Trong các nghiên cứu về mạng chuyển mạch burst quang, khi xung đột xảy ra giữa hai burst mà không thể giải quyết bằng các phương pháp trên thì một trong hai burst bị rớt toàn bộ, cho dù các phần chồng lấn của các burst lên nhau là rất nhỏ. Trong các ứng dụng yêu cầu nghiêm ngặt về độ trễ nhưng không quan tâm lắm đến mất gói thì người ta mong muốn là rớt các gói chồng lấn hơn là rớt toàn bộ burst. ông V. M. Vokkarane đã đưa ra phương pháp cho việc giải quyết xung đột bằng cách phân đoạn burst (Burst Segment), làm cho số lượng gói mất đi giảm xuống bằng cách chỉ cho rớt phần chồng lấn lên nhau của một trong hai burst. Ưu điểm của phương pháp này là có thể xem xét đến các mức ưu tiên của từng burst từ
đó có thể đưa ra quyết định rớt bỏ một phần của burst đến xung đột (contenting burst) hay burst bị xung đột (contented burst) (như hình 2.20)
Trong phân đoạn burst, một burst bao gồm nhiều đơn vị truyền tải nhỏ hơn gọi là đoạn (segment). Mỗi đoạn gồm bao gồm một header và phần payload của đoạn. Header của đoạn bao gồm các trường cho bit đồng bộ, thông tin sửa lỗi, thông tin về nguồn và đích đến và chiều dài của đoạn trong trường hợp các đoạn có chiều dài khác nhau. Phần payload của đoạn có thể mang nhiều loại dữ liệu, như gói IP, tế bào ATM hay các frame Ethernet (Hình 2.21). Khi hai burst xung đột với nhau trong mạng chuyển mạch burst quang, chỉ có một số đoạn của một burst chồng lấn lên burst kia mới bị rớt, như hình 2.22. Nếu thời gian chuyển mạch không được bỏ qua thì có thêm một số đoạn có thể bị rớt khi chuyển mạch được cấu hình trở lại. Trong các mô tả sau đây, ta gọi burst đến trước hay burst bị xung đột gọi là contented burst và burst đến sau hay burst đến xung gọi là contending burst.
Để đạt được tính trong suốt thì lớp quang không cần phải nhận ra ranh giới thực sự của các đoạn và không cần biết định dạng phần payload của mỗi đoạn. Trong trường hợp này, lớp quang chỉ nhận ra thông tin như các node nguồn và đích của burst, thời gian offset, thời gian của burst và có thể là độ ưu tiên của burst. Tính trong suốt này có thể dẫn đến việc quyết định tối ưu nhất cho việc giảm thiểu mất gói nhưng cũng có thể một đoạn có thể bị chia thành hai phần tách biệt do vậy có thể mất mát gói sẽ tăng lên trong trường hợp đoạn này đến đích không được nhận ra; tuy nhiên, bằng cách bảo đảm tính trong suốt, lớp lõi quang trở nên đơn giản và không cần thiết phải tính toán lại các giá trị trong gói điều khiển ở các node lõi.
Nếu như ranh giới của các đoạn hoàn toàn trong suốt trong mạng lõi toàn quang thì các node biên phải chịu trách nhiệm định nghĩa và xử lý các đoạn trong miền điện. Hơn nữa, node nhận phải có khả năng nhận ra điểm bắt đầu của mỗi đoạn và xác định xem thử đoạn đó có còn nguyên vẹn hay không; do đó, một số header dùng để nhận ra lỗi và sửa lỗi phải chứa trong mỗi đoạn. Thêm vào đó thông tin về tín hiệu đồng hồ có thể cũng cần phải có trong mỗi header của mỗi đoạn để node nhận ngõ ra có thể xác định và phục hồi dữ liệu trên mỗi đoạn. Một đoạn có thể một frame Ethernet. Nếu mỗi đoạn bao gồm một frame Ethernet, việc đồng bộ và nhận ra frame được thực hiện bởi trường preamble trong header của frame Ethernet, trong khi lỗi và các frame không còn nguyên vẹn có thể được nhận ra bằng cách sử dụng trường CRC trong frame Ethernet; do đó, không cần thiết phải có phần điều khiển cho mỗi đoạn vì mọi thứ đã có sẵn trong một frame Ethernet. Nếu các đoạn không được định nghĩa như những frame Ethernet, việc chọn lựa chiều dài của mỗi đoạn trở thành một thông số chính của hệ thống. Một đoạn có thể có chiều dài cố định hay thay đổi. Khi các đoạn có chiều dài không đổi thì việc đồng bộ ở máy thu trở nên dễ dàng; tuy nhiên, những đoạn có chiều dài thay đổi lại có khả năng chứa được những gói có chiều dài khác nhau. Kích thước của mỗi đoạn còn phải cân nhắc giữa mất mát trong một lần xung đột và số lượng header trong một burst. Đoạn dài sẽ dẫn đến mất nhiều dữ liệu cho mỗi lần xung đột; tuy nhiên, những đoạn dài cũng dẫn đến ít overhead và tỉ số giữa chiều dài header so với chiều dài payload sẽ nhỏ theo. Trong chương này, chúng ta giả sử rằng mỗi đoạn là một frame Ethernet có chiều dài cố định và không cần phải tìm kích thước tối ưu của mỗi đoạn.
