CHẤT LƯỢNG DICH VỤ TRONG MẠNG IP TRấN WDM 4.1 GIỚI THIỆU
4.4.3 Trễ hàng đợi và xỏc suất mất tin.
4.4.3.1 Thời gian trễ và trễ từđầu cuối đến đầu cuối (end-to-end delay)
Với cỏc ứng dụng thời gian thực thỡ thời gian trễ từđầu gửi đến đầu nhận là rất quan trọng và nú bao gồm ba thành phần chớnh trong mụ hỡnh QoS dựa trờn thời gian trễ: trễ truyền dẫn từ nguồn đến đớch P, trễ trước khi truyền tp (do thời gian offset) và trễ hàng đợi bờn trong cỏc FDL tq (do bị chặn).
Khi đề cập đến trễ trước khi truyền tp, ta cần phải nhớ rằng thời gian offset bao gồm hai thành phần là thời gian offset cơ sở và thời gian offset bổ xung. So với chuyển mạch gúi thỡ việc sử dụng offset bổ xung sẽ khụng làm tăng thời gian trễ từ nơi gửi đến nơi nhận. Tuy nhiờn việc này lại làm tăng trễ trước truyền. Thực tế thỡ khi sử dụng thời gian offset bổ xung, trễ bổ xung trước truyền là một chức năng của số lớp n và sự
chờnh lệch thời gian offset ti,i-1 (hay Ri,i-1). Đểđơn giản, ta giả sử rằng tất cả cỏc chờnh lệch thời gian offset là bằng nhau, nghĩa là tn-1,n-2 = tn-2,n-3=…=t1,0=tdiff, thỡ trễ trước truyền bổ xung dài nhất là tp = = (n - 1)ìtdiff. Từ cỏc nhận xột ở trờn ta thấy rằng
để hỗ trợ cỏc ứng dụng cú ảnh hưởng bởi thời gian trễ bằng việc sử dụng mụ hỡnh QoS dựa trờn thời gian offset thỡ số lớp và độ dài trung bỡnh của chựm quang phải được coi như là cỏc tham số chớnh.
Mặt khỏc, thời gian trễtq là một hàm của xỏc suất bị chặn sẽ giảm theo độ chờnh lệch thời gian offset. Như chỳng ta đó biết, cựng với sự tăng độ chờnh lệnh thời gian offset thỡ độ phõn biệt cũng tăng theo làm cho xỏc suất chặn giảm xuống và do đú cỏc lớp cú mức ưu tiờn cao sẽ cú thời gian trễ hàng đợi thấp. Cần chỳ ý rằng với thời gian trễ từ nơi gửi đến nơi nhận thỡ giỏ trị độ trễtp là cốđịnh, trong khi giỏ trị tq là biến đổi.
Điều này thể hiện rằng trong mụ hỡnh QoS dựa trờn thời gian offset, cỏc lớp cú mức ưu tiờn cao cú tq thấp do tp của nú khụng đỏng kể như mụ tảở trờn. Do vậy, với lợi ớch mà thời gian offset bổ xung mang lại thỡ giỏ trị trễ từ nơi gửi đến nơi nhận của cỏc lớp cú
độưu tiờn cao cú thể dựđoỏn là rất thất.
4.4.3.2 Xỏc suất mất thụng tin trong OBS
Trong phần này chỳng ta phõn tớch cỏc xỏc suất của hai giao thức OBS đó được
đề cập đến ở trong phần trước là OBS khụng phõn lớp (classless OBS) và OBS cú ưu tiờn (prioritized OBS). Giả sử rằng lớp i phỏt ra cỏc chựm quang theo một phõn bố hàm mũ với tỷ lệđến trung bỡnh λi và tốc độ dịch vụđược phõn bố theo hàm mũ trung bỡnh ài = . Cường độ lưu lượng của lớp i là ρi= , trong đú ri = , và tổng cường
độ lưu lượng là ρ = ∑ . Đểđơn giản, ta coi một OSN tương tự như trong hỡnh 4.11 và tập trung vào một đầu ra xỏc định cú k bước súng và một bộ đệm FDL gồm N
đường FDL.
