nghiên cứu một số giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng chuyển mạch chùm quang

ĐẠI HỌC HUẾ

PHẠM TRUNG ĐỨC

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO
CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG
CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

HUẾ, NĂM 2021


ĐẠI HỌC HUẾ

PHẠM TRUNG ĐỨC

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO
CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG
CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH
MÃ SỐ: 9480101

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

HUẾ, NĂM 2021


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng

dẫn của PGS. TS. Võ Viết Minh Nhật và TS. Đặng Thanh Chương. Những nội dung
trong các cơng trình đã được cơng bố chung với các tác giả khác đã được sự chấp
thuận của đồng tác giả khi đưa vào luận án. Các số liệu và kết quả nghiên cứu được
trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa được công bố bởi tác giả
nào trong bất kỳ công trình nào khác.

Nghiên cứu sinh

Phạm Trung Đức

i


LỜI CẢM ƠN
Trước hết tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành và sâu sắc đến PGS. TS. Võ
Viết Minh Nhật và TS. Đặng Thanh Chương là những người Thầy đã tận tình hướng
dẫn chỉ bảo, động viên và giúp đỡ để tơi có thể hồn thành được luận án này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ của Quý Thầy Cô trong Khoa Công
nghệ Thông tin - Trường Đại học Khoa học Huế đã quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn
trong suốt q trình học tập.
Tơi xin trân trọng cảm ơn Quý Lãnh đạo, Hội đồng quản trị Công ty cổ phần
Bến xe Huế đã tạo điều kiện thuận lợi trong cơng tác để tơi có đủ thời gian hồn thành
luận án này. Tơi xin cảm ơn Q Thầy Cơ, cán bộ quản lý Phịng Đào tạo Sau đại học

– Trường Đại học Khoa học Huế đã giúp đỡ tơi hồn thành kế hoạch học tập.
Cuối cùng tơi xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp, người thân trong
gia đình ln động viên, giúp đỡ tơi về mọi mặt trong suốt quá trình nghiên cứu,
học tập.
Nghiên cứu sinh

Phạm Trung Đức

ii


MỤC LỤC
MỤC LỤC..............................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT........................................................................ vi
CÁC KÝ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG....................................................................... ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................ xi
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................... xv
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG
CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG....................................................................... 8
1.1 Giới thiệu về mạng chuyển mạch chùm quang................................................ 9
1.1.1 Kiến trúc của mạng OBS......................................................................... 9
1.1.2 So sánh về các mô hình chuyển mạch quang......................................... 10
1.1.3 Các hoạt động tại nút biên..................................................................... 14
1.1.4 Các hoạt động tại nút lõi........................................................................ 17
1.1.5 Lập lịch trong mạng OBS...................................................................... 22
1.2 Chất lượng dịch vụ trong mạng OBS............................................................ 24
1.2.1 Sự cần thiết nâng cao chất lượng dịch vụ.............................................. 24
1.2.2 Nâng cao chất lượng dịch vụ tại nút lõi................................................. 27
1.2.3 Nâng cao chất lượng dịch vụ tại nút biên.............................................. 30
1.3 Mục tiêu nghiên cứu của luận án................................................................... 33
1.4 Tiểu kết chương 1.......................................................................................... 34
CHƯƠNG 2.

GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TẠI NÚT

LÕI......................................................................................................................... 35
iii


