ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP GIẢM XÁC SUẤT MẤT BURST TRONG MẠNG OBS BẰNG KỸ THUẬT PHÂN MẢNH BURST

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I - - BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP GIẢM XÁC SUẤT MẤT BURST TRONG MẠNG OBS BẰNG KỸ THUẬT PHÂN MẢNH BURST GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S NGUYỄN THỊ THU NGA NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: MẠC ĐỨC MẠNH HOÀNG NGỌC TÚ DƯƠNG THẾ QUANG ĐINH VĂN NAM HÀ NỘI, 2012 Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC …………………… ……………………………………………………… i DANH MỤC HÌNH VẼ…………………………………………………………………iv THUẬT NGỮ VIẾT TẮT…………………………………………………………… vii LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………………1 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CHUYỂN MẠCH QUANG…………………………3 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Các công nghệ chuyển mạch quang 1.2.1 Chuyển mạch kênh quang – OCS 1.2.2 Chuyển mạch gói quang – OPS 1.2.3 Chuyển mạch burst quang – OBS 1.3 Kết luận chƣơng CHƢƠNG 2: MẠNG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG………… ……………….8 2.1 Tổng quan 2.2 Kiến trúc mạng chuyển mạch burst quang 2.2.1 Kiến trúc OBS dạng lưới 10 2.2.2 Kiến trúc OBS dạng vòng (Ring) 11 2.3 Kiến trúc node OBS 12 2.3.1 Cấu trúc node biên 14 2.3.2 Cấu trúc node lõi 16 2.4 Kỹ thuật hợp burst quang 18 2.4.1 Cấu trúc khung burst 18 2.4.2 Nguyên tắc thiết lập burst 19 i Mục lục 2.4.3 Giá trị offset burst .22 2.5 Các giao thức thiết lập kết nối 23 2.5.1 Tell And Go (TAG) 23 2.2 Just In Time (JIT) 23 2.3 Just Enough Time (JET) .24 2.6 Kết luận chƣơng 25 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP PHÂN MẢNH BURST…………………………… 26 3.1 Tranh chấp liệu OBS phƣơng pháp giải .26 3.1.1 Tranh chấp OBS 26 3.1.2 Bộ đệm quang 26 3.1.3 Biến đổi bước sóng 28 3.1.4 Làm lệch hướng 29 3.2 Giảm tổn thất gói tin phƣơng pháp phân mảnh burst .30 3.2.1 Giới thiệu phân mảnh burst 31 3.2.2 Chính sách rớt phân mảnh tranh chấp .33 3.2.3 Phân mảnh làm lệch hướng 36 3.2.4 Khảo sát, đánh giá hiệu phân mảnh burst 38 3.3 Kết luận chƣơng 44 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ……………………………45 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… ……46 ii Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc OPS OBS Hình 1.2 Cấu trúc OBS Network Hình 2.1 Cấu trúc OBS Network Hình 2.2 Sơ đồ chức node mạng OBS 10 Hình 2.3 Kiến trúc OBS dạng lưới 10 Hình 2.4 Kiến trúc OBS dạng vòng (Ring) 11 Hình 2.5 Kiến trúc node OBS 13 Hình 2.6 Chức node biên mạng OBS 14 Hình 2.7 Cấu trúc node biên đầu vào 15 Hình 2.8 Cấu trúc node biên đầu 15 Hình 2.9 Cấu trúc node lõi OBS 17 Hình 2.10 Cấu trúc khung burst 18 Hình 2.11 Phương pháp thiết lập burst theo chiều dài burst theo thời gian 20 Hình 2.12 Giao thức JIT 24 Hình 2.13 Giao thức JET 26 Hình 3.1 Giải tranh chấp sử dụng ODL 29 Hình 3.2 Biến đổi bước sóng 31 Hình 3.3 Làm lệch hướng 32 Hình 3.4 Lựa chọn phân mảnh bị rớt có tranh chấp hai burst 35 iv Danh mục hình vẽ Hình 3.5 Bản tin trailer đạt hiệu 36 Hình 3.6 Bản tin trailer khơng đạt hiệu 37 Hình 3.7 Phân mảnh làm lệch hướng với hai burst tranh chấp 40 Hình 3.8 NSFNET với 14 nodes 41 Hình 3.9 Xác suất gói tin so với tải trọng NSFNET tải thấp 42 Hình 3.10 Xác suất gói tin so với tải trọng NSFNET tải trọng cao 43 Hình 3.11 Số bước nhảy trung bình so với tải NSFNET 44 Hình 3.12 Kích thước burst trung