Luận án tiến sĩ toán học định tuyến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN



ĐẶNG THANH CHƯƠNG


PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ CƠ
CHẾ ĐIỀU KHIỂN TRÁNH TẮC NGHẼN TẠI NÚT LÕI
TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG




LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC








HÀ NỘI – 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN



ĐẶNG THANH CHƯƠNG


PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ CƠ
CHẾ ĐIỀU KHIỂN TRÁNH TẮC NGHẼN TẠI NÚT LÕI
TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG



Chuyên ngành: BẢO ĐẢM TOÁN HỌC CHO MÁY TÍNH
VÀ HỆ THỐNG TÍNH TOÁN
Mã số: 62.46.35.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:







HÀ NỘI – 2013

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam 



12 3
Tác giả


Đặng Thanh Chương



LỜI CÁM ƠN
ò


Tôi
G

 liên quan 



 
 .
Con òyêu 
 
và Con gái, Con trai 


â
Khoa CNTT, Khoa Toán
n án.
i

MỤC LỤC
 i
 iv
DANH M v
 viii
 xi
 1
 NG QUAN 5
1.1.  5
1.1.1.  6
1.1.2.  6
1.1.3.  7
1.2.  7
1.2.1.  7
1.2.2.  8
1.2.3.  11
1.2.3.1.  11
1.2.3.2.  13
1.2.3.3.  14
1.2.3.4.  15
1.2.3.5.  16
1.3.  21
1.3.1.  21
1.3.2.  22

1.3.3.  24
1.4.  25
 
 26
2.1.  26
2.2.  27
2.3. Mô hình  29
2.3.1  29
2.3.2  30
ii

2.4.  31
2.5.   33
2.5.1.  33
2.5.2.  35
2.5.3.  38
2.6.  . 41
2.6.1.   41
2.6.2.  45
2.6.3.  46
2.7.  49
2.7.1. Mô hình phân tích 49
2.7.2.  54
2.8.  56
 
 57
3.1.  57
3.2.  58
3.2.1.   59
3.2.2.  72

3.3. 
 78
3.3.1.  78
3.3.2.  79
3.3.3.   83
3.3.4.  83
3.3.5.  87
3.4.  90
 
QUÁT (GI) HAY NON-POISSON 91
4.1.  91
4.2. 
-Poisson 91
4.2.1.  92
4.2.2. -
93
iii

4.2.3. lng 
 95
4.2.4. ng hc bit vi quá trình n là quá trình Poisson ngt 96
4.2.5.  99
4.3.  103
4.3.1.  103
4.3.2. Mô hình phân tích 104
4.3.3.  105
4.3.4.  108
4.3.5. Phân tích kt qu 112
4.4. Kt lu 115
 116

 118
 120



iv

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ
 
 
Burst

Burst Loss Probability

Blocking Probability

Caried traffic
mang
Deflection Routing

Infinitesimal generator matrix
Ma 
Lightpath
Kênh quang
Loss system

Mean Delay

Mean value


Mixed loss delay system
- 
Multi-dimensional traffic model

Offset time
) 

Overflow traffic

Quality of Service

Offered traffic

Renewal process
 
Traffic

Deflection Traffic

Non-Deflection Traffic

Traffic load

Variance value
p


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT



Ký



AONs

All-Optical Networks

BCP

Burst Control Packet

CCG

Control Channel Group

CWC

Complete Wavelength Conversion

DB

Data Burst

DRNP

Deflection Routing without Priority



DRWP

Deflection Routing with Priority

tiên
DRPF

Deflection Routing with Priority
and FDL


DRND

-


DCG

Data Channel Group

ERT

Equivalent Random Theory

FCFS

First Come First Service


FDL

Fiber Delay Line

FWC

Full Wavelength Conversion


GoS

Grade of Service


GI
General Independent distribution
(renewal process)


GMPLS

Generalized Multiprotocol Label
Switching

quát
IP

Internet Protocol

IPP

Interrupted Poisson Process
Quá trì
JET

Just Enough Time
Giao  
vi


LAUT

Lastest Available Unscheduled
Time


LCFS

Last Come First Service

LRWC

Limited Range Wavelength
Conversion
C

LSPIL

Limited Share-per-in-Link
C


SPIL

M
Markovian (Poisson process (or
random) arrival process)


Markovian (Exponential service
time)