2.1 Điều khiển chấp nhận lập lịch hỗ trợ cung cấp chất lượng dịch vụ...............35
2.2 Phân tích và đánh giá các mơ hình điều khiển chấp nhận.............................37
2.2.1 Mơ hình nhóm bước sóng...................................................................... 37
2.2.2 So sánh và đánh giá dựa trên mơ phỏng................................................ 40
2.2.3 Nhận xét................................................................................................ 42
2.3 Mơ hình điều khiển chấp nhận dựa trên dự đoán tốc độ chùm đến ARP-SAC .
43
2.3.1 Mơ hình dự đốn dựa trên tốc độ chùm đến..........................................43
2.3.2 Mơ tả thuật tốn điều khiển chấp nhận trong mơ hình ARP-SAC.........45
2.3.3 So sánh và đánh giá dựa trên mô phỏng................................................ 50
2.3.4 Nhận xét................................................................................................ 53
2.4 Phương pháp dành lại tài nguyên cho chùm ưu tiên cao...............................53
2.4.1 Nguyên tắc dành lại tài nguyên cho chùm ưu tiên cao...........................53
2.4.2 Mô tả thuật tốn điều khiển chấp nhận trong mơ hình TPAC................54
2.4.3 Phân tích mơ hình TPAC....................................................................... 55
2.4.4 So sánh và đánh giá dựa trên mô phỏng................................................ 60
2.4.5 Nhận xét................................................................................................ 66
2.5 Mơ hình kết hợp TPAC và đường trễ............................................................ 67
2.5.1 Mơ tả thuật tốn iTPAC......................................................................... 68
2.5.2 Mơ phỏng, so sánh và đánh giá.............................................................. 70
2.5.3 Nhận xét................................................................................................ 73
2.6 Tiểu kết chương 2.......................................................................................... 74
CHƯƠNG 3.

GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TẠI NÚT

BIÊN VÀ KẾT HỢP CÁC NÚT........................................................................... 75
iv


3.1 Mơ hình phân biệt chất lượng dịch vụ tại nút biên........................................ 76
3.1.1 Tập hợp chùm kết hợp cung cấp chất lượng dịch vụ.............................76
3.1.2 Phân tích các phương pháp phân biệt chất lượng dịch vụ dựa trên thời gian

bù đắp và độ dài chùm.................................................................................... 78
3.1.3 Mơ hình cung cấp chất lượng dịch vụ OT-BLD..................................... 80
3.1.4 So sánh và đánh giá dựa trên mơ phỏng................................................ 82
3.1.5 Nhận xét................................................................................................ 86
3.2 Phân tích nguyên nhân gây mất chùm........................................................... 87
3.2.1 Vấn đề mất chùm khi lập lịch................................................................ 87
3.2.2 Trích xuất dữ liệu trạng thái lập lịch...................................................... 88
3.2.3 Xác định các thuộc tính ảnh hưởng đến mất chùm................................89
3.2.4 Giải pháp sử dụng đường trễ nhằm giảm mất mát chùm.......................92
3.2.5 So sánh và đánh giá dựa trên mô phỏng................................................ 95
3.3 Kết hợp nút biên và nút lõi trong phân biệt chất lượng dịch vụ.................... 96
3.3.1 Điều chỉnh kích thước chùm dựa trên phản hồi..................................... 96
3.3.2 Mơ hình phân biệt chất lượng dịch vụ dựa trên thời gian bù đắp và độ dài
chùm được điều chỉnh OT-ABLD.................................................................. 98
3.3.3 So sánh và đánh giá dựa trên mô phỏng............................................... 100
3.3.4 Nhận xét.............................................................................................. 104
3.4 Tiểu kết chương 3........................................................................................ 104
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN.............................. 106
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.................107

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

ARP-SAC

BCP
BF-VF
BLD
CoS
QoS
DB
DWDM
DWG
FDL
FFUC

FFUC-VF

GMPLS
HP


iBFVF


Từ viết tắt

iTPAC

JET

LAUC

LAUC-VF

LAUT

LDWG

LLAC
LP
Min-EV
NACK
NS
O/E/O
OBS


OCS

vii


Từ viết tắt
OPS

OT-ABLD

OT-BLD

OTD
OXC
QoS
RTT
RAM
RED
RWA
SWG
TPAC
TWEWMA
WDM
WR


viii


Ký hiệu
Lưu

Ngưỡ

Kích

( )

Độ d

Ngưỡ

Ngưỡ

Độ d

( )

Số lầ

Số ch

Số ch

Tổng

Tổng

Lỗi ư

1

1(

Thời

)

2

2(

)

Thời

Thời

Thời

Ngưỡ
( )

Ngưỡ


ix


Ký hiệu

Thời

0

0(

Thời

)

