2.2.3.1 Giới thiệu chung
Từ hai phần trước chỳng ta cú thể thấy kỹ thuật định tuyến bước súng khụng cần xử lý, khụng chuyển đổi quang-điện và khụng sử dụng bộ đệm tại nỳt trung gian, tuy nhiờn nú lại khụng sử dụng hết băng thụng. Ngược lại, kỹ thuật chuyển mạch gúi quang cú thể nõng cao hiệu suất sử dụng băng thụng bằng cỏch hợp kờnh thống kờ cho chia sẻ băng thụng nhưng nú lại cần cú bộđệm. Chớnh vỡ vậy cần kết hợp hai phương phỏp này để đưa ra một phương phỏp kế thừa cỏc ưu điểm của hai phương phỏp kể trờn, gọi là kỹ thuật chuyển mạch chựm quang.
Chuyển mạch chựm quang (OBS) được xõy dựng dựa trờn cỏc tiờu chuẩn của tổ
chức ITU-T dành cho chuyển mạch bú trong mạng ATM, được biết đến chuyển mạch khối ATM (ATM block transfer). OBS là kỹ thuật dựng để truyền đi một khối lượng lớn lưu lượng qua mạng vận chuyển quang bằng cỏch thiết lập một liờn kết và chiếm giữ cỏc tài nguyờn cho chỉ một chựm quang (burst). Mụ hỡnh của chuyển mạch chựm quang được mụ tả trong hỡnh 2.2
Hỡnh 2.2 Mụ hỡnh chuyển mạch chựm quang (OBS)[23]
Phần tử cơ bản của OBS là burst (chựm quang), được định nghĩa là một chuỗi cỏc gúi tin cú cựng địa chỉ đớch và cú cỏc đặc điểm giống nhau, vớ dụ như là cựng di chuyển từ một lối vào đến lối ra của một nỳt và cựng được chuyển mạch tại cỏc nỳt trung gian. Mỗi một burst bao gồm hai phần: phần mào đầu và phần dữ liệu. Phần mào
đầu được gọi là phần burst điều khiển (control burst-CB) và phần dữ liệu được gọi là burst dữ liệu (Data burst – DB). Trước tiờn phần CB sẽđược truyền đi nhằm mục đớch dành sẵn băng thụng dọc theo tuyến truyền cho phần DB, và sau đú DB sẽ được theo tuyến băng thụng này đểđi đến nơi nhận. [14]
2.2.3.2 So sỏnh OBS với OPS và WR
Do trong OBS bước súng dựng để truyền chựm quang sẽđược giải phúng ngay khi chựm quang truyền qua kết nối đú nờn cỏc chựm quang từ nguồn khỏc đến đớch khỏc hoàn toàn cú thể sử dụng băng thụng của cựng bước súng trờn kết nối này. Kết quả này thể hiện sự sử dụng hiệu quả băng thụng của OBS hơn so với WR đồng thời vẫn đỏp ứng được cỏc kết nối trong thời gian dài. Kỹ thuật này cũng giải quyết được cỏc vấn đề về giới hạn kết nối trong cỏc mạng định tuyến theo bước súng, nơi mà số
lượng quang tuyến cú thể thiết lập được bị giới hạn bởi số bước súng khả dụng.
Ngoài ra, do sự hạn chế của CB, OBS cũn cú độ thớch nghi với tắc nghẽn hoặc lỗi kết nối cao hơn so với OPS và nú hỗ trợ định tuyến dựa trờn mức ưu tiờn như trong chuyển mạch gúi quang. Tuy vậy, do OBS chuyển mạch cỏc chựm quang với kớch thước cú thể lớn hơn rất nhiều lần so với cỏc gúi tin IP do đú tỷ lệ kớch thước mào đầu so với dữ liệu được truyền là thấp hơn.
Túm lại, cú ba điểm khỏc biệt chớnh giữa chuyển mạch chựm quang với chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi quang.:
- Một chựm quang cú tớnh chất cụm khi so sỏnh với cỏc loại chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi
- Chuyển mạch chựm quang chiếm giữ băng thụng theo tiến trỡnh một chiều, nghĩa là nú cú thể gửi dữ liệu đi mà khụng cần chờ bản tin xỏc nhận chiếm giữ
thành cụng. Tuy nhiờn trong chuyển mạch kờnh thỡ băng thụng cho cuộc gọi cần phải được chiếm giữ cả hai chiều.
