Đồ án tốt nghiệp Đại học cải tiến trong GPON
SVTH: Tô Thị Trang Lớp D08VT1 48
Mục đích của B-DBA : một là đảm bảo chất lượng dịch vụ do điều chỉnh linh hoạt băng thơng giữa nhóm thứ nhất và nhóm thứ hai, mặt khác nâng cao hiệu suất cho lưu lượng nhạy cảm với trễ của lưu lượng ưu tiên cao mà không ảnh hưởng đến đến hiệu suất lưu lượng ưu tiên thấp, và hỗ trợ dịch vụ khác nhau với mức QoS thay đổi. Tuy nhiên, mục đích của kỹ thuật sẽ sinh ra hai lần thời gian bảo vệ nhiều hơn giản đồ gốc, điều này chỉ ra rằng thời gian bảo vệ nhỏ nhất ứng với tốc độ khác nhau có thời gian bảo vệ khác nhau tương ứng. Giả sử rằng tốc độ luồng lên lên tới 10 Gbps sẽ có hơn 256 bít bảo vệ với cấu hình burst có thể lên tới 300 bít nhưng tổng thời gian bảo vệ sẽ được bỏ qua trong thuật tốn này.
3.4.2 Thuật tốn
Mục đích của bi-partitional là phát triển kỹ thuật DBA, gọi tắt là B-DBA. Để cung cấp QoS khác, cần thiết chia dữ liệu truyền tải ra làm hai nhóm, xét mỗi nhóm theo những cách khác nhau tùy theo u cầu riêng.
Bởi vì hai nhóm phân bổ 2 lần khoảng thời gian bảo vệ để truyền dữ liệu giữa các ONU khác nhau trong một vịng lặp. Băng thơng hữu dụng cho luồng lên trong một vòng lặp là Ball : max ( 2 ) all B S T N G (3.7)
Ball : Băng thông hữu dụng cho luồng lên
N : Số ONU
S : Dung lượng link của OLT
max
T : Thời gian lớn nhất của vòng lặp G : Thời gian bảo vệ
min
i
B Băng thông đảm bảo nhỏ nhất cho ONUi ,:
min 1 , all i t t B B W W N (3.8)
Wi : Số khe thời gian chiếm giữ trong vòng bầu chọn của ONUi ,
Giả sử rằng Wi cùng giá trị ở các ONUi. Phân bổ cùng giá trị băng thông nhỏ nhất cho mỗi ONU có thể thiết lập được bảo đảm QoS cho lưu lượng ưu tiên cao trong nhóm đầu. 1 1 2 2 3 4 , , , , , , , g T T g T T i n i n i n i n i n i n A C C A C C (3.9) Trong đó :
Đồ án tốt nghiệp Đại học cải tiến trong GPON SVTH: Tô Thị Trang Lớp D08VT1 49 1 , g i n
A Ai ng,2: Tổng băng thơng phân bổ cho nhóm đầu và nhóm hai
1 ,
T i n
C và Ci nT,2là băng thông phân bổ cho T-CONT 1 và T-CONT 2 của ONUi
trong nhóm thứ hai của vịng lặp n-1
3 , T i n C và 4 , T i n
C là băng thông được phân bổ cho T-CONT 3 và T-CONT 4 của
ONUi ở trong nhóm thứ 1 trong vịng lặp n tương ứng.