bình tính so với tải NSFNET 44 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Xác suất gói tin so với tải trọng giá trị thời gian chuyển mạch khác NSFNET Xác suất gói tin so với tải trọng NSFNET với burst đến theo Pareto Số bước nhảy trung bình so với tải NSFNET với burst đến theo Pareto 45 46 46 v Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dị BHP Burst Header Packet Gói tin tiêu đề Burst DCG Data Channel Group Kênh liệu DDP Segment and Drop Policy Làm lệch rớt phân mảnh DP Drop Policy Rớt toàn DPSK Differential Phase Shift Keying Bộ điều chế khóa dịch pha vi sai DR Delay Reservation Sự đình trệ DSDP Deflect, Segment and Drop Policy Làm lệch hướng phân mảnh rớt truyền FDL Fiber Delay Lines Đường trễ quang JET Just Enough Time JIT Just In Time MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng đô thị NRZ Non-Return to Zero Không trở không OADM Optical Add- Drop Multiplexer Bộ tách ghép kênh quang OBS Optical Burst Switching Chuyển mạch burst quang OCS Optical Circuit Switching Chuyển mạch kênh quang ODL Optical Delay Line Đường trễ quang OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang OXC Optical Cross Connection Bộ kết nối chéo quang QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ SUC Switching unit control Đơn vị điều khiển chuyển mạch vi Thuật ngữ viết tắt TAG Tell And Go Báo hiệu truyền WADM Wavelength Add- Drop Multiplexer Bộ xen rẽ ghép kênh theo bước sóng WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh quang theo bước sóng WRN Wavelength Routed Networking Giao thức định tuyến bước sóng quang vii Lời mở đầu LỜI NÓI ĐẦU Do nhu cầu trao đổi thông tin người ngày tăng với nhiều dịch vụ đa dạng gây nên "bùng nổ" lưu lượng làm cho mạng với sở hạ tầng cũ trở nên tải, cần phải sử dụng công nghệ chuyển mạch để tăng tốc độ truyền tải thông tin sử dụng tài nguyên mạng cách hiệu Chuyển mạch quang đời giải pháp lựa chọn để nâng cao hiệu truyền tải thông tin tốc độ cao mà thay đổi hay bổ sung hệ thống truyền dẫn quang sẵn có mạng Trong chuyển mạch quang, chuyển mạch burst quang công nghệ chuyển mạch mới, kết hợp ưu điểm chuyển mạch kênh gói quang, kết hợp số gói tin tạo thành burst với gói mang thông tin điều khiển nên giảm lượng thông tin điều khiển mà khơng làm kích thước gói tin tăng lên Đây lựa chọn phù hợp thời điểm cho mạng truyền dẫn tốc độ cao Một vấn đề quan trọng mạng OBS vấn đề giải tranh chấp Các chế giải tranh chấp có bao gồm chế định tuyến chệnh hướng, chuyển đổi bước sóng sử dụng đệm Một giải pháp để giảm tổn thất gói tranh chấp phân mảnh burst Đề tài “Nghiên cứu phương pháp giảm tổn thất gói tin chuyển mạch burst quang phương pháp phân mảnh burst” tập trung vào việc tìm hiểu phương pháp phân giảm tổn thất gói tin phân mảnh burst Báo cáo đề tài trình bày nội dung sau: Chương 1: Giới thiệu chuyển mạch quang Chương 2: Mạng chuyển mạch burst quang - OBS Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst Nhóm sinh viên chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa Viễn Thông I tạo cho chúng em hội tham gia nghiên cứu khoa học, trau dồi kiến thức, tìm hiểu chuyên ngành rèn luyện thân Đây hội tốt để chúng em tiếp cận với công Lời mở đầu nghệ truyền dẫn, vận dụng kiến thức học chương trình khóa vào tìm hiểu mơ hình mạng viễn thơng thực tế Nhóm nghiên cứu chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Cô giáo: ThS Nguyễn Thị Thu