Cửa

Số kê

Tổng

Số ch



Tốc đ

Tốc đ

′

Tốc đ

Tốc đ

Tốc đ

Độ d

1/

Độ c

Độ c

Tải đ

Tải c

Tham



Cửa



Trọn

Trọn

1−

x


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Kiến trúc mạng chuyển mạch chùm quang [8]........................................... 9
Hình 1.2 Các hoạt động chính của nút mạng chuyển mạch chùm quang [8]...........10
Hình 1.3 Kiến trúc chuyển mạch kênh quang [43].................................................. 11
Hình 1.4 Kiến trúc chuyển mạch gói quang OPS [43]............................................ 12
Hình 1.5 Nút biên vào mạng chuyển mạch chùm quang [8].................................... 15
Hình 1.6 Tập hợp và tách chùm tại nút biên mạng chuyển mạch chùm quang [43] 15
Hình 1.7 Cấu tạo nút lõi mạng chuyển mạch chùm quang [43]...............................18
Hình 1.8 Hai mơ hình đường trễ FDL: (a) kiểu truyền thẳng, (b) kiểu hồi quy.......21

Hình 1.9 Sự khác biệt của các thuật toán lập lịch khác nhau...................................22
Hình 1.10 Sơ đồ khối tầng IP trên OBS trong ba lớp [43]....................................... 26
Hình 1.11 Phân lớp cung cấp QoS trong mạng OBS [45].......................................30
Hình 2.1 Một ví dụ về chủ động đánh rơi chùm ưu tiên thấp để dành tài nguyên cho
chùm ưu tiên cao đến sau (b), so với kiểu lập lịch truyền thống là đến trước, phục vụ
trước (a)................................................................................................................... 36
Hình 2.2 Ví dụ về điều khiển chấp nhận của (a) SWG và (b) DWG.......................37
Hình 2.3 Các ví dụ mơ tả cách thức hoạt động của LLAC......................................38
Hình 2.4 So sánh tỉ lệ mất chùm của lớp ưu tiên cao, thấp và tổng giữa SWG, DWG
và LLAC................................................................................................................. 41
Hình 2.5 Băng thơng sử dụng trong hai lớp của mơ hình SWG, DWG và LLAC...42
Hình 2.6 Các cửa sổ quan sát gián đoạn được thực hiện trong TW-EWMA...........45
Hình 2.7 Mơ hình hoạt động ARP-SAC.................................................................. 46
Hình 2.8 Sự thay đổi dữ liệu đến trong 50 cửa sổ ước tính đầu tiên........................50
xi


Hình 2.9 So sánh tỉ lệ mất chùm giữa các mơ hình SWG, DWG, LLAC, ARP-SAC
................................................................................................................................... 51

Hình 2.10

So sánh sự phân b

Hình 2.11

Cách thức phân bổ

Hình 2.12

Lược đồ chuyển tr

Hình 2.13

Một ví dụ về một

Hình 2.14 Tỉ lệ lỗi dự đốn trung bình (¯(R_E )) của lớp 0 và lớp 1 khi tải đến thay
đổi ..............................................................................................................................
Hình 2.15 Tổng số chùm đến của 2 lớp trong 100 cửa sổ quan sát đầu tiên ở tải 0.9
................................................................................................................................... 63

Hình 2.16 Tỉ lệ mất chùm (a) ưu tiên cao, (b) ưu tiên thấp và (c) cả hai lớp ưu tiên
................................................................................................................................... 64

Hình 2.17 Tỉ lệ sử dụng băng thông (a) ưu tiên cao, (b) ưu tiên thấp và (c) cả hai lớp
ưu tiên ........................................................................................................................
Hình 2.18

Xác suất mất chù

Hình 2.19

Mơ tả cách thức

Hình 2.20 So sánh tỉ lệ mất chùm của lớp ưu tiên thấp giữa TPAC và iTPAC trong
trường hợp tỉ lệ luồng ưu tiên cao và ưu tiên thấp đến khác nhau (tổng tải chuẩn hóa
0.9)............................................................................................................................. 71

Hình 2.21 So sánh tỉ lệ mất chùm lớp ưu tiên thấp của iTPAC khi thay đổi độ dài
đường trễ ...................................................................................................................

