THUẬT TOÁN ĐIỀN ĐẦY Ô TRỐNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG OBSR

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG






ĐÀO ĐỨC LONG


THUẬT TOÁN ĐIỀN ĐẦY Ô TRỐNG VÀ ỨNG DỤNG
TRONG MẠNG OBSR



CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ: 60.52.02.08



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT







NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS BÙI TRUNG HIẾU

HÀ NỘI - 2013


Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Bùi Trung Hiếu



Phản biện 1: ………………………………………………………

Phản biện 2: ……………………………………………………




Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể
tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

I


LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu thông tin ngày càng tăng lên cả
về lưu lượng và chất lượng. Trước đây lưu lượng thoại chiếm phần lớn nhưng hiện
nay lưu lượng phi thoại đang dần thay thế và chiếm phần lớn. Cùng với sự ra đời
của nhiều loại hình dịch vụ mới yêu cầu về thời gian thực, QoS…Hiện nay lưu
lượ
ng viễn thông chủ yếu là lưu lượng IP. Do đó cần đưa ra các phương thức để hỗ
trợ việc truyền tải lưu lượng IP trên WDM. Chuyển mạch quang đóng vai trò quan
trọng trong việc truyển tải lưu lượng IP trên mạng quang. Nếu sử dụng chuyển
mạch điện tử thì các ưu điểm của thông tin quang như tốc độ sẽ bị hạn chế. Trong
điều kiện hiện nay thì chuyển mạch kênh quang đã được ứng dụng nhưng vẫn còn
nhiều hạn chế vốn có, còn chuyển mạch gói quang thì đang trong giai đoạn nghiên
cứu vì công nghệ hiện tại chưa thể đáp ứng được các yêu cầu của chuyển mạch
quang. Hiện tại chuyển mạch Burst quang được coi là một giải pháp hiệu quả trong
việc truyền tải lưu lượng IP trên mạng quang. Chuyển m
ạch Burst quang là sự kết
hợp các ưu điểm của chuyển mạch kênh quang và chuyển mạch gói quang. Tuy vậy,
một vấn đề quan trọng trong mạng OBS vẫn chưa được giải quyết triệt để, mà có lẽ
là cản trở chính trong triển khai mạng OBS vào thực tế, đó là xung đột (collision)
dẫn đến mất burst truyền qua mạng. Nhiều giải pháp giảm thiểu tranh chấp cũng đã
được đề xu
ất như sử dụng các đường dây trễ quang (FDL), chuyển đổi bước sóng
(WC), định tuyến lệch hướng (DR) nhưng cũng chỉ cho khả năng giảm hoặc
tránh một phần tranh chấp bước sóng truyền tải chứ không loại bỏ triệt để tranh
chấp và mất burst.
Một giải pháp đã được đề xuất và nghiên cứu có khả năng loại bỏ tranh

chấp bước sóng truyền và mất burst trong m
ạng quang được gọi là giao thức báo
hiệu quay vòng (CSP). CSP truyền gói tin điều khiển burst (BCP) theo vòng và
đăng ký trước bước sóng truyền tải. Hiệu năng truyền tải của mạng phụ thuộc vào
thuật toán sử dụng để tìm và đăng ký truyền cho burst dữ liệu. Trong luận văn này,
tôi đề xuất một thuật toán sử dụng cho mạng chuyển mạch burst quang cấu hình
vòng (OBS-R) và thực hiện khảo sát khả năng truyề
n tải của mạng bằng mô phỏng.
II


Cấu trúc của luận văn gồm 3 chương:
Chương I: Giới thiệu sơ lược về mạng chuyển mạch burst quang (OBS)
Chương II Giới thiệu các thuật toán lập lịch burst trong miền thời gian
Chương III Truyền tải qua mạng OBS-R sử dụng thuật toán điền ô trống
(Void Filling)
Do điều kiện thời gian và trình độ có hạn, luận văn sẽ không tránh khỏi
những sai sót. Kính mong thầy cô và bạn bè đồ
ng nghiệp tham gia đóng góp để tôi
được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới thầy giáo, PGS.
TS Bùi Trung Hiếu đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo trong Học viện Công nghệ Bưu
chính viễn thông cùng các bạn học đã giúp đã cho tôi hoàn thành cuốn luận văn
này