Nga, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài Do đề tài nghiên cứu thực thời gian có hạn nên báo cáo chắn nhiều thiếu sót, chúng em mong nhận đánh giá, dạy thầy để đề tài hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2012 Nhóm sinh viên thực Chương 1: Giới thiệu chuyển mạch quang CHƢƠNG : GIỚI THIỆU VỀ CHUYỂN MẠCH QUANG Nội dung chương giới thiệu khái quát ý tưởng ứng dụng mạng chuyển mạch quang, ưu điểm, lợi ích cần thiết xây dựng mạng chuyển mạch quang, đồng thời thách thức mặt kỹ thuật mà mạng chuyển mạch quang phải đối mặt công nghệ chưa giải vấn đề Bên cạnh đó, chương giới thiệu cách tổng quan công nghệ chuyển mạch cho mạng quang, đặc điểm cơng nghệ để từ nhận thấy vai trò ý nghĩa ứng dụng đề tài nghiên cứu “Giảm tổn thất gói tin phương pháp phân mảnh burst” vào xây dựng mạng chuyển mạch quang 1.1 Giới thiệu chung Nhu cầu thông tin người ngày phát triển mạnh mẽ với nhiều loại hình dịch vụ đa dạng Điều đặt thách thức hệ thống truyền thơng vốn có, vốn xây dựng chủ yếu phục vụ cho nhu cầu thoại truyền thông tin không đòi hỏi tốc độ cao Một yêu cầu đặt phải xây dựng hệ thống có khả cung cấp băng thông lớn, truyền lượng lớn liệu với tốc độ cao Sợi quang với tính chất ưu việt việc ứng dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) giải pháp hứa hẹn cho mạng Internet hệ Thế hệ kiến trúc mạng point to point WDM (WDM điểm - điểm) Một mạng gồm nhiều liên kết điểm điểm, tất lưu lượng vào node từ sợi quang chuyển đổi từ quang sang điện tất lưu lượng từ node chuyển đổ từ điện sang quang trước đưa vào sợi quang Việc tách ghép luồng quang cách chuyển đổi quang điện node làm tăng độ trễ tăng chi phí mạng Để khắc phục ta xây dựng mạng toàn quang, nghĩa việc chuyển tiếp gói hồn tồn miền quang Kiến trúc mạng quang thứ hai dựa xen rẽ ghép kênh theo bước sóng Wavelength Add- Drop Multiplexer (WADM) WADM tách bước sóng chọn cho phép bước sóng khác qua Nói chung, lưu lượng qua node lớn lưu lượng cần rẽ node Do ta giảm chi phí tồn mạng Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst chuyển mạch quang, có phân mảnh burst trùng với burst khác bị rớt Nếu thời gian chuyển mạch không đáng kể sau phân mảnh thêm bị chuyển đổi lại cấu hình Tiếp theo báo cáo này, burst mà đến trước gọi burst gốc (original burst) burst đến sau gọi burst tranh chấp (contending burst) Để trì liệu định dạng thông suốt, lớp quang học không cần phải lưu ý ranh giới phân mảnh thực tế định dạng gói liệu trường hợp này, lớp quang học biết thông tin nguồn burst nút đến, thời gian offset burst, thời lượng burst mức ưu tiên burst Sự thông suốt dẫn đến định liên quan đến giảm thiểu liệu, kết thúc phân mảnh riêng lẻ chia làm hai phần dẫn đến phục hồi liệu cho phân mảnh mất, nhiên cách trì tính suốt lớp quang học đơn giản khơng chi phí bổ sung u cầu nút lõi Nếu ranh giới phân mảnh suốt lõi quang, sau node biên phải xác định xử lý phân mảnh điện tử Hơn nữa, nút nhận phải có khả phát đoạn bắt đầu xác định phân mảnh có ngun vẹn hay khơng, đó, số loại phát lỗi sửa lỗi sử dụng phân mảnh Các xung đồng thông tin tín hiệu cần phải lưu trữ tiêu đề phân mảnh nút nhận để xác định phục hồi liệu lưu trữ phân mảnh Một khả thực phân mảnh dụng khung Ethernet Nếu phân mảnh gồm khung Ethernet việc phát đồng hóa có nhờ thực phương pháp sử dụng trường đầu đoạn tín hiệu đầu khung Ethernet, lỗi khung hình khơng đầy đủ phát cách sử dụng trường CRC khung Ethernet, khơng có