Tài liệu Khảo sát truyền tải mạng vòng chuyển mạch burst quang sử dụng báo hiệu quay vòng

  • Số trang: 26 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 120 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34345 tài liệu

Mô tả:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- Dương Văn Tiến KHẢO SÁT TRUYỀN TẢI MẠNG VÒNG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG SỬ DUNG BÁO HIỆU QUAY VÒNG Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.0.80 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ 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 1 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của mạng Internet đã dẫn đến một nhu cầu ngày càng tăng cho dung lượng truyền dẫn trong các mạng đường trục. Sự phát triển của các nhu cầu này đang thách thức khả năng của các chuyển mạch điện và các kỹ thuật truyền dẫn truyền thống, chính vì thế các mạng lõi cần phải phát triển các kiến trúc mới dựa trên công nghệ chuyển mạch toàn quang và ghép kênh phân chia bước sóng WDM. 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 mạch burst quang là sự kết hợp các ưu điểm của chuyển mạch kênh quang và chuyển mạch gói quang. Chính vì thế, mạng chuyển mạch burst quang OBS đã và đang được nghiên cứu như nền tảng công nghệ cho mạng Internet quang trong tương lai. Trong quá trình nghiên cứu về mạng OBS, có nhiều vấn đề đã được đặt ra như: thiết kế hệ thống, cách kết hợp các burst dữ liệu, báo hiệu, giải quyết xung đột, … Luận văn “Khảo sát truyền tải qua mạng vòng chuyển mạch burst quang sử dụng báo hiệu quay vòng” đi vào tìm hiểu được một số vấn đề cơ bản về OBS. Xây dựng chương trình để khảo sát truyền tải burst qua mạng vòng chuyển mạch, thông qua đó đánh giá được hiệu quả của việc sử dụng báo hiệu quay vòng để truyền tải burst qua mạng vòng chuyển mạch. Để hoàn thành tốt luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Bùi Trung Hiếu trong quá trình nghiên cứu. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy. Tôi cũng xin chân thành cám ơn các thầy cô trong khoa Quốc tế và Đào tạo sau đại học – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn này. 2 CHƯƠNG 1 – CHUYỂN MẠCH BURST QUANG Ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) xuất hiện như một giải pháp cung cấp cơ sở hạ tầng mạng dung lượng lớn, đáp ứng sự bùng nổ về băng thông của mạng Internet. Một vài công nghệ khác nhau đã được phát triển cho truyền tải dữ liệu qua WDM,chuyển mạch kênh quang (OCS), chuyển mạch gói quang (OPS), và chuyển mạch Burst quang (OBS). Mạng chuyển mạch kênh quang đã thực sự được triển khai. Tuy nhiên, các mạng quang định tuyến bước sóng, mà tiêu biểu là mạng chuyển mạch kênh có thể không phải là công nghệ phù hợp nhất cho các ứng dụng khác nhau mới xuất hiện trên mạng quang Internet. Chuyển mạch gói quang là một công nghệ thay thế ra đời đem lại sự lựa chọn tối