Chuyên đề Mạng truyền dẫn quang (TS. Võ Viết Minh Nhật) - Bài 6 Giới thiệu mạng chuyển mạch chùm quang OBS docx

1
Chuyên đê: M ng truy n d n ạ ề ẫ
quang
Bài 6: Gi i thi u m ng chuy n ớ ệ ạ ể
m ch chùm quang OBS ạ
TS. Võ Vi t Minh Nh tế ậ
Khoa Du L ch – Đ i h c Huị ạ ọ ế

2
M c tiêuụ
o Bài này nh m cung c p cho h c viên các ki n th c ằ ấ ọ ế ứ
và k năng v :ỹ ề

T ng quan v m ng chuy n m ch chùm quangổ ề ạ ể ạ

Ki n trúc và nguyên t c ho t đ ng c a m ng chuy n ế ắ ạ ộ ủ ạ ể
m ch chùm quangạ
• B đ nh tuy n biênộ ị ế
• B đ nh tuy n lõiộ ị ế
• Các ho t đ ng trên m ng OBSạ ộ ạ

Các v n đ khác c a m ng OBSấ ề ủ ạ
3
N i dung trình bàyộ
o T ng quan v m ng chuy n m ch chùm quangổ ề ạ ể ạ
o
Ki n trúc và nguyên t c ho t đ ng m ng chuy n ế ắ ạ ộ ạ ể
m ch chùm quangạ

B đ nh tuy n biênộ ị ế


B đ nh tuy n lõiộ ị ế

Các ho t đ ng trên m ng OBSạ ộ ạ
o
Các v n đ khác c a m ng OBSấ ề ủ ạ
4
6.1. T ng quanổ
o M ng chuy n m ch chùm quang OBS [15] đ c thi t k đ ạ ể ạ ượ ế ế ể
đ t đ c cân b ng (th a hi p) gi a m ng chuy n m ch kênh ạ ượ ằ ỏ ệ ữ ạ ể ạ
quang WR và m ng chuy n m ch gói quang OPS. ạ ể ạ
o Trong m ng chuy n m ch chùm quang, các ạ ể ạ
burst
d li u, bao ữ ệ
g m nhi u gói tin ồ ề
IP,
đ c truy n toàn quang qua m ng. ượ ề ạ
o M t gói tin đi u khi n BHP (ộ ề ể
burst header packet
) đ c ượ
truy n đi tr c m t kho ng th i gian ề ướ ộ ả ờ
offset
(hình v ) đ c u ẽ ể ấ
hình các nút d c theo đ ng đi t ngu n đ n đích. Kho ng ọ ườ ừ ồ ế ả
th i gian ờ
offset
này đ cho phép gói tin đi u khi n có th x ủ ề ể ể ử
lý và thi t l p các chuy n m ch tr c khi ế ậ ể ạ ướ
burst
d li u đ n. ữ ệ ế
Vì v y m ng chuy n m ch chùm quang không c n đ n các b ậ ạ ể ạ ầ ế ộ

đ m đi n t hay b đ m quang.ệ ệ ử ộ ệ
5
Mô hình truy n d li u c a m ng chuy n ề ữ ệ ủ ạ ể
m ch chùm quang ạ
6
o
B ng vi c dành tr c tài nguyên trong m t kho ng ằ ệ ướ ộ ả
th i gian nh t đ nh h n là dành tr c tài nguyên ờ ấ ị ơ ướ
trong kho ng th i gian không gi i h n, tài nguyên ả ờ ớ ạ
có th đ c phân b m t cách hi u qu h n. Vì ể ượ ố ộ ệ ả ơ
v y chuy n m ch chùm quang kh c ph c đ c m t ậ ể ạ ắ ụ ượ ộ
vài h n ch trong cách phân b tài nguyên tĩnh ạ ế ố
di n ra trong m ng chuy n m ch kênh.ễ ạ ể ạ
o H n th n a, vì d li u đ c truy n trong t ng ơ ế ữ ữ ệ ượ ề ừ
chùm (
burst
) l n, chuy n m ch chùm quang gi m ớ ể ạ ả
đ c nh ng yêu c u v công ngh đ i v i các b ượ ữ ầ ề ệ ố ớ ộ
chuy n m ch quang nhanh c n thi t đ i v i ể ạ ầ ế ố ớ
chuy n m ch gói quang. ể ạ
7
So sánh gi a các công ngh chuy n m ch ữ ệ ể ạ
toàn quang
Công nghệ
chuyển mạch
quang
Tận
dụng
băng
thông