kiểm sốt khơng u cầu từ phân mảnh khác so với liên kết khung Ethernet Nếu phân mảnh không cố định kích thước, việc lựa chon chiều dài phân mảnh tham số hệ thống quan trọng Chiều dài phân mảnh cố định biến thiên Nếu phân mảnh cố định chiều dài, đồng hóa bên nhận dễ dàng hơn, nhiên chiều dài phân mảnh thay đổi phù hợp với thay đổi chiều dài gói liệu để hiệu Kích thước phân mảnh xác định mối liên hệ tổn thất gói tin tranh chấp độ dài cần thiết cho burst Phân mảnh 32 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst dài dẫn đến thất thoát liệu lớn phân mảnh bị rớt trình tranh chấp, nhiên tốn chi phí cho phân mảnh (ví dụ chiều dài tiêu đề phân trung bình thấp hơn) Trong báo cáo này, giả định đoạn khung Ethernet, có gói tin có độ dài cố định khơng tìm hiểu vấn đề xác định kích thước phân mảnh tối ưu 3.2.2 Chính sách rớt phân mảnh tranh chấp Phân mảnh bị rớt Burst gốc Burst tranh chấp Vùng tranh chấp Thời gian chuyển mạch Hình 3.4 Lựa chọn phân mảnh bị rớt có tranh chấp hai burst Có hai kỹ thuật cho rớt phân mảnh tranh chấp xảy burst xem xét đến :  Dropping the tail of the original burst (Rớt phần đuôi burst gốc)  Drop the head of the contending burst (Rớt phần đầu burst tranh chấp) Phương pháp rớt phân mảnh đầu cắt bỏ phân mảnh đầu burst tranh chấp phương pháp rớt phân mảnh đuôi loại bỏ phân mảnh tranh chấp đuôi burst gốc Trong hai phương pháp này, phương pháp rớt phân mảnh đuôi cho kết tốt việc vận chuyển có trình tự gói tin tới đích gói tin bị rớt truyền lại lần truyền sau Vấn đề xảy bị rớt phần tiêu đề burst gốc tạo thành trước tranh chấp xảy lưu thông tin chiều dài burst gốc Do đó, node sau khơng biết burst bị cắt bỏ phần đuôi Nếu node sau cắt bỏ mảnh bị cắt bỏ tranh chấp với burst khác, vừa bị rớt khỏi node trước điều kéo theo kết gói tin cách không mong muốn Xét cách giải bị rớt phân mảnh đi, phần trì 33 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst suốt q trình truyền qua mạng, sau burst tranh chấp ln ln có mức ưu tiên thấp phân mảnh khác burst, không chiếm giữ vị trí phân mảnh burst khác Tuy nhiên, trường hợp bị cắt bỏ không giữ lại, vài hoạt động cần để loại bỏ gói tin mát không cần thiết Một giải pháp đơn giản node xảy tranh chấp tạo gửi tin trailer node sau biết tranh chấp burst kết thúc Trong cách giải này, offset tin trailer gói cuối burst tranh chấp giống để offset header thời điểm bắt đầu burst giống Header Trailer Header Control Channel a b a Dropped tail Data Channel a Data Channel b Control Channel Virtual Contention Hình 3.5 Bản tin trailer đạt hiệu Chúng ta lưu ý rằng, tin trailer tao ra, khơng hồn tồn hiệu việc loại bỏ tranh chấp với phân mảnh burst cắt bỏ Hình 3.5 cho thấy tin trailer đến nút cuối trước tin header burst tranh chấp (burst b) Ngay sau nhận tin trailer, node cập nhật chiều dài burst gốc (burst a) Vì header burst tranh chấp (burst b) đến tránh xung đột Trong trường hợp hình 3.6 đây, phần header burst tranh chấp (burst b) đến node cuối trước tin trailer burst gốc (burst a), chuyển mạch xảy tranh chấp, phân mảnh đuôi burst ban đầu bị cắt Mặc dù gói tin tin trailer khơng hồn tồn loại bỏ tình trạng tranh chấp giảm thiểu 34 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst tình vậy, điều quan trọng tạo truyền header sớm tốt nút đầu nguồn Trailer Header Header Control Channel Dropped tail a Data Channel Data Channel b a a b Control Channel Virtual Contention Hình 3.6 