Hình 2.22 So sánh tỉ lệ mất chùm lớp ưu tiên thấp của iTPAC khi sử dụng 1, 2 và 3
đường trễ với các tỉ lệ luồng ưu tiên cao và ưu tiên thấp đến khác nhau ..................
Hình 3.1

Kiến trúc nút biên mạng OB

Hình 3.2

Một ví dụ về phân biệt QoS
xii


Hình 3.3 Một ví dụ về phân biệt QoS dựa vào kích thước chùm............................. 79
Hình 3.4 Tập hợp chùm tại nút biên của mơ hình OT-BLD....................................80
Hình 3.5 Thiết lập thời gian bù đắp bổ sung lớn hơn độ dài chùm ưu tiên thấp sẽ giúp

giảm tranh chấp giữa 2 lớp chùm ưu tiên................................................................ 81
Hình 3.6 So sánh tỉ lệ mất chùm ưu tiên cao (a), ưu tiên thấp (b) và tổng (c) giữa các
mơ hình: undiff, OTD, BLD và OT-BLD................................................................ 83
Hình 3.7 So sánh độ trễ trung bình (µs) giữa các mơ hình: undiff, OTD, BLD và OT-

BLD........................................................................................................................ 85
Hình 3.8 Các trường hợp không lập lịch được do chồng lấp LAUT (a), đầu (b), đi
(c)............................................................................................................................ 87
Hình 3.9 Topo mạng cho việc trích xuất dữ liệu trạng thái lập lịch và các luồng được

thiết lập................................................................................................................... 88
Hình 3.10 Phân bố các lớp head_overlap, LAUT_overlap và tail_overlap trong dữ
liệu lập lịch không thành cơng................................................................................ 90
Hình 3.11 Kết quả xếp hạng các thuộc tính với CSE............................................... 91

Hình 3.12 Kết quả xếp hạng các thuộc tính với CA................................................ 92
Hình 3.13 Chồng lấp LAUT (a) hay chồng lấp đầu (b) đều có thể được khắc phục nhờ

thay đổi thời gian chùm đến.................................................................................... 93
Hình 3.14 Mơ hình điều khiển lập lịch tại nút lõi OBS........................................... 94
Hình 3.15 So sánh tỉ lệ mất chùm khi có và khơng sử dụng đường trễ FDL...........95
Hình 3.16 Tỉ lệ phần trăm độ trễ trung bình tăng thêm khi sử dụng đường trễ FDL96
Hình 3.17 Cấu trúc của gói điều khiển được sử dụng trong giao thức JET.............97
Hình 3.18 Các trường hợp một chùm đến không thể lập lịch vào một khoảng trống
98
Hình 3.19 Cấu trúc của gói NACK được thêm bởi 4 byte cho kích thước khoảng trống

xiii


99
Hình 3.20 Các mơ-đun chức năng được thêm cho các nút biên vào và nút lõi để phản
hồi thông tin kích thước khoảng trống và điều chỉnh kích thước của chùm ưu tiên cao

hồn thành............................................................................................................... 99
Hình 3.21 So sánh về tổng tỉ lệ mất chùm giữa các mơ hình undiff, OTD, BLD và
OT-ABLD.............................................................................................................. 101
Hình 3.22 So sánh tỉ lệ mất chùm giữa các mơ hình undiff, OTD, BLD và OT-ABLD