Mức
trễ
trong
cài đặt
Yêu cầu
tốc độ
chuyển
mạch
Chi phí xử
lý /đồng
bộ hóa
Khả năng
thích nghi
với lưu
lượng mạng
Chuyển
mạch kênh
Thấp Cao Chậm Thấp Thấp
Chuyển
mạch gói
cao Thấp Nhanh Cao Cao
Chuyển
mạch chùm
cao Thấp T. Bình Thấp Cao
8
6.2. Ki n trúc và nguyên t c ho t đ ng ế ắ ạ ộ
c a m ng chuy n m ch chùm quang ủ ạ ể ạ
o M t m ng chuy n m ch chùm quang OBS bao ộ ạ ể ạ
g m nh ng nút chuy n m ch chùm quang liên k t ồ ữ ể ạ ế
v i nhau qua các s i quang. ớ ợ

o M i s i quang có kh năng chuyên ch nhi u ỗ ợ ả ở ề
(kênh) b c sóng. ướ
o
M t nút trong m ng OBS có th là nút biên ho c ộ ạ ể ặ
nút lõi .
9
Ki n trúc m ng chuy n m ch chùm quang ế ạ ể ạ
OBS
10
o Nút biên ch u trách nhi m k t h p nh ng gói tin thành ị ệ ế ợ ữ
burst
, và l p l ch cho ậ ị
burst
đ truy n t i trên các kênh ể ề ả
b c sóng c ng ra. ướ ở ổ
o Nh ng nút lõi ch u trách nhi m chuy n m ch các ữ ị ệ ể ạ
burst
t ừ
c ng vào t i c ng ra d a trên nh ng gói tin đi u khi n và ổ ớ ổ ự ữ ề ể
x lý các tranh ch p burst.ử ấ
o Nút biên vào có th k t h p nh ng gói tin đ n t nhi u ể ế ợ ữ ế ừ ề
ngu n khác nhau trong m t ồ ộ
burst
.
o
Burst
đã t p h p đ c truy n trong môi tr ng toàn ậ ợ ượ ề ườ
quang qua nh ng b đ nh tuy n lõi (ữ ộ ị ế
OBS router
) mà không

c n b t kỳ l u tr nào t i các nút trung gian. ầ ấ ư ữ ạ
o Nút biên ra nh n ậ
burst
, tách
burst
thành nh ng gói tin ữ
ban đ u và chuy n chúng t i đích. ầ ể ớ
11
S đ ch c năng OBS ơ ồ ứ
12
6.2.1. B đ nh tuy n lõiộ ị ế
o M i nút lõi có m t b đ nh tuy n lõi. B đ nh tuy n lõi ỗ ộ ộ ị ế ộ ị ế
(bao g m m t chuy n m ch quang OXC (ồ ộ ể ạ
Optical Cross-
Connect
) và m t đ n v đi u khi n chuy n m ch SCU ộ ơ ị ề ể ể ạ
(
Switch control unit
).
o SCU t o và duy trì b ng thông tin chuy n ti p và ch u ạ ả ể ế ị
trách nhi m c u hình OXC. Khi SCU nh n m t gói tin đi u ệ ấ ậ ộ ề
khi n, nó xác đ nh đích d đ nh và k t h p v i b x lý ể ị ự ị ế ợ ớ ộ ử
báo hi u c a b đ nh tuy n (ệ ủ ộ ị ế
router
) đ tìm c ng ra. ể ổ
o N u c ng ra có s n khi ế ổ ẵ
burst
d li u đ n, SCU s c u ữ ệ ế ẽ ấ
hình OXC đ cho phép burst d li u chuy n qua. N u ể ữ ệ ể ế
c ng ra không s n sàng, thì OXC s đ c c u hình ph ổ ẵ ẽ ượ ấ ụ

thu c vào chính sách x lý t c ngh n đã thi t l p. ộ ử ắ ẽ ế ậ
o Trong tr ng h p burst d li u đ n OXC tr c gói đi u ườ ợ ữ ệ ế ướ ề
khi n, burst đó s b r t.ể ẽ ị ớ
13
B đ nh tuy n lõi OBS ộ ị ế
14
6.2.2. B đ nh tuy n biênộ ị ế
o Các nút biên đ c ượ
trang b các b ị ộ
đ nh tuy n biên. ị ế
o B đ nh tuy n ộ ị ế
biên th c hi n ự ệ
các ch c năng nh ứ ư
phân lo i tr c ạ ướ
gói tin, đ a gói tin ư
vào b đ m, t p ộ ệ ậ
h p gói tin thành ợ
burst và tách
burst
thành các
gói tin riêng.
15
6.2.2. B đ nh tuy n biênộ ị ế
o Nh ng chính sách t p h p ữ ậ ợ
burst
khác nhau nh chính sách ư
d a trên ng ng kích th c ự ưỡ ướ
burst
(
length-based