1


CHƯƠNG I

TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu sơ lược về mạng chuyển mạch burst quang OBS


Hình 1. 1 Mô hình mạng chuyển mạch burst quang
1.2 Giới thiệu mạng OBS-R
Trong luận văn này, các giải pháp dành riêng cho mạng OBS cấu hình vòng
đã được đưa ra và đề xuất một vài cải tiến cho các giải pháp đó sẽ được trình bày.
Các giải pháp này cho phép loại bỏ tranh chấp bước sóng truyền tải và mất burst.

2



Hình 1. 2 Mô hình mạng và nút mạng OBS-R


Hình 1. 3 Nút mạng OBS-R
1.2.1 Báo hiệu cho mạng OBS-R
Trình bày về giao thức báo hiệu xoay vòng CSP.
1.2.2 Truyền tải qua mạng

3


1.3 Thuật toán đã được đề xuất cho mạng OBS-R
Giới thiệu một thuật toán đã được đưa ra cho mạng OBSR có tên gọi là thuật
toán “thợ may”. Việc lựa chọn bước sóng cho yêu cầu truyền áp dụng thuật toán
“thợ may” sẽ được thực hiện lần lượt theo các bước sau:

Hình 1. 4 Các bước thực hiện thuật toán “thợ may”.
1.4 Kết luận chương I
Chương I đã giới thiệu một cách tổng quát và các vấn đề về mạng chuyển
mạch burst quang OBS, cụ thể là vấn đề tranh chấp do xung đột, dẫn đến mất burst
trên mạng. Với mục tiêu đề xuất một giải pháp để giải quyết vấn đề này, tôi giới
BƯỚC 2: Cập nhật bước sóng rỗi: λ
i
(L
j+h
)=0
BƯỚC 3: Tuyến rỗi trùm tuyến yêu cầu: λ
i
(L
j+h
)=0 & (L
n+k
∩L
j+h
=L
n+k
)
BƯỚC 4: Tuyến rỗi có nút đầu trùng nút nguồn hoặc nút cuối trùng
nút đích: λ
i
(L
j+h
)=0 & (L
n+k
∩L
j+h

=L
n+k
; j=n HOẶC j+h=n+k)
BƯỚC 5: Tuyến rỗi có số đoạn nhỏ nhất:
λ
i
(L
j+h
)=0 & L
n+k
∩L
j+h
=L
n+k
; j=n HOẶC j+h=n+k; h=min)
BƯỚC 6: Bước sóng chứa tuyến rỗi có số đoạn sử dụng nhiều nhất:
λi(Lj+h)=0 & Ln+k∩Lj+h=Ln+k; j=n HOẶC j+h=n+k; h=min; ∑ λ
i
(s
x
)
max, x=1,2,…,N
BƯỚC 7: Chọn bước sóng có chỉ số nhỏ hơn; Đăng ký bước sóng; Lặp
lại bước 1 hoặc kết thúc.
BƯỚC 1: Tìm burst có tuyến yêu cầu dài nhất: L
n+k
;
4



thiệu một mô hình mạng đơn giản để áp dụng cho đề xuất của mình, mô hình mạng
được xem xét đến mà mạng OBS-R. Mô hình mạng này đã được sử dụng để áp
dụng cho một giải pháp đã được đưa ra trước đây, đó là áp dụng thuật toán “thợ
may” cho để định tuyến và lập cho burst dữ liệu. Tuy nhiên giải pháp đưa ra vẫn
còn hạn chế là chưa tận dụng được tối đa tài nguyên bước sóng. Trong chương tiếp
theo tôi sẽ giới thiệu một vài giải pháp cũng đã được đưa ra dành cho mạng OBS-R
cho phép giải quyết được vấn đề tranh chấp và tận dụng tài nguyên bước sóng hiệu
quả hơn.

