ưu. Nhưng tại thời điểm này công nghệ vẫn chưa chín muồi để cung cấp một giải pháp khả thi. Chuyển mạch Burst quang mượn ý tưởng từ cả hai công nghệ chuyển mạch OCS và OPS để đưa ra một phương thức chuyển mạch hoàn toàn mới. Và nó đang được nghiên cứu như là một giải pháp hứa hẹn cho các mạng đường trục Internet quang trong tương lai gần. 1.1 Giới thiệu chung các phương pháp chuyển mạch quang Các phương pháp chuyển mạch quang căn bản bao gồm: chuyển mạch kênh quang OCS, chuyển mạch gói quang OPS và chuyển mạch burst quang OBS. Tín hiệu thiết lập kết nối Sợi quang vào Sợi quang ra Sợi quang vào Sợi quang ra Demux Mux OXC Hình 1.1: Nút chuyển mạch kênh quang OCS 3 Sợi quang vào Sợi quang ra Sợi quang vào Sợi quang ra Demux O/E E/O Mux Chuyển mạch điện Hình 1.2: Nút OCS có chuyển đổi O/E/O Tách tiêu đề gói Đơn vị điều khiển chuyển mạch SCU O/E E/O Chèn tiêu đề gói Sợi quang vào Sợi quang ra Sợi quang vào Demux Sợi quang ra FDL Mux Khung chuyển mạch quang Hình 1.3: Nút chuyển mạch gói quang OPS Trong phương pháp chuyển mạch burst quang OBS, chỉ một vài kênh điều khiển đi qua chuyển đổi O/E/O (hình 1.4). Dữ liệu được chuyển mạch toàn quang ở mức burst, do đó có thể đồng thời đạt được sự trong suốt dữ liệu và khả năng ghép kênh thống kê. OBS có thuận lợi về dung lượng khổng lồ của sợi quang trong chuyển mạch hay truyền dẫn và khả năng xử lý tinh vi của điện tử, nên nó có thể làm giảm chi phí và nâng cao các tiến bộ kỹ thuật trong cả lĩnh 4 vực quang và điện. Chính vì thế, mạng chuyển mạch burst quang OBS là một công nghệ khả thi cho mạng Internet quang thế hệ tiếp theo. Kênh điều khiển O/E Đơn vị điều khiển chuyển mạch SCU E/O Kênh điều khiển Sợi quang vào Sợi quang ra Sợi quang vào Sợi quang ra Demux Mux Khung chuyển mạch quang Gói điều khiển Burst dữ liệu Hình 1.4: Nút chuyển mạch burst quang OBS 1.2 Chuyển mạch burst quang Chuyển mạch Burst quang (Optical Burst Switching: OBS) được thiết kế nhằm kết hợp những ưu điểm của chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Đơn vị truyền tải của mạng OBS là burst. Những đặc trưng chính của OBS là cách tiếp cận lai giữa báo hiệu ngoài băng và xử lý điện tử các thông tin tiêu đề trong khi dữ liệu vẫn ở dạng quang trong toàn bộ thời gian truyền, sự dành riêng một chiều, độ dài burst có thể thay đổi được, và không bắt buộc phải có bộ đệm. 5 1.2.1 Kiến trúc mạng OBS Mạng truy nhập Mạng truy nhập Nút biên Liên kết WDM Mạng lõi OBS Nút lõi Hình 1.5: Kiến trúc mạng OBS Kiến trúc của mạng OBS được thể hiện trong hình 1.5. Một mạng OBS bao gồm các nút chuyển mạch khối quang được kết nối với nhau thông qua các liên kết sợi quang WDM. Các nút trong một mạng OBS có thể là nút biên hoặc nút lõi. Lập burst Lưu lượng vào Báo hiệu Giải lập burst Định tuyến và gán bước sóng Lập lịch Lập lịch biên Giải quyết xung đột Nút biên đầu vào Nút lõi Chuyển tiếp gói Nút biên đầu ra