) hay d a ự
trên ng ng th i gian (ưỡ ờ
timer-based
) đ c s d ng đ t p ượ ử ụ ể ậ
h p gói tin d li u thành burst đ g i đi trong m ng quang. ợ ữ ệ ể ở ạ
o
Ki n trúc c a b đ nh tuy n biên bao g m m t b đ nh ế ủ ộ ị ế ồ ộ ộ ị
tuy n (ế
Routing Module
), m t b t p h p burst (ộ ộ ậ ợ
Burst
Assembler
), và m t b l p l ch (ộ ộ ậ ị
Sheduler
). B đ nh tuy n ộ ị ế
l a ch n c ng ra thích h p cho m i gói tin và g i m i gói ự ọ ổ ợ ỗ ở ỗ
tin t i b t p h p ớ ộ ậ ợ
burst
t ng ng. ươ ứ
o M i b t p h p ỗ ộ ậ ợ
burst
k t h p các gói tin cùng h ng t i ế ợ ướ ớ
b đ nh tuy n biên ra c th thành m t ộ ị ế ụ ể ộ
burst
. Trong b ộ
t p h p ậ ợ
burst
, có m t hàng đ i gói tin cho m i l p l u ộ ợ ỗ ớ ư
l ng m ng. B l p l ch phát burst đi d a trên k thu t ượ ạ ộ ậ ị ự ỹ ậ
t p h p ậ ợ

burst
và truy n ề
burst
qua c ng ra d đ nh.ổ ự ị
16
6.2.3. Các ho t đ ng trên m ng OBSạ ộ ạ
17
6.3. Các v n đ khác c a m ng ấ ề ủ ạ
chuy n m ch chùm quangể ạ
o Labeled OBS
o
Multicasting in OBS
o
TCP over OBS
18
Labeled OBS
o
How an optical burst-switched network will
interact with the IP layer:

two layers can be implemented independently

a common control plane is shared by the two layers
o
In order to reduce management costs‚ it is
possible to implement OBS within the framework
of GMPLS

label-switched paths (LSPs)


label-switched router (LSR)
19
Labeled OBS
o
The establishment of an LSP requires the
maintenance and distribution of topology and
state information:

open shortest path first (OSPF): sending hello
messages and flooding link-state advertisements
o Routing in GMPLS can be :

hop-by-hop routing: each node only knowing the next
hop node in the path

explicit routing: routes for LSPs are determined by a
centralized entity
20
Labeled OBS
o
The signaling for establishing LSPs in GMPLS can
be done through protocols CR-LDP or RSVP-TE to
reserve resources and to configure the label
forwarding tables

In packet-switched networks‚ each packet is assigned
a label at the ingress node‚ and is routed through the
network along a pre-determined label-switched path.

In circuit-switched WDM optical networks‚ labels

correspond to wavelengths, and LSPs correspond to
lightpaths

In optical burst-switched networks, labels are applied
to the burst header packets.
21
Multicasting in OBS
o In optical networks‚ multicasting can either be
supported through the optical splitting of a signal
or through electronic duplication of data.

In optical burst-switched networks requires the use of
optical splitters at nodes.
22
Multicasting in OBS
o
In an optical burst-switched
network‚ multicasting can be implemented by
sending

multiple unicast bursts: a separate copy of a given
burst is sent to each of the multicast destinations.
• simple and not require optical splitters at each node
• not efficient in terms of bandwidth utilization

a burst along a multicast tree: each multicast session
can either have its own specific multicast tree‚ or
multicast sessions may share a set of multicast trees
• a minimum-cost tree is should be found in order to minimize
the resources

• the bursts that are transmitted over the multicast tree can
be small‚ resulting in high overhead
23
TCP over OBS
o
When TCP is implemented over an optical burst-
switched network‚ a burst loss may result in the
loss of several TCP segments.
o However‚ the loss of a single burst does not
necessarily indicate congestion in the optical
burst-switched network.
o
A false timeout (FTO): the timeout event of if
the loss of a single burst in the optical burst
switched network leads to a timeout event at the
TCP source‚ and if the optical burst-switched
network is not congested.
24
TCP over OBS
o
Several mechanisms for detecting FTOs and
avoiding slow start:

In the first method‚ the TCP source must estimate
how many of its segments will be included in the same
burst.
• If the congestion window size is less than the estimated burst
size‚ then a timeout event is treated as a false timeout.

In the second approach, the OBS ingress node informs

the TCP source of which TCP segments are included in
each burst.
• When a timeout event occurs‚ the TCP source can immediately
determine whether all segments were in the same burst or
not. If all segments were in the same burst‚ then the timeout
is treated as a false timeout event.
25
TCP over OBS

In a third approach, each burst header packet contains
information on the TCP segments contained within the
burst.
•
When the burst is dropped‚ the dropping node will examine
the header and send a negative acknowledgement (NAK) to
the TCP source‚ indicating which TCP segments were lost. If
the TCP source determines that all segments in a congestion
window were contained within the same lost burst‚ then it will
interpret a timeout event as a false timeout.