101
Hình 3.23 Một so sánh giữa kích thước khoảng trống và chiều dài trên 100 cửa sổ
quan sát liên tiếp với hai trường hợp tải: (0,2, 0,2) và (0,4, 0,2)............................102
Hình 3.24 Độ trễ trung bình (µs) của chùm ưu tiên cao (theo gói)........................103
Hình 3.25 Thời gian tập hợp (μs) của hàng đợi ưu tiên cao (L(0)) thay đổi trong 100
cửa sổ quan sát thành công trong hai trường hợp tải: (0.2,0.2) và (0.4,0.2)...........103

xiv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 So sánh các mơ hình chuyển mạch quang [26]........................................ 14
Bảng 1.2 So sánh giữa các tiếp cận xử lý tranh chấp trong mạng OBS [32]...........20
Bảng 1.3 Tóm lược các cơ chế cung cấp/cải tiến CLDV tại các nút mạng OBS.....32
Bảng 2.1 Ưu điểm và vấn đề chưa giải quyết các mơ hình điều khiển chấp nhận đã
cơng bố.................................................................................................................... 39
Bảng 3.1 Độ trễ trung bình (µs) của các gói tin chùm thuộc lớp ưu tiên cao...........86
Bảng 3.2 Độ trễ trung bình (µs) các gói tin chùm thuộc lớp ưu tiên thấp................86
Bảng 3.3 Mô tả dữ liệu trạng thái lập lịch được trích xuất từ các nút lõi.................89
Bảng 3.4 Mô tả dữ liệu được chuyển đổi thành nguyên nhân lập lịch không thành
công......................................................................................................................... 90
Bảng 3.5 Độ trễ trung bình các gói tin thuộc lớp ưu tiên thấp đơn vị theo µs.......104

xv


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Với sự bùng nổ các ứng dụng mạng trong những năm gần đây, truyền tải dữ liệu
qua mạng trở thành một vấn đề thách thức và đang thu hút nhiều sự quan tâm. Đã có
nhiều đề xuất khác nhau về phương thức truyền tải dữ liệu, từ kiểu truyền tải thông tin
truyền thống qua các sợi cáp đồng, qua sóng vơ tuyến đến các sợi quang hỗ trợ truyền
đa kênh, trong đó sợi quang có nhiều ưu điểm như độ suy giảm thấp, băng thông rất lớn
và khả năng miễn nhiễm đối với nhiễu điện so với cáp đồng. Với những thành công
vượt bậc gần đây của công nghệ ghép kênh phân chia kênh bước sóng WDM, băng
thơng của mỗi sợi quang được tách thành nhiều kênh bước sóng, từ đó đã đáp ứng tốt

hơn nhu cầu truyền thông ngày càng cao của người dùng [35], [53].

Truyền thông quang, từ khi ra đời cho đến nay, đã trải qua ba thế hệ phát triển,
từ những mơ hình định tuyến bước sóng WR ban đầu cung cấp các liên kết điểmđiểm, đến thế hệ thứ hai với những đường quang (lightpath) đầu – cuối dành riêng ở
lớp quang. Trong thế hệ thứ 3, các mơ hình chuyển mạch gói quang OPS [53] được
đề xuất với ý tưởng được lấy cảm hứng từ mạng chuyển mạch gói điện nhằm có thể
triển khai trên các cấu trúc liên kết vịng hay lưới nhằm có thể điều chỉnh linh hoạt
để đáp ứng với việc lưu lượng thay đổi. Tuy nhiên, với một số hạn chế về mặt công
nghệ, như không thể sản xuất các bộ đệm quang (tương tự bộ nhớ RAM trong mạng
điện) hay các chuyển mạch gói quang ở tốc độ nano giây, chuyển mạch gói quang
OPS chưa thể trở thành hiện thực. Một giải pháp thỏa hiệp là mơ hình chuyển mạch
chùm quang OBS.
Một đặc trưng tiêu biểu của truyền thông trong mạng chuyển mạch chùm quang
OBS là phần (gói) điều khiển BCP tách rời với phần (chùm) dữ liệu DB. Nói một cách
khác, để thực hiện truyền một chùm quang, gói điều khiển được hình thành và được gửi
đi trước một khoảng thời gian bù đắp (thời gian offset). Khoảng thời gian bù đắp này
cần được tính tốn sao cho đủ để đặt trước tài nguyên và cấu hình các