Hình 1.6: Sơ đồ các khối chức năng của mạng OBS Lưu lượng ra 6 1.2.2 Lập burst Lập burst là tiến trình tập hợp và đóng các gói ở đầu vào từ lớp cao hơn thành burst tại nút biên đầu vào của mạng OBS. Khi các gói đến từ lớp cao hơn, chúng được lưu trữ trong các bộ đệm điện theo đích và loại của chúng. Sau đó cơ chế lập burst phải kết hợp những gói này thành các burst dựa trên cùng một chính sách lập. Người ta đã đưa ra nhiều kỹ thuật cho việc lập burst trong mạng OBS. Hai kỹ thuật được quan tâm nhiều nhất là lập burst dựa theo bộ định thời (timer-based) và dựa trên mức ngưỡng (threshold-based). 1.2.3 Định tuyến và gán bước sóng  Định tuyến: Định tuyến là một trong những vấn đề cơ bản cho bất kỳ phương thức truyền tải nào. Trong các nghiên cứu, hầu hết các nhà nghiên cứu về OBS đều giả sử là định tuyến cố định được tính toán bởi nguồn. Trong định tuyến nguồn, đường đi được tính toán tại nút biên và tận dụng việc biết trước chiều dài đường đi, do đó có thể tính toán được giá trị tối ưu của thời gian lệch. Vì vậy, trong hầu hết các nghiên cứu người ta đều giả sử rằng một con đường ngắn nhất cố định tới đích được tính toán tại nguồn. Con đường ngắn nhất có thể là ngắn nhất về mặt thời gian trong trường hợp có yêu cầu nghiêm ngặt về độ trễ, hay có thể là có số lượng chặng tối thiểu khi có yêu cầu về mặt mất mát dữ liệu.  Gán bước sóng: 1.2.4 Lập lịch kênh truyền Khi một burst đến một nút, nó phải được gán một bước sóng trên liên kết đầu ra thích hợp. Trong vấn đề này, việc chuyển đổi bước sóng toàn quang được giả sử là khả thi ở tất cả các nút và việc lập lịch diễn ra ở nút lõi trung gian và những nút đầu vào. Mục đích cơ bản trong việc lập lịch kênh truyền này là tối thiểu khoảng cách (gap) của mỗi lập lịch trên mỗi kênh, trong đó khoảng cách là khoảng rỗi giữa hai burst được truyền trên cùng một bước sóng đầu ra, là sai lệch thời gian giữa một burst đến chưa được lập lịch với thời điểm cuối của một burst đã được lập lịch trước đó. Một số giải thuật được trình bày trong luận văn: 7  Giải thuật FFUC  Giải thuật LAUC  Giải thuật FFUC-VF  Giải thuật LAUC-VF 1.2.5 Các phương pháp giải quyết vấn đề xung đột Các phương pháp cơ bản để giải quyết vấn đề xung đột trong truyền tải burst:  Bộ đệm quang  Chuyển đổi bước sóng  Định tuyến chuyển hướng  Phân đoạn burst  Phân đoạn kết hợp với chuyển hướng 1.3 Kết luận chương Trong chương này đã giới thiệu được các phương pháp chuyển mạch quang căn bản bao gồm: chuyển mạch kênh quang OCS, chuyển mạch gói quang OPS và chuyển mạch burst quang OBS. Trong đó chuyển mạch burst quang với những ưu điểm nổi trội hơn đang được kỳ vọng là một công nghệ cho mạng quang trong tương lai. 8 CHƯƠNG 2 – BÁO HIỆU TRONG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG 2.1 Giới thiệu một số báo hiệu đã có trong chuyển mạch burst quang Các điểm khác nhau của các giao thức báo hiệu chuyển