Trong [7,8], Gao đề xuất mới ba sơ đồ định tuyến thích nghi để giải quyết sự bất công bằng đối với các chùm có tổng số hop khác nhau. Mỗi sơ đồ thực hiện định tuyến hop-by-hop bằng cách sử dụng thông tin tắc nghẽn kết nối cục bộ hay của nút lân cận. Các sơ đồ có tên gọi như sau: Hop-FCR (hop-by-hop routing using forward channel reservation), Hop-LC (hop-by-hop routing using link connectivity) và HopN- FCR (hop-by-hop routing using neighborhood forward channel reservation). Sơ đồ Hop-FCR xem xét tình trạng đặt trước bước sóng ra nhất thời ở giai đoạn khi các gói điều khiển đến chọn lựa hop tiếp theo. Tổng số đặt trước kênh trên liên kết ra trước giai đoạn này đươc gọi là FCR (forward channel reservation). Ngoài ra, thuật toán Hop-LC cũng tính đến tính kết nối của các nút ứng viên. Sơ đồ định tuyến thứ ba, Hop-N-FCR, xem xét thêm thông tin trạng thái của liên kết ứng viên tiếp theo.
A. Sơ đồ Hop-FCR
Trong sơ đồ định tuyến này, bởi vì một gói điều khiển (BCP) tiến đến đích của nó, nó chọn nút với giá trị tham chiếu thấp nhất trong số các nút khả dụng ở phía trước của nút hiện hành. Tham chiếu là thang đo chỉ ra trạng thái của khả năng đặt trước kênh tiếp theo của các liên kết ứng cử viên trung gian. Rõ ràng, giá trị tham chiếu càng nhỏ thì liên kết ứng viên càng ít bị tắc nghẽn ở gian đoạn này. Khi một chùm đến tại nút i, Tham chiếu của nút j là hop tiếp theo được tính như sau:
(6) FCRk là khả năng đặt trước kênh tiếp theo của bước sóng λk trên cạnh eij, và distj
là đường đi ngắn nhất về số hop giữa nút j và nút đích. FCRk là không âm đối với bất kỳ k và là tổng thời gian đặt trước kênh còn lại của chùm trong truyền tải và thời gian đặt trước kênh của chùm sẽ được truyền nếu có trên bước sóng λk. Ví dụ, trong Hình 2.6a tổng khả năng đặt trước kênh tiếp theo đối với liên kết 1 được tính như sau khi một chùm mới đến tại ta:
Tổng khả năng đặt trước kênh tiếp theo đối với liên kết 2 có thể được tính theo cách tương tự. Phương trình (7) chỉ ra rằng tham chiếu được xác định bằng cách cộng các FCR đối với mỗi bước sóng trên liên kết từ nút hiện tại đến các ứng viên trung gian mà một gói điều khiển có thể được chuyển tiếp. Bởi vì đề xuất đã giới hạn các nút ứng viên đến các nút ở phía trước nút hiện tại, chỉ các liên kết giữa nút hiện tại và các nút mà gần với đích là được xem xét.
(a) mô tả FCR
(b) định tuyến hop-by-hop bằng FCR
Hình 2.6.Một ví dụ của định tuyến hop-by-hop bằng cách sử dụng FCR (nguồn [7])
Hình 2.6. (b) cho thấy một quá trình chuyển tiếp ví dụ đối với một BCP trong các sơ đồ có sử dụng khả năng đặt trước kênh tiếp theo. FCR trong hình vẽ là tổng các khả năng đặt trước kênh đối với tất cả các bước sóng trên mỗi cạnh (T là một đơn vị thời gian được cho). Giả sử rằng một gói điều khiển đến tại nút 1, yêu cầu có thể di chuyển đến nút 3 hoặc 4, bởi vì chỉ có hai nút này là gần với đích d. Theo (7)
Pref (3) = 5.58 × T và Pref (4) = 3.0 × T.
Do đó, gói điều khiển được chuyển tới nút 4, nút ít tắc nghẽn nhất tại điểm hiện tại được chỉ định bởi các giá trị tham chiếu, và quá trình chuyển tiếp tương tự xảy ra cho đến khi nó đạt đến đích. Khi gói điều khiển đến tại node đích, một đường quang đã được chọn và các kênh được yêu cầu trên mỗi liên kết dọc theo đường quang đã được đặt trước thành công. Sau thời gian bù đắp, chùm dữ liệu có thể được truyền toàn quang.