1


chuyển mạch tại các nút trung gian dọc theo hành trình mà chùm quang sẽ đi qua từ
nút nguồn đến nút đích. Khơng chỉ tách rời về mặt thời gian, gói điều khiển BCP
cũng tách rời so với chùm dữ liệu của nó về mặt khơng gian, trong đó một số kênh
(bước sóng) được dành riêng cho gói điều khiển BCP, trong khi các kênh còn lại
được dùng cho việc truyền chùm dữ liệu [75].
Với cách truyền tải dữ liệu như vậy, rõ ràng mạng OBS không cần đến các bộ
đệm quang để lưu tạm thời các chùm dữ liệu trong khi chờ đợi việc xử lý các gói
điều khiển BCP của chúng tại các nút trung gian (nút lõi) và mạng OBS cũng không
yêu cầu các chuyển mạch tốc độ nano giây. Tuy nhiên, cách truyền thông này cũng

đặt ra một áp lực là làm thế nào để một gói điều khiển có thể kịp đặt trước tài
nguyên và cấu hình chuyển mạch thành cơng tại các nút lõi, đảm bảo cho việc
chuyển tiếp chùm quang đi sau nó. Đó chính là nhiệm vụ của các hoạt động như đặt
trước tài nguyên, lập lịch và xử lý tranh chấp [19].
Trong mạng máy tính, vấn đề nâng cao chất lượng dịch vụ (CLDV) được hiểu
là khả năng đáp ứng của các dịch vụ với các mức độ chất lượng khác nhau cho các
ứng dụng khác nhau [31]. Đây là vấn đề quan trọng và cần thiết đối với bất cứ mạng
truyền thông nào, bao gồm cả mạng OBS. Thực tế, dữ liệu từ các mạng truy cập đến
nút biên mạng OBS có thể thuộc về các lớp CLDV khác nhau, với các yêu cầu về
dịch vụ truyền tải khác nhau trong mạng OBS. Do đó, việc định nghĩa các lớp dịch
vụ quang tương đương với các lớp CLDV IP hoặc ATM là cần thiết [43].
Nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng OBS có thể diễn dịch như việc đưa ra
các giải pháp hoặc cơ chế cung cấp/cải tiến CLDV tại mỗi nút biên, nút lõi hay kết
hợp giữa nút biên và nút lõi, tại đó các cơ chế cung cấp/cải tiến CLDV có thể được
phân chia thành hai loại: (1) cơ chế cải tiến CLDV chung, có thể định nghĩa là bất
kỳ cơ chế cải thiện hiệu năng chung trên toàn mạng và cung cấp dịch vụ thỏa đáng
cho người dùng cuối, và (2) đưa ra một kịch bản mới nhằm cung cấp CLDV [31].
Giải pháp để nâng cao CLDV trong mạng OBS có thể thực hiện được bằng cách
cung cấp sự phân biệt CLDV tại một số điểm (nút) trong mạng OBS [32]. Cụ thể, các

2


cách tiếp cận điển hình cho các cơ chế cung cấp sự phân biệt này có thể là: phân
biệt tại tầng điều khiển và tầng dữ liệu [45], tại đó các hoạt động cung cấp phân biệt
CLDV có thể là: phân biệt về thời gian bù đắp, phân biệt trong chính sách giải quyết
tranh chấp, phân biệt trong q trình tập hợp chùm và phân biệt trong một số hoạt
động lập lịch... [32]. Các mơ hình này rất cần thiết có những cơ chế điều khiển hiệu
quả nhằm cung cấp sự phân biệt CLDV đã cam kết, đồng thời có thể cung cấp thêm
tài nguyên cho các ứng dụng khác nhau nhằm tối ưu hóa hiệu năng truyền thơng

trên tồn mạng (dựa trên yêu cầu về độ trễ, tỉ lệ mất mát dữ liệu và các ràng buộc về
băng thông ...).

