra, nhằm tối đa hiệu suất băng thông sử dụng, giảm số lượng chùm bị loại bỏ nâng cao hiệu suất hoạt động mạng OBS Hiện có nhiều giải thuật lập lịch đề xuất mà phân vào hai nhóm tiếp cận chính: • Phương pháp lập lịch trực tiếp • Phương pháp lập lịch nhóm Đối với phương pháp lập lịch trực tiếp gói điều khiển đến nút lõi mạng, giải thuật lập lịch trực tiếp [30], [74], [72], [71], [38], [11], [68], [18], [42], [6], [13], [2] gọi để tìm kênh bước sóng khả dụng lập lịch cho chùm nó; có nhiều kênh bước sóng khả dụng giải thuật lập lịch chọn kênh lập lịch mà tối ưu tiêu chí đặt giải thuật Trong số giải thuật lập lịch trực tiếp, BF-VF [42] giải thuật lập lịch tốt hiệu suất sử dụng băng thông Tuy nhiên hiệu lập lịch trực tiếp phụ thuộc vào tình trạng băng thơng kênh mà chùm lập lịch phân bố Một số giải pháp kết hợp lập lịch trực tiếp với lập lịch lại phân đoạn chùm đề xuất [55], [56], [49], [40], [66], [65], [57], [67], [54], [28], [39] Cụ thể lập lịch trực tiếp khơng tìm thấy kênh khả dụng, thay chùm đến bị đánh rơi hoàn toàn, lập lịch lại xếp lại chùm lập lịch kênh bước sóng nhằm tìm kiếm vị trí băng thơng nhàn rỗi để lập lịch cho chùm đến thực phân đoạn chùm nhằm để đánh rơi phần chùm đến bị tranh chấp Tuy nhiên lập lịch trực tiếp lập lịch trực tiếp kết hợp tối ưu việc lập lịch cho chùm đến thời mà khơng quan tâm đến chùm đến sau đó, nên phân mãnh băng thông tạo việc lập lịch chùm thời ảnh hưởng đến hiệu lập lịch sau Phương pháp lập lịch nhóm [25], [75], [15], [29], [9], [22], [21], [20] Demo Version Select.Pdf đề xuất, các- gói điều khiểnSDK đến khoảng thời gian tiến hành lập lịch đồng thời chùm tương ứng chúng Tuỳ thuộc vào nút lõi mạng có trang bị chuyển đổi bước sóng đầy đủ hay khơng, giải thuật lập lịch nhóm chia thành hai nhóm: Lập lịch nhóm đơn kênh trường hợp không sử dụng chuyển đổi lập lịch nhóm đa kênh trang bị chuyển đổi bước sóng đầy đủ Tuy nhiên giải thuật lập lịch nêu bộc lộ tồn sau: • Giải thuật lập lịch kết hợp: giải thuật lập lịch trực tiếp tối ưu chưa sử dụng giai đoạn để lập lịch cho chùm đến Việc lập lịch lại giải thuật giai đoạn xem xét chùm sau kênh Đoạn chồng lấp sử dụng kỹ thuật phân đoạn chùm giai đoạn bị loại bỏ • Giải thuật lập lịch nhóm đơn kênh: giải thuật có độ phức tạp tính tốn cao, chưa tận dụng khoảng trống băng thông tạo chùm lập lịch để lập lịch cho chùm đến Khe thời gian chờ lập lịch thiết lập với giá trị cố định mà không thay đổi linh hoạt theo lưu lượng đến • Giải thuật lập lịch nhóm đa kênh: Các giải thuật theo hướng tiếp cận heuristic chưa đưa tiêu chí chọn tối ưu lập lịch cho chùm đến mà dựa vào thứ tự xếp Các giải thuật lập lịch tối ưu làm tăng số lượng gói điều khiển, yêu cầu hệ thống phải có thay đổi mặt giao thức Hơn việc gỡ hết chùm lập lịch kênh để đưa toán lập lịch máy đồng không thực tế mạng thật Những tồn nêu động lực để Luận án nghiên cứu, cải tiến đề xuất số giải thuật lập lịch nhằm tối thiểu mất liệu, tối đa băng thông sử dụng, giảm thời gian chờ lập lịch, giảm độ phức tạp tính toán nâng cao hiệu hoạt động mạng OBS Mục tiêu nghiên cứu luận án Mục tiêu nghiên cứu chung Luận án nghiên cứu, cải tiến đề xuất số giải thuật lập lịch nhằm nâng cao hiệu mạng chuyển mạch chùm quangDemo bao gồm: tối thiểu mát dữSDK liệu, tối đa hiệu suất băng thông, Version - Select.Pdf giảm độ trễ giảm độ phức tạp tính tốn Mục tiêu cụ thể Luận án là: • Nghiên cứu, cải tiến giải thuật lập lịch trực tiếp kết hợp với lập lịch lại phân đoạn chùm • Nghiên cứu đề xuất số giải thuật cải tiến lập lịch nhóm đơn kênh • Nghiên cứu, cải tiến đề xuất giải thuật lập lịch nhóm đa kênh Trên sở mục tiêu nghiên cứu, Luận án triển khai theo ba vấn đề nghiên cứu chính: • Vấn đề : Cải tiến giải thuật