KIL OB OO KS .CO M
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học Chương II. Cỏc mạng WDM nội thị
khiển này ủể thu nhập cỏc gúi tin ủiều khiển, mỗi gúi chứa ủịa chỉ nguồn, ủịa chỉ ủớch, và bước súng ủược lựa chọn ngẫu nhiờn ủể gửi gúi dữ liệu tương ứng. Sự kết hợp của ALOHA và CSMA ủể ủiều khiển truy nhập tới kờnh ủiều khiển và cỏc bước súng dữ liệu. Một node cho trước với một gúi dữ liệu trong bộ ủệm của nú truyền dẫn gúi dữ liệu ngay sau khi gửi gúi tin ủiều khiển tương ứng, nghĩa là giao thức này thuộc loại bỏo và truyền. Rừ ràng là trong loại giao thức ủặt trước ngẫu nhiờn này cả hai gúi tin ủiều khiển và dữ liệu ủều cú thể xảy ra xung ủột. Hơn nữa, cỏc node bận khụng cú khả năng giỏm sỏt kờnh ủiều khiển và cú thể bị chuyển sang bước súng khỏc dẫn ủến xung ủột bộ thu.
Cỏc giao thức cung cấp hiệu năng trễ-thụng lượng tương ủối kộm vỡ thực ra cỏc gúi tin dữ liệu ủược gửi khụng phụ thuộc sự thành cụng của cỏc gúi tin ủiều khiển tương ứng. Hiệu năng trờn cú thể tăng bằng cỏch chỉ gửi cỏc gúi tin dữ liệu nếu cỏc gúi tin ủiều khiển hoàn toàn khụng xung ủột. Núi cỏch khỏc hiệu năng trễ-thụng lượng cú thể tăng nếu như thay thế giao thức bỏo và truyền bởi giao thức thử và chờ. Tuy nhiờn vẫn cú thể xảy ra xung ủột bộ thu.
Cần chỳ ý rằng cỏc giao thức thử và chờ ủược ủề cập ở trờn khụng những chịu ảnh hưởng của xung ủột bộ thu mà cũn cả xung ủột kờnh ủối với cỏc gúi tin dữ liệu. Hóy tưởng tượng, hai gúi tin ủiều khiển ủược truyền liờn tiếp nhau mà khụng xảy ra xung ủột kờnh ủều muốn ủặt trước cựng một bước súng. Cả hai gúi tin ủiều khiển ủều thành cụng và cỏc gúi tin dữ liệu tương ứng ủược gửi ủi. Nếu hai gúi tin dữ liệu khụng dài hơn gúi tin ủiều khiển, chỳng sẽ xung ủột và dẫn tới lóng phớ băng thụng và giảm thụng lượng. Vấn ủề này ủược giải quyết bằng cỏch trỏnh cỏc xung ủột kờnh của cỏc gúi tin dữ liệu. Một gúi tin dữ liệu cho trước ủược gửi ủi nếu: gúi tin ủiều khiển tương ứng ủược truyền dẫn mà khụng bị xung ủột và khụng cú gúi tin ủiều khiển nào khỏc ủặt trước cho cựng bước súng trong khoảng thời gian (L-1) khe liền trước ủú, trong ủú L≥1 biểu thị chiều dài gúi tin và một khe tương ứng với thời gian truyền dẫn của gúi tin ủiều khiển.
Hiệu năng trễ-thụng lượng trong cỏc kết hợp giao thức ALOHA gỏn khe ủược nõng lờn nhờ việc chia nhỏ thời gian thành cỏc chu kỡ tuần hoàn và cho phộp trong mỗi khe của cỏc ủặt trước kờnh ủiều khiển vào cỏc bước súng dữ liệu khỏc nhau. Để làm ủược như thế, trong mỗi khe chỉ cú cỏc node muốn gửi gúi tin dữ liệu ở cựng bước súng ủặt trước dẫn ủến giảm số lượng cỏc gúi tin ủiều khiển bị xung ủột. Điều này lại làm tăng hiệu năng vỡ số lượng gúi tin ủiều khiển phải truyền lại do xung ủột giảm. Từ ủú ra ủời giao thức ALOHA ủặt trước (R-ALOHA). Trong R-ALOHA một node cho trước ủó thành cụng trong việc ủặt trước trong một khe ủược gỏn cố ủịnh khe ủú cho
KIL OB OO KS .CO M
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học Chương II. Cỏc mạng WDM nội thị
tới khi node ủú khụng cũn gúi tin dữ liệu nào cần truyền nữa. R-ALOHA cho thụng lượng cao hơn và trễ nhỏ hơn ủối với tải lưu lượng trung bỡnh ủến cao.
