Giải quyết tranh chấp trong chuyển mạch chùm quang

i c Qu c Gia Thành Ph H Chí Minh Tr ng i c Bách Khoa Khoa nnT NGUY N THANH LIÊM GI I QUY T TRANH CH P TRONG CHUY N M CH CHÙM QUANG (CONTENTION RESOLUTION IN OBS NETWORK) CBHD: PGS.TS PH M H NG LIÊN Chuyên ngành: thu t vơ n i n t Khóa : 15 Mã s ngành : 2.07.01 TÓM T T LU N V N TH C TP Hô Chi Minh, thang 12 n m 2006 i Cám n Tôi xin chân thành bày t lịng bi t n kính tr ng sâu s c n Cô PGS.TS Ph m H ng Liên Cơ ã t n tình h ng d n, t o u ki n thu n l i v m i m t tơi hồn thành lu n v n th c s Tôi c ng xin chân thành c m n quý th y cô khoa n- i n t tr ng i h c Bách khoa, nh ng ng i ã truy n t ki n th c, nh h ng cho su t trình h c t p nghiên c u sau i h c Xin c m n gia ình, b n bè nh ng ng i thân ã ng h , ng viên giúp su t khóa h c q trình th c hi n lu n v n Xin trân tr ng ghi nh Nguy n Thanh Liêm ABSTRACT That increasing cheafly upon the development of the data transmitted networks: X.25, STM, SONET frame, ATM … and the blaze about IP traffics This express development make the requirement about network’s capacity relentless increasing The use fiber and express transmission technology are with bandwidth services is top-concern This lead to have researchs about devision technologys in the express transmission such as switch technologys Emerging all-optical systems are expected to provide optical circuitswitched connections, or lightpaths, between edge routers over an optical core network; however, since these circuit-switched connections are fairly static, they may not be able to accommodate the bursty nature of Internet traffic in an efficient manner Ideally, in order to provide thehighest possible utilization in the optical core, nodes would need to provide packet switching at the optical level Such all-optical packet switching is likely to be infeasible in the near future due to technological constraints A possible near-term alternative to all-optical circuit switching and alloptical packet switching is optical burst switching Optical Burst Switching (OBS) is one of the most promising optical switching technologies, combining the best of both optical circuit and packet switching As optical burst switching move to reality, several problems are research One of them is the main topic of my thesis: “Contention resolution in OBS network” In this thesis, I propose a new fiber delay line usage stategy for contention resolution in OBS network The thesis is divided into three parts: Part one: introduces the fundamentals of OBS networks, include of operation mechanism and switching methods It consists of two chapters: Chapter 1: presents about the optical network broadly Chapter 2: presents about the OBS network architecture, the problem of OBS which consist of burst assembly, signaling QoS… in OBS network Part two: proposes some contention resolution methods and propose a new fiber delay line usage stategy for contention resolution It consists of two chapters: Chapter 3: presents about several contention resolution methods: optical buffering, wavelengh conversion, deflection routing, burst segmentation… Chapter 4: presents about channel scheduling and propose a new fiber delay line usage stategy Part three: performs simulation of contention resolution metthod in