5


CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU CÁC THUẬT TOÁN LẬP LỊCH BURST –

MIỀN THỜI GIAN
Trong chương này, tôi giới thiệu một vài thuật toán đã được đề xuất cho
mạng OBS.
2.1 Giới thiệu các thuật toán lập lịch Burst
2.1.1 Một số thuật toán lập lịch Burst
Theo chính sách lập lịch được sử dụng có thể phân chia các thuật toán lập lịch
Burst như sau:
- Horizon hoặc Không điền đầy ô trống.
- Điền đầy ô trống.
Đại diện cho các thuật toán Horizon là: Kênh chưa được đăng ký thỏa mãn
đầu tiên - First Fit Unscheduled Channel (FFUC), Kênh chưa được đăng ký khả
dụng cuối cùng - Latest Available Unscheduled Channel (LAUC).
Đại diện cho các thuật toán điền đầy ô trống là: Kênh chưa được đăng ký có
khoảng trống th
ỏa mãn đầu tiên - First Fit Unscheduled Channel with Void Filling
(FFUC-VF), Kênh chưa được đăng ký có khoảng trống khả dụng cuối cùng - Latest
Available Unscheduled Channel with Void Filling (LAUC-VF) và Khoảng trống
nhỏ nhất - Minimum End Void (Min-EV).
6



Hình 2. 1 Minh họa cho các thuật toán lập lịch burst
Chúng ta định nghĩa kênh chưa được lập lịch và kênh trống như sau:
Kênh chưa được lập lịch: một kênh bước sóng được gọi là chưa được lập lịch tại
thời điểm t khi không có burst dữ liệu nào sử dụng kênh tại và sau thời điểm t.
Kênh trống: là kênh chưa được sử dụng suốt khoảng thời gian giữa hai burst dữ liệu
liên tiếp.
2.1.2 Thuật toán BFVF – Best Fit Void Filling
Trong phần này tôi đề xuất một thuật toán lập lịch mới, cố gắng tận dụng các

khoảng trống tồn tại trên kênh một cách có hiệu quả.
2.1.2.1 Giới hạn của các thuật toán lập lịch hiện tại
7


Các thuật toán Void Filling là hiệu quả hơn các thuật toán horizon, nhưng
vẫn chưa phải là các thuật toán tối ưu nhất. Giới hạn của các thuật toán Void Filling
như LAUC-VF và Min-EV là ở chỗ chúng chỉ quan tâm đến một mặt của khoảng
trống. Các burst có kích thước nhỏ có thể được đăng ký vào các khoảng trống lớn,
trong khi các burst dữ liệu lớn hơn có thể bị nghẽn lại.
2.1.2.2 Thuật toán BFVF – Best Fit Void Filling
Trong phần này tôi trình bày một thuật toán lập lịch mới được gọi là BFVF,
nó cố gắng tối đa tính tận dụng kênh và tối thiểu tỉ lệ mất burst.
Tôi mô tả thuật toán BFVF như ở dưới. Các ký hiệu được sử dụng trong thuật toán:
length
b
độ dài của burst dữ liệu đến.
length
v
(i)

độ dài khoảng trống ở kênh i.
start
b
: thời điểm bắt đầu burst dữ liệu
start
v
(i)

: thời điểm bắt đầu khoảng trống trên kênh i

data channel: kênh dữ liệu được lựa chọn bằng thuật toán lập lịch burst
dữ liệu
THUẬT TOÁN BFVF
Đầu vào: start
b
, length
b
Đầu ra: data channel
Bước 1: Lựa chọn tất cả các kênh trống có thể đăng ký. Một kênh trống i được nói
là có thể đăng ký nếu start
b
> start
v
(i) và length
b
> length
v
(i)

. Nếu không có kênh
khoảng trống có thể đăng ký, đến bước 4.
Bước 2: Tính toán hệ số tận dụng kênh cho tất cả các kênh được tìm thấy ở bước 1.
8