Cỏc giao thức ALOHA gỏn khe cú thể ủược cải tiến thờm bằng việc gửi cỏc gúi tin ủiều khiển trong cỏc bước súng dữ liệu thay vỡ một kờnh ủiều khiển duy nhất. Trong giao thức này khụng cú kờnh ủiều khiển riờng và cỏc node ủược chia thành cỏc nhúm. Mỗi nhúm ủược gỏn một bước súng khỏc nhau. Thời gian ủược chia thành cỏc chu kỡ tuần hoàn. Mỗi chu kỡ gồm cú pha ủiều khiển và pha dữ liệu. Một node rỗi chuyển bộ thu của nú sang bước súng của nhúm mà nú nằm trong. Node nguồn muốn truyền dẫn gúi dữ liệu sẽ truyền một gúi tin ủiều khiển trờn bước súng của node ủớch tương ứng trong pha ủiều khiển của chu kỡ bằng cỏch dựng ALOHA gỏn khe. Giao thức này nõng cao hiệu năng của mạng. Bởi vỡ cỏc gúi tin ủiều khiển ủược phõn tỏn nhờ ủa bước súng (thay vỡ chỉ cú một bước súng ủiều khiển duy nhất) và tất cả cỏc bước súng ủều cú thể ủược sử dụng cho truyền dẫn dữ liệu trong pha dữ liệu và kết quả là mức ủộ ủồng bộ cao hơn, giảm xung ủột và số lượng cỏc gúi tin phải truyền lại.
Ảnh hưởng của xung ủột bộ thu ủối với hiệu năng ủược phõn tớch dựa trờn PSC với cấu trỳc node TT-TR sử dụng giao thức ủặt trước. Nú ủó ủược chứng minh rằng trừ phi số lượng node là lớn, xung ủột bộ thu sẽ làm giảm hiệu năng trễ-thụng lượng mạng. Cú ủiều này trong cỏc mạng với một lượng nhỏ node hai gúi tin dữ liệu truyền dẫn ủồng thời cú nhiều khả năng ủược ủỏnh ủịa chỉ cựng một node ủớch. Với mỗi node cú cựng bộ thu duy nhất node ủớch cho trước chỉ cú khả năng nhận một gúi tin dữ liệu và loại bỏ cỏc gúi tin cũn lại. Do ủú gúi tin ủiều khiển của bộ thu ủó xung ủột với gúi tin dữ liệu sẽ phải truyền lại, dẫn tới làm giảm thụng lượng và tăng trễ. Trong cỏc giao thức ủặt trước dựa trờn kờnh ủiều khiển với truy nhập ngẫu nhiờn với cả cỏc bước súng dữ liệu và ủiều khiển sẽ thể hiện trễ theo kiểu khụng ủều khi tải lưu lượng tăng nếu số lượng của cỏc bước súng dữ liệu nhỏ. Lớ do là, tại mức tải thấp, hầu hết cỏc gúi kờnh ủiều khiển và kờnh dữ liệu ủều ủược gửi thành cụng. Khi tải tăng thỡ nghẽn kờnh trờn cỏc bước súng dữ liệu chiếm chủ yếu và khả năng thụng bắt ủầu giảm, các gói điều khiển t−ơng ứng phải đ−ợc truyền lại. Khi tải tăng hơn nữa thụng lượng kờnh ủiều khiển cũng giảm sẽ dẫn tới giảm tải trờn cỏc bước súng dữ liệu. Kết quả là thụng lượng kờnh dữ liệu lại tăng và số lượng cỏc gúi tin ủiều khiển phải truyền lại lại giảm. Tuy nhiờn ủến một tải lưu lượng nhất ủịnh xung ủột trờn kờnh ủiều khiển xảy ra nhiều ủến
