Khi cỏc gúi IP được liờn kết hợp thành cỏc chựm dữ liệu tại node mạng biờn, chỳng sẽ được truyền vào mạng OBS đi qua cỏc node mạng lừi OBS để tới đớch. Như ta đó biết chức năng chớnh của một node mạng lừi OBS là thực hiện chuyển mạch, chuyển tiếp cỏc chựm dữ liệu quang nhanh và đảm bảo mất dữ liệu là nhỏ nhất khi cú tắc nghẽn xảy ra. Cỏc tỡnh huống nghẽn trong mạng OBS
cú thể được giải quyết tại lớp quang trong một hoặc kết hợp cỏc miền gồm: miền khụng gian, thời gian và bước súng.
Miền bước súng – cụng nghệ truyền dẫn WDM sử dụng kỹ thuật chuyển đổi bước súng.
Trong miền bước súng, cụng nghệ WDM khụng chỉ tăng dung lượng truyền mà nú cũn cú thể giải quyết hiệu quả vấn đề tắc nghẽn. Nếu cỏc bộ chuyển đổi bước súng được thực hiện thỡ tất cả cỏc bước súng truyền trong sợi đều cú thể được sử dụng cho cỏc chựm dữ liệu. Về mặt lý thuyết, chỳng ta cú thể thấy rằng một tập gồm k kờnh truyền song song (mỗi kờnh cú dung năng c) sẽ cú xỏc suất nghẽn thấp hơn khi truyền một kờnh dung năng
k.c. Với mạng OBS trờn nền hệ thống WDM, tỉ lệ mất chựm dữ liệu trong trường hợp sợi truyền M kờnh bước súng tốc độ b sẽ thấp hơn so với sợi truyền một bước súng tốc độ M.b. Giả sử hệ thống cú khả năng chuyển đổi từ một bước súng sang một bước súng truyền dẫn khỏc, khi đú cỏc chựm dữ liệu cú thể được truyền trờn một bước súng bất kỳ trờn sợi lối ra. Xung đột giữa cỏc chựm dữ liệu trờn cựng một lối ra cú thể được giải quyết bằng cỏch sử dụng một bước súng chưa sử dụng khỏc. Do đú vấn đề nghẽn đó được giải quyết hiệu quả mà khụng gõy mất, lưu trữ và sắp xếp lại cỏc chựm dữ liệu. Chớnh vỡ vậy, cỏc bộ chuyển đổi bước súng là một phần cần thiết, quan trọng trong cỏc mạng chuyển mạch chựm quang.
Miền thời gian - bộ đệm quang sợi FDL và sự phõn đoạn chựm dữ liệu. Dõy trễ quang sợi FDL cú thể thực hiện đệm tương tự như cỏc bộ đệm truy nhập ngẫu nhiờn trong miền điện. Một chựm dữ liệu cú thể được trễ trong trường hợp nghẽn nhờ sử dụng cỏc bộ trễ FDL với độ dài cho trước. Cỏc bộ đệm FDL cú thể cú cấu trỳc thực thi một tầng hay nhiều tầng. Trong mạng OBS cỏc bộ đệm cú thể khụng sử dụng hoặc sử dụng một tầng đơn giản hơn so với trong hệ thống OPS. Ngoài ra, cỏc hệ thống sử dụng cỏc bộ trễ quang vẫn phải sử dụng kốm theo nú là cỏc bộ chuyển đổi bước súng. Cú hai hỡnh thức sử dụng đệm quang trong hệ thống cỏc node mạng lừi:
Bộ đệm FDL khụng phản hồi, trong trường hợp này một chựm dữ liệu đi ra khỏi bộ đệm sẽ đi thẳng tới một cổng lối ra của node mạng lừi OBS;
Bộ đệm FDL phản hồi, khi chựm dữ liệu đi ra khỏi bộ đệm FDL cũng đi tới lối ra của node mạng lừi OBS và được phản hồi trở lại lối vào tầng chuyển mạch khụng gian sau đú được chuyển tới lối ra yờu cầu hoặc tới bộ trễ nếu cần thiết.