Bản tin trailer không đạt hiệu Trong cách giải rớt phần đầu, phân mảnh đầu burst tranh chấp bị rớt Cách giải cho rớt phần đầu gói burst tranh chấp lập lịch truyền lịch trình khác bới lập biểu (scheduler) Khi đó, tin điều khiển burst tranh chấp cần điều chỉnh làm chậm lại Ưu điểm phương pháp đảm bảo burst truyền lần đến node mà khơng gặp phải tranh chấp, sau burst đảm bảo để hoàn thành việc qua node mà chiếm giữ (thay thế) burst sau Các thách thức đặt phân mảnh burst:  Thời gian chuyển mạch: Khi hệ thống không sử dụng đệm chế trễ, thời gian chuyển mạch thước trực tiếp số lượng gói bị q trình cấu hình lại chuyển mạch xảy tranh chấp Thời gian chuyển mạch chậm thể gói tin cao  Giới hạn phân mảnh: Trong mạng chuyển mạch quang, giới hạn phân mảnh phân mảnh burst ln rõ ràng để node trung gian chuyển phân mảnh burst quang Tại node biên, burst làm thành nhiều phân mảnh, node nhận phải nhật thời điểm bắt đầu phân mảnh điều chỉnh có hay khơng phân mảnh nguyên vẹn Nếu phân mảnh bao gồm: khung ethernet, q trình phát đồng hóa thực vùng ban 35 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst đầu phần đầu khung Ethernet, lỗi khung chưa hoàn chỉnh bị phát vùng CRC khung Ethernet  Tạo Trailer: Trailer tạo điện tử chuyển mạch nơi tranh chấp xảy Thời gian để tạo đoạn trailer có tính gộp thời gian xử lý tiêu đề ( ) nút 3.2.3 Phân mảnh làm lệch hướng Một phần mở rộng phân mảnh burst thực phân mảnh lệch hướng Thay cắt bỏ phân mảnh tranh chấp, làm lệch tồn phân mảnh burst tới cổng đầu khác với cổng đầu dự kiến Cách tiếp cận gọi định tuyến lệch hướng Thực phân mảnh làm lệch hướng làm tăng xác suất burst tới đích cải thiện hiệu suất Một vấn đề phát sinh burst bị lặp bị chuyển hướng nhiều lần, dẫn đến lãng phí băng thơng mạng Để tránh vấn đề này, hopcount burst đạt đến ngưỡng, burst loại bỏ Sự hạn chế hopcount đảm bảo thời gian offset trì giá trị hợp lý Ngồi ra, lệch hướng làm tăng xác suất gói điều kiện tải cao Có thể có nhiều cổng lệch hướng thay Cổng lệch hướng thay phân bổ trước cách sử dụng sách chuyển cổng cố định thứ hai sử dụng thuật toán đường ngắn thứ hai Một phương pháp tiếp cận cân tải, dựa trạng thái đường truyền sử dụng Trong báo này, xem xét có cổng lệch hướng thay thế, chọn cổng mà kết đường ngắn thứ hai đến đích Lựa chọn burst (hoặc phân mảnh) để làm lệch hướng thời gian tranh chấp thực cách sau đây: Thứ nhất, burst với chiều dài lại ngắn (có tính đến thời gian chuyển mạch vào tài khoản) lệch cổng thay thế, loại bỏ cổng thay bận Thứ hai, kết hợp mức ưu tiên vào burst, trường hợp tranh chấp, burst có ưu tiên thấp bị làm lệch hướng phân mảnh dựa sách Kết hợp phân mảnh với độ lệch, có hai cách tiếp cận để sách giải tranh chấp, cụ thể là, phân mảnh làm lệch hướng Trong sách phân mảnh đầu tiên, chiều dài lại burst gốc ngắn so với burst 36 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst tranh chấp, burst ban đầu bị phân mảnh đuôi làm lệch hướng, ngược lại burst tranh chấp bị làm lệch hướng Trong trường hợp cổng thay bận, phần lệch hướng burst ban đầu cắt bỏ Trong sách làm lệch hướng đầu tiên, trường hợp tranh chấp, burst tranh chấp bị làm lệch hướng cổng thay rảnh rỗi Nếu cổng thay bận chiều dài lại burst ban đầu ngắn hơn, burst ban đầu phân mảnh bị rơi Nếu burst tranh chấp ngắn hơn, burst ban đầu giảm xuống Một ví dụ chương trình làm lệch phân mảnh thể hình 3.7 Ban đầu tiêu đề burst a đến chuyển mạch, được chuyển