Hình 2.21: Cấu trúc của burst được đóng kiểu phân đoạn
Một số vấn đề khác trong phân đoạn burst là quyết định xem đoạn nào bị rớt khi xung đột xảy ra giữa hai burst. Chúng ta đã đặt tên cho burst bị xung đột là contented burst còn burst xung đột là contenting burst. Chú ý rằng chùm được
xem là contented hay contenting burst phụ thuộc vào thứ tự của nó đến chuyển mạch chứ không phải thứ tự của gói điều khiển đến trước hay đến sau. Có hai cách để xác định xem những đoạn nào nên rớt, được gọi là tail-dropping (rớt phần đuôi) và head-dropping (rớt phần đầu).
Hình 2.22: Xung đột làm chồng lấn các đoạn lên nhau
Trong cách rớt phần đuôi tail-dropping thì các đoạn chồng lấn của contented burst sẽ bị rớt còn trong cách rớt phần head-dropping đầu thì các đoạn của contenting burst chồng lấn sẽ bị rớt. Ưu điểm của việc tail-dropping hơn head- dropping trong việc thay đổi các gói sai thứ tự ở node đích với giả thuyết rằng các gói bị rớt được truyền lại sau đó. Việc head-dropping làm cho các gói đến đích sai thứ tự; tuy nhiên, ưu điểm của head-dropping là nó chắc chắn rằng một khi burst đến một node không bắt gặp một xung đột nào và sau đó các burst này tiếp tục đi đến đích mà không phụ thuộc vào các burst đi sau nó có mức ưu tiên nào đi chăng nữa.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian sưu tập, tìm hiểu tài liệu và thực hiện chuyên đề "Chuyển mạch burst quang" đã giúp nhóm hiểu được một cách tổng quan về nguyên lý và các vấn đề cơ bản của chuyển mạch burst quang. Chuyên đề đã trình bày những nội dung:
- Giới thiệu và so sánh về các công nghệ chuyển mạch quang, nêu bật được ý nghĩa quan trọng của việc sử dụng chuyển mạch burst quang trong giai đoạn phát triển hiện tại của mạng truyền tải quang.
- Nhóm đi sâu phân tích kiến trúc mạng OBS và hoạt động của mạng OBS theo sơ đồ khối chức năng của mạng: về các phương pháp tổ hợp burst, các cơ chế báo hiệu chủ yếu như JET, JIT, TAG, TAW, các thuật toán sắp xếp kênh, các phương pháp giải quyết tranh chấp.
Qua các nội dung đã trình bày như trên, ta thấy rằng:
- Chuyển mạch OBS có khả năng tận dụng tài nguyên hiệu quả, phù hợp với các công nghệ về phần cứng và thiết bị trong mạng WDM hiện tại, và khả năng hỗ trợ cho nhiều loại giao thức khác nhau.
- Các cơ chế và phương pháp tổ hợp burst báo hiệu, sắp xếp kênh và giải quyết tranh chấp của OBS đa dạng và linh hoạt có thể hỗ trợ các lưu lượng loại dịch vụ yêu cầu QoS khác nhau.
- Tuy nhiên, OBS là một công nghệ chưa được chuẩn hóa và chưa có hệ thống thương mại thực tế nào được đưa vào triển khai. Những vấn đề cơ bản của chuyển mạch OBS được trình bày trong chuyên đề chủ yếu dựa trên các công trình nghiên cứu, các bài báo khoa học và các luận văn của các nhà nghiên cứu và các kỹ sư nước ngoài.
- Vấn đề nghiên cứu về OBS hiện tại và tương lai là tìm ra được các giao thức tối ưu cho hoạt động của mạng và từ đó có thể thiết kế và chế tạo các thiết bị mạng phù hợp.
Do đây là một lĩnh vực còn khá mới, nên việc tìm hiểu về chuyên đề “Chuyển mạch burst quang” mới chỉ dừng lại ở mức lý thuyết tổng quát, chưa đi sâu vào phân tích, đánh giá cụ thể hết các vấn đề ( như vấn đề định tuyến, QoS..). Nhóm rất mong nhận được sự đánh giá, đóng góp ý kiến của thầy giáo và các bạn để chuyên
đề được hoàn thiện hơn nữa, đồng thời có thể làm tiền đề để tiếp tục nghiên cứu, phát triển các công nghệ mới hơn sau này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Jason P.Jue, Vinod M. Vokkarane, Optical Burst Switched Networks, 2005.
Chương 1 trang 1 – 9, chương 2 trang 11 – 15, chương 3 trang 23 – 26, chương 4 trang 37 – 53, chương 5 trang 57 – 66, chương 6 trang 81 – 98.
[2] Mrinal Nandi, A technique to minimize contention in Optical Burst Switching Networks, 2007. Chương 1 trang 1 – 6, chương 2 trang 10 – 26, chương 3 trang 32 - 39 .
[3] Jolyon Ambrose Scoreby White, Modelling and demensioning of Optical Burst Switching Networks,2007. Chương 2, trang 11 – 34.
[4] Jing Teng, George N.Rouskas, A comparison of the JIT, JET and Horizon Wavelength Reservation Schemes on a single OBS node,2003.
[5] Lisong Xu, Harry G.Perros, George N.Rouskas, A simulation study of optical switching and access protocols for WDM ring networks,2002. Trang 143 – 145 [6] Yang Chen, Chunming Qiao, Xiang Yu, Optical Burst Switching: A new area in optical networking research,1998. Mục 1 đến hết mục 6 trang 1 – 9.
[7] Mai Thị Kim Liên, Nguyễn Đặng Phước Lâm, Giải pháp điều khiển nghẽn trong mạng chuyển mạch burst quang bằng phương pháp lệch hướng đi, Báo cáo Hội thảo sinh viên ngiên cứu khoa học Đại học Đà Nẵng, 2010