Do thực tế cỏc bộ FDL thực hiện đệm dựa trờn nguyờn lý trễ lan truyền của tớn hiệu trong sợi nờn chỳng cú nhiều hạn chế so với cỏc bộ đệm RAM trong miền điện. Để thực thi một bộ đệm quang dung lượng lớn sẽ cần nhiều sợi trễ, dẫn tới suy hao tớn hiệu. Nếu sử dụng cỏc bộ khuếch đại, cú thể bự lại được suy hao này nhưng một điều khụng thể trỏnh đú là sẽ khuếch đại cả tớn hiệu nhiễu. Phụ thuộc vào cấu trỳc mạng, vớ dụ như mức độ suy giảm tớn hiệu trong mạng sẽ giới hạn kớch thước, số node mạng. Hơn nữa kể cả trong trường hợp sử dụng cỏc bộ đệm cũng khụng thể giảm đỏng kể xỏc suất mất dữ liệu. Để giải quyết vấn đề xung đột nghẽn mạng, trong OBS sử dụng cỏc bộ đệm quang người ta cũn sử dụng kết hợp cỏc bộ chuyển đổi bước súng [6].
Một kỹ thuật khỏc để giải quyết vấn đề nghẽn dựa trờn miền thời gian là kỹ thuật phõn đoạn, chia nhỏ chựm dữ liệu thành cỏc đoạn khỏc nhau. Ở đõy một chựm dữ liệu được chia thành cỏc đoạn dữ liệu độc lập với nhau. Trong trường hợp nghẽn, một số đoạn của chựm dữ liệu cú thể bị rớt hoặc được chuyển hướng truyền khỏc nghĩa là một phần dữ liệu của chựm được truyền đi tới cỏc node kế tiếp. Phần dữ liệu bị mất cú thể là phần đầu hoặc cuối của chựm dữ liệu. Trường hợp mất phần đầu của chựm dữ liệu, cần phải bự thờm một độ trễ nhất định giữa tiờu đề và thời điểm bắt đầu của chựm dữ liệu. Trong trường hợp mất phần cuối của chựm dữ liệu, thỡ vấn đề là phải thực hiện truyền bổ xung thờm thụng tin tương ứng với phần đầu của chựm dữ liệu đó được truyền đi. Để truyền chựm dữ liệu này, chỳng ta thực hiện quỏ trỡnh truyền thụng tương tụ như truyền một chựm dữ liệu nhưng cú độ dài nhỏ hơn. Nhược điểm của kỹ thuật giải quyết nghẽn này là xuất hiện hai phần dữ liệu mào đầu bao gồm phần thờm vào cho mỗi đoạn dữ liệu và tiờu đề bào hiệu trong cỏc node mạng lừi OBS. Độ phức tạp xử lý trong cỏc node lừi tăng khi node xỏc định xử lý cỏc tỡnh huống nghẽn mạng trờn cỏc kờnh dữ liệu. Thực hiện phõn đoạn chựm dữ liệu là một giải
phỏp sẽ rất khú khăn đối với mạng OBS vỡ khi đú đoạn dữ liệu ngắn đi, tốc độ chuyển mạch yờu cầu nhanh hơn.
Miền khụng gian- định tuyến bước súng.
Trong cỏc mạng cú quy mụ lớn, cỏc trường hợp nghẽn mạng cú thể giải quyết trong miền khụng gian, định tuyến bước súng. Nếu xảy ra nghẽn trờn một sợi lối ra, chựm dữ liệu sẽ được định tuyến trờn một lối ra khỏc cũn trống và cũng cú thể đi qua cỏc node trung gian khỏc để tới đớch. Cú hai kỹ thuật định tuyến lại trong trường hợp nghẽn đú là định tuyến theo thuật toỏn nhất định và định tuyến ngẫu nhiờn. Đối với trường hợp định tuyến theo thuật toỏn, cỏc chựm dữ liệu quang sẽ được phỏt đi trờn cỏc cổng lối ra theo thuật toỏn định tuyến được tớnh toỏn sẵn trước đú. Nếu cỏc cổng được tớnh tương ứng đang phục vụ kờnh truyền khỏc thỡ chựm dữ liệu sẽ bị loại bỏ, mất dữ liệu. Nhược điểm của phương phỏp này là xỏc suất mất dữ liệu tại cỏc node biờn cao. Do nú khụng cú cơ chế biến đổi linh hoạt, nờn nếu một chựm dữ liệu thấy cổng lối ra bận thỡ chựm dữ liệu sẽ bị rớt, mất dữ liệu. Đối với định tuyến ngẫu nhiờn, chựm dữ liệu quang sẽ được phỏt trờn một cổng chọn ngẫu nhiờn lối ra. Nếu cỏc node lừi OBS cú cựng số cổng lối vào, ra thỡ phương phỏp này sẽ khụng gõy nghẽn, bởi vỡ chựm dữ liệu luụn tỡm thấy ớt nhất một cổng chưa sử dụng lối ra. Trường hợp node khụng cú khả năng khắc phục, ta cú thể định tuyến lại lưu lượng sang node kế cận. Tuy nhiờn, biện phỏp này phụ thuộc vào khả năng đỏp ứng của mạng, lưu lượng và kế hoạch định tuyến. Tham số quan trọng nhất trong trường hợp này là tham số chỉ thị khả năng kết nối cỏc chựm quang hay cũn gọi là khả năng mạng được tớnh bằng số liờn kết trung bỡnh mỗi node. Cụ thể nú chớnh là hai lần tỉ số giữa số liờn kết với tổng số node trong mạng. Với cỏc mạng lớn, cú thể xảy ra trường hợp cỏc chựm dữ liệu tới đớch khụng theo thứ tự yờu cầu và độ trễ lớn. Hơn nữa, kỹ thuật này cũn phụ thuộc vào khả năng nối tầng cỏc node mạng lừi OBS.