lên đầu cổng Một tiêu đề burst b đến chuyển mạch, có tranh chấp Vì thời gian offset xác định cho tất burst, tiêu đề burst tranh chấp đâu Vì vậy, xem xét đến thời gian chuyển mạch, dựa sách phân mảnh đầu tiên, burst làm lệch hướng đến cổng thay rảnh cắt bỏ cơng thay bận Ở đây, chiều dài lại burst a ngắn so với chiều dài b burst Do burst a phân mảnh làm lệch hướng đến cổng thay burst Một tiêu đề tạo cho burst lệch hướng gửi kênh kiểm soát đầu Các tiêu đề thực thời điểm xử lý tiêu đề burst b Các tiêu đề tạo cho burst phân mảnh gửi kênh điều khiển kênh đầu Các gói tin burst phân mảnh bị trình cấu hình lại chuyển mạch Do thời gian chuyển mạch nhanh cải thiện hiệu suất Hình 3.7 Phân mảnh làm lệch hướng với hai burst tranh chấp 37 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst Trong phân mảnh với sách lệch, thời gian xử lý nút bao gồm thời gian để tạo tiêu đề cho phân mảnh burst trường hợp tranh chấp Do thời gian offset tương tự trường hợp chuyển mạch tiêu chuẩn burst quang Một tác dụng phụ có phân mảnh làm lệch hướng là: có tranh chấp, burst có phần lại ngắn phân mảnh làm lệch hướng burst Burst tạo dẫn đến việc làm burst bị rời rạc tranh chấp với burst khác mạng, dẫn đến phân mảnh tăng thêm Tuy nhiên phân mảnh là vấn đề lớn, sau burst phân mảnh, chiều dài nhỏ giả sử phân mảnhkhi hai burst tranh chấp, chiều dài so sánh burst có chiều dài nhỏ chiều dài burst tranh chấp phần lại burst gốc làm lệch hướng phân mảnh tương ứng Như vậy, phân mảnh ngắn có ưu tiên thấp không cản trở đáng kể burst khác 3.2.4 Khảo sát, đánh giá hiệu phân mảnh burst Trong phần đánh giá hiệu này, đánh giá kết phương án xử lý tranh chấp phân mảnh làm lệch sau: Drop Policy (DP): Rớt toàn burst tranh chấp Deflect and Drop Policy (DDP): Làm lệch burst tranh chấp vào cổng thay Nếu cổng bận rớt burst Segment and Drop Policy (SDP): burst tranh chấp truyền Burst ban đầu bị phân mảnh, phần cuối phân mảnh bị rớt Segment, Defect Drop Policy (SDDP): burst ban đầu bị phân mảnh, phần cuối phân mảnh làm lệch cổng thay rảnh, không phần cuối bị rớt Deflect, Segment and Drop Policy (DSDP): burst tranh chấp lệch hướng đến cổng rảnh rỗi có, ngược lại burst ban đầu bị phân mảnh phần cuối bị rớt, burst tranh chấp truyền Để đánh giá hiệu hoạt động phân mảnh phương pháp làm lệch, xây dựng mơ hình mơ 38 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst Hình 3.8 biểu diễn 14 nút mạng NSF mà phân tích để thu kết mơ Khoảng cách liên kết tính km Hình 3.8 NSFNET với 14 nodes Sau giả thiết mô phỏng:  Burst đến mạng theo phân bố Poisson  Tốc độ truyền dẫn 10 Gb/s  Độ dài gói tin 1500 bytes  Chiều dài burst số ngẫu nhiên tạo theo cấp số nhân làm tròn đến số nguyên gần gói với chiều dài cố định, chiều dài trung bình burst 100 µs  Thời gian chuyển mạch 10µs,  Khơng tính đến đệm liệu chuyển đổi bước sóng nút  Chuyển mạch phân bố đồng tất cặp nguồn-đích  Đường định tuyến ngắn cố định sử dụng tất cặp nút Hình 3.9 thể tổng xác suất gói so với tải trọng phương pháp giải tranh chấp Chiều dài trung bình giả định burst 100µs Chúng ta quan sát thấy SDP đạt kết tốt so với DP tất điều kiện tải trọng, ba phương pháp có làm lệch phân mảnh tranh chấp, cụ thể DSDP, SDDP DDP đạt hiệu tốt phương pháp tương ứng không làm lệch DSDP cho kết tốt so với SDDP DDP tất giá trị tải trọng Do tải thấp tốt nên làm lệch 39 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst hướng trước phân