Bước 3: Tìm một kênh j mà có hệ số tận dụng kênh lớn nhất được tìm ở bước 2.
Kênh đầu ra j là kênh cho dữ liệu. Kết thúc.
Bước 4: Đăng ký cho burst dữ liệu theo thuật toán LAUC. Kết thúc.
2.2 Cải tiến thuật toán điền đầy ô trống
Tôi đề xuất một sự kết hợp giữa hai thuật toán FFUC-VF và BFVF, tức là,

thuật toán sẽ lựa chọn khoảng trống phù hợp sớm nhất. Nếu có nhiều hơn một
khoảng trống sớm nhất như nhau, thuật toán sẽ xem xét đến khoảng trống nào nhỏ
nhất và đăng ký cho burst truyền.
Thuật toán được thực hiện qua các bước như sau:
Bước 1: Lựa chọn tất cả các kênh trố
ng có thể đăng ký. Một kênh trống i được nói
là có thể đăng ký nếu start
b
> start
v
(i) và length
b
> length
v
(i)

. Nếu không có kênh
khoảng trống có thể đăng ký, đến bước 4.
Bước 2: Tìm và lựa chọn các kênh x có khoảng trống sớm nhất - start
v
(x) là nhỏ
nhất.
Bước 3: Trong số các khoảng trống chọn được ở bước 2, chọn các khoảng trống nhỏ
nhất. Kênh đầu ra j có khoảng trống nhỏ nhất thỏa mãn được đăng ký cho burst dữ
liệu.
Bước 4: Kết thúc
2.3 Kết luận chương II
Trên một đoạn truyền dẫn, các bước sóng được truyền liên tục theo thời gian
và một bước sóng có thể mang nhiều burst ở những khoảng thời gian khác nhau. Tại
một nút, việc tìm kiếm khoảng thời gian thỏa mãn trên một kênh bước sóng cho một

burst phải được thực hiện để đáp ứng các tiêu chí của mạng. Các tiêu chí này như là
burst được đặt sát liền kề với burst trước đó nhất, khoảng trống là nh
ỏ nhất thõa
mãn burst, hoặc khoảng trống sớm nhất cho burst truyền… Từ đó các thuật toán
9


FFUC-VF, LAUC-VF, hay BFVF đã được đưa ra. Trong luận văn này, tôi đề xuất
một sự kết hợp các thuật toán trên, dựa vào đó thực hiện khảo sát khả năng truyền
tải của mạng OBS-R.
Chương tiếp theo tôi thực hiện mô phỏng mạng chuyển mạch burst quang
cấu hình vòng OBS-R, kết quả thống kê thu được bước đầu giúp chúng ta đưa ra
được những đánh giá về khả năng truyền tải của m
ạng OBS-R sử dụng giao thức
báo hiệu CSP, và sử dụng thuật toán điền ô trống để định tuyến và lập lịch cho burst
dữ liệu.

10


CHƯƠNG III
KHẢO SÁT TRUYỀN TẢI QUA MẠNG OBS-R SỬ DỤNG
THUẬT TOÁN ĐIỀN Ô TRỐNG (VOID FILLING)
3.1 Mô hình mạng mô phỏng.
Tôi đã sử dụng mô phỏng để khảo sát truyền tải qua mạng OBS sử dụng CSP
với cấu hình vòng (CSP-OBSR), có N nút, truyền dẫn quang đơn hướng với W
bước sóng, trong đó bước sóng λ
0
dành riêng cho báo hiệu, các bước sóng λ
1
,…, λ
W

để truyền tải.
IP,
A
3
A
2
A
1
A
4
A
N
Báo hiệu

λ
0

Truyền tải., λ
1
,…, λ
W

Hình 3. 1 Mô hình mạng mô phỏng
Khi mạng bắt đầu khởi tạo, bản tin BCP sẽ được nút 1 gửi đi lần đầu tiên, tất
cả các bước sóng đều rỗi. Trong một BCP có đầy đủ thông tin về các burst, tuyến và
thời gian sử dụng bước sóng truyền burst trong toàn mạng. Bảng 1 chỉ ra một cách
hiển thị thông tin đăng ký truyền burst trong BCP tại một nút mạng, trước khi BCP
này được phát đến nút tiếp theo trên vòng báo hiệu.
Bảng 1 Thông tin trong BCP tại một nút mạng
BƯỚC
SÓNG
BURSTS
THỜI ĐIỂM BIT ĐẦU CỦA
BURST ĐẾN
Mã L
B
(B) Tuyến P TT khác Nút A
1
… Nút A
n
… Nút A
N
11