kết hợp lập lịch trực tiếp với lập lịch lại phân đoạn chùm • Vấn đề : Cải tiến đề xuất giải thuật lập lịch nhóm đơn kênh • Vấn đề : Cải tiến đề xuất giải thuật lập lịch nhóm đa kênh 4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu • Đối tượng nghiên cứu: Các mơ hình, giải thuật lập lịch phương pháp xử lý tắc nghẽn mạng OBS • Phạm vi nghiên cứu: Nút lõi mạng OBS Phương pháp nghiên cứu • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tổng hợp cơng bố liên quan đến mơ hình, giải thuật lập lịch mạng OBS Phân tích, đánh giá ưu khuyết điểm cơng trình cơng bố để làm sở cho việc cải tiến đề xuất Đề xuất giải thuật lập lịch trực tiếp kết hợp, lập lịch nhóm đơn kênh đa kênh nhằm nâng cao hiệu mạng, bao gồm: giảm xác suất liệu, tăng mức độ sử dụng băng thông, giảm độ trễ đầu cuối giảm độ phức tạp tính tốn Chứng minh tính đắn tính tốn độ phức tạp giải thuật cải tiến đề xuất • Phương pháp mô phỏng, thực nghiệm: Cài đặt giải thuật cải tiến đề xuất nhằm chứng minh hiệu giải thuật Hệ mô Demo Version - Select.Pdf SDK NS2, gói mơ obs-0.9a sử dụng để tạo liệu mô giải thuật lập lịch cài đặt ngôn ngữ C++ Nội dung bố cục luận án Nội dung Luận án bao gồm mở đầu, bốn chương nội dung, phần kết luận, danh mục cơng trình liên quan đến Luận án danh mục tài liệu tham khảo Bốn chương nội dung cụ thể sau: • Chương 1: "Tổng quan lập lịch mạng chuyển mạch chùm quang" trình bày kiến thức mạng chuyển mạch chùm quang bao gồm lịch sử phát triển truyền thông quang, mơ hình chuyển mạch quang, kiến trúc mạng chuyển mạch chùm quang, hoạt động bên mạng tổng quan hướng tiếp cận lập lịch mạng chuyển mạch chùm quang • Chương 2: "Một cải tiến giải thuật lập lịch trực tiếp kết hợp với lập lịch lại phân đoạn chùm" trình bày tổng hợp nghiên cứu trước mơ hình kết hợp lập lịch trực tiếp, lập lịch lại phân đoạn chùm Trên sở phân tích, so sánh đánh giá, Luận án đề xuất cải tiến lập lịch trực tiếp kết hợp với lập lịch lại phân đoạn chùm nhằm giảm xác suất gói tin, giảm số chùm phải lập lịch lại giảm số chùm bị phân đoạn • Chương 3: "Một số cải tiến giải thuật lập lịch nhóm đơn kênh" trình bày tổng hợp nghiên cứu liên quan đến lập lịch nhóm trường hợp khơng sử dụng chuyển đổi bước sóng Trên sở phân tích, so sánh đánh giá, Luận án xây dựng mô hình lập lịch nhóm, đề xuất số giải thuật cải tiến lập lịch nhóm đơn kênh nhằm nâng cao hiệu suất lập lịch bao gồm: giảm xác suất mát liệu, giảm độ phức tạp giải thuật tăng tính thích nghi mơ hình lập lịch chuyển biến theo lưu lượng chùm đến • Chương 4: "Một số cải tiến giải thuật lập lịch nhóm đa kênh" trình bày tổng hợp, phân tích, so sánh đánh giá nghiên cứu liên quan đến lập lịch nhóm có sử dụng chuyển đổi bước sóng đầy đủ Từ Luận án đề Demo xuất số giải thuật lập lịch SDK nhóm đa kênh theo hai hướng Version - Select.Pdf tiếp cận: tối ưu kết lập lịch heuristic nhằm nâng cao hiệu suất lập lịch bao gồm: giảm xác suất mát liệu, giảm độ phức tạp giải thuật, giảm độ phức tạp hệ thống thực tế triển khai mạng OBS Đóng góp Luận án Các đóng góp Luận án bao gồm: • Đề xuất giải thuật lập lịch trực kết hợp lập lịch lại phân đoạn chùm iCSA[CT2] • Đề xuất giải thuật lập lịch nhóm đơn kênh LGS[CT8] cải tiến LGS-VF[CT4], LAGS[CT5], LAGS-VF[CT7] • Đề xuất giải thuật lập lịch nhóm đa kênh OPT-GS theo hướng tiếp cận tối ưu LGS-MC[CT6], LGS-MC-VF[CT3], MWC-GS[CT1], MWCVF-GS[CT1] theo hướng tiếp cận heuristic ... quan lập lịch mạng chuyển mạch chùm quang" trình bày kiến thức mạng chuyển mạch chùm quang bao gồm lịch sử phát triển truyền thơng quang, mơ hình chuyển mạch quang, kiến trúc mạng chuyển mạch chùm. .. 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. .. 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