mảnh Ngoài ra, tải thấp DDP cho kết tốt so với SDDP khơng có tổn thất gói tin thời gian chuyển mạch DDP Chúng ta thấy sách với phân mảnh đạt hiệu tốt so với sách mà khơng có phân mảnh Một cách giải thích hợp lý là, phân mảnh, trung bình nửa gói tin burst bị xảy tranh chấp (với giả định chiều dài burst theo hàm mũ) Ngồi ra, tải thấp, có lượng lớn dung lượng rảnh làm tăng khả lệch hướng thành cơng Hình 3.9 Xác suất gói tin so với tải trọng NSFNET tải thấp Hình 3.10 Xác suất gói tin so với tải trọng NSFNET tải trọng cao 40 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst Hình 3.10 cho thấy xác suất gói tải tin cao DSDP đạt hiệu tốt tải thấp SDDP đạt hiệu tốt tổng trọng tải vào mạng từ đến 55 Erlang, sau SDP thực tốt ngang nhau, tốt DDP thực tốt tải thấp, tải cao DP so với DDP Chúng ta quan sát thấy rằng, tải cao, sách mà khơng làm lệch thực tốt sau sách làm lệch Ở tải cao, làm lệch thêm để tải, làm tăng khả tranh chấp làm tăng khả Hình 3.11 cho thấy số lượng trung bình bước nhảy so với tải trọng sách khác Trong sách làm lệch, số lượng lệch tăng lên tải tăng, dẫn đến khoảng cách bước nhảy trung bình cao tải thấp Như vậy, bursts với số bước nhảy trung bình cao có khả để đến đích dự định khoảng cách bước nhảy trung bình giảm tải tăng Chính sách phân mảnh có số bước nhảy cao so với sách tương ứng mà khơng có phân mảnh, xác suất burst đến đích cao với phân mảnh Hình 3.11 Số bước nhảy trung bình so với tải NSFNET Hình 3.12 cho thấy kích thước burst đầu trung bình so với tải trọng sách khác Kích thước burst đầu đo burst bị rớt burst truyền thành 41 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst cơng Ban đầu, kích thước burst giảm tải trọng tăng, với phân mảnh số lượng tranh chấp ngày tăng Khi tải trọng tăng nữa, phân mảnh burst gặp tranh chấp nhiều hơn, phân mảnh burst có kích thước nhỏ (ưu tiên thấp hơn), phân mảnh burst có xu hướng bị rớt Hình 3.12 Kích thước burst trung bình tính so với tải NSFNET Hình 3.13 Xác suất gói tin so với tải trọng giá trị thời gian chuyển mạch khác NSFNET 42 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst Xác suất gói tin so với tải trọng giá trị thời gian chuyển mạch khác thể hình 3.13.Khi tăng thời gian chuyển mạch, hiệu suất SDDP giảm số lượng lớn gói tin bị trình cấu hình lại chuyển mạch Mặt khác, DDP không bị ảnh hưởng thời gian chuyển mạch mát gần không đổi Với giá trị thời gian chuyển mạch thấp, kết cho thấy SDDP tốt so với DDP tiêu chuẩn, giá trị thời gian chuyển mạch cao hơn, DDP tiêu chuẩn tốt hơn SDDP mát gói tin thời gian chuyển mạch Để có liệu burst nút biên, mô Pareto burst đến với 100 nguồn lưu lượng độc lập.Chiều dài burst cố định theo chiều dài trung bình burst trường hợp Poisson, tức là, 100 gói tin có kích thước cố định Tham số Hurst, H thiết lập 0,525 Các giả định lại giống Chúng ta vẽ đồ thị mô tả cho xác suất gói tin, số bước nhảy trung bình, kích thước burst đầu so với tải cho thời gian phân bố Pareto đến kích thước bursts cố định Hình 3.14 đồ thị xác suất tổng gói tin bị so với tải trọng đến burst Pareto, độ phân giải khác sách tranh chấp Các kết tương với trường hợp Poisson, ngoại trừ DSDP sách tốt cho phạm vi tải khả sát sát Chúng ta quan sát thấy sách với độ lệch thực tốt so với trường hợp Poisson burstiness tăng nguồn Lệch lựa chọn tốt để tránh tranh chấp nguồn Hình 3.14 Xác suất gói tin so với tải trọng NSFNET với burst đến theo Pareto 43 