5. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.4. Xây dựng bài toán tạo chu trình cấp phép tiết kiệm năng lƣợng [5]
Trong các cơ chế tạo chu trình cấp phép dựa trên chế độ offline, việc trễ gói trung bình có liên quan đến thời gian rỗi trong 1 chu kỳ xoay vòng. Nhiều cơ chế tạo chu trình cấp phép dựa trên chế độ offline đang tồn tại đƣợc đề xuất làm tối thiểu thời gian rỗi để có đƣợc trễ gói trung bình thấp hơn. Đối với cơ chế tạo chu trình cấp phép tiết kiệm năng lƣợng, những thời gian rỗi thêm sẽ đƣợc gắn vào trong đó các yêu cầu băng thông không cân xứng của 2 hƣớng lên và xuống khác nhau. Nhằm làm giảm sự đụng độ trong hoạt động mạng, chúng ta giả sử rằng không có thời gian rỗi giữa 2 cửa sổ truyền dẫn của ONU liền kề theo mỗi chiều. Vì thế các cửa sổ truyền dẫn upstream và downstream của một ONU không thể bị chồng chéo hoàn toàn. Nếu ONU trƣớc đó kết thúc việc truyền dẫn của nó trên một hƣớng, OLT có thể cấp phép cửa sổ truyền dẫn cho ONU tiếp theo mà không phải
Đoàn Đức Sinh 62
chờ đợi việc truyền dẫn trên hƣớng còn lại. Với nguyên tắc này, OLT phân tích băng thông đƣợc cấp phép của tất cả các ONU và xác định các cửa sổ truyền dẫn các ONU đƣợc sắp xếp nhƣ thế nào trong suốt chu kỳ xoay vòng để tối thiểu toàn bộ năng lƣợng tiêu thụ.
Tóm lại, vấn đề của việc tạo chu trình cấp phép tiết kiệm năng lƣợng có thể đƣợc mô tả nhƣ 1 bài toán sau đây:
Cho biết:
(a) Tập gồm N ONU.
(b) Hƣớng truyền dẫn ℓ, với ℓ = 1 là hƣớng upstream, ℓ = 2 là hƣớng downstream.
(c) Yêu cầu phân bổ băng thông của ONU là ; i là ONU thứ i Định nghĩa:
(a) biểu thị thời gian bắt đầu truyền dẫn của ONU thứ i và biểu thị cho thời gian kết thúc.
(b) biểu thị thời gian active của ONU thứ i. Thời gian actve bao gồm khoảng thời gian trong suốt quá trình truyền dẫn hƣớng upstream và downstream, đƣợc tính nhƣ sau:
= max( , ) - min( - ) (3.9)
(c) biểu thị năng lƣợng tiêu thụ trong suốt 1 chu kỳ xoay vòng. Nó có thể đƣợc tính nhƣ sau:
= + + + (3.10)
ở đây các ký hiệu nhƣ đƣợc đƣa ra ở trong bảng 3.1 Mục đích:
Tìm thứ tự xoay vòng ONU σ ([n] thể hiện ONU thứ n trong thứ tự) để làm nhỏ nhất ∑ . Với giả thiết không có thời gian rỗi giữa 2 cửa sổ truyền dẫn ONU
Đoàn Đức Sinh 63
liền kề, độ lớn chu kỳ xoay vòng là cố định khi băng thông hƣớng upstream và downstream phân bổ cho mỗi ONU đƣợc quyết định. Khi mà ONU ở trong chế độ
sleep/doze tiêu thụ ít năng lƣợng hơn trong chế độ active, thời gian trong chế độ
active ít hơn dẫn đến thời gian trong chế độ sleep lâu hơn, do đó tổng năng lƣợng tiêu thụ sẽ ít hơn. Vì vậy, mục đích để giải quyết vấn đề đó có thể tóm lƣợc lại thành: Tìm thứ tự xoay vòng ONU là σ để giá trị ∑ nhỏ nhất.
Giải bài toán:
(a) Băng thông yêu cầu phân bổ đƣợc tính nhƣ sau:
= ( - )R (3.11)
(b) Để đảm bảo hoạt động mạng trong thời gian trễ gói tin trung bình, chúng ta giả sử rằng lƣu lƣợng upstream/downstream của mỗi ONU có thể đƣợc gửi đi ngay lập tức sau khi việc truyền dẫn hƣớng upstream/downstream của ONU trƣớc đó kết thúc. Điều đó có nghĩa là không có thời gian rỗi giữa 2 cửa sổ truyền dẫn của ONU liền kề nhau trong mỗi hƣớng. Do đó ta có:
= + , với mọi n (1 ≤ n ≤ N) (3.12)
Đoàn Đức Sinh 64
(c) Gọi và lần lƣợt là băng thông cấp phép theo hƣớng tải thấp của ONU thứ n và trị tuyệt đối chênh lệch giữa thời gian kết thúc truyền hƣớng upstream và downstream của ONU thứ n.
Từ hình 3.3, chúng ta có: = | - | = max ( , ) - min ( , ) (3.14) Từ công thức (3.9, 3.12, 3.14), ta tính đƣợc: ∑ = ∑ = ∑ ∑ = ∑ + max ( , ) - (N-1) = ∑ + + min ( , ) - (N-1) (3.15)
Ở đây min ( , ) là thời gian kết thúc nhỏ nhất của ONU xoay vòng cuối cùng theo hƣớng tải thấp. Vì không có thời gian rỗi giữa 2 cửa sổ truyền dẫn ONU liền kề nhau cho nên tổng các khe thời gian truyền dẫn đƣợc cấp theo hƣớng tải thấp
∑ /R bằng với min ( , ) trừ đi tổng các khoảng dự phòng (N-1) . Vì vậy, công thức (3.15) đƣợc thể hiện nhƣ sau:
∑ = ∑ + ∑ /R (3.16)
Do giá trị ∑ không thay đổi, cho nên để giá trị ∑ nhỏ nhất thì giá trị
∑ phải nhỏ nhất. Trong phần tiếp theo chúng ta sẽ đƣa thuật toán giải quyết vấn đề này.
Đoàn Đức Sinh 65