2. Động lực nghiên cứu
Hiện đã có các nghiên cứu nhằm nâng cao CLDV trong mạng OBS mà có thể
phân thành 2 nhóm tiếp cận, giải pháp chính:
- Nâng cao CLDV tại nút biên;
- Nâng cao CLDV tại nút lõi;
Với nhóm giải pháp nâng cao CLDV tại nút biên, có 2 hướng tiếp cận nhằm
cung cấp sự phân biệt CLDV gồm: (1) phân biệt dựa trên thời gian bù đắp (OTD) và
(2) phân biệt dựa trên kích thước chùm (BLD). Phân biệt dựa trên thời gian bù đắp
dựa trên ý tưởng chính là bổ sung thêm thời gian bù đắp vào chùm có lớp ưu tiên
(QoS) cao nhằm đạt được một sự phân biệt “hoàn toàn” về mất mát dữ liệu (chùm)
so với chùm có lớp QoS thấp [23], [49]. Với phân biệt dựa trên kích thước chùm,
các gói tin QoS cao sẽ được tập hợp thành chùm có kích thước ngắn nhằm tăng cơ
hội lập lịch vào các khoảng trống nhàn rỗi, trong khi các gói tin có QoS thấp hơn sẽ
được tập hợp vào chùm có kích thước dài hơn [25], [42]. Các phương pháp phân
biệt này chủ yếu sử dụng các giải thuật tập hợp chùm với các ngưỡng thời gian/độ
dài khác nhau nhằm cung cấp được sự phân biệt CLDV tại nút biên vào. Một đặc
điểm khác là các phương pháp này đều không yêu cầu cơ chế điều khiển chấp nhận
[39] nhằm cung cấp CLDV tại các nút biên vào.
Khác với các giải pháp nâng cao CLDV tại nút biên, nhóm giải
pháp nâng cao 3


CLDV tại nút lõi thường nhắm đến mục tiêu cung cấp CLDV thơng qua q trình
điều khiển chấp nhận lập lịch [5], [33], trong đó, việc điều khiển chấp nhận chủ yếu
là ưu tiên (tài nguyên) cho lớp ưu tiên cao thơng qua việc phân bổ số bước sóng,
chọn giải pháp lập lịch hoặc quyết định áp dụng các kỹ thuật xử lý tắc nghẽn.
Trong mạng OBS, nút biên và nút lõi đóng một vai trị quan trọng để nghiên

cứu giải pháp nâng cao CLDV, bởi vì:


Thứ nhất, dữ liệu từ các mạng truy cập (chẳng hạn các gói tin IP) có

thể có các yêu cầu QoS khác nhau, nên dữ liệu có cùng lớp QoS thường
được tập hợp vào cùng một chùm. Các chùm có cùng lớp ưu tiên sẽ hình
thành nên luồng chùm QoS tương ứng, được cấp phát tài nguyên ưu tiên,
được thiết lập độ dài và thời gian bù đắp cung cấp phân biệt CLDV tương
ứng. Tại nút lõi các luồng chùm này được lập lịch và được chuyển tiếp đến
nút tiếp theo dưới sự điều khiển nâng cao CLDV đã được cung cấp. Quá
trình nâng cao CLDV được thực hiện lặp lại như thế tại các nút lõi tiếp
theo cho đến khi các chùm truyền đến nút đích.


Thứ hai, chỉ có nút biên mới có các bộ đệm, nên giải pháp cung cấp/cải

tiến CLDV đối với các chùm thuộc các lớp ưu tiên khác nhau sẽ dễ dàng hơn.



Thứ ba, nút lõi thường khơng có bộ đệm nên việc xử lý nâng cao

CLDV ở nút lõi thường khó thực hiện. Tuy nhiên, việc điều khiển chấp
nhận lập lịch và phân bổ tài nguyên cũng góp phần không nhỏ vào việc
nâng cao cơ chế cung cấp và cải tiến CLDV.
Dựa vào những đặc điểm đó luận án tập trung vào việc nghiên cứu giải pháp
nâng cao CLDV tại nút biên, tại nút lõi và kết hợp cả nút biên và nút lõi (xem xét
trên toàn mạng).
Với các nghiên cứu về giải pháp nâng cao các cơ chế cung cấp/cải tiến QoS tại

nút biên và nút lõi, một số đánh giá được tóm lược như sau:


Với các giải pháp nâng cao CLDV tại nút lõi, các đề xuất trong [5],

[18], [21], [22], [33], [40], [55], [57] đa số sử dụng hoạt động điều khiển
chấp

4