KIL OB OO KS .CO M
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học Chương II. Cỏc mạng WDM nội thị
thu phỏt cố ủịnh với kờnh ủiều khiển, một bộ phỏt cố ủịnh ủiều chỉnh và một bộ thu ủiều chỉnh ủược cho dữ liệu. Cỏc xung ủột kờnh trờn kờnh ủiều khiển ủược loại bỏ nhờ vũng kớn TDMA. Cỏc gúi tin dữ liệu ủược gửi hoàn toàn khụng xung ủột vỡ mỗi node truyền trờn một bước súng dành riờng. Sau khi gửi gúi tin ủiều khiển, node sẽ truyền dẫn gúi tin dữ liệu tương ứng trờn kờnh ủược gỏn riờng cho nú trong chu kỡ kế tiếp mà khụng phải ủợi kết quả của hệ ủặt trước. Một gúi tin ủiều khiển bao gồm ủịa chỉ ủớch, tuổi của gúi tin dữ liệu tương ứng và một trường phõn loại. Trường này ủược sử dụng ủể cho phộp cả chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi. Trong kiểu chuyển mạch gúi, một gúi tin ủiều khiển ủặt trước cho một gúi tin dữ liệu duy nhất. Trong kiểu chuyển mạch kờnh gúi tin ủiều khiển cố gắng thiết lập một kờnh nối. Với ủiều khiển việc ủặt trước là thành cụng, bước súng ủược ủặt trước và bộ thu ủớch ủược ủặt trước sẽ phục vụ cho tới khi node nguồn tiếp tục gửi một gúi tin ủiều khiển tương ứng trong khe thời gian ủặt trước nú ủó ủược phõn bổ. Kết quả cỏc phiờn làm việc khụng bị ngắt và QoS ủược ủảm bảo. Thụng tin về tuổi ở trong gúi tin ủiều khiển ủược sử dụng ủể xỏc ủịnh mức ủộ ưu tiờn cho cỏc gúi tin dữ liệu. Trong số cỏc gúi tin ủiều khiển cựng ủến một ủớch, gúi nào cú tuổi lớn nhất sẽ ủược ủặt trước. Cỏc gúi tin ủiều khiển cũn lại sẽ phải truyền lại do xung ủột bộ thu trong cỏc gúi tin dữ liệu tương ứng.
Cỏc giao thức khụng cú xung ủột ở bộ thu
Một giao thức ủặt trước loại bỏ hoàn toàn xung ủột kờnh và xung ủột bộ thu của cả cỏc gúi tin dữ liệu và ủiều khiển ủược sử dụng trong mạng dựa trờn một PSC và mỗi node cú cấu trỳc TT-FR. Bộ thu của nú gắn với kờnh dành riờng. Thời gian ủược chia làm cỏc chu kỡ tuần hoàn. Mỗi chu kỡ ủược chia nhỏ thành N khe ủiều khiển, M khe thụng tin và M khe dữ liệu, M≥1. Mỗi khe ủiều khiển ủược gỏn trước cho một node. Khi node i muốn gửi gúi tin dữ liệu tới node j, node i sẽ truyền gúi tin ủiều khiển trong khe ủiều khiển thứ i vào kờnh của node j. Sau khi nhận ủược gúi tin ủiều khiển node j sẽ lựa chọn một hoặc nhiều node nguồn. Sử dụng cỏc khe thụng tin node j sẽ gửi sự cho phộp của mỡnh tới cỏc node nguồn ủược lựa chọn. Vỡ sự cho phộp chứa lược ủồ truyền dẫn nờn sẽ khụng xảy ra xung ủột kờnh ủối với gúi tin dữ liệu.
