82865523 Chuyen Mach Burst Quang Nhom 10 Hung Giang Hoan 4566

Chuyên đề thông tin quang CHUYỂN MẠCH BURST QUANG

MỤC LỤC

MỤC LỤC..................................................................................................................1

DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT......................................................3

DANH MỤC HÌNH VẼ..............................................................................................5

LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................................6

Chương 1:...................................................................................................................8

Giới thiệu về chuyển mạch burst quang......................................................................8

1.1 Chuyển mạch kênh quang.....................................................................................8

1.2 Chuyển mạch gói quang........................................................................................9

1.3 Chuyển mạch burst quang...................................................................................10

1.4 So sánh các công nghệ chuyển mạch quang.......................................................11

Chương 2 :................................................................................................................13

Các khía cạnh cơ bản của chuyển mạch burst quang................................................13

2.1 Kiến trúc mạng OBS...........................................................................................13

2.1.1 Cấu tạo nút biên.............................................................................................14

2.1.2 Cấu tạo nút lõi...............................................................................................15

2.2 Tổ hợp burst........................................................................................................17

2.2.1 Tổ hợp burst dựa trên bộ định thời................................................................17

2.2.2 Tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng...............................................................18

2.3 Các cơ chế báo hiệu............................................................................................20

2.3.1 Cơ chế báo hiệu Just – Enough – Time (JET)...............................................20

2.3.2 Cơ chế báo hiệu Just – In – Time (JIT).........................................................23

2.3.3 Cơ chế báo hiệu Tell – And – Go (TAG)......................................................25

2.3.4 Cơ chế báo hiệu Tell – And – Wait (TAW)..................................................26

2.4 Các thuật toán sắp xếp kênh................................................................................27

2.4.1 Kênh rỗi phù hợp đầu tiên (FFUC)...............................................................28

2.4.2 Kênh rỗi với LAUT gần nhất (LAUC)..........................................................29

2.4.3 Kênh rỗi phù hợp đầu tiên – thực hiện lấp khoảng trống (FFUC-VF)..........30

2.4.4 Kênh rỗi với LAUT gần nhất - thực hiện lấp khoảng trống (LAUC-VF)....31

2.4.5 Khoảng trống kết thúc tối thiểu (Min-EV)....................................................31

2.5 Phân giải tranh chấp............................................................................................31

2.5.1 Bộ đệm quang................................................................................................31

Nhóm 10 – H09VT7 1


2.5.2 Chuyển đổi bước sóng...................................................................................33

2.5.3 Định tuyến chuyển hướng.............................................................................34

2.5.3.1 Giới thiệu....................................................................................................34

2.5.3.2 Phương pháp định tuyến chuyển hướng.....................................................35

2.5.4 Phân đoạn burst.............................................................................................36

KẾT LUẬN...............................................................................................................40

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................42

Nhóm 10 – H09VT7 2


DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

ACK Acknowledgement packet Gói tin báo nhận

BA Burst Assembler Bộ tổ hợp burst

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ

BHP Burst Header Packet Gói tiêu đề burst

FDL Fiber Delay Line Đường dây trễ quang

FFUC First Fit Unscheduled Channel Kênh rỗi phù hợp đầu tiên

FFUC-VF First Fit Unscheduled Channel-

Void Filling

Kênh rỗi phù hợp đầu tiên-thực

hiện lấp khoảng trống

FIFO First In First Out Bộ đệm vào trước ra trước

IP Internet Protocol Giao thức Internet

JET Just – Enough – Time (Tên giao thức)

JIT Just – In – Time (Tên giao thức)