a. OBS khụng phõn lớp
Đầu tiờn ta đề cập đến xỏc suất mất thụng tin của OBS khụng phõn lớp bắt nguồn từ việc phõn tớch cỏc giỏ trị giới hạn trờn và dưới của nú. Trong OBS khụng phõn lớp, giới hạn trờn của xỏc suất mất thụng tin được biểu thị bằng pbà. Giỏ trị này cú được khi khụng cú bộđệm FDL (nghĩa là nếu như một chựm quang bị chặn thỡ nú sẽ
bị loại bỏ ngay lập tức), nghĩa là B = 0. Giới hạn này được xỏc định bằng cụng thức tớnh tổn thất của Erlang (M/M/k/k), trong đú r = ρìk
pbà = β(k,ρ) = ∑ / !/ ! (1)
Mặt khỏc, giỏ trị giới hạn dưới thu được bằng cỏch giả sử rằng chuyển mạch cú một bộ đệm FDL được mụ phỏng theo mụ hỡnh M/M/k/D (D xỏc định). Cụ thể là bộ đệm này sẽ cú N đường FDL, và như vậy với mụ hỡnh này sẽ cú tổng sốđường FDL là d = Nìk
và kết quả là số chựm quang tối đa trong chuyển mạch (bao gồm cả cỏc chựm đang
được truyền và cỏc chựm đang được làm trễ) là D = k + d = k + kìN. Dựa theo mụ hỡnh M/M/k/D thỡ giỏ trị hạn dưới của xỏc suất tổn thất pbi sẽ là: pbi = Pβ(k,ρ,D) = . ! (2) trong đú p0 = ∑ ! ∑ . ! b. OBS cú ưu tiờn
Cho đến khi OBS cú ưu tiờn được đề cập đến thỡ cỏc giới hạn trờn và dưới của xỏc suất tổn thất thụng tin của lớp i được biểu thị lần lượt bằng và , trong đú
i = n-1, n-2,…, 0. Đểđơn giản, ta cú thể giả sử rằng lớp i được phõn biệt hoàn toàn với lớp i-1 (ở đõy Ri,i-1 = 0). Hơn nữa, giả sử rằng theo định luật bảo toàn, tổng hiệu năng (bao gồm xỏc suất tổn thất và thụng lượng trung bỡnh trờn tất cả cỏc lớp) của mạng luụn giữ mức cố định bất kể số lớp và bộ phõn tỏch như thế nào. Cụ thể, nếu ρn-1,j là
tổng cường độ lưu lượng từ lớp n-1 đến lớp j (ρn-1,j = ∑ . Do sự phõn tỏch lớp nờn lưu lượng từ cỏc lớp cú mức ưu tiờn thấp (lớp j-1 đến lớp 0) khụng ảnh hưởng tới xỏc suất tổn thất thụng tin của cỏc lớp cú độưu tiờn cao hơn (lớp n-1 đến lớp j). Do vậy, theo luật bảo toàn, giới hạn dưới và giới hạn trờn của xỏc suất được tớnh theo (1) và (2) như sau:
, =β(k,ρn-1,j)
,
=Pβ(k,ρn-1,j,D)
Ta cũng cú thể trỡnh bày giỏ trị xỏc suất trung bỡnh sử dụng tổng trọng số của xỏc suất tổn thất của từng lớp. Cụ thể hơn, gọi là tỷ số của cường độ lưu lượng của lớp i trờn tổng cường độ lưu lượng, thỡ trung bỡnh giới hạn trờn và trung bỡnh giới hạn dưới của xỏc suất tổn thất thụng tin của lớp n-1 đến lớp j cú thểđược viết như sau:
, =∑ . , =∑ . Từ bốn cụng thức trờn ta cú thể tớnh được giới hạn trờn của xỏc suất tổn thất thụng tin là , =β(k,ρn-1,j) ∑ . (3) và giới hạn dưới là: , =Pβ(k,ρn-1,j,D) ∑ . (4)
Vỡ ta đó cú hai biểu thức trờn nờn cú thể suy ra và bắt đầu bằng lớp ưu tiờn cao nhất (lớp i = n-1). Do lớp n-1 cú mức ưu tiờn cao nhất và ta coi như nú được phõn tỏch hoàn toàn với cỏc lớp khỏc nờn giới hạn trờn của nú được tớnh theo (2) và giới hạn dưới
được tớnh theo (2). Để tớnh được giỏ trị giới hạn trờn và dưới của lớp cú mức ưu tiờn thấp hơn n -2, ta cú thể sử dụng biểu thức (3) và (4). Cụng thức tổng quỏt để tớnh mức giới hạn trờn của xỏc suất tổn thất cho một lớp j cho trước (0 ≤ j ≤ n-2) là:
, , ∑ . (5) P , , ,D ∑ . (6) 4.4.4 FDL và hàng đợi trong mụ hỡnh M/M/k/D FDL khụng thể thực hiện mụ hỡnh một cỏch chớnh xỏc như một hàng đợi bởi vỡ hàng đợi trong mụ hỡnh M/M/k/D cú thể lưu giữ bất kỳ chựm quang nào mà khụng cần quan tõm đến thời gian chặn của nú, trong khi FDL cú thể loại bỏ một chựm quang nếu như thời gian chặn của chựm quang đú lớn hơn B. Từđõy ta cú thể thấy rằng nếu như
giỏ trị của B càng tăng thỡ sự khỏc biệt giữa chỳng sẽ càng nhỏ lại.