mạch burst quang được xem xét dựa trên việc các tài nguyên cùng với tuyến được phục vụ cho burst khi nào và như thế nào. Thông thường lược đồ báo hiệu được đặc trưng theo các đặc điểm sau: + Một chiều, hai chiều, hoặc lai ghép. + Dành trước tài nguyên tức thời hoặc trễ. + Giải phóng tài nguyên hiện hoặc ngầm định. 2.1.1 Báo hiệu một chiều, hai chiều, lai ghép Một lược đồ báo hiệu có thể được mô tả hoạt động sử dụng dành trước tài nguyên một chiều, hai chiều, hoặc là lai ghép. 2.1.2 Dành trước tài nguyên tức thời, dành trước tài nguyên có trễ Căn cứ vào quá trình dành trước tài nguyên trên kênh, kỹ thuật báo hiệu có thể phân loại thành dành trước tài nguyên tức thời hoặc dành trước tài nguyên có trễ. 2.1.3 Giải phóng tài nguyên hiện hoặc ngầm định Với các tài nguyên dành trước đang tồn tại có thể được giải phóng theo hai cách, hoặc là hiện hoặc là ngầm định. 2.1.4 Kỹ thuật báo hiệu Just-Enough-Time Hình 2.2 mô tả về kỹ thuật báo hiệu Just-Enough-Time (JET). Có hai phương thức báo hiệu một chiều khác đó là Tell-and-Go (TAG) và Just-in-Time (JIT). Trong phương thức TAG, burst dữ liệu theo sau gói điều khiển ngay khi gói này vừa phát đi chứ không chờ một khoảng thời gian lệch như trong JET; do đó burst dữ liệu phải được trì hoãn tại mỗi nút trung gian để có thời gian cho các nút này xử lý gói điều khiển và các chuyển mạch được cấu hình. Việc trì hoãn được thực hiện nhờ các dây trễ FDL. JIT tương tự như JET ngoại trừ JIT là phương thức báo hiệu dành trước tài nguyên tức thời và giải phóng tài nguyên hiện thay vì là dành trước tài nguyên có trễ và giải phóng tài 9 nguyên ngầm định. Ưu điểm cơ bản của việc sử dụng những kỹ thuật báo hiệu một chiều là tối thiểu được độ trễ toàn trình (end-to-end) cho việc truyền dẫn dữ liệu trên mạng quang đường trục. Các nút trung gian Nguồn Thời gian lập burst Đích BHP Thời gian lệch Giai đoạn thiết lập Burst Thời gian truyền burst dữ liệu Thời gian Thời gian lan truyền Giai đoạn truyền và giải phóng Hình 2.2: Kỹ thuật báo hiệu JET 10 2.1.5 Kỹ thuật báo hiệu Tell-And-Wait Các nút trung gian Nguồn Thời gian lập burst Đích BHP Giai đoạn thiết lập Thời gian lan truyền Giai đoạn xác nhận Thời gian truyền burst dữ liệu Burst Thời gian lan truyền Giai đoạn truyền Thời gian Giai đoạn giải phóng Hình 2.3: Kỹ thuật báo hiệu TAW 2.2 Báo hiệu quay vòng RSP Mạng xem xét là mạng vòng WDM chuyển mạch burst quang có N nút A1, A2,… AN (hình 2.4). Từ nút Ai đến nút Aj (i=1,…,N; j=1,…N; i≠j) có thể có truyền dẫn quang đơn hướng hoặc song hướng với số kênh là (W+1). Bước sóng λ0 chỉ để truyền báo hiệu, các bước sóng khác (λ1, λ2,…, λW) để truyền tải. Mô hình tổng quát của mạng được chỉ ra trên hình. Ngoài vòng báo hiệu, truyền tải qua mạng được thực hiện bởi các liên kết WDM giữa các nút mạng. 11 A2 A1 A3 A4 λ0,λ1,…λw AN IP,... Hình 2.4: Mô hình mạng sử dụng RSP XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN λ0 λ0… λw λ0 λW λ0 λ0… λw CHUYỂN MẠCH QUANG λW LẬP/TÁCH BURST IP… λW λ0 λW RX λ0… λw λ0… λw λ1… λw TX Hình 2.5: Mô hình nút mạng sử dụng RSP 2.2.1 Thông tin báo hiệu Có nhiều loại bản tin báo hiệu, nhiều loại thông tin báo hiệu được gửi trong mạng. Trong khuôn khổ luận văn này, tôi chỉ trình bày về gói thông tin quan trọng nhất, gói thông tin điều khiển burst (BCP). Giả sử một burst Bk được truyền trên bước sóng λw từ nút nguồn AS đến nút đích AD theo tuyến (AS-An-Am-…-AD). Tại nút AS, bước sóng λw sẽ chiếm dụng chuyển mạch quang trên kết nối từ bộ phát Tx đến nút An (hướng Tx-An) trong thời gian (t1BkλwAs-t2BkλwAs), nói cách khác, λw bận trên hướng kết nối (Tx-An) trong thời gian (t1BkλwAs-t2BkλwAs). Ký hiệu: 12 λw/Bk/As[(Tx-An);(t1BkλwAs -t2BkλwAs )]=1 (1) Tại nút trung gian An, λw bận trên hướng (AS-Am) trong thời gian (t1BkλwAn-t2BkλwAn): λw/Bk/An[(AS-Am);(t1BkλwAs -t2BkλwAs)]=1 (2) Tại nút đích AD, λw bận trên hướng (A…-Rx) trong thời gian (t1BkλwAD-t2BkλwAD): λw/Bk/AD[(A…-Rx);(t1BkλwAD -t2BkλwAD)]=1 (3) Nếu kênh quang λw có tốc độ điều biến B(bps), burst Bk có độ dài LBkλw(Byte) và độ dài cáp quang trên đoạn (An-Am) là l(An-Am)(km),lõi sợi quang có chỉ số chiết suất n 0 thì thời gian phát burst Bk và thời gian truyền dẫn quang từ An đến Am là: TtBkλw= 8.LBkλw/B (4) TT(An-Am) = n0.l(An-A(n+1)) /(3.105) (5) Từ đó có: t1BkλwAn =t1BkλwAs+ TT(As-An) (6) t1BkλwAm =t1BkλwAn+ TT(An-Am) =t1BkλwAs+ TT(As-An)+TT(An-Am) (7) t1BkλwAD =t1BkλwA…+ TT(A…-AD) =t1BkλwAs+ TT(As-An)+TT(An-Am)+…+TT(A…-AD) (8) t2BkλwAs = t1BkλwAs+TtBkλw (9) t2BkλwAn = t1BkλwAn+TtBkλw (10) Gói thông tin điều khiển burst mang tất cả thông tin bận (thời gian bận, hướng nối bận ở mỗi nút mạng) của mọi bước sóng truyền tải. Một nút mạng An khi nhận được BCP sẽ nhận biết toàn cảnh sử dụng bước sóng truyền tải trên mạng. Thông tin các bước sóng chiếm dụng chuyển mạch quang (hướng kết nối, thời gian kết nối) của A n sẽ được nó sử dụng để điều khiển trường chuyển mạch. Nếu có nhu cầu truyền burst, An sẽ phải lựa chọn tuyến và bước sóng rỗi để truyền burst. Khi chọn được tuyến và bước sóng thích hợp, An tính toán thời gian bước sóng chiếm dụng trường chuyển mạch của các nút trên tuyến truyền burst và đăng ký sử dụng bước sóng bằng cách ghi thông tin bước sóng bận vào BCP. Bảng 1 là ví dụ thông tin trong BCP được tạo lập tại nút AS. Trong bảng, thông tin về burst B1λ1 do nút Ag đăng ký, thông tin về burst B1λw do nút Au đăng ký từ trước và được gửi đến AS. Thông tin đăng ký truyền burst B2λ1 trên bước sóng λ1 và truyền burst Bkλw trên bước sóng λW là các thông tin được AS bổ sung trước khi truyền BCP đến nút tiếp theo. 13 Bảng 1: Thông tin trong BCP (tại nút AS) Bursts λ1 B1λ1=B(Ag-Ah-As-An) Nút AS T[(Ah-An);(t1B1λ1As-t2B1λ1 Nút An … D[(AS-Rx);(t1B1λ1An-t2B1λ1An)] As)] B2λ1=B(As-An-…) S[(Tx-An);(t1B2λ1As-t2B2λ1 