LAUC Latest Available Unscheduled

Channel

Kênh rỗi với LAUT gần nhất

LAUC- VF Latest Available Unscheduled

Channel – Void Filling

Kênh rỗi với LAUT gần nhất-thực

hiện lấp khoảng trống

MEMS Microelectromechanical System Hệ thống vi cơ điện

Min – EV Minimum End Void Khoảng trống kết thúc tối thiểu

NAK Negative Acknowledgment Bản tin báo nhận phủ định

Nhóm 10 – H09VT7 3


OBS Optical Burst Switching Chuyển mạch burst quang

OCS Optical Circuit Switching Chuyển mạch kênh quang

OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang

OXC Optical Cross Connect Thiết bị nối chéo quang

REL Release packet Gói tin giải phóng kênh

RM Routing Module Bộ định tuyến

RWA Routing and Wavelength

Assignment

Định tuyến và gán bước sóng

S Scheduler Bộ lập lịch

SCU Switching Control Unit Đơn vị điều khiển chuyển mạch

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

TAG Tell – And – Go (Tên giao thức)

TAW Tell – And – Wait (Tên giao thức)

WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia bước sóng

Nhóm 10 – H09VT7 4


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Mạng định tuyến bước sóng........................................................................8

Hình 1.2: Mạng chuyển mạch gói quang OPS............................................................9

Hình 1.3: Nút chuyển mạch trong mạng chuyển mạch gói quang............................10

Hình 1.4: Sử dụng thời gian offset trong OBS.........................................................10

Hình 2.1: Kiến trúc mạng OBS.................................................................................13

Hình 2.2: Sơ đồ khối chức năng của mạng OBS......................................................14

Hình 2.3: Cấu tạo nút biên........................................................................................15

Hình 2.4: Cấu tạo nút lõi...........................................................................................16

Hình 2.5: Tổ hợp burst dựa trên bộ định thời...........................................................18

Hình 2.6: Tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng..........................................................18

Hình 2.7: Cơ chế báo hiệu Just – Enough – Time....................................................21

Hình 2.8: Lợi ích của DR..........................................................................................23

Hình 2.9: Cơ chế báo hiệu Just – In – Time.............................................................24

Hình 2.10: So sánh cơ chế báo hiệu JET (trên) và JIT (dưới)..................................24

Hình 2.11: Cơ chế báo hiệu Tell-And-Go.................................................................26

Hình 2.12: Cơ chế báo hiệu Tell – And – Wait........................................................27

Hình 2.13: Thuật toán FFUC và LAUC....................................................................29

Hình 2.14: Thuật toán FFUC-VF và LAUC-VF.......................................................30

Hình 2.15: Mô tả giải quyết xung đột bằng bộ đệm.................................................32

Hình 2.16: Dây trễ FDL cùng với bộ khuếch đại và chuyển mạch tạo thành một

vòng lặp trễ...............................................................................................................32

Hình 2.17: Giải quyết tranh chấp bằng bộ chuyển đổi bước sóng............................33

Hình 2.18: Cấu trúc của mạng OBS với kỹ thuật làm lệch hướng đi.......................35

Hình 2.19: Phương pháp định tuyến chuyển hướng.................................................36

Hình 2.20: Mô tả giải quyết xung đột bằng phân đoạn burst....................................37

Hình 2.21: Cấu trúc của burst được đóng kiểu phân đoạn........................................38

Hình 2.22: Xung đột làm chồng lấn các đoạn lên nhau............................................39

Nhóm 10 – H09VT7 5


LỜI MỞ ĐẦU

Những năm gần đây đã diễn ra sự bùng nổ lưu lượng thông tin trên toàn cầu. Yêu

cầu về băng thông đối với các dịch vụ viễn thông ngày càng gia tăng. Một trong

những xu hướng phát triển của mạng viễn thông hiện nay là quang hóa từ mạng lõi

cho đến tận mạng truy nhập của khách hàng. Công nghệ ghép kênh phân chia theo

bước sóng WDM đã và đang được triển khai trong các hệ thống thông tin quang

hiện tại cho phép tốc độ truyền dẫn cực lớn và khả năng hỗ trợ các lưu lượng khác

nhau như IP, Ethernet, SONET/SDH. Một vấn đề đặt ra cho mạng quang WDM là

lựa chọn được công nghệ chuyển mạch thích hợp để có thể sử dụng một cách tối ưu

băng thông của sợi quang và giảm thiểu trễ xử lý tại các thiết bị chuyển mạch. Ba

công nghệ chuyển mạch quang được nghiên cứu để sử dụng trong mạng WDM là:

chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch gói quang và chuyển mạch burst quang.