MMPP

Markov Modulated Poisson Process

NFWC

Non-Full Wavelength Conversion


OBS

Optical Burst Switching

OBSNs

Optical Burst Switching Networks

OCS

Optical Circuit Switching

OEO

Optical-to-Electrical-to-Optical
 --quang
OPS

Optical Packet Switching

OPSNs

Optical Packet Switching Networks
gói quang
OTN

Optical Transport Network

OXC

Optical Cross Connect
 quang
PASTA

Poisson arrivals see time average

PSPIL

Partial Share-per-in-Link
sóng


PLSPIL

Partial Limited Share-per-in-Link
sóng 

PWC

Partial Wavelength Converters
sóng
(C 

vii


Q
Infinitesimal generator matrix
M
quát
QoS

Quality of Service

RAM

Random Access Memory

RWA

Routing and Wavelength

Allocation

SCU

Switching Control Unit
 
SPL

Share-per-Link

SPLDF

Share-per-Link Deflection

SPIL

Share-per-in-Link

SPN

Share-per-Node
toàn nút lõi
TE

Traffic Engineering

WC

Wavelength Converters


WDM

Wavelength Division Multiplexing

WR

Wavelength Router

WRNs

Wavelength-Routed Networks
 


viii

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1.  5
Hình 1.2.  9
Hình 1.3.  10
Hình 1.4.  10
Hình 1.5.  11
Hình 1.6.  12
Hình 1.7.  12
Hình 1.8.   12
Hình 1.9.  15
Hình 1.10.  17
Hình 1.11.  18
Hình 1.12. 
1


2
19
Hình 2.1.  26
Hình 2.2.  27
Hình 2.3. -per- 28
Hình 2.4. -per- 28
Hình 2.5 31
Hình 2.6.  32
Hình 2.7. QoS (mô hình DRWP) 34
Hình 2.8. 

S
= 6 38
Hình 2.9. 

S
= 6, 8, 10, 12 39
Hình 2.10. 

II_DRWP

S
= 12, k = 4, n = 1 40
Hình 2.11.  41
Hình 2.12. - mô hình
DRPF 42
Hình 2.13. 
 47
Hình 2.14.  

 47
Hình 2.15. - so sánh
 48
Hình 2.16. - 
 49
Hình 2.17.  50
Hình 2.18. - mô hình DRND 51
Hình 2.19. 
DRND_d

d_pevac

54
Hình 2.20. 
DRND

a_pevac

55
Hình 2.21. 
DRND_0.3
(PB_DRND_0.3),
PB
DRND_0.4
(PB_ DRND _0.4) và PB
DRND_0.5
 55
Hình 3.1.  59
ix

Hình 3.2. - 59
Hình 3.3. 
 = 8, r = 3, và k =
5.(a) b = 0; (b) b = 2 ({3, 4, 5}, {4, 5, 6}); (c) b = 1 ({7, 8, 1}); (d) b = 3 ({3, 4, 5}, {4, 5,
6}, {5, 6, 7}) 62
Hình 3.4. 
 62
Hình 3.5. 
 66
Hình 3.6. 
66
Hình 3.7.  11,
 67
Hình 3.8. 
68
Hình 3.9. 

 68
Hình 3.10.  t
tc nghn trong mô hình LSPIL v 69
Hình 3.11hình
 69
Hình 3.12. 
 70
Hình 3.13.  
 70
Hình 3.14. 
 71
Hình 3.15. 
 71

Hình 3.16. ng 72
Hình 3.17. - 73
Hình 3.18.  74
Hình 3.19.  78
Hình 3.20. 
1
,c
1
; w
2
,c
2
) 79
Hình 3.21.  81
Hình 3.22. 
k
 88
Hình 3.23.  88
Hình 3.24. -  89
Hình 3.25. X
k
 89
Hình 4.1. -Poisson 94
Hình 4.2. 
97
Hình 4.3.  97
Hình 4.4. 
 100
x

Hình 4.5. 
 101
Hình 4.6. 
 101
Hình 4.7.  so
 102
Hình 4.8. 
 104
Hình 4.9.   106
Hình 4.10.  107
Hình 4.11.  110
Hình 4.12.  112
Hình 4.13. -  112
Hình 4.14.  113
Hình 4.15.  113
Hình 4.16.  114
Hình 4.17.  
 114

xi

DANH MỤC BẢNG
(n
S
DRWP
× n
S
DRWP
) - mô hình DRWP 37


S
 39
- mô hình DRWP -

S

2
 40
Q - Mô hình DRPF 44
 
(0)
- Mô hình DRPF 44
- mô hình DRPF - 

S
 48

S
× n
S
) - Mô hình SPL-PWC 76
i Q 
1
,c
1
;w
2
,c
2
)

84

S
*n
S
) x (n
S
*n
S
)) 84
 
j
-j)*n
S
-j)*n
S
)) 85

S
x n
S
) 85

j
2
- j)*n
S
 j)*n
S
) 86

  90
 100

và (4.27) 102


1

MỞ ĐẦU
1. Dẫn nhập

          
 



 

 
 và 




 

 

các nhóm   và C. Qiao (và các
 hai   

 OBStrong [63] và [73]
 
           các bài toán   
chùm [20][36][48][59][60][77], các bài toán    [29][37][41-43][53][70],
 [18][34][57], các bài toán   
) [13][16][19][28][30][31][38][46][56][58][69][71-72], hay    
QoS [16][17][54] 
quang OBS ành [14] [25][35][47][55][62][68], 
  
     [39]         
sóng, J.Lambert trong [33]  
    FDL,          
2

, hay
 Pratibha Menon trong [55]


                
  
hay  
các
 




              [21-
25][33][65][71][76]         
chùm  [13][28][38][39][46][49][51][56][58]


             
[15][19][28][61];     [54][69]      
               
[15][19][28][29][58][72][74]. Trong L này, chúng tôi nghiên cứu,
xây dựng các mô hình toán học nhằm mô hình hóa các cơ chế điều khiển tránh
tắc nghẽn tại nút lõi mạng OBS các nút lõi khác nhau; 
 nút lõi  thông qua   xác
.
Các mô hình phân tích trong L 
  khác nhau theo 
 WC  FDL.  
vào ba 

. 