λ
1
B
1λ1
L
B1λ1
A
m
-…-A
1
-…-A
n
P
B1λ1
… t
sA1
… t
sAn
…
… … … … … … … … …
B
kλ1
L
Buλ1
A
1
-…-A
n

-…-A
N
P
Bkλ1
… t
sA1
… t
sAn
t
sAN

… … … … …

λ
W

B
jλW
L
BjλW
A
N
-A
1
P
BjλW
… t
sA1
… … t
sAN

… … … … … … …
B
hλW
L
BhλW
A
n
-…-A
N
P
BhλW
… … t
sAn
… t
sAN

Với thông tin về hướng và thời gian kết nối, nút mạng sẽ lập lịch điều khiển
trường chuyển mạch quang và lịch thu, phát burst của mình. Ví dụ, với những thông
tin ở Bảng 1, nút A
n
lập lịch điều khiển chuyển mạch như trong Bảng 2.
Bảng 2 Lịch điều khiển chuyển mạch của nút A
n
.
BƯỚC
SÓNG
HƯỚNG KẾT
NỐI
THỜI GIAN KẾT

NỐI
NHIỆM VỤ

λ
1
A
(n-1)
- R
X
t
sAn/B1λ1
- t
fAn/B1λ1
Thu burst B
1λ1
… … …
A
(n-1)
- A
(n+1)
t
sAn/Bkλ1
- t
fAn/Bkλ1
Tạo đường truyền qua cho
B
kλ1

… … … …
λ

W
T
x
- A
(n+1)
t
sAn/BhλW
- t
fAn/BhλW
Phát burst B
hλW


12


3.2 Lựa chọn công cụ mô phỏng
Trong đồ án này, phần mềm mô phỏng MATLAB R2008a được sử dụng.
3.3 Xây dựng chương trình:
3.3.1 Lưu đồ thuật toán

3.3.2 Xây dựng chương trình
3.4 Khảo sát truyền tải
Ở đây tôi thực hiện khảo sát khả năng truyền tải của mạng dựa theo chương
trình mô phỏng. Kết quả được đưa ra dưới dạng đồ thị trực quan. Các đồ thị sẽ thể
hiện sự phụ thuộc của tải lưu lượng phục vụ được của mạng, số lượng burst chờ, số
lượng burst mất vào tải lưu lượ
ng phát sinh của mạng ρ.
Tôi giới thiệu kết quả khảo sát với 2 kịch bản khác nhau. Ở kịch bản 1, CSP-
OBS-R có các tham số N=8, W=8, l

n
=20km ( n=1,…,8), B
r
=2,5Gbps, T
p
=100μs,
T
OS
=20μs. Đầu tiên, tôi cho L
B
=25kB và sau đó cho L
B
=50kB. Kết quả khảo sát
bằng mô phỏng như ở hình 3.3. Trên hình 3.3.a là đồ thị tỷ số các burst truyền được
trên các burst cần truyền phụ thuộc tải lưu lượng ρ .Trên hình 3.3.b, đường màu
xanh thể hiện số các burst trễ phải lưu đệm lại do không tìm được bước sóng rỗi
trong một lần xử lý BCP (một chu kỳ báo hiệu) phụ thuộc tải lưu lượng ρ; đường
màu đỏ thể
hiện số các burst mất trung bình trong một chu kỳ BCP phụ thuộc tải
lưu lượng ρ.
Cả hai, tỷ số các burst truyền được trên các burst cần truyền, số các burst trễ và số
các burst mất đều là giá trị trung bình thống kê trong thời gian quan sát R=200 chu
kỳ báo hiệu cho mỗi giá trị của tải lưu lượng ρ.



Hình 3. 2
T
burst
m

T
ỷ
số burst
t
m
ất trung
b
t
ruyền
đ
ượ
c
b
ình trong
m
1
3
c
t
r
ên tổng
s
m
ột chu kỳ
b
3

s
ố burst cầ
n

b
áo hiệu (b
)
n
truyền (a)
)
phụ thuộc
và số burs
t
tải
l
ưu lượ
n
t
trễ và số
n
g ρ.