Trong ba công nghệ này, chuyển mạch burst quang ra đời nhằm đáp ứng sự bùng nổ

dữ liệu, giải quyết được nhược điểm của chuyển mạch kênh quang và là bước trung

gian trước khi tiến tới chuyển mạch gói quang trong khi công nghệ chưa cho phép

có mạng truyền tải toàn quang. Xuất phát từ thực tế trên nhóm chúng em đã chọn

hướng nghiên cứu về chuyển mạch burst quang. Chuyên đề “Chuyển mạch burst

quang” trình bày những vấn đề cơ bản nhất về chuyển mạch burst quang. Nội dung

chuyên đề bao gồm:

Chương 1: Giới thiệu về chuyển mạch burst quang. Chương này sẽ giới thiệu

về các công nghệ chuyển mạch quang chính là chuyển mạch kênh quang, chuyển

mạch burst quang và chuyển mạch gói quang.

Chương 2: Các khía cạnh cơ bản của chuyển mạch burst quang. Nội dung

chương 2 gồm có:

+Kiến trúc mạng OBS

+Tổ hợp burst: theo ngưỡng và dựa trên bộ định thời

+Các cơ chế báo hiệu: JET,JIT,TAG,TAW

+Các thuật toán sắp xếp kênh: với thuật toán hàng ngang (Hoziron) và lấp

khoảng trống (Void Filling)

+Các giải pháp giải quyết tranh chấp: bộ đệm quang, chuyển đổi bước sóng ,

định tuyến chuyển hướng, phân đoạn burst.

Nhóm 10 – H09VT7 6


Do giới hạn về mặt thời gian và kiến thức nên chuyên đề không tránh khỏi thiếu

sót. Rất mong nhận được những đóng góp từ thầy cô và các bạn để chuyên đề của

nhóm được hoàn thiện hơn.

Nhóm 10 – H09VT7 7


Chương 1:

Giới thiệu về chuyển mạch burst quang

Nội dung chính của chương sẽ đề cập đến ba loại chuyển mạch quang chính là :

chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch gói quang và chuyển mạch burst quang.

1.1 Chuyển mạch kênh quang

Mạng WDM định tuyến bước sóng bao gồm các thiết bị nối chéo quang OXC

(Optical Cross Connect) được kết nối với nhau bằng các liên kết WDM trong một

tôpô mạng hình lưới tùy ý. Phương pháp chuyển mạch trong mạng định tuyến bước

sóng là chuyển mạch kênh quang. Chuyển mạch kênh quang là chuyển mạch hướng

kết nối (connection oriented). Kết nối từ một nút nguồn gửi thông tin đến một nút

đích nhận thông tin phải được thiết lập trước khi thông tin được truyền đi. Trong

mạng định tuyến bước sóng thì kết nối từ nguồn tới đích này được gọi là đường

quang (lightpath). Đường quang tương ứng với một tuyến và bước sóng được gán

cho tuyến đó. Sự thiết lập các đường quang bao gồm một số bước thực hiện. Những

bước này bao gồm tìm ra tài nguyên và tôpô mạng, định tuyến, gán bước sóng, báo

hiệu và dự trữ tài nguyên.

Hình 1.1: Mạng định tuyến bước sóng

Nhóm 10 – H09VT7 8


1.2 Chuyển mạch gói quang

Hình 1.2: Mạng chuyển mạch gói quang OPS

Mạng chuyển mạch gói quang OPS bao gồm các OXC được nối với nhau bằng

các liên kết WDM trong một cấu hình mesh tùy ý. Mạng chuyển mạch gói quang

bao gồm phần lõi có khả năng truyền tải tốc độ cao và phần biên giao diện với phần

tử của các mạng IP, SONET/SDH, Ethernet.