Một giao thức ủặt trước hoàn toàn khụng xung ủột khỏc cú khả năng ủạt ủược thụng lượng xấp xỉ 100% ủược giới thiệu trong mạng dựa trờn một PSC. Cấu trỳc node của nú khỏ phức tạp. Mỗi node sử dụng một bộ thu phỏt gỏn với một kờnh ủiều khiển chung ủể gửi cỏc gúi tin ủiều khiển. Để truyền cỏc gúi tin dữ liệu mỗi node sử dụng kờnh riờng. Nhờ sử dụng hai bộ thu phỏt hoạt ủộng luõn phiờn cỏc khú khăn về chuyển ủổi sẽ ủược trỏnh thời gian ủược chia thành cỏc chu kỡ tuần hoàn. Trờn kờnh ủiều khiển mỗi chu kỡ gồm N khe ủược phõn bổ trước cho cỏc node khỏc nhau. Mỗi node nhận
KIL OB OO KS .CO M
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học Chương II. Cỏc mạng WDM nội thị
thụng tin phản hồi bằng cỏch phỏt quảng bỏ một gúi tin ủiều khiển trờn khe ủược phõn bổ. Sau ủú cỏc gúi tin dữ liệu ủó ủược xếp lịch thành cụng sẽ ủược truyền khụng xung ủột trờn kờnh dành riờng tương ứng của node nguồn.
Một giao thức ủặt trước khụng cú sự gỏn trước cỏc khe sử dụng trong mạng dựa trờn một PSC. Cấu trỳc mỗi node là TT-FT-TR-FR, trong ủú một bộ thu phỏt ủược gắn vào kờnh ủiều khiển chung cũn cỏc bộ khỏc thỡ cú thể ủiều chỉnh ủược và ủược sử dụng ủể thu/phỏt thụng tin. Tất cả cỏc bước súng ủược gắn khe với chiều dài khe bằng thời gian truyền của một gúi tin. Khe trong kờnh ủiều khiển ủược chia nhỏ thành cỏc khe ủặt trước và một khoảng trễ truyền dẫn. Cỏc khe ủặt trước khụng ủược gỏn cố ủịnh. Cỏc node gửi gúi tin ủiều khiển bằng cỏch sử dụng một trong cỏc khe ủặt trước một cỏch ngẫu nhiờn. Tại thời ủiểm cuối của mỗi khe, nghĩa là, sau một chu kỡ trễ cỏc gúi tin ủiều khiển khụng bị xung ủột sẽ ủược ủưa vào chu trỡnh vào trước ra trước phõn tỏn (FCFS). Nếu sự ủặt trước là thành cụng gúi tin dữ liệu tương ứng sẽ ủược truyền trong khe kế tiếp. Cỏc gúi tin ủiều khiển khụng thành cụng sẽ ủược truyền lại. Ở ủõy khỏi niệm khụng thành cụng nghĩa là gúi tin ủiều khiển xung ủột trong kờnh ALOHA gỏn khe và/hoặc khụng tỡm ủủ tài nguyờn rỗi. Bằng cỏch tăng cỏc gúi tin ủiều khiển ủược xếp lịch kờnh ủiều khiển ALOHA gỏn khe khụng xung ủột cú nhiều khả năng tỡm ủược tài nguyờn rỗi hơn. Do vậy số lượng gúi tin ủiều khiển phải truyền lại sẽ ớt ủi và dung lượng mạng sẽ tăng.
Trong giao thức trờn, mỗi node phải duy trỡ một số lượng khỏ lớn thụng tin trạng thỏi. Cỏc ủũi hỏi liờn quan ủến xử lớ sẽ giảm ủỏng kể nếu cỏc node khụng cần phả duy trỡ bảng trạng thỏi. R- ALOHA hơn ALOHA gỏn khe ở ủiểm này. Để làm ủược ủiều này một node ủó thành cụng trong việc gửi gúi tin ủiều khiển cú thể hoàn toàn sử dụng khe thời gian ủú ủể truyền lại cỏc gúi tin ủiều khiển cho tới khi kết thỳc quỏ trỡnh truyền dẫn dữ liệu.