Chương 3: Phương pháp phân mảnh burst Hình 3.15 Số bước nhảy trung bình so với tải NSFNET với burst đến theo Pareto Hình 3.15 cho thấy số lượng trung bình bước nhảy so với tải với lượng burst đến Pareto cho sách Các kết tương tự trường hợp Poisson 3.3 Kết luận chƣơng Nội dung chương trình bày vấn đề tranh chấp mà mạng OBS gặp phải, xem xét hướng giải quyết, ưu nhược điểm độ khả thi phương pháp Qua thấy điều kiện tài nguyên có hạn, kỹ thuật phân mảnh burst phù hợp để triển khai mang lại hiệu tốt Chương vào tìm hiểu kỹ thuật phân mảnh burst, đặc điểm phương pháp Cuối nội dung chương đưa kết khảo sát mô hiệu phương pháp phân mảnh burst việc giảm xác suất thông tin mạng OBS 44 Kết luận hướng phát triển đề tài KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Với đặc điểm bật phương thức trung gian OCS OPS, OBS khắc phục nhược điểm mà hai phương thức gặp phải Vì OBSNET mạng chuyển mạch quang phù hợp để triển khai có nhiều ứng dụng hệ thống thông tin quang Nội dung chương đề tài vào tìm hiểu, nghiên cứu kiến trúc, đặc điểm mạng chuyển mạch burst quang Việc nghiên cứu tranh chấp mạng chuyển mạch burst quang cần thiết cho việc xây dựng triển khai mạng Trong mạng OBS, tranh chấp giải thông qua kỹ thuật đệm quang, định tuyến lệch hướng, chuyển đổi bước sóng kỹ thuật tổng hợp kỹ thuật Trong trường hợp tài nguyên mạng hạn chế, kỹ thuật phân mảnh burst cho hiệu tốt Chương đề tài nghiên cứu nội dung Hướng phát triển đề tài:  Nghiên cứu sâu chiều dài tối ưu phân mảnh để kỹ thuật đạt hiệu tốt  Kỹ thuật xử lý phân mảnh bị rớt  Tìm giải thuật kết hợp kỹ thuật phân mảnh làm lệch cho đạt hiệu tối ưu khả thi 45 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] JASON P JUE The University of Texas at Dallas, VINOD M VOKKARANE University of Massachussetts Dartmouth, “Optical Burst Switched Networks”, ©2005 Springer Science + Business Media, Inc [2] Eduardo Magaña & Javier Aracil, “On burst length distribution and preemption probabilities in OBS networks with burst segmentation”, Photonic Network Communications (2006) 11:163–172 DOI 10.1007/s11107-005-6020-1 [3] S Sarwar IEEE, S Aleksic OVE, IEEE, K Aziz, “Optical burst switched (OBS) systems with segmentation-based dropping”, Elektrotechnik & Informationstechnik (2008) 125/7/8: 296–300 DOI 10.1007/s00502-008-0555-7 [4] “Burst Segmentation: An Approach For Reducing Packet Loss In optical Burst Switched Networks” Vinod M Vokkarane, Jason P Jue, and Sriranjani Sitaraman Department of Computer Science, The University of Texas at Dallas Richardson, TX 75083 [5] Biao Chen, Vinod M Vokkarane, Jason P.Ju, “Absolute QoS Differentiation in Optical Burst Switched Network”, IEEE, 2004 [6] Chen, Y.,Qiao, c and Yu ,X., (2004), Optical burst switching: a new area in optical networking research, IEEE Network, vol 18, pp.16-23 46 ... giải pháp để giảm tổn thất gói tranh chấp phân mảnh burst Đề tài Nghiên cứu phương pháp giảm tổn thất gói tin chuyển mạch burst quang phương pháp phân mảnh burst tập trung vào việc tìm hiểu phương. .. 29 3.2 Giảm tổn thất gói tin phƣơng pháp phân mảnh burst .30 3.2.1 Giới thiệu phân mảnh burst 31 3.2.2 Chính sách rớt phân mảnh tranh chấp .33 3.2.3 Phân mảnh làm lệch... phương pháp phân giảm tổn thất gói tin phân mảnh burst Báo cáo đề tài trình bày nội dung sau: Chương 1: Giới thiệu chuyển mạch quang Chương 2: Mạng chuyển mạch burst quang - OBS Chương 3: Phương pháp