Các gói tin truyền trong mạng chuyển mạch gói quang có phần tiêu đề và phần

tải tin. Tiêu đề có chứa thông tin định tuyến cũng như thông tin điều khiển và được

truyền trong băng cùng với tải tin. Khi gói tin truyền tới OXC, tiêu đề sẽ được tách

ra và được xử lý trong miền điện (sau khi biến đổi quang – điện – quang) còn tải tin

sẽ được chuyển mạch trong miền quang. Vì phần tiêu đề cần mất thời gian để xử lý

nên phần tải tin được làm trễ đi bằng cách lưu đệm bởi đường dây trễ quang. Về

nguyên lý, chuyển mạch gói quang mong muốn truyền thông tin và xử lý thông tin

điều khiển hoàn toàn trong miền quang. Nhưng do hạn chế về mặt công nghệ hiện

nay nên phần thông tin điều khiển chỉ có thể xử lý trong miền điện mà thôi. Trong

chuyển mạch gói quang, tiêu đề được so sánh với một bảng định tuyến, tải tin sẽ

được chuyển ra cổng đầu ra tương ứng trên một sợi quang và một bước sóng mới.

Nếu không có bước sóng mới nào khả dụng, gói tin sẽ bị hủy hoặc phải bị trễ đi để

chờ bước sóng khả dụng mới.

Thành phần chính của nút OXC là cơ cấu chuyển mạch quang và khối điều khiển

chuyển mạch. Khối điều khiển chuyển mạch duy trì thông tin về tô pô mạng, duy trì

bảng định tuyến, xử lý tiêu đề gói tin, điều khiển việc lưu đệm, lập lịch và chuyển

tiếp các gói tin, điều khiển cơ cấu chuyển mạch chuyển mạch gói tin đúng thời gian

đã định, phát hiện tranh chấp và phân giải khi tranh chấp xảy ra giữa các gói tin. Cơ

cấu chuyển mạch thực hiện tạo kết nối từ cổng đầu vào đến cổng đầu ra tương ứng

theo yêu cầu của khối điều khiển chuyển mạch.

Nhóm 10 – H09VT7 9


Hình 1.3: Nút chuyển mạch trong mạng chuyển mạch gói quang

1.3 Chuyển mạch burst quang

Chuyển mạch burst quang ra đời nhằm đạt được sự cân bằng giữa chuyển mạch

kênh quang và chuyển mạch gói quang. Các gói tin ở lớp trên sẽ được tập hợp lại

thành các burst để truyền tải trong mạng OBS . Các burst có độ dài không cố định

gồm có hai phần: gói tin điều khiển (control packet) hay còn được gọi là gói tiêu đề

burst Burst Header Packet (BHP) và phần thông tin dữ liệu còn được gọi là data

burst. OBS thực hiện việc truyền độc lập gói tin điều khiển và burst dữ liệu trên

các kênh bước sóng khác nhau. Thông tin trong gói tin điều khiển gồm có chiều dài

burst, thời điểm phát burst, các thông tin định tuyến. Gói tin điều khiển được truyền

đi trước burst dữ liệu một khoảng thời gian được gọi là offset time để cấu hình các

chuyển mạch trong suốt đường đi từ nguồn tới đích. Thời gian offset time này bằng

trễ xử lý tổng cộng của gói tin điều khiển tại tất cả các nút trung gian.

Hình 1.4: Sử dụng thời gian offset trong OBS

Nhóm 10 – H09VT7 10


Đây là một trong những khác biệt cơ bản giữa chuyển mạch burst quang so với

chuyển mạch gói quang. Khoảng thời gian này cho phép thông tin điều khiển được

xử lý tại mỗi nút chuyển mạch và các nút sắp xếp tài nguyên kênh bước sóng cho

việc truyền burst dữ liệu dựa trên thông tin trong gói tin điều khiển. Với OBS không

yêu cầu phải xử lý gói tin điều khiển trong miền quang. OBS sử dụng các mô hình

dự trữ kênh và báo hiệu để dự trữ tài nguyên kênh bước sóng.