Hỡnh 4.14 Sự khỏc biệt giữa FDL và hàng đợi [25]
Nếu như khụng quan tõm đến giỏ trị của B, khoảng thời gian một FDL khả dụng cú thể khỏc với thời gian khả dụng của hàng đợi trong mụ hỡnh M/M/k/D như mụ tả ở
hỡnh 4.14a trong khi đú, chựm quang khỏc (II hoặc III) đến và sau đú chiếm giữ một FDL như trong hỡnh 4.14b hoặc 4.14c. Trong mụ hỡnh M/M/k/D, một hàng đợi trở
thành khả dụng đối với cỏc chựm quang khỏc chỉ khi chựm quang I giải phúng bước súng cho chựm II hoặc III. Ngược lại, đường FDL bị chựm quang II (hoặc III) chiếm và chỉ khả dụng khi đuụi của chựm đú đi vào FDL. Điều này nghĩa là thời điểm FDL khả dụng hoàn toàn phụ thuộc vào độ dài của chựm quang II (hoặc III) và cú thể trễ
hơn (hoặc sớm hơn) thời điểm hàng đợi cú thể dựng được như hỡnh 4.14b hoặc 4.14c. Do đú, từ những nhận xột ở trờn ta cú thể thấy được nếu như độ dài trung bỡnh của chựm quang mà dài hơn thời gian chặn trung bỡnh thỡ mụ hỡnh M/M/k/D cú khuynh hướng cho ta một xỏc suất chựm quang bị chặn thấp hơn so với trường hợp sử dụng FDL. Trong trường hợp này, thời gian trễ tối đa B cú liờn quan một chỳt đến độ dài trung bỡnh chựm quang, và khi số bước súng k là nhỏ thỡ sẽ làm cho thời gian chặn trung bỡnh dài hơn. Mặt khỏc, nếu nhưđộ dài trung bỡnh của chựm quang mà ngắn hơn so với trung bỡnh thời gian bị chặn thỡ xỏc suất bị chặn cú thể thấp hơn so với giỏ trị được dự đoỏn bởi mụ hỡnh M/M/k/D, và trong trường hợp này B là tương đối dài nếu so với độ dài trung bỡnh chựm quang, và khi k là lớn sẽ làm cho thời gian chặn ngắn đi.
4.5 TỔNG KẾT CHƯƠNG
Trong chương này chỳng ta đó giới thiệu một giao thức hỗ trợ QoS trong mạng chuyển mạch chựm quang, đú là giao thức JET cú ưu tiờn (priority JET). Sau đú giới thiệu đến một số thuật toỏn lập lịch hỗ trợ QoS trong mạng này. Cuối cựng là mụ hỡnh QoS dựa trờn thời gian offset, chức năng của cỏc đường trễ quang FDL và một số tớnh toỏn hiệu năng theo xỏc suất mất thụng tin và trễ hàng đợi.
Chương 5
Mễ PHỎNG MẠNG QUANG WDM
Chương này sẽđỏnh giỏ hiệu năng mạng WDM bằng cỏch sử dụng chương trỡnh mụ phỏng mạng quang WDM (Owns) dựa trờn phiờn bản ns-allinone-2.b16 chạy trờn nền Rethat Linux. Hiệu năng của mạng được đỏnh giỏ thụng qua cỏc thụng số về xỏc suất chặn, trễ trung bỡnh gúi tin, trung bỡnh số hop và sự tận dụng liờn kết.
Phần đầu tiờn sẽ giới thiệu một số thụng tin về OWns với cỏc khỏi niệm về kiến trỳc và cỏc thành phần của OWns. Sau đú sẽ trỡnh bày cỏc kết quả mụ phỏng cũng như
cỏc phõn tớch đỏnh giỏ trong mạng WDM mụ phỏng này.