- Trong chuyển mạch chựm quang, một chựm quang sẽ đi qua cỏc nỳt trung gian mà khụng cần lưu trong bộ đệm, trong khi đối với chuyển mạch gúi, cỏc gúi tin được lưu-và-chuyển tiếp (stored and forwarding) tại mỗi nỳt trung gian.[19]
2.2.3.3 Kỹ thuật chuyển mạch chựm quang
Trong một mạng IP/WDM, một chựm quang được cấu trỳc ở đầu switch/router cú thể chứa nhiều gúi tin IP với kớch thước vài megabyte dữ liệu (ảnh cú độ phõn giải cao hoặc một đoạn video clip). Cú ba kỹ thuật chuyển mạch chựm quang được mụ tảở
trong phần này:
- Kỹ thuật IBT(in-and-terminator): Trong kỹ thuật này, thụng tin điều khiển (chứa
địa chỉ nguồn và địa chỉ đớch) được gửi đi như là mào đầu (với điều khiển trong băng) hoặc gúi tin điều khiển (với điều khiển ngoài băng), tiếp theo là chựm
quang cú chứa IBT để bỏo hiệu kết thỳc chựm quang. Băng thụng sẽđược dành riờng cho chựm quang ngay khi thụng tin điều khiển được xử lý, và nú sẽ được giải phúng ngay khi IBT được phỏt hiện. Một trong những khú khăn của chuyển mạch chựm quang dựa trờn IBT trong mạng quang là nhận dạng và xử lý IBT trong miền quang.[12]
- Kỹ thuật TAG(Tell-And-Go): Kỹ thuật này gần giống với kỹ thuật chuyển mạch kờnh nhanh. Nguyờn tắc làm việc của nú như sau: Đầu tiờn nỳt nguồn sẽ gửi đi một gúi tin điều khiển nhằm chuẩn bị riờng băng thụng và sau đú dữ liệu chựm quang tương ứng sẽđược truyền đi mà khụng cần phải chờ xỏc nhận bởi vỡ băng thụng đó được dành riờng hoàn toàn cho kờnh này. Sau đú nỳt nguồn cú thể gửi
đi một bản tin điều khiển khỏc nhằm giải phúng băng thụng vừa được cấp riờng, hoặc nú sẽ gửi đi một bản tin làm mới (refresh packet) để tiếp tục duy trỡ băng thụng. Băng thụng sẽ tự động giải phúng trong trường hợp nú khụng nhận được một bản tin làm mới nào trong một khoảng thời gian nhất định.[22]
- Kỹ thuật RFD(reserve-a-fixed-duration): Trong kỹ thuật này, việc đặt trước băng thụng được đúng tại từng switch, băng thụng được dành riờng trong một khoảng thời gian nhất định dựa theo từng gúi tin điều khiển.[15]
2.2.3.4 Giao thức JET (Just Enough Time)
Như chỳng ta đó biết, kết nối được thiết lập dựa trờn đặt trước từ hai phớa dưới sự điều khiển phõn tỏn trong cỏc mạng điện thoại và mạng dữ liệu tốc độ cao. Phương phỏp tương tự cũng cú thể được sử dụng trong mạng quang. Tuy nhiờn với tốc độ
truyền 2.5 Gbps, một chựm quang cú kớch thước 500Kbytes cú thể được gửi trong khoảng 1.6ms nhưng để nhận một ACK đến trong khoảng 500km thỡ mất khoảng 2.5ms. Điều này chứng tỏ rằng giao thức đặt trước một chiều sẽ hiệu quả hơn là giao thức hai chiều ỏp dụng với lưu lượng lớn truyền trờn một khoảng cỏch tương đối xa.
