CHẤT LƯỢNG DICH VỤ TRONG MẠNG IP TRấN WDM 4.1 GIỚI THIỆU
4.3.1 Mạng WDM chuyển mạch chựm quang và sự lập lịch
Trong phần này chỳng ta sẽ núi về nguyờn lý và mục đớch của thuật toỏn lập lịch trong mạng WDM chuyển mạch chựm quang.
Mạng WDM chuyển mạch chựm quang là mạng truyền dẫn bao gồm cỏc bộ định tuyến biờn (edge router) và cỏc bộđịnh tuyến lừi (core router). Bộđịnh tuyến biờn nằm ở biờn của mạng, nú cú thểđúng vai trũ như là một bộđịnh tuyến biờn đầu vào và bộđịnh tuyến biờn đầu ra. Một bộđịnh tuyến biờn đầu vào bao gồm một tập hợp cỏc kờnh, mỗi kờnh sử dụng một bước súng khỏc nhau. Bộđịnh tuyến lừi là một nỳt trung gian trờn tuyến truyền giữa hai bộ định tuyến biờn. Nú bao gồm một tập cỏc liờn kết quang đầu vào và một tập cỏc liờn kết quang đầu ra. Trong mỗi liờn kết quang đầu vào/ra đều chứa nhiều kờnh và mỗi kờnh sử dụng một bước súng riờng rẽ. Cỏc kờnh trong một liờn kết quang được chia làm hai nhúm: nhúm kờnh dữ liệu (DC-Data Channel) và nhúm kờnh điều khiển (CC-Control Channel). Kờnh dữ liệu được sử dụng
để mang cỏc chựm quang dữ liệu(DB-Data Burst) cũn kờnh điều khiển mang cỏc gúi tin tiờu đề chựm quang (BHP-Burst Header Packets) và cỏc gúi tin điều khiển khỏc.
Như đó đề cập đến trong phần trước, cỏc gúi tin IP đến từ đầu vào của một bộ định tuyến biờn lối vào được tập hợp lại thành cỏc chựm dựa theo địa chỉ bộđịnh tuyến biờn lối ra và cỏc thụng tin khỏc. Mỗi chựm quang mang dữ liệu được truyền đi trong miền quang trong suốt. Chỳ ý rằng sự truyền dẫn của cỏc DB và BHP là riờng rẽ với nhau. Mỗi BHP đều chứa cỏc thụng tin định tuyến, dạng lớp, thời gian offset và độ dài của chựm quang dữ liệu tương ứng; BHP được gửi đi trước DB bằng cỏch thờm vào một lượng thời gian offset nhất định. Tại mỗi bộ định tuyến lừi trờn tuyến truyền hướng đến bộ định tuyến biờn lối ra đớch, mỗi BHP được xử lý bằng điện tử để cấu hỡnh bộ chuyển mạch quang sao cho cỏc DB được truyền theo tuyến mà khụng cần phải qua xử lý chuyển đổi điện-quang và quang-điện. Trong khi giỏ trị ban đầu được thiết lập bởi bộ định tuyến biờn đầu vào thỡ giỏ trị offset cú thể thay đổi trờn từng hop. Chựm quang dữ liệu nhận được tại bộđịnh tuyến biờn lối ra (đớch) được tỏch thành cỏc gúi tin. Hỡnh 4.2 mụ tả cấu trỳc của một bộđịnh tuyến lừi OBS tiờu biểu. BHP và DB của một chựm quang đi qua cỏc tuyến sử dụng cỏc kờnh khỏc nhau trong bộđịnh tuyến . BHP được xử lý bởi một đơn vị điều khiển chuyển mạch (SCU) quang hoặc điện tử.
Chức năng chớnh của một SCU bao gồm xử lý BHP, tỡm kiếm trờn bảng định tuyến để
xỏc định kết nối đầu ra cho cỏc DB, lập lịch cho DB tại kờnh đầu ra, thiết lập ma trận chuyển mạch kờnh để cung cấp cỏc đường dẫn từđầu vào đến đầu ra cho cỏc DB, quản lý cỏc bộ đệm FDL giới hạn nhằm trỏnh xảy ra xung đột, chuyển mạch cỏc BHP đến cỏc kờnh điều khiển và cuối cựng là tỏi tạo cỏc BHP.[24]
Hỡnh 4.2 Kiến trỳc nỳt lừi (core node) trong mạng OBS [24]
Lập lịch kờnh dữ liệu là một trong những chức năng quan trọng nhất của SCU. Ngoại trừ cỏc trường hợp đặc biệt thỡ cỏc giả thiết sau được ỏp dụng cho lập lịch kờnh dữ liệu trong một bộđịnh tuyến lừi:
- Mỗi liờn kết đều cú k kờnh ch1, ch2,.., chk và một kờnh điều khiển. Giả thiết này nhằm đơn giản húa sự trỡnh bày của chỳng ta. Tuy nhiờn, trong thực tế thỡ mỗi liờn kết cú thể cú số lượng kờnh khỏc nhau.