Để thực thi cỏc kỹ thuật giải quyết vấn đề nghẽn mạng tại cỏc node mạng lừi thỡ ta phải quan tõm đến cả khớa cạnh cụng nghệ và đặc tớnh lưu lượng. Về khớa cạnh lưu lượng, một tham số quan trọng đú là tỉ lệ mất chựm dữ liệu. Để giữ tỉ lệ mất chựm dữ liệu ở mức thấp cú thể, cú rất nhiều kỹ thuật kết hợp được sử dụng như kết hợp tối ưu giữa bộ chuyển đổi bước súng và cỏc bộ đệm trễ
quang sợi, hoặc sử dụng nối nhiều tầng cỏc bộ đệm trễ quang sợi… Tuy nhiờn vấn đề đặt ra quan trọng nhất đú là cỏc giới hạn thực thi mặt vật lý. Trong cỏc phần tiếp theo của luận văn, sẽ phõn tớch thực thi lớp vật lý của cỏc node mạng lừi OBS để đưa ra giải phỏp tối ưu trờn cả hai khớa cạnh cụng nghệ và lưu lượng. Cấu trỳc của node mạng OBS núi chung bao gồm năm khối chớnh: giao diện lối vào, đơn vị chuyển mạch gúi điều khiển OBS (cú chuyển đổi O/E/O), đơn vị chuyển mạch quang, đơn vị chuyển đổi bước súng và giao diện lối ra. Phần chuyển mạch quang núi chung được xõy dựng theo cấu trỳc chuyển mạch khụng gian quang. Bộ chuyển đổi bước súng được đặt tại cỏc lối vào hoặc lối ra của trường chuyển mạch quang (hỡnh vẽ 2.25).
Hỡnh 2.25 Sơ đồ cấu trỳc cơ bản của node mạng OBS.
Ngoài cỏc thành phần trờn node mạng cú thể bao gồm cỏc bộ trễ FDL đặt tại cỏc lối vào của trường chuyển mạch để trễ cỏc chựm dữ liệu. Cỏc tớn hiệu lối vào sẽ được phõn kờnh thành M bước súng nhờ cỏc bộ phõn kờnh tại cỏc giao diện lối vào và tương ứng sẽ hợp kờnh tại cỏc giao diện lối ra. Để bự lại phần năng lượng mất do cỏc bộ chia, chuyển mạch và khi đi qua node cần phải sử dụng cỏc bộ khuếch đại EDFA tại cỏc giao diện lối vào ra. Phần chuyển mạch quang và cỏc bộ chuyển đổi bước súng, được điều khiển bởi đơn vị điều khiển chuyển mạch, thực hiện chuyển cỏc chựm dữ liệu tới sợi lối ra mong muốn. Với một hệ N sợi và M bước súng trờn mỗi sợi sẽ yờu cầu kớch thước của trường chuyển mạch quang là NM x NM. Nếu cỏc bộ chuyển đổi bước súng được đặt tại lối ra, cỏc bước súng lối ra của chỳng cú thể khụng đổi, trừ khi cỏc bộ này được
đặt tại lối vào thỡ cỏc bước súng sẽ phải điều chỉnh. Cỏc bộ chuyển đổi bước súng phải cú dải hoạt động trờn toàn bộ M bước súng hoạt động của hệ thống. Để đạt được một tỷ lệ mất chựm dữ liệu cú thể chấp nhận được, cỏc bộ trễ FDL được yờu cầu [5].