L
B
v
ớ
k
h
bu
bu

m
l
ư

Kị
c
B
=25kB,
T
ớ
i W=8,
B
h
ảo sát nh
ư
u
rst cần tr
u
u
rst t
r
ễ tr
u
m
àu đỏ thể
h
ư
ợng ρ.
c
h bản thứ

T
p
=100μs,
T
B
r
=2.5Gbp
s
ư
hình 3.4
.
u
yền phụ t
h
u
ng bình t
r
h
iện số
b
u
r
2, CSP-
O
T
OS
=10μs.
s
trong th
ờ

.
Hình 3.4.
h
uộc tải l
ư
r
ong mỗi
c
r
st mất tru
n
1
4
O
BSR có
c
Đầu tiên
t
ờ
i gian qua
n
a thể hiệ
n
ư
u lượng ρ
.
c
hu kỳ
b
á

o
n
g bình tr
o
4

c
ác tham
s
t
ôi khảo s
á
n
sát là R
=
n

t
ỉ số giữ
a
.
Hình 3.4.
o
hiệu ph
ụ
o
ng mỗi c
h
s
ố N=6, l

n
=
á
t với W=
4
=
200 chu
k
a
các burst
b, đương
m
ụ
thuộc tải
h
u kỳ
b
áo
h
=
25km (
4
, B
r
=10G
b
k
ỳ báo hiệ
u
truyền đư

ợ
m
àu xanh
t
lưu lượn
g
h
iệu phụ th
u

n=1,…,8)
,
b
ps, sau đ
ó
u
. Kết qu
ả
ợ
c trên cá
c
t
hể hiện s
ố
g
ρ, đườn
g
u
ộc tải lư
u

,

ó

ả

c

ố

g

u



H

3
.

v
ậ
tr
u
c
h
bu
tr
ư

bá
n
h
l
ớ
n
h
h
i

ph
tr
x
ả
H
ình 3. 3 T
ỷ

.
5 Nhậ
n
 Tron
g
ậ
y loại bỏ
u
yền từ n
g
h
ưa có bư

ớ
u
rst đến c
h
ư
ớc, các
b
á
o hiệu T.
h
ỏ, T khô
n
ớ
n. Với cá
c
h
iều khoả
n
i
ệu để đả
m
Hình
h
át sinh đ
ư
ong các b
ộ
ả
y ra hiện
ỷ

số burst tr
u
trong m
ộ
n
xét, đá
n
g
mạng C
S
hoàn toà
n
g
uồn đến đ
í
ớ
c sóng v
à
h
u kỳ
b
áo
h
b
urst này c
ò
Với các
m
n
g lớn (thư

c
mạng c
ó
n
g thời gi
a
m
bảo thời
g
3.3.a, 3.
4
ư
ợc truyề
n
ộ
đệm điệ
n
tượng m
ấ
u
yền
đ
ược
t
ộ
t chu kỳ b
á
n
h
g

iá
S
P-OBS k
h
n
mất bur
s
í
ch theo t
u
à
tuyến rỗ
i
h
iệu sau.
N
ò
n bị trễ t
h
m
ạng nằm
t
ờng nhỏ h
ơ
ó
kích thư
ớ
a
n nhỏ hơ
n

g
ian t
r
ễ ch
o
4
.a cho th
ấ
n
ngay. K
h
n

t
ử chờ đế
n
ấ
t burst (d
ự
1
5
tr
ên tổng s
ố
á
o hiệu (b)
p
h
ông xẩy
r

s
t do tran
h
u
yến và th
ờ
i
thích hợ
p
N
hư vậy,
n
h
êm một
k
t
rong vùn
g
ơ
n 10ms),
ớ
c địa lý l
ớ
n
, truyền n
h
o
phép.
ấ
y, khi tải

h
i ρ>0.6,
m
n
chu kỳ
bá
ự
a vào đồ
5

ố
burst cần
t
p
hụ thuộc
v
r
a tranh c
h
h
chấp đư
ờ
ờ
i gian đă
n
p
để truyề
n
n
goài thời

g
k
hoảng th
ờ
g
địa lý (k
í
thời gian
t
ớ
n, có thể
h
iều hơn
m
lưu lượng
m
ột phần
l
á
o hiệu sa
u
thị 3.3.b
v
t
ruyền (a),
s
v
ào tải lưu l
ư
h