As)] T[(AS-Am);(t1B2λ1An-t2B2λ1An)] … … … B1λw=B(Au-…-Av-As) D[(Au-Rx);(t1BkλwAs- … t2BkλwAs)] λ … W Bkλw=B(As-Au-…-An) S[(Tx-Au);(t1BkλwAs-t2Bkλw D[(A…-Rx);(t1BkλkAn- As)] t2BkλwAn)] … Các ký hiệu trong bảng mang thông tin như sau: - λw : Bước sóng được đăng ký sử dụng để truyền các burst B1λw,…, Bkλw. - Bkλw: Burst thứ k truyền trên bước sóng λw. - B(As-Au-…-An): Burst truyền từ nút nguồn AS đến nút đích An theo tuyến (AS-Au-…-An). - S[…], T […], D[…]: Nút nguồn, nút trung gian, nút đích. - [(AS-Am);(…)]: Hướng kết nối yêu cầu từ đầu vào AS đến đầu ra Am tại nút An trong thời gian (…). - [(…);(t1BkλwAn-t2BkλwAn)]: Thời gian kết nối yêu cầu để truyền burst Bk trên bước sóng λw qua kết nối (…) tại nút An. Một mạng có N nút sẽ cần một bảng có (N+2) cột. Thông tin trong BCP là khá lớn, vì thế cần loại bỏ ngay những thông tin không còn giá trị. Có thể quy định, nút đích là nút xóa thông tin về các burst gửi đến nó khi nút này xử lý BCP. 14 2.2.2 Truyền gói thông tin điều khiển burst Trong mạng vòng OBSR sử dụng báo hiệu RSP, BCP truyền tuần tự qua từng nút mạng theo chu kỳ. Để thực hiện như vậy, một vòng báo hiệu phải được tạo lập trên mạng. Vòng báo hiệu đi qua mỗi nút chỉ một lần, không lặp lại. Với một mạng WDM có thể hình thành nhiều hơn một vòng báo hiệu thì một vòng được chọn sử dụng (chẳng hạn, theo tiêu chí tổng đường đi ngắn nhất), các vòng khác để dự phòng. Gói thông tin điều khiển burst truyền trên vòng báo hiệu, với thời gian truyền hết một vòng là một chu kỳ báo hiệu TBCP. Trong một chu kỳ báo hiệu, BCP được thu nhận, xử lý và phát tiếp ở mỗi nút mạng một lần. Hình 2.6 mô tả một chu kỳ truyền gói thông tin điều khiển burst (BCPi) trên vòng báo hiệu. tt1BCPi/An Nút An BCPi TtBCP Nút A(n+1) tt1BCP(i+1)/An BCPi t tr2BCPi/A(n+1) BCPi BCPi+1 BCPi t TT(An-A(n+1)) BCPi Nút A(n+h) BCPi tr1BCPi/A(n-1) Tp BCPi Nút A(n-1) tt2BCPi/A(n-1) t BCPi TBCP Hình 2.6: Một chu kỳ truyền BCP trên vòng báo hiệu Các ký hiệu sử dụng trong hình: - tt1BCPi/An: Thời điểm nút An bắt đầu phát BCPi. - tt2BCPi/A(n-1): Thời điểm nút A(n-1) kết thúc phát BCPi. - tr1BCPi/A(n-1): Thời điểm nút A(n-1) bắt đầu thu nhận BCPi. - tr2BCPi/A(n+1): Thời điểm nút A(n+1) kết thúc thu nhận BCPi. - TtBCP: Thời gian phát BCP. - TT(An-A(n+1)): Thời gian truyền dẫn quang trên đoạn (An-A(n+1)). t 15 - Tp: Thời gian xử lý BCP tại mỗi nút. Giả sử rằng, thời gian phát và thời gian thu một bản tin điều khiển burst là như nhau và bằng nhau ở mọi nút mạng (TtBCP=TrBCP), thời gian xử lý BCP tại các nút bằng nhau và là Tp, chu kỳ báo hiệu sẽ là: TBCP = N.(TtBCP+Tp)+∑ ( ) TT(An-A(n+1))+ TT(AN-A1) (11) Với gói điều khiển burst có độ dài LBCP(Byte) và kênh báo hiệu có tốc độ BBCP(bps), thì: TtBCP= 8.LBCP/BBCP (12) Thời gian truyền dẫn quang trên các đoạn TT(An-A(n+1)được tính theo (5). 