CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT HỢP BURST TRONG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG
3.4 Thuật toán hợp burst trong chuyển mạch burst quang
Tại nút biên của mạng OBS, bộ định tuyến biên hợp burst bằng cách kết hợp nhiều gói tin IP. Burst dữ liệu nên thay đổi càng ít càng tốt, bởi vì một sự thay đổi làm tăng kích thước của burst dữ liệu đòi hỏi nhiều thời gian trễ bổ sung hơn cho QoS dẫn tới kết quả trễ càng lớn. Do đó, thuật toán hợp burst là cần thiết để tạo ra các burst dữ liệu có tính sử dụng cao và sự biến đổi nhỏ trong kích thướcburst.
Các nhà nghiên cứu đưa ra một thuật toán hợp burst bằng cách sử dụng bộ định thời. Tuy nhiên, sự phối hợp này dẫn đến kết quả là sử dụng burst dữ liệu so với tải đưa ra là tương đối thấp và có sự biến đổi lớn trong kích thước burst vì kích thước burst dữ liệu không được tối ưu hóa theo lưu lượng đầu vào. Hơn nữa, một thuật toán hợp burst dựa trên bộ định thời có thể gây ra ngăn chặn liên tục các burst dữ liệu trongbộ định tuyến lõi như minh họa tronghình 3.7.
Hình 3.7: Vấn đề ngăn chặn liên tục burst dữ liệu trong yêu cầu đăng ký tài nguyên tại bộ định tuyến lõi với thuật toán hợp burst dựa trên bộ định thời
Giả sử lưu lượng vào router A và B trong cùng một khoảng thời gian, ví dụ, Tperiod-A =Tperiod-B, những gói điều khiển mang yêu cầu đăng ký tài nguyên trong nút X, nút X không có bộ đệm FDL. Nếu trễ cố định được triển khai, nút trung gian X chỉ có thể đáp ứng các yêu cầu tài nguyên của nút A và B. Do khoảng thời gian hợp burst bằng nhau dẫn đến trường hợp nhiều yêu cầu đăng ký tài nguyên đến trong cùng một thời điểm từ đó gây ra tỷlệ ngăn chặn liên tục cao. Các nhà nghiên cứu đưa ra một thuật toán hợp burst mới sử dụng
các đặc tính trễ để giải quyết vấn đề ngăn chặn liên tục, giảm thiểu tần số hoạt động định thời bằng cách tối đa hóa việc sử dụng burst, và cung cấp tối ưu hóa sự biến đổi kích thước burst dữ liệu.
Hình 3.8 (a) cho thấy một mô hình hàng đợ iFIFO m lớp cho nút nhận dữ liệu đi vào trong mạng OBS và hình 3.8 (b) cho thấy các đặc tính trễ của quá trình chuyển tiếp số kết nối chéo trong mô hình hàng đợi FIFO. Qhigh (Qlow) là điều kiện chuyển tiếp để tăng (giảm) số kết nối chéo và BS là kích thước burst. Để làm giảm bớt sự thay đổi quá nhiều của kích thước burst trong quá trình chuyển tiếp khi sử dụng một ngưỡng duy nhất, ta có một đặc tính trễ cho các điều kiện chuyển tiếp bằng cách chỉ định tính dự phòng từ Qlow đến Qhigh trong việc thay đổi số kết nối chéo (Hình3.8 (a)). Bằng cách này, số kết nối chéo thay đổi theo các ngưỡng giá trị của Qlow và Qhigh.
Để giám sát lưu lượng truy cập đến đầu vào, các kích thước burst dữ liệu (BS) phải được điều chỉnh cho phù hợp. Kích thước bursrt được xác định hoặc rời rạc hoặc liên tục. Bởi vì việc điều khiển là rất quan trọng trong chuyển mạch burst quang, ta đưa ra một thuật toán quyết định kích thước burst rời rạc sử dụng một quá trình chuyển đổi trễ để làm quá trình tối ưu hóa kích thước burst dữ liệu cho lưu lượng đầu vào đến trở nên dễ dàng hơn.
Hình 3.8: a) mô hình hàng đợi FIFO m lớp, (b) đặc tính trễ của quá trình chuyển tiếp số kết nối chéo
Hình 3.9 cho thấy quyết định sắp xếp kích thước burst loại rời rạc. Có một số trạng thái ổn định trong kích thước burst về giới hạn số kết nối chéo. Nếu số kết nối chéo vượt quá giới hạn trên, kích thước burst được tăng lên. Nếu số kết nối chéo giảm xuống dưới giới hạn thấp hơn, kích thước burst được giảm. Phương pháp này cung cấp kích thước burst dữ liệucó ít thay đổi và gánh nặng xử lý gói tin điều khiển sẽ nhỏ hơn. Khi có nguồn lưu lượng tải thấp được cung cấp, dẫn tới việc yêu cầu một thời gian dài để hợp burst dữ liệu, ta sử dụng một bộ định thời để hạn chế thời gian chờ của các gói tin trong quá trình hợp burst.
Hình 3.9: Quyết định sắp xếp kích thước burst loại rời rạc
Hình 3.10 cho thấy sơ đồ lưu lượng tổng thể cho các thuật toánquyết định kích thước burst linh động.
Hình 3.10: Thuật toán quyết định kích thước burst linh động
1) Một bộ định thời bắt đầu ngay sau khi các gói tin đầu tiên đến hàng đợi. Nếu giá trị bộ định thời đạt đến giá trị ngưỡng (Thi) hoặc nếu giá trị bộ
định thời nhỏ hơn Thi và kích thước hàng đợi lớn hơn Qlow thì một burst mới được tạo ra.
2) Nếu kích thước hàng đợi là lớn hơn Qhigh, số kết nối chéo tăng lên 1. Nếu kích thước hàng đợi là nhỏ hơn Qlow, số kết nối chéo được giảm 1 (Hình 3.8 (b)).
3) Số kết nối chéo là so sánh với các giới hạn trên và dưới. Nếu nó vượt qua giới hạn trên hoặc thấp hơn thì kích thước burst tăng hoặc giảm bởi một đoạn (Hình 3.9), nếu không, nó không thay đổi. Bằng cách lặp lại bước1, và 2, kích thước burst tương ứng thay đổi theo lưu lượng đầu vào.
4) Thiết lập lại bộ định thời bằng 0 và hoạt động trở lại bước1.
Thuật toán này tạo ra kích thước burst dữ liệu rất linh động và giảm thiểu kích thước burst cần thiết cho lưu lượng IP bùng phát. Kích thướcburst dữ liệu được tính toàn sao cho tối ưu và cuối cùng làm giảm sự thay đổi trong kích thước burst. Hơn nữa, nó làm giảm tần số hoạt động định thời và cũng đảm bảo sự trễ hàng đợi tố đa bằng cách hạn chế thời gian chờ bằng cách sử dụng giá trị ngưỡng (Thi) khi nguồn lưu lượng tải cung cấp ít.