- Mỗi liờn kết đầu ra đều được trang bị một bộ lập lịch chịu trỏch nhiệm lập lịch cho cỏc DB được chuyển đến liờn kết này.
- Cỏc BHP được lập lịch theo thứ tự chỳng nhận được tại bộ lập lịch của liờn kết
- BHPi bao gồm:
o trường offset di định rừ khoảng thời gian giữa thời điểm truyền BHPi và
DBi.
o trường độ dài lengthi định rừ độ dài của DBi. Giả sử rằng lengthi được xỏc định theo đơn vị thời gian.
-
Hỡnh 4.3 Mối quan hệ giữa thời gian đến của BHPi và DBi[24]
- Mỗi DBiđược làm trễ bằng cỏch cho đi vào cỏc đường trễ quang FDL trong một khoảng thời gian cốđịnh D trước khi đi vào ma trận chuyển mạch. Khoảng thời gian trễ này cần thiết để bự cho thời gian cỏc BHP được xử lý và chuyển mạch DB.
- Cỏc FDL khộp kớn hỗ trợ một tập SL và q khoảng thời gian trễ FDL khả dụng.
SL={L1,L2,…,Lq} để bộ lập lịch cú thể lựa chọn cho cỏc DB trước khi đi qua ma trận chuyển mạch.
Như mụ tả trong hỡnh 4.3, tins(BHPi) biểu thị thời điểm tại đú slot đầu tiờn của BHPi nhận được, và tins(DBi) và tine(DBi) biểu thị thời gian nhận của slot đầu tiờn và cuối cựng của DBi.
Ta cú thể thấy
(DBi) = ((BHPi) + di và
((DBi)= ((DBi) + length(DBi)
Hơn nữa, cho ((DBi) và ((DBi) là thời gian truyền của slot đầu tiờn và cuối cựng của DBi qua một kờnh đầu ra. Do vậy,
(DBi)= (BHPi)+ di + D + Lri và
(DBi)= (DBi) + length(DBi) + D + Lri
Trong đú Lri là thời gian trễđầu ra được chọn từ tập SL = SL ∪{L0}, với L0 = 0. Ta sử
dụng [ (DBi), (DBi)] để chỉ khoảng thời gian truyền dẫn của DBi tại một nỳt. Xung đột xảy ra giữa DBi và DBj nếu như chỳng cựng được truyền trờn một kờnh đầu ra và [ (DBi), (DBi)]∩[ (DBj), (DBj)] ≠0.
Dựa vào (BHPi), di,và length(DBi) với i = 1,2,3… , trờn cựng một đường liờn kết, mục đớch của lập lịch kờnh là gỏn mỗi DB cho một kờnh đầu ra Chu, với 1 ≤ u ≤ k,
và lựa chọn một khoảng thời gian trễ Lri từ SL cho DBi sao cho DBi và DBj (i≠j)sẽ
khụng bị xung đột với nhau. Kỹ thuật gỏn kờnh này được gọi là lập lịch khụng xung
đột (conflict-free schedule). Khoảng thời gian lập lịch (thời gian đưa ra quyết định) cho mỗi cặp (BHPi, DBi) khụng được vượt quỏ thời gian ngưỡng cho phộp. Do cỏc giới hạn thời gian thực, sự hạn chế hiểu biết về cỏc chựm quang trong tương lai, và sự cõn bằng giữa cỏc yếu tố giỏ thành/hiệu quả mà cú thể khụng phải lỳc nào cũng tỡm được một phương thức lập lịch khụng xung đột cho tất cả cỏc DB. Do đú chỳng ta đi theo một hướng khỏc: tỡm một kỹ thuật lập lịch khụng xung đột cho tập lớn nhất cỏc DB trong khoảng thời gian nhỏ nhất. Cỏc DB mà khụng được lập lịch thành cụng được coi như là bị chặn.