Tiếp theo, tổng băng thơng phân bổ cho nhóm đầu ,1
g i n
A và nhóm 2 Ai ng,2 của C
ở vòng lặp n+1 được tính tốn. Lưu lượng T-CONT 1 với băng thông luồng lên cố định ,1
T i n
C không cần gửi bản tin báo cáo. T-CONT 2 được phân bổ băng thơng với giải
thuật dự đốn để tính tốn băng thơng luồng lên. Kỹ thuật dự đốn băng thông của lưu lượng T-CONT 2 là so sánh sự sai khác của yêu cầu cửa sổ truyền ở vòng lặp hiện tại và giá trị trung bình yêu cầu cửa sổ truyền trước đó:
2 2 , , index T T i n i n i P R H (3.10) Trong đó : , index i n P
là chỉ số dự đoán hiện tại ứng T-CONT 2 của ONUi,
2 ,
T i n
R là yêu cầu của T-CONT 2 trong vòng lặp n
2
T i
H là giá trị băng thơng u cầu trung bình của T-CONT 2 ứng với ONU
i . Nếu Pi n,index >0 , yêu cầu ứng với T-CONT 2 của ONUi tăng và B-DBA cập nhật
nó vào băng thơng u cầu, cịn khơng giá trị này khơng có giá trị. Sau đó, u cầu băng thơng được phân bổ cho T-CONT 2 với băng thông lớn nhất( min T,1 1)
i i n B C trong vòng lặp n+1, Ci nT,2 1, được tính tốn: 2 2 min , , , min 2 i 2 , , min 2 2 min , 1 , , , , , min 2 min , , , 0, 0, 0, 0, T index T i n i n i n i index T T i i n i n
T index index T index i n i n i n i n i n i n i index T index i i n i n i n i R P R B B P R B C R P P R P B B P R P B (3.11) Nếu tổng băng thông được phân bổ của ONUi trong nhóm đầu ở vịng lặp n+1 ít hơn băng thông phân bổ nhỏ nhất,Bimin, băng thông chưa sử dụng dư thừa, sẽ được phục hồi và phân bổ cho nhóm thứ hai của vòng lặp n+ 1 :
Đồ án tốt nghiệp Đại học cải tiến trong GPON SVTH: Tô Thị Trang Lớp D08VT1 50 min 1 min 1 1 , 1 , 1 1 ( ), N recycle g g n i i n i i n i B B A if B A (3.12) 1 , 1 g i n
A : Tổng băng thông được phân bổ cho nhóm 1 ở vịng lặp n+1
1
recycle n
B : Băng thông chưa sử dụng dư thừa
Với Ai ng,2 1của ONUi trong nhóm đầu ở vịng lặp n+1, nếu 1 2 min , 1 , 1
g g
i n i n i
A R B
sau đó tổng băng thơng được phân bổ cho nhóm thứ hai của ONUi 2 , 1
g i n
A ngang bằng
vớiRi ng,2 1, khi Ri ng,2 1là bản tin báo cáo của nhóm đầu của ONUi cho T-CONT 3 và T-
CONT 4 trong vòng lặp n+1, còn nếu 1 2 min , 1 , 1
g g
i n i n i
A R B , ONUi có thể có băng thơng phụ dựa vào yêu cầu băng thông phụ của ONUi , nếuBnrecycle1 . Băng thông phụ thêm
phân bổ ONUi ở vòng lặp n+1, , 1 ex i n B có tể được tính tốn : , 1 1 , 1 1 re i n ex recycle i n n re n B B B B (3.13) Với : Bi nre, 1là băng thông yêu cầu phụ của ONUi
1
re n
B là tổng băng thông yêu cầu phụ thêm của tất cả ONU trong vòng lặp n+1:
1 2 min 1 2 min 1 , 1 , 1 , 1 , 1 1 ( ), N re g g g g n i n i n i i n i n i i B A R B if A R B (3.14) Sau đó, tổng băng thơng được phân bổ cho nhóm thứ hai 2
, 1
g i n
A cho ONUi tương
đương với , 1
ex i n
B .
Từ T-CONT 3 T,3 1( T,3_1assured T,3_1non assured_ )
i n i n i n
C C C được phân bổ băng
thông chắc chắn nhỏ nhấtCi nT,3_1assured và băng thông không chắc chắn Ci nT,3_1non assured_ ,
băng thông chắc chắn nhỏ nhất sẽ được bảo đảm đầu sau đó phân bổ đều băng thơng khơng chắc chắn và T-CONT 4 4
, 1
T i n
C trong vòng lặp n+1, nếu băng thông dư thừa khả dụng.