ấp bước
s
ờ
ng truyề
n
n
g ký truy
ề
n
sẽ được
l
g
ian truyề
n
ờ
i gian ít n
h
í
ch thước
đ
tr
ễ thêm n
à
chia chu
k
m
ột BCP t
r

ρ≤0.6, g

ầ
l
ưu lượng
u
, nhưng n
v
à 3.4.b)
v
s
ố burst tr
ễ

ư
ợng ρ
s
óng truyề
n
n
. Các bur
s
ề
n burst. N
h
l
ưu lại tro
n
n
dẫn và t
h
h

ất bằng
m
đ
ịa lý) tru
n
à
y không
p
k
ỳ báo hi
ệ
r
ong một
c
ầ
n như 10
0
t
ải sẽ ph
ả
gay cả khi
v
à lưu lư
ợ

ễ
trung bình
n
burst, d
o

s
t sẽ đượ
c
h
ững burs
t
n
g bộ đệ
m
h
ời gian b
ù
m
ột chu k
ỳ
n
g bình v
à
p
hải là qu
á
ệ
u T thàn
h
c
hu kỳ
b
á
o
0

% các
t
ả
i
ả
i lưu đệ
m
ρ=1, chư
a
ợ
ng tải ch
ờ
o

c

t

m

ù

ỳ

à

á

h

o

i

m

a

ờ

16


cũng chỉ xấp xỉ 10% tổng lưu lượng cần truyền (là tổng của lưu lượng mới phát sinh
và lưu lượng chờ từ vòng báo hiệu trước).
Trên hình 3.3.b, 3.4.b chỉ rõ số burst trễ (phải chờ đến chu kỳ báo hiệu sau) ở
tất cả các nút trong mạng. Khi lưu lượng tải nhỏ và trung bình, số burst trễ khá nhỏ.
Với ρ=1, chưa xảy ra hiện tượng mất burst, số burst trễ c
ũng chỉ nhỏ hơn 10, tương
đương với trung bình mỗi nút mạng có xấp xỉ một burst phải chờ. Điều này cho
thấy, dung lượng bộ đệm burst dành cho các burst trễ không lớn, hầu như không
làm tăng giá thành của thiết bị nút mạng.
Trên hình 3.3.a và 3.3.b, đồ thị ở 2 trường hợp L
b
= 25kB và L
b
= 50kB tách
nhau khi ρ>0.6. Điều này là do với cùng một giá trị tải lưu lượng ρ, khi độ dài burst
khác nhau thì số lượng burst khác nhau, dẫn đến số lần (hay tổng thời gian) phải xử
lý BCP tại các nút mạng là khác nhau. Ở trường hợp cụ thể này, với cùng một giá trị

của ρ thì số lượng burst 25kB gấp đôi số lượng burst 50kB. Tuy nhiên, do các burst
có đích đến ngẫu nhiên, độ dài tuyến truyền không như nhau nên tổng thờ
i gian xử
lý BCP của chúng không hẳn gấp hai lần nhau. Đồ thị cho thấy, hiệu quả truyền tải
của mạng OBS tăng khi độ dài burst tăng, cũng đồng nghĩa với mạng OBS chỉ hiệu
quả hơn mạng chuyển mạch kênh quang (OCS- Optical Circuit Switching) khi độ
dài burst lớn hơn độ dài gói tin (IP, Ethernet,…).
Trên hình 3.4.a và 3.4.b, hai đồ thị tách nhau ở đoạn sau là do năng lực (tổng
dung lượng) truyền tải của mạng 4 bướ
c sóng tốc độ 10Gbps gấp đôi mạng 8 bước
sóng tốc độ 2.5Gbps. Một điều thú vị rút ra từ trường hợp này là, kết quả truyền tải
của mạng OBSR sử dụng CSP phụ thuộc tổng dung lượng chứ không phụ thuộc
nhiều vào số bước sóng.