OBS network with Cost-based FDL usage strategy algorithm to verify the theoretical analysis It consists of two chapters: Chapter 5: presents the simulation results of OBS networks Chapter 6: presents the conlutions and developmental steer of this thesis Tóm t t Trong nh ng n m g n ây, m ng Internet phát tri n nhanh chóng, ch y u nh vào s phát tri n c a m ng truy n s li u nh X.25, STM, SONET frame, ATM… ã có s bùng n v l u l ng IP S phát tri n v i t c chóng m t làm gia t ng không ng ng yêu c u v dung l ng m ng Vi c s d ng cáp quang k thu t truy n d n t c cao i v i d ch v b ng r ng ang m i quan tâm hàng u u d n n có nhi u h ng nghiên c u v k thu t phân chia truy n d n t c cao c ng nh công ngh chuy n m ch S xu t hi n nh ng h th ng toàn quang nh m cung c p k t n i chuy n ch – ch gi a router ng cho t c truy n cao h n, nh ng ph n l n nh ng k t n i d ng nh không phù h p v i ng l u l ng kh i v n có c a internet Cách lý t ng khai thác ng quang m t cách tri t nút ng c n ph i cung c p chuy n ch gói quang, nh ng kh n ng ch a th t s kh thi t ng lai g n nh ng h n ch v m t cơng ngh T ó m t gi i pháp khác c xu t ó chuy n ch chùm quang (OBS) Cho n nay, chuy n m ch chùm quang v n m t nh ng k thu t chuy n m ch quang nhi u tri n v ng th c t nh t, k t h p c c nh ng u i m c a chuy n m ch m ch quang chuy n m ch gói quang M c dù v y a chuy n m ch chùm quang vào th c t , c ng có nhi u v n c n xem xét M t nh ng v n ó n i dung c a lu n v n này: “Gi i quy t tranh ch p m ng OBS” Lu n v n xu t m t chi n l c s d ng dây tr quang m i dùng gi i quy t tranh ch p m ng OBS Lu n v n c chia làm ba ph n: Ph n 1: Lý Thuy t T ng Quan, c p n ki n th c c b n v m ng OBS, bao g m c ch ho t ng, k thu t chuy n m ch Nó g m có hai ch ng: Ch ng : Trình bày nh ng khái ni m t ng quan v m ng quang Ch ng : Trình bày v ki n trúc m ng OBS Các v n m ng OBS nh : t p h p burst, k thu t báo hi u, ch t l ng d ch v QoS m ng OBS… Ph n 2: Các Ph ng Pháp Gi i Quy t Tranh Ch p, tìm hi u xu t chi n c s d ng dây tr quang m i dùng gi i quy t tranh ch p Nó g m có hai ch ng: Ch ng : Trình bày bi n pháp gi i quy t tranh ch p chùm nh : dùng b m quang, chuy n i b c sóng, nh n l ch, phân n chùm… Ch ng : Trình bày vi c l p l ch kênh a m t chi n l c s d ng dây tr quang m i gi i quy t tranh ch p Ph n 3: K t Qu Và ánh Giá, th c hi n mô ph ng ph ng pháp gi i quy t tranh ch p v i gi i thu t ã xu t Nó g m có hai ch ng Ch ng : Trình bày ch ng trình k t qu mơ ph ng m ng OBS v i gi i thu t s d ng dây tr d a chi phí kênh Ch ng : Trình bày k t lu n c ng nh h ng phát tri n c a tài CL C DANH M C HÌNH I PH N 1: LÝ THUY T T NG QUAN CH NG 1: T NG QUAN V M NG QUANG 1.1 L ch s nh ng l i ích c a m ng quang 1.2 Các y u t nh h ng n s truy n ánh sáng s i quang 1.3 Các ki u ghép kênh m ng quang 1.4 c m c a chuy n m ch quang 1.5 Các k thu t ch t o chuy n m ch quang 1.6 Các ph n t m ng quang CH NG 2: M NG CHUY N M CH CHÙM QUANG OBS (Optical Burst Switched Networks) 2.1 Gi i thi u th h m ng quang 2.2 Các lo i chuy n m ch quang 2.2.1 Chuy n m ch - m ch 2.2.2 Chuy n m ch gói 2.2.3 Chuy n m ch chùm 2.3 Công ngh ki n trúc m ng OBS 2.3.1 Ki n trúc m ng OBS 2.3.2 K thu t chuy n m ch quang 2.3.3 Ki u nh n chùm (Burst – Mode Receivers ) 2.3.4 Bi n i b c sóng 2.3.5 Nh ng y u t v l p v t lý có nh h ng n ho t ng