Nếu băng thông chắc chắn nhỏ nhất của T-CONT 3Ci nT,3_1assuredcủa ONUi tốt hơn băng thông được phân bổ trong nhóm hai ở cịng lặp n+1 2
, 1 g i n A , sau đó 3_ 2 , 1 , 1 T assured g i n i n
C A ; mặt khác băng thơng chưa sử dụng cịn lại Bnrecycle1 sẽ phục hồi và
phân bổ cho băng thông không chắc chắnCi nT,3_1non assured_ và 4 , 1
T i n
Đồ án tốt nghiệp Đại học cải tiến trong GPON
SVTH: Tô Thị Trang Lớp D08VT1 51
băng thông không chắc chắn của T-CONT 3 và T-CONT 4, chúng bị hạn chế bởi 3_ 2 , 1 , 1 T assured g i n i n C A 2 3_ , 1 , 1 3_ _ 4 , 1 , 1 2 g T assured i n i n T non assured T i n i n A C C C (3.15) 3_ _ , 1 T non assured i n
C : Băng thông không chắc chắn nhỏ nhất của T-CONT 3 ứng với
ONUi ở vòng lặp n+1
3_ , 1
T assured i n
C : Băng thông chắc chắn của T-CONT 3 ONUi ở vòng lặp n+1
3.4.3 Một số đánh giá
Mô phỏng mạng GPON dùng OPNET, hỗ trợ lưu lượng T-CONT 1, T-CONT 2, T-CONT 3 và T-CONT 4 cho mỗi ONU. Lưu lượng T-CONT 1 được xác định hiệu quả với việc hạn chế trước. Ứng với mơ hình lưu lượng được xem xét, kích cỡ gói tin cho mỗi T-CONT 2, T-CONT 3 và T-CONT 4 lần lượt là 64, 500, 1500 byte xác xuất tương ứng là 60%, 20%, 20%. Lưu lượng ứng với băng thông đảm bảo nhỏ nhất và băng thông không đảm bảo của T-CONT 3 giả sử được phân bổ công bằng. Để nhận xét hiệu quả của lưu lượng ưu tiên cao, chi tiết về tỷ lệ của lưu lượng được phân tích bởi mơ phỏng với 6 trường hợp (T-CONT 1, T-CONT 2, T-CONT 3, T-CONT 4) là (10%, 30%, 30%, 30%), (10%, 40%, 30%, 20%), (10%, 60%, 20%, 10%), (40%, 20%, 20%, 20%), (40%, 30%, 20%, 10%) và (40%, 40%, 20%, 10%). Mạng truy nhập có 32 ONU, tốc độ luồng lên 1.24 Gbps, khoảng cách giữa OLT và ONU là 10-20 km, kích cỡ bộ đệm 10MB, thời gian vòng lặp truyền tải lớn nhất 1.25 ms, thời gian bảo vệ 1.8 µs, thời gian tính tốn của DBA là 10 µs.
Thơng lượng của mạng trong giải thuật Bi- Partitional hiệu quả tốt với T-CONT 2. Hàm của thơng lượng theo tải lưu lượng có chiều hướng tăng dần ngay cả khi tải lưu lượng đạt mốc 100 %. Tuy vậy, T-CONT 3, T-CONT 4 có xu hướng giảm khi tải lưu lượng đạt mức 80 %, 50 %. Nguyên nhân so khi tải lưu lượng lớn, koong có bộ đệm dành cho T-CONT 3, T-CONT 4 vì nó được dành cho T-CONT 1 và T-CONT 2.
Đồ án tốt nghiệp Đại học cải tiến trong GPON
SVTH: Tô Thị Trang Lớp D08VT1 52
Hình 3.14 Thơng lượng của T-CONT 2
Hình 3.15 Thông lượng T-CONT 3
Đồ án tốt nghiệp Đại học cải tiến trong GPON
SVTH: Tô Thị Trang Lớp D08VT1 53
Thuật toán B-DBA hiệu quả cao khi T-CONT 2 tăng cao. Lý do là kỹ thuật B- DBA có cơ chế xem xét yêu cầu của T-CONT 2 trước sau đó mới tới yêu cầu của T- CONT 3 và T-CONT 4. Đặ biệt với T-CONT 4 trễ trong thuật toán này cao và tỏ ra không mấy hiệu quả tăng mạnh khi tải vượt quá 50 % và lên tới 600 ms.