. các

3

fullpartial),
hay vùng limited).
. M rng mt mô hình trong bvng hng
n là không Poisson ng tng quát  Renewal).
2. Mục tiêu nghiên cứu
L là nghiên 
 và non-Markov
  
p
 OBS


3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
L
khác nhau               
quang FDL.
L
   dn thng là chuyi
c sóng, s dng tr quang FDL và nh tuyn lng. Ngoài ra, Lun
u áp d xây dng ma trn t chuyn trng
thái   cá
4. Phương pháp nghiên cứu
chính Lmô hình hóa 
tích.          [10][51][39][64][66-67][75] 

mô hình non- [8-12][44-45][50]. 
    (      ) [10]
 
  
5. Cấu trúc luận án
              
 , các
ây
L.  
trình bày trong C2, C3 và 4, bao  
4


.
 2 trình bày các        phân tích trong
 

FDL [3][5][26].  các mô hình phân tích  [13][19][28][58],
chúng tôi  
lõi 
 3 trình       full,
partial, limited [1][2][27]. Ngoài ra,
trong C3 
  mô hình [1][27].
 phân tích chính trong C2 và C3  các mô
hình Markov  (one-dimensional)  (two-dimensional và
four-dimensional)
. V-ng
tng quát ) s c xem xét trong C4 t mt s mô hình c
phân tích trong C2 và chúng tôi xem xét n
ng tng quát  (quá trình Renewal) [6]ng
hp kt hp c hai lung  (non-Poisson) [7]. Mô
hình phân tích       
c s dp x    [7]. Kt
qu phân tích trong ng hng ) 
trong mô hình  
.
L, 


5

Chương 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.1. Mạng truyền dẫn quang và các công nghệ chuyển mạch
quang
               

    i   



 






               



Hình 1.1 [32][63][73].

Hình 1.1. S phát trin ca mng quang






AONs
Phương thức truyền tải quang
Yêu cầu OEO
Thời gian
6

nay là các ---
to-point), mà -- 
hop)  
toàn quang (AONs), mà  

  Các       thành     
      
              vòng
(ringhình thái (topo) mesh)

1.1.1. Chuyển mạch kênh quang



 tài nguyên. 
  WRNs,
         
quang (lightpaths



-     hình thái        
    -           

       (signaling       
GMPLS.
1.1.2. Chuyển mạch gói quang
là 
              



  
7

 
 quang.
Trong OPSNs,  
kênh (in-band)
nút

 
.
1.1.3. Chuyển mạch chùm quang

burst) [63][73]
là trung gian
           

 


 
dynamic

1.2. Mạng chuyển mạch chùm quang
1.2.1. Đặc trưng chung của mạng chuyển mạch chùm quang










 c xem nh
v tip theo, b
8

l
so vi nhch kênh quang khác [63][73]. Ti nút biên vào c
ng OBS, dng hn (và cùng lp
dch v p hp trong mc lp lc
gi vào bên trong mng OBS theo sau mu khin chùm quang BCP mt
khong thi gian offset. Khong thi gian offset u
khin có th kt trc và cu hình các tài nguyên ti các nút mà chùm quang d
liu si b c yêu cu cn s dng các
b m quang, mt trong nhng hn ch mà công ngh quang hin nay cha th
vc. Ti các nút lõi bên trong mn gic
chuyforward) theo h n nút biên
ra, các lung IP s c khôi phc li t chùm quang d liu này.
 


 
DB
    


 


 


1.2.2. Kiến trúc mạng chuyển mạch chùm quang
           

           Hình 1.2    


các gói IP)

chùm 
9



chùm 

Hình 1.2. Kin trúc ca mng chuyn mch chùm quang
               
   multiplexer/demultiplexer     (optical
cross-connect)ô-un 
n các chùm 

 vào chùm 

chùm 

Hình 1.3 và Hình 1.4g.

Nút biên vào (Hình 1.3)            
chúng thành các chùm. ô-
chùMô- 
mô- ùTrong mô-  
chùm,  
 ù chùm 
10

 
 [32].

Hình 1.3. Kin trúc nút biên vào mng OBS
 OBS (Hình 1.4(OXC)
(SCU) [25].

Hình 1.4. K

OXC [32]. nó