Một giao thức ủặt trước trỏnh ủược cả xung ủột bộ thu và xung ủột kờnh ủối với cỏc gúi tin dữ liệu mà chỉ ủũi hỏi một bộ thu phỏt với mỗi node ủược trỡnh bày trong mạng dựa trờn một PSC và mỗi node cú cấu trỳc TT-TR. Giao thức này cú thể ủưa chuyển ủổi thời gian và chuyển ủổi trễ của bộ thu về 0. Thời gian ủược chia thành cỏc khe dữ liệu với chiều dài của một khe bằng với thời gian truyền dẫn của một gúi dữ liệu cố ủịnh. Khe dữ liệu trờn kờnh ủiều khiển chung ủược chia nhỏ thành W khe ủiều
KIL OB OO KS .CO M
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học Chương II. Cỏc mạng WDM nội thị
trỡnh ủặt trước làm cho mạng trở nờn mềm dẻo hơn. Tất cả cỏc node tham gia vào quỏ trỡnh ủặt trước ủều biết kết quả sau một trễ truyền dẫn. Nếu gúi ủiều khiển của node i ủược gửi thành cụng, node i sẽ gửi gúi dữ liệu tương ứng trờn bước súng j trong khe ủiều khiển tiếp theo. Ngược lại, node i phải truyền lại gúi tin ủiều khiển. Băng thụng ủó ủược chứng minh là cú thể sử dụng hiệu quả hơn bằng cỏch chồng lấn thời gian ủiều chỉnh bộ thu phỏt của một node bởi thởi gian truyền dẫn của một node khỏc.
Một xu hướng khỏc ủể trỏnh xung ủột bộ thu là sử dụng cỏc sợi trễ chuyển mạch (FDLs). Nếu cú hai hay nhiều hơn node cựng gửi dữ liệu tới một node ủớch, cỏc gúi tin dữ liệu ủược ủưa vào FDL chuyển mạch của node ủớch và ủược nhận lần lượt. Phương phỏp này làm giảm tớnh bựng nổ của mạng và nõng cao hiệu năng trễ-thụng lượng mạng.
Một giao thức dựa trờn kờnh ủiều khiển thớch ứng cú khả năng làm giảm số lượng xung ủột bộ thu ủược phõn tớch dựa trờn một PSC. Mỗi node cú cấu trỳc FT2-TR-FR và một kờnh riờng cho truyền dữ liệu, do ủú trỏnh ủược xung ủột kờnh. Mỗi node lưu trữ dữ liệu phản hồi trong một bộ ủệm khỏc nhau, mỗi bộ ủệm cho một ủớch (cấu trỳc bộ ủệm này ủược gọi là hàng ủợi ủầu ra ảo (VOQ)). Nghẽn ủầu dũng (HOL) cú thể bị loại bỏ nếu trang bị cho mỗi node một ủa hàng ủợi ủớch cho mỗi ủớch. Do ủú, một gúi tin dữ liệu với một bộ thu ủớch bị chiếm giữ khụng ngăn cản một gúi tin khỏc mà bộ thu tương ứng của nú ủang rỗi gửi ủi. Do ủú hiệu năng trễ-thụng lượng mạng sẽ tăng lờn. Mỗi node lựa chọn ngẫu nhiờn một trong cỏc gúi tin theo phõn bố xỏc suất P. Địa chỉ ủớch của gúi tin dữ liệu ủược chọn ủược phỏt quảng bỏ bằng cỏch mỗi node gửi gúi tin ủiều khiển qua một kờnh chung và sau ủú tiếp tục truyền dẫn gúi tin dữ liệu ủược chọn trờn kờnh của chớnh nú. Sau một vũng trễ truyền dẫn cỏc node ủều biết về lưu lượng ủiều khiển dự cho bộ thu gúi tin dữ liệu cú bị xung ủột hay khụng. Trong trường hợp cỏc xung ủột bộ thu, xỏc suất P thay ủổi sao cho cỏc gúi tin dữ liệu bị xung ủột bộ thu ủược chọn với xỏc suất nhỏ hơn trong lần ủặt trước tiếp theo. Phương phỏp truyền dẫn ngẫu nhiờn thớch ứng này cung cấp hiệu năng trễ-thụng lượng mạng tốt hơn truyền dẫn ngẫu nhiờn tĩnh và phương phỏp vào trước ra trước (FIFO). Một phương phỏp thớch ứng tương tự ủể trỏnh xung ủột kờnh trong một mạng dựa trờn PSC với cấu trỳc node FF-TR. Trong trường hợp này tỡnh trạng của tất cả cỏc bước súng ủược giỏm sỏt bởi mỗi node và ủược sử dụng ủể cập nhật P trong cỏc gúi tin mà cú nhiều khả năng truyền dẫn khụng xung ủột hoặc trờn cỏc bước súng rỗi. Ngược lại, nếu trờn một bước