c a OBS 2.4 S k t h p chùm (burst assembly) OBS 2.4.1 S k t h p chùm (burst) 2.4.2 L a ch n Timer Threshold 10 2.5 K thu t báo hi u OBS 10 2.5.1 S phân lo i c a mơ hình báo hi u 11 2.5.2 Báo hi u Tell – and – Go (TAG) 12 2.5.3 Báo hi u Just – Enough – Time (JET) 13 2.5.4 Báo hi u Tell – and – Wait (TAW) 15 2.5.5 Báo hi u kh i t o nút trung gian (INI) 16 2.6 Ch t l ng d ch v 18 PH N 2: CÁC PH NG PHÁP GI I QUY T TRANH CH P CH NG 3: CÁC PH NG PHÁP GI I QUY T TRANH CH P C B N TRONG M NG OBS 19 3.1 B m quang (Optical Buffering) 19 3.2 Bi n 3.3 ib c sóng 19 nh n l ch 20 3.4 S phân 3.5 Phân n chùm (Burst Segmentation) 21 n v i s làm l ch 22 3.6 Gi i quy t tranh ch p ch t l ng d ch v (QoS) 23 CH NG 4: CÁC PH NG PHÁP L P L CH KÊNH DÙNG GI I QUY T TRANH CH P 24 4.1 L p l ch kênh d a phân n chùm: 28 4.2 C u trúc c a nút lõi m ng chuy n m ch chùm quang: 29 4.3 Các gi i thu t l p l ch không u tiên c s phân n chùm 30 4.3.1 Gi i thu t t i thi u ch ng l p kênh không u tiên: NP-MOC 30 4.3.2 Gi i thu t t i thi u ch ng l p kênh không u tiên-ph y: NP-MOC-VF 30 4.4 Gi i thu t l p l ch không u tiên d a c s phân n dùng FDLs 30 4.4.1 Các gi i thu t l p l ch theo ki u trì hỗn tr c 31 4.4.2 Các gi i thu t l p l ch theo ki u phân n tr c: 31 4.5 T ng k t v ph 4.6 Chi n l ng pháp l p l ch kênh: 31 c s d ng dây tr quang FDL m i: 31 4.6.1 Gi i thi u: 32 4.6.2 Hàm chi phí kênh: 32 4.6.3 Chi n l c s d ng dây tr d a chi phí 33 PH N 3: K T QU VÀ ÁNH GIÁ CH NG 5: CH NG TRÌNH VÀ CÁC K T QU MÔ PH NG 36 5.1 Gi i thi u công c 36 5.2 OBS-ns Output 37 5.3 Các k ch b n mô ph ng 37 5.3.1 Mô ph ng m 5.3.2 Mô ph ng m 5.3.3 Mô ph ng m 5.3.4 Nh n xét CH ng OBS: 37 ng OBS node 39 ng OBS 16 node 41 ánh giá: 42 NG 6: K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N C A TÀI 44 6.1 K t lu n 44 6.2 H ng phát tri n c a tài: 45 TÀI LI U THAM KH O 46 LÝ L CH TRÍCH NGANG 48 DANH M C HÌNH Hình 1.1 C u t o s i quang Hình 1.2 S ph n x , khúc x ánh sáng gi a hai môi tr ng Hình 1.3 S truy n ánh sáng s i quang Hình 1.4 C u trúc m ng quang Hình 2.1 Các th h m ng quang Hình 2.2 Chuy n m ch chùm quang Hình 2.3 Ki n trúc m ng OBS Hình 2.4 nh h ng c a t i k thu t timer-base threshold-base 10 Hình 2.5 Mơ hình báo hi u 11 Hình 2.6 Các c ch l u tr gi i phóng OBS 12 Hình 2.7 Báo hi u TAG 12 Hình 2.8 Báo hi u JET 13 Hình 2.9 S chi m kênh JET 14 Hình 2.10 Báo hi u TAW 15 Hình 2.11 Báo hi u INI 17 Hình 3.1 Tiêu phân n 21 Hình 3.2 L a ch n segment b r t (drop) cho hai chùm có tranh ch p 22 Hình 4.1 Tr ng thái kênh ban Hình 4.2 u có ph y khơng có ph y 25 ng ký kênh s d ng FFUC, LAUC, FFUC-VF LAUC-VF) 27 Hình 4.3 C u trúc c a m t nút lõi m ng chuy n m ch chùm quang 29 Hình 5.1 Topo m ng OBS node 38 Hình 5.3 Topo m ng OBS node 39 Hình 5.5 So sánh gi i thu t LAUC-VF Cost-Basted m ng OBS node 39 Hình 5.6 Topo m ng OBS 16 node 41 Hình 5.7 So sánh gi i thu t LAUC-VF Cost-Basted m ng OBS 16 node 41 I p l ch kênh gi i quy t tranh ch p giá c a m t FDL c tính tốn theo m t hàm n tính ph thu c vào ph n tr m c a s kênh r i: C = Cb.(Ptotal – Pfree) ó Cb giá c b n c a m t kênh, Pfree ph n tr m c a FDL ch a dùng Ptotal =1 Start No Yes Có FDL n=0 C_noFDL=f1(d1) n=0 C_withFDL=f2(d1) a= f1(di) b= f2(di) C_noFDL>a No C_withFDL>b Yes Yes C_noFDL=a n1=n C_noFDL=b n2=n n=n+1 n=n+1 Yes Yes n