Hình 3.17 Trễ end-to-end của T-CONT 2
Đồ án tốt nghiệp Đại học cải tiến trong GPON
SVTH: Tô Thị Trang Lớp D08VT1 54
Hình 3.19 Trễ end-to-end của T-CONT 4
3.5 Phƣơng pháp phân bổ băng thông hỗ trợ NSR ONU trong GPON 3.5.1 Cơ sở của thuật toán
Bộ điều khiển MAC cho phương pháp được đề xuất tính tốn băng thơng luồng lên dựa trên liên kết các loại T-CONT với bốn tham số dịch vụ: SImax, SImin, ABmin, và ABsur trong Bảng trên. Mỗi giá trị tham số dịch vụ được xác định bởi phương pháp của FSAN tuân theo DBA GPON. Trong Bảng I, SImax và SImin biểu thị cho khoảng dịch vụ tối đa và tối thiểu trong đa khung GTC. Còn ABmin và ABsur đại diện cho số byte phân bổ tối thiểu và dư thừa. Bộ điều khiển MAC đảm bảo rằng tổng băng thông phân bổ cho mỗi khoảng thời gian phục vụ sẽ không vượt quá khả năng của tuyến. Ưu tiên lập lịch là theo thứ tự của băng thông chắc chắn trong T- CONT 2, T-CONT 3 và băng thông dư thừa của T-CONT 4. Đề xuất DBA không nói tới loại lưu lượng T-CONT 1, nhưng băng thơng cố định và tuần hồn cho lưu lượng T-CONT 1 sẽ được phân bổ dựa trên tỷ lệ dịch vụ của SLA để hỗ trợ các yêu cầu trễ dịch vụ nghiêm ngặt. Băng thông cho T-CONT 2 đến 4 sẽ được phân bổ bởi bộ điều khiển MAC và có thể triển khai đề xuất DBA này để để hỗ trợ NSR ONU với thông tin về khung GEM nhàn rỗi.
TC Ứng dụng Dịch vụ GPON Tham số MAC
1 CBR Tuần hoàn Simax, ABmin
2 VBR Tuần hồn, có giá trị theo
yêu cầu (Chắc chắn)
Simax, ABmin
Tốt hơn nỗ lực
Tuần hồn, có giá trị theo yêu cầu (Chắc chắn)
Đồ án tốt nghiệp Đại học cải tiến trong GPON
SVTH: Tô Thị Trang Lớp D08VT1 55
3 tối đa Linh hoạt dựa trên yêu cầu và khả năng có thể sử
dụng (Dư thừa) Simin, Absur
4 Nỗ lực tối đa
Dùng cho bầu chọn Simax, ABmin Linh hoạt dựa trên yêu
cầu và khả năng có thể sử
dụng (Dư thừa) Simin, Absur
Bảng 3.2 Tham số dịch vụ 3.5.2 Thuật toán
Vì băng thơng chắc chắn là băng thơng trung bình cố định trong một khoảng thời gian nhất định, băng thơng sử dụng có thể tăng lên bằng cách xử lý băng thơng có sẵn dư thừa bằng phân bổ băng thông ngay lập tức trong khoảng thời gian phục vụ. Hình 3.20 cho thấy mã giả của các phương pháp DBA đề xuất để phân bổ băng thơng chắc chắn. Trong hình 3.20, i là AllocID, dựa trên ánh xạ T-CONT như SLA và ct_idle(i) biểu thị cho số GEM nhàn rỗi trong khung cho AllocID i trong một chu kỳ
bầu chọn. Frame_bytes là các byte khung có sẵn và giá trị ban đầu của nó là 19.440 cho tốc độ luồng lên 1,24416 Gbits/s. Request(i) là chiều dài hàng đợi lưu trữ của các T-CONT có AllocID i. Giả sử cho rằng mỗi khi một hàng đợi báo cáo AllocID i đến,