2.3 Kết luận chương Chương đã giới thiệu được một số đặc điểm chính của các giao thức báo hiệu, đồng thời cũng giới thiệu được hai kỹ thuật báo hiệu thường dùng cho mạng OBS đó là JET và TAW. Chương cũng đã đưa ra được giao thức báo hiệu mới đó là báo hiệu quay vòng RSP cho mạng OBS. Với giao thức báo hiệu này, việc truyền tải burst qua mạng quang không có tranh chấp, không gây mất burst và nghẽn mạng. Điều này có thể sẽ cho phép phát triển một thế hệ mới thiết bị và mạng truyền tải toàn quang dựa trên chuyển mạch burst quang. 16 CHƯƠNG 3 – KHẢO SÁT TRUYỀN TẢI QUA MẠNG VÒNG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG SỬ DỤNG BÁO HIỆU QUAY VÒNG 3.1 Mô hình mạng khảo sát Khảo sát truyền tải burst quang qua mạng OBS sử dụng RSP với cấu hình vòng (RSPOBSR). Cấu hình RSP-OBSR có N nút, truyền dẫn quang có thể hoạt động song hướng với W bước sóng, trong đó bước sóng λ0 dành riêng cho báo hiệu, các bước sóng λ1,…, λW để truyền tải. Vòng báo hiệu được thiết lập ngay trên cấu hình mạng vòng đã có. Mô hình mạng khảo sát thể hiện trên hình 3.1 (mạng vòng gồm 5 nút). Các nút mạng có cấu trúc giống nhau. Các burst được giả thiết xuất hiện ngẫu nhiên tại mỗi nút, có đích đến ngẫu nhiên, độ dài như nhau. Số nút mạng N = 5, số bước sóng truyền tải W, độ dài đoạn sợi quang giữa các nút ln, độ dài các burst LB, tốc độ truyền tin trên một bước sóng Br, thời gian xử lý BCP tại mỗi nút Tp, thời gian chuyển mạch quang TOS là các tham số thay đổi được, chọn đặt tùy theo mục đích khảo sát. A1 A2 λ1,…λw A5 A3 A4 IP,... λ0 Hình 3.1: Mô hình mạng khảo sát Mạng vòng OBSR có thể hoạt động trên cả hai hướng. Trên mỗi hướng (mỗi vòng mạng) đều có thể truyền dẫn các bước sóng λ0,λ1,…, λW. Các burst bao gồm nhiều gói dữ liệu (IP, ethernet,…) đến từ các luồng nhánh được nút nguồn tạo lập theo ngưỡng thời gian hoặc ngưỡng độ dài, hoặc theo cả hai, tùy thuộc đến ngưỡng nào trước. Khi là nút nguồn, nút mạng 17 sử dụng một bộ phát Tx để phát burst trên một bước sóng, theo hướng đi và vào thời điểm đã được ấn định theo lịch phát burst đã lập trước đó. Khi là nút đích, nút mạng sử dụng một bộ thu Rx để thu burst trên một bước sóng, trên hướng đến và vào thời điểm theo lịch đã được lập trước đó. Việc tách burst tại nút đích được thực hiện theo thông tin mào đầu burst do nút nguồn gửi khi tạo lập burst. Tiếp đó, các gói dữ liệu sẽ được chuyển đến các luồng nhánh để truyền đến nơi nhận. Trên mỗi hướng, các nút OBS dựa vào đích đến của burst thực hiện tìm bước sóng khả dụng để truyền tải burst. Vì có 2 hướng truyền dẫn ngược nhau, nên khi có burst yêu cầu truyền, đầu tiên nút sẽ kiểm tra nút đích của burst yêu cầu, dựa vào nút đích, nút sẽ lựa chọn Ring truyền cho burst sao cho thời gian truyền đến nút đích là nhỏ nhất. Sau đó nút sẽ thực hiện tìm kiếm kênh trống khả dụng để truyền burst trên Ring (hướng) đã chọn. Sau khi tìm được bước sóng khả dụng cho burst, nút đăng kí chiếm bước sóng và cập nhật vào trong