B. Sơ đồ Hop-LC
Thuật toán Hop-LC cũng giống như Hop-FCR ngoại trừ phương trình được sử dụng để tính toán tham chiếu. Trong tính toán tham chiếu, Hop-FCR sử dụng tổng của tỷ lệ FCR của tất cả các bước sóng trên mỗi liên kết ra mà gói điều khiển có thể được chuyển giao. Thêm vào đó Hop-LC tính đến tính kết nối của các nút ứng viên trung gian. Nói cách khác, khi một chùm đến tại nút i, nếu node j là nút kế tiếp và Connect(j) là chỉ số kết nối của nút j, tham chiếu của nút j được tính như sau:
(8) trong đó Pref(j)’ là tham chiếu đã được tính trong (6), Connect (j), chỉ số kết nối của nút j, là số các nút ứng viên tiếp theo của nút j bằng cách giả định gói điều khiển sẽ được chuyển tiếp từ nút i đến nút j.
Trong Hình 2.6 (b), như đã đề cập ở phần trước, khi một gói điều khiển đến tại nút 1 nó có thể di chuyển đến một trong hai nút 3 hoặc 4. Giả sử yêu cầu đến tại nút 3, có hai ứng viên tiếp theo để chọn là nút 5 hoặc 6 mà gần với đích hơn. Tuy nhiên, nếu yêu cầu chọn nút 4 thay vì 3, nút 5 sẽ chỉ là ứng viên tiếp theo. Từ quan điểm này, việc chọn nút 3 nút thay vì 4 mà đã được chọn bởi Hop-FCR có thể là một lựa chọn tốt hơn tùy thuộc vào giá trị của FCR. Do đó, chúng ta có:
Connect (3) = 2, Pref(3) = 5.58/2=2.79 × T, và Connect (4) = 1, Pref(4) = 3.0/1=3.0 × T.
Bởi vì Pref (3) <Pref (4), nút 3 được chọn là hop tiếp theo bởi thuật toán Hop- LC.
C. Sơ đồ Hop-N-FCR
Trong hai thuật toán Hop-FCR và Hop-LC, Gao chỉ xem xét FCR trên các liên kết ứng viên trung gian. Điều đã được biết rằng trong các mạng quang các thuật toán định tuyến động sử dụng thông tin trạng thái liên kết toàn cục thường đạt được hiệu suất tắc nghẽn tốt hơn là sử dụng thông tin trạng thái liên kết cục bộ. Sơ đồ định tuyến này do đó được gọi là Hop-N-FCR không chỉ có tính đến FCR trên các liên kết ứng viên trung gian, mà còn xem xét FCR trên các liên kết ứng viên tiếp theo. Tuy nhiên, do đặc điểm bursty và băn chất của chuyển mạch chùm quang, nó sẽ gây ra chi phí quá mức và thông tin trạng thái liên kết lỗi thời nếu chúng ta muốn trao đổi thông điệp đặt trước kênh một cách chuyên sâu (ngoài các liên kết ứng viên tiếp theo) như trong mạng chuyển mạch chùm quang. Vì vậy, trong Hop-N-FCR, khi một chùm đến tại nút i và nếu nút j là nút kế tiếp, thì tham chiếu của nút j được tính như sau:
(9) Pref (j)’ và Connect (j) có cùng ý nghĩa như trong (8). FCRjk là tổng của các kênh đặt trước cho tất cả các bước sóng ở ejk, và distk là khoảng cách ngắn nhất giữa nút k và nút đích. Bởi vì tại thời điểm tính toán tham chiếu của nút j, FCRjk được tính sớm hơn so với các gói điều khiển đến tại nút j (bởi vì có một sự chậm trễ truyền bá liên kết), có thể không chính xác nếu nhiều chùm đến nút j trong thời gian trể truyền bá liên kết. Do đó, các tham số ξ (0 <ξ <1) được sử dụng để giảm bớt tác động tiêu cực này bằng cách cho các FCR cân cận một trọng số tương đối nhỏ
Trong Hình 2.6(b), khi một gói điều khiển đến tại nút 1, theo (5) chúng ta có (được thiết lập 0,8):
Pref (3) = 5.58 + 0.8 × (2.5+1.6)/4=6.4 × T, và Pref (4) = 3.0+0.8 × (4.6)/1=6.68 × T.
Bởi vì Pref (3) <Pref (4), nút 3 được chọn là hop tiếp theo của sơ đồ Hop-N-FCR như Hop-LC đã chọn trước đó.
Gao đã đánh giá hiệu quả mất chùm của các phương pháp đã đề xuất dựa trên mô phỏng, và kết quả số cho thấy rằng tất cả các phương pháp nàycó hiệu quả cao trong các mạng OBS hình lưới. Kết quả cũng đã cho thấy rằng Hop-N-FCR đạt được
sự công bằng tốt nhất khi tải thấp trong khi Hop-LC chiếm ưu thế ở tải trung bình và cao. Tóm lại, Hop-LC được đề nghị cả về hiệu suất mất mát chùm và công bằng luồng.