chiều dài được báo cáo là phần được lưu trữ trong request(i) của ma trận yêu cầu. N là số ONU hoạt động. pt là giá trị tỷ lệ so với NSR ONU để phân bổ băng thông trong chu kỳ bầu chọn tiếp theo. Trong hình 3.20, chèn một mã cho các NSR ONU, nhưng nó chỉ kiểm sốt phân bổ băng thơng cho T-CONT 2 và T-CONT 3. Đó là do T-CONT 1 có chứa lưu lượng CBR và phục vụ độc lập với T-CONT khác như trong bảng 1. Để đơn giản hóa độ phức tạp của mã, sử dụng request(i) cho phân bổ băng thông tới NSR
ONU bằng cách thay thế các yêu cầu băng thông tối thiểu tăng lên bởi giá trị tỷ lệ pt
với request(i). Ngoài ra, trong khi băng thông đảm bảo của T-CONT4 của SR ONU
được sử dụng để bầu chọn, phương pháp đề xuất không phân bổ băng thơng cho T- CONT 4 của NSR ONU vì NSR ONU khơng cần bầu chọn. Thay vì điều chỉnh cờ bầu chọn của mã trong hình 3.20, sử dụng ABmin cho T-CONT 4 của SR ONU bằng cách thiết lập một giá trị không đổi cho byte tiêu đề PLOu và DBRu. Mã giả cho việc phân bổ băng thơng dư thừa trong hình 3.21 là gần như giống với phân bổ băng thông đảm bảo như thể hiện trong hình 3.20. Tuy nhiên, trong một phần mã thặng dư của đề xuất DBA, băng thông cho ONU NSR được phân bổ ABsur (i) hoặc bằng khơng. Đó là bởi
vì tính tốn ánh xạ US_BW mà khơng có thơng tin thống kê hàng đợi làm cho sử dụng khơng đúng mức có thể lớn hơn. Phân bổ băng thơng cho NSR ONU có thể làm giảm độ trễ, nhưng sử dụng khơng đúng mức cao vì lưu lượng dữ liệu trong các mạng truy cập xuất hiện đột ngột, không thể chắc chắn khi bộ đệm bị chiếm đóng. Các nhà cung cấp dịch vụ sẽ khơng xem xét NSR ONU cho các dịch vụ chất lượng cao và họ sẽ sử dụng NSR ONU chỉ để hỗ trợ các dịch vụ thấp trong khi xét tới thông lượng và độ
Đồ án tốt nghiệp Đại học cải tiến trong GPON
SVTH: Tô Thị Trang Lớp D08VT1 56
trễ. Vì vậy, liên kết sử dụng quan trọng hơn SR và NSR ONU do cùng tồn tại. Trong phương pháp đề xuất, cố gắng để tăng khả năng sử dụng trong việc duy trì hiệu năng cho SR ONU.
// frame_bytes = 19438 // for 1.24Gbps GPON upstream rate.
// ct_idle(i) = the number of GEM idle in frames in a polling cycle. // i = AllocID, based on T-CONTs map as SLA.
// pt = proportional value for NSR ONU in the next polling.
// for each polling cycle // inspect all SImax timers for (each AllocID i) {
if (frame_bytes >0 && Ba(i) >0) {
if (NSR_ONU && (T_CONT(i) == 2 || T_CONT(i) == 3)) if (ct_idle(i) == 0) request(i) = ABmin(i);
else if (ct_idle(i) > 0) request(i) = ABmin(i)*pt; Allocation_guaranteed(i); } if (SImax_timer(i) == 1) { SImax_timer(i) = SImax(i); Ba(i) = ABmin(i); } else SImax_timer(i)--; if (frame_bytes == 0) break; } // process Allocate_guaranteed(i) Allocation_guaranteed(i) {
if (!NSR_ONU && T_CONT(i) == 4)
Đồ án tốt nghiệp Đại học cải tiến trong GPON