Hỡnh 2.4 Mụ tả giao thức JET [27]
Hỡnh trờn mụ tả ý tưởng cơ bản của giao thức JET (Just-Enough-Time) ỏp dụng cho OBS. Đõy là một dạng giao thức chiếm giữ một chiều[13][27]. Để thực hiện gửi đi một chựm quang dữ liệu (gồm rất nhiều gúi tin IP), một chựm quang điều khiển (được coi như là một gúi tin IP bỡnh thường), hay cũn gọi là gúi tin điều khiển, được gửi đi từ
nỳt nguồn đến nỳt đớch để chiếm giữ một tuyến toàn quang. Một cỏch cụ thể hơn, mỗi nỳt tự chọn một bước súng phự hợp trờn kết nối của mỡnh và để dành cho chựm quang dữ liệu tương ứng đến ngay sau đú, tạo nờn chuyển mạch quang. Đểđơn giản, ta giả sử (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
rằng tổng thời gian xử lý của gúi tin điều khiển tại mỗi nỳt là δ; trong khi đú, sau khi chựm quang dữ liệu chờ tại nguồn trong miền điện tử trong khoảng thời gian T0, nú sẽ được gửi đi dưới dạng tớn hiệu quang mà khụng cần phải chờ đến khi nhận được ACK từđớch. Gọi L là số bước truyền trờn tuyến thỡ T0 được chọn thấp nhất là (δ*L) đểđảm bảo rằng mỗi nỳt cú đủ thời gian để hoàn tất việc xử lý gúi tin điều khiển trước khi chựm quang dữ liệu bắt đầu được truyền. Kết quả là ngay khi chựm quang dữ liệu được truyền đi, nú vượt qua tất cả cỏc nỳt trung gian mà khụng cần phải sử dụng bộđệm, bộ
Trong bất kỳ một giao thức chiếm giữ một chiều nào đều cú một vấn đề đặt ra,
đú là tỷ lệ mất dữ liệu. Cụ thể là nếu một gúi tin điều khiển khụng thể thiết lập được băng thụng tại một nỳt trung gian, thỡ chựm quang dữ liệu tương ứng cú thể bị bỏ qua và một ACK từ chối sẽ được gửi đến nguồn để cú thể gửi lại chựm quang dữ liệu đó mất. Trong trường hợp này đoạn băng thụng đó được thiết lập sẽ khụng được sử dụng và bị lóng phớ. Để loại trừ khả năng băng thụng bị lẵng phớ này, một chựm quang cần phải được lưu trong bộđệm điện tử (sau khi đó được đi qua bộ chuyển đổi quang-điện) và tiếp tục gửi đến đớch của nú sau một khoảng thời gian nhất định. Người ta cú thể sử
dụng cỏc FDL để cung cấp một số khoảng trễ tại cỏc nỳt trung gian nhằm giảm thiểu nguy cơ trờn.[13][27]
Ngoài ra xỏc suất mất dữ liệu cũng cú thể được giảm thiểu mà khụng cần sử
dụng đến cỏc đường trễ quang. Cụ thể hơn, ở đõy một số chựm quang cú thểđược gỏn mức ưu tiờn cao hơn bằng cỏch rất đơn giản là sử dụng thờm một khoảng trễ và do vậy
đảm bảo xỏc suất truyền thành cụng sẽ tăng lờn.
Ngoài phương phỏp bỏo hiệu JET ra cũn cú một số phương phỏp bỏo hiệu khỏc trong mạng quang như là JIT (Just-In-Time) và TAW (Tell-And-Go).Cỏc phương phỏp này được giới thiệu trong [16][29].
2. 3 TỔNG KẾT CHƯƠNG
Trong chương này chỳng ta đó giới thiệu về cỏc kỹ thuật định tuyến và gỏn bước súng cơ bản trong mạng WDM. Sau đú chỳng ta đi tỡm hiểu về cỏc cụng nghệ chuyển mạch quang, đặc biệt là về cụng nghệ chuyển mạch chựm quang OBS. Đõy là vấn đề sẽ
liờn quan đến phần nội dung chớnh của luận văn, tỡm hiểu về chất lượng dịch vụ trong mạng IP/WDM sử dụng chuyển mạch chựm quang. Chương tiếp theo chỳng ta sẽ núi
Chương 3
TRUYỀN DẪN IP TRấN MẠNG WDM