1.4 So sánh các công nghệ chuyển mạch quang

Như đã nêu ở trên, ta có thể thấy chuyển mạch kênh quang chỉ chuyển mạch cho

một bước sóng trên một đường quang nên không còn thích hợp cho mạng WDM

hiện nay. Nhưng nó cũng có những ưu điểm riêng của nó, nổi bật nhất đó là độ tin

cậy. Bên cạnh đó nhược điểm chính là độ trễ lớn và lãng phí băng thông.

Chuyển mạch gói quang là loại chuyển mạch hướng tới trong mạng toàn quang

với tốc độ xử lý nhanh nhất trong các loại đã nêu. Nhưng giới hạn của nó là ở chỗ

sự hạn chế về công nghệ hiện tại không đáp ứng được các yêu cầu cho một mạng

toàn quang.

Trong khi đó lưu lượng càng ngày càng bùng nổ. Ta có thể thấy chuyển mạch

burst quang đáp ứng được sự bùng nổ đó như thế nào. Với việc tổ hợp các gói cùng

đích đến dùng chung một gói điều khiển làm giảm thiểu tối đa việc xử lý thông tin

điều khiển. Các burst dữ liệu hoàn toàn truyền đi trên miền quang. Về tốc độ và khả

năng sử dụng băng tần hơn hẳn chuyển mạch kênh quang. Trong thời điểm hiện tại

với công nghệ như hiện nay thì chuyển mạch từng gói một với việc xử lý từng ấy

tiêu đề trong chuyển mạch gói quang sẽ không thể đáp ứng được lưu lượng như

chuyển mạch burst quang. Tuy nhiên, cái gì cũng có hai mặt của nó, chuyển mạch

burst quang đáp ứng được yêu cầu về bùng nổ lưu lượng nhưng nó vẫn chưa phải là

chuyển mạch toàn quang, trễ tổ hợp burst, việc thay thế thiết bị hay chỉ là cần thay

thế module. Đó là vấn đề “trade off” trong viễn thông.

Nhóm 10 – H09VT7 11


Công nghệ

chuyển mạch

quang

Hiệu quả sử

dụng băng

thông

Thời gian

chuyển mạch

yêu cầu

Xử lý header

Khả năng

thích ứng lưu

lượng

Chuyển mạch

kênh quangThấp Chậm Thấp Thấp

Chuyển mạch

gói quangCao Nhanh Cao Cao

Chuyển mạch

burst quangCao Trung bình Thấp Cao

Bảng 1.1 So sánh các công nghệ chuyển mạch quang khác nhau

Chương 2 :

Các khía cạnh cơ bản của chuyển mạch burst

quang

2.1 Kiến trúc mạng OBS

Như đã đề cập ở chương 1, ý tưởng của chuyển mạch burst quang là phân chia

mặt bằng dữ liệu và mặt bằng điều khiển và thực hiện báo hiệu ngoài băng để cho

phép truyền tải dữ liệu trong miền quang một cách hiệu quả hơn. Đơn vị dữ liệu

truyền tải trong mạng OBS là các burst gồm có gói tin điều khiển và burst dữ liệu.

Mạng OBS thực hiện việc báo hiệu ngoài băng: gói tin điều khiển được truyền trên

Nhóm 10 – H09VT7 12


một kênh bước sóng khác với burst dữ liệu để cấu hình các chuyển mạch từ nguồn

tới đích. Gói tin điều khiển mang thông tin về chiều dài burst, thời điểm burst

truyền cũng như các thông tin định tuyến khác. Một khi tài nguyên đã được dự trữ

các burst sẽ được phát đi. Để làm được điều đó người ta đề xuất xây dựng một

mạng OBS với kiến trúc như hình 2.1

Hình 2.1: Kiến trúc mạng OBS

Mạng OBS về bản chất là một mạng WDM trên đó nó thực hiện công nghệ

chuyển mạch OBS. Mạng OBS bao gồm các nút biên (edge node) và các nút lõi

(core node) được kết nối với nhau bằng các liên kết WDM.

Nút biên mạng OBS thực hiện giao diện với mạng khác như mạng IP,

SONET/SDH hay Ethernet. Nút biên vì thế có khả năng giao tiếp cả trong miền

điện và miền quang và