17


3.6 Kết luận chương III
Chương III tập trung vào việc thực hiện mô phỏng cho mạng chuyển mạch
burst quang cấu hình vòng định tuyến bước sóng động sử dụng thuật toán điền ô
trống đã đề xuất.
Bằng việc sử dụng phần mềm Matlab, tôi đã thực hiện mô phỏng việc xử lý
bản tin BCP tại mỗi nút mạng, áp dụng thuật toán điền ô trống để tìm kiếm khoảng

thờ
i gian rỗi trên mỗi kênh bước sóng và đăng ký cho burst cần truyền tại nút. Kết
quả được đưa ra dưới dạng đồ thị trực quan phản ánh năng lực truyền tải của mạng
OBSR.
Cũng cần nói rõ thêm, thuật toán điền ô trống tôi sử dụng trong mô phỏng
chưa phải thuật toán tối ưu. Trong mạng OBS, định tuyến truyền burst yêu cầu bước
sóng rỗi trong các khoảng thời gian khác nhau mà burst đi qua trên từ
ng đoạn của
tuyến truyền burst. Ngoài ra, thời điểm phát burst còn phải chậm sau thời điểm phát
BCP một khoảng thời gian không nhỏ hơn thời gian bù trước (T
offset
). Những khác
biệt này dẫn đến rất khó áp dụng các thuật toán định tuyến đã được áp dụng trên các
mạng chuyển mạch khác cho mạng OBS và do vậy, cần phải có các thuật toán định
tuyến mới. Tìm kiếm thuật toán tối ưu cho chọn tuyến và khoảng rỗi của bước sóng
còn cần được nghiên cứu tiếp và là vấn đề còn để ngỏ. Khi có một thuật toán hợp lý
hơn, chắc chắn k
ết quả truyền tải qua mạng CSP-OBS sẽ còn tốt hơn.











18



KẾT LUẬN
Luận văn đã đưa ra một cái nhìn tổng thể về mạng chuyển mạch burst quang,
tìm hiểu và trình bày giải pháp để giải quyết vấn đề quan trọng trong chuyển mạch
burst quang đó là vấn đề xung đột, tranh chấp bước sóng truyền. Với phương thức
truyền gói tin điều khiển burst (BCP – Burst Coltrolling Packet) theo vòng và đăng
ký trước bước sóng truyền burst, giao thức báo hiệu xoay vòng CSP cho phép loại
bỏ hoàn toàn tranh chấp bước sóng truyền tả
i và mất burst trong mạng. Các thuật
toán sử dụng cho việc tìm kiếm và đăng ký bước sóng truyền đã được nghiên cứu
gồm có các thuật toán horizon và điền ô trống (void filling). Qua tìm hiểu thuật toán
điền ô trống (void filling) thể hiện ưu điểm tốt, giúp mạng đạt hiệu quả sử dụng
bước sóng cao hơn. Tôi đã hoàn thành việc xây dựng chương trình mô phỏng sự
truyền tải của qua mạng chuyển m
ạch burst quang cấu hình vòng OBS-R sử dụng
thuật toán điền ô trống (void filling), chương trình mô phỏng này có thể được sử
dụng vào việc nghiên cứu và tìm hiểu về mạng chuyển mạch burst quang sau này.
Kết quả khảo sát bước đầu đã có thể cho thấy hiệu quả truyền tải của mạng OBS.
Với những lợi điểm đã chỉ ra, cộng với sự đơn giản của giao thức báo hiệu CSP, tôi
tin rằng mạng vòng chuyển mạch burst quang là một giải pháp đầy hứa hẹn cho việc
phát triển và đưa công nghệ chuyển mạch burst quang vào thực tế trong tương lai.
Do tầm nhìn, hiểu biết của bản thân còn hạn chế nên trong quá trình thực
hiện không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong sự đóng góp, hướng dẫn của
các Thầy, Cô, các bạn học viên để có thể nắm bắt vấn đề sâu sắc hơ
n và định hướng
tốt trong quá trình nghiên cứu tiếp theo.
Một lần nữa tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS.TS. Bùi
Trung Hiếu đã tận tình hướng dẫn, giúp tôi hoàn thành luận văn của mình.