bản tin báo hiệu. Sau khi bản tin báo hiệu được gửi đi một thời gian Toffset, burst sẽ được truyền đi trên bước sóng mà nó đã đăng kí. Khi bản tin BCP quay về đến nút đích, có nghĩa nó đã thực hiện xong một vòng, bản tin được cập nhật và phát tiếp từ nút đích, bắt đầu vòng tiếp theo. Khi không còn bước sóng khả dụng trên hướng lựa chọn, nút sẽ lưu lại burst và đợi thông tin báo hiệu bcp trên hướng ngược lại để tìm kênh trống truyền burst trên hướng ngược lại, nếu trên hướng còn lại của vòng có bước sóng khả dụng thì nó sẽ truyền burst trên hướng còn lại. 3.2 Xây dựng chương trình 3.2.1 Lựa chọn công cụ khảo sát Công cụ được sử dụng để mô phỏng là MATLAB. MATLAB viết tắt của Matrix Labotary, là phần mềm ứng dụng mạnh trong việc thực hiện các phép tính toán với ma trận. MATLAB được mô tả như một gói phần mềm dùng cho tính toán kỹ thuật tích hợp các công cụ tính toán, trực quan hóa và lập trình. Ưu điểm nổi bật của MATLAB, như đã được đề cập ở trên, là khả năng tính toán, đặc biệt là những bài toán liên quan đến ma trận và vector (mà không cần định kích thước), với thời gian ít hơn nhiều lần so với cùng một công việc tính toán trên các ngôn ngữ lập trình khác. Trong luận văn này, tôi sử dụng phiên bản MATLAB R2009b. 3.2.2 Lựa chọn thuật toán xây dựng chương trình 18 Trong Ring OBS, các burst truyền từ nguồn đến đích theo hai hướng định trước, vì vậy không cần chọn tuyến, việc định tuyến truyền burst chỉ còn là chọn bước sóng rỗi. Trong luận văn tôi sử dụng thuật toán điền ô trống. Thuật toán đã được nhóm nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy Bùi Trung Hiếu đã nghiên cứu và áp dụng cho mạng vòng OBS cho việc chọn khoảng thời gian bước sóng rỗi để truyền burst, ưu tiên truyền các burst lưu đệm từ vòng báo hiệu trước. Khoảng trống được chọn là khoảng trống nằm sau thời gian lệch Toffset và có độ dư nhỏ nhất so với burst cần truyền. Thuật toán được thực hiện qua các bước như sau: 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 startb> startv(i) và lengthb> lengthv(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 - startv(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. Khi bản tin BCP đến tại nút An tại thời điểm tbcp, nút An có yêu cầu cần truyền burst Bk đến nút Am, nút An sẽ phải thực hiện như sau: i. Tính toán khoảng thời gian TBk-offset: là khoảng thời gian trễ tối thiểu có thể truyền burst đi sau khi truyền bản tin báo hiệu, thời gian này đủ để đảm bảo các nút trung gian trên tuyến truyền đã thực hiện việc chuyển mạch chờ sẵn burst đến, được tính theo công thức: TBk-offset = ∑ ( p + TOS) Trong đó: Ntg là số nút trung gian trên tuyến truyền cho burst Bk Tp, TOSlà thời gian xử lý và chuyển mạch của nút trung gian. ii. Tính toán khoảng thời gian phát burst Bk ra khỏi nút An TT-Bk = (LBk x8x10-6)/Br Trong đó: Br là tốc độ điều biến LBk(kB) là độ dài burst Bk
- Xem thêm -