Các tham số đánh giá hiệu năng

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG KHỐI XỬ LÝ MÀO ĐẦU DỰA TRÊN KỸ THUẬT

4.3 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG

4.3.1 Các tham số đánh giá hiệu năng

Đánh giá hiệu năng của nút và mạng OPS sử dụng giải pháp pháp xử lí mào đầu toàn quang dựa trên kỹ thuật MPPM được thực hiện với một số tham số là: hiệu quả sử dụng mạng, U, tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang, OSNR và xác suất mất gói, PLP.

4.3.1.1. Hiệu quả sử dụng mạng, U

Hiệu quả sử dụng mạng, U, dùng để đánh giá hiệu năng của mạng như là một hàm của thời gian xử lý mào đầu và chiều dài của gói. Nó cũng được xem là thông lượng của mạng khi xác suất mất gói bằng 0 [117]. Hiệu quả sử dụng mạng được định nghĩa như sau:

packet packet HP

U T

T T

  (4.9)

trong đó, Tpacket là chiều dài gói và THP là thời gian xử lí mào đầu.

4.3.1.2. Xác suất mất gói, PLP

Xác suất mất gói, PLP, là tham số quan trọng để đánh giá khả năng xử lí của nút lõi. Trong tiểu mục này sẽ đưa ra một mô hình để xác định PLP cho nút OPS và mạng OPS toàn quang [71], [103].

Xét một mạng hình lưới toàn quang OPS có các nút OPS được kết nối với nhau bằng các liên kết sợi quang song hướng. Các mạng khách hàng (client) kết nối với các nút biên cũng sử dụng các liên kết sợi quang song hướng. Giải thiết tất cả các liên kết sợi, bao gồm cả các liên kết giữa các nút cũng như các liên kết giữa các mạng khách hàng và nút biên, được cung cấp một tập gồm W bước sóng ở mỗi hướng để truyền các gói dữ liệu quang.

Trong phần này sẽ đưa ra một mô hình phân tích cho một cổng ra p của nút OPS. Để phân tích, chúng ta có kịch bản sau sau:

- Quá trình đến của các mào đầu gói (trong các gói đến) tương ứng với các gói có đích đến cổng ra p tại nút OPS là quá trình Poision với tốc độ P; tốc độ đến này là tốc độ tổng trên tất cả các cổng vào.

- Các bước sóng đầu ra dành cho gói đã cho phải có thời gian rỗi lớn hơn chiều dài các gói; tối thiểu bước sóng phải phục vụ trong khoảng thời gian bằng độ dài gói cộng với thời gian cấu hình chuyển mạch TOPS, để cho phép thiết lập cơ cấu chuyển mạch quang để thiết lập một kết nối từ một cổng vào đến một cổng ra. Do đó, chúng ta định nghĩa thời gian phục vụ hiệu quả một gói là lượng thời gian để một bước sóng đầu ra phục vụ cho gói.

Sử dụng công thức Erlang B để thu được xác suất mất gói với chiều dài gói thay đổi theo phân bố M. Công thức Erlang B cho hệ thống m-server với cường độ lưu lượng  được xác định như sau [103]:

0

/ ! ( , )

( / !)

m m

i i

Erl m m

i

 





 (4.10)

Dựa trên mô hình này, cổng ra của một nút OPS sẽ hoạt động như một hệ thống tổn thất M/M/W/W, trong đó W là số bước sóng của cổng.

Cường độ lưu lượng  của hàng đợi là   p( (k THPTsw)Tpacket), trong đó THP là thời gian xử lí mào đầu, Tsw là thời gian chuyển mạch của các chuyển mạch toàn quang, p là tốc độ đến của gói và k là số nút OPS trung bình trên tuyến truyền gói từ nguồn tới đích. Do đó, xác suất mất gói (PLP) cho bởi [103]:

 

 

0

1 ( )

!

1 ( )

!

W

p HP sw OPS packet

w i

p HP sw OPS packet

i

k T T T

PLP W

k T T T

i











   

 

     (4.11)

4.3.1.3. Tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang, OSNR

Tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang, OSNR, là tỉ số giữa công suất tín hiệu quang mong muốn thu được và công suất tín hiệu gây nhiễu.

Trong mạng OPS các gói dữ liệu được chuyển mạch qua một số nút trung gian trước khi tới đích, do đó làm ảnh hưởng đến chất lượng của các gói đầu thu. Giả thiết nhiễu trong tuyến kết nối được đặc tính hóa bởi nhiễu chuyển mạch, trong kịch bản định tuyến đa chặng như hình 4.15, nhiễu được tích lũy qua các nút.

Hình 4.15: Sơ đồ thiết lập định tuyến đa chặng

Khi một gói có công suất đỉnh Ppk được phát từ nút nguồn tới nút đích qua H nút trung gian, gói dữ liệu sẽ được khuếch đại và chuyển qua chặng sợi quang trước khi đến nút trung gian thứ nhất. Công suất nhiễu ASE của chuyển mạch được cho như sau [67]:

 

,i 2 , 0 1 0 0, 1,..., H

ASE sp i i

P  n hf G  B i (4.10)

trong đó, nsp i, và Gi tương ứng là hệ số phát xạ tự phát và hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại quang, h là hằng số Planck, f0 là tần số quang và B0là băng tần quang.

OSNR tại đầu ra tại nút chuyển mạch thứ H sẽ được tính như sau [67]:

 

 

 

 

1 0 1

, 1 ,

0 1

/ /

H

H h H H PK

H H H

ASE h k k ASE H

h k h

G G L P

OSNR

P G L P







   

 



  (4.11)

trong đó, LHlà tổng suy hao từ đầu ra nút thứ (h-1) đến đầu vào nút thứ h.

Khi khảo sát OSNR của mạng OPS khi sử dụng các giải pháp xử lý mào đầu dựa trên PPM và MPPM, công suất đỉnh gói được lấy bằng 1mW và hệ số khuếch đại của bộ chuyển mạch quang được lấy tương ứng bằng 18dB và 19,1dB đối với mạng OPS sử dụng các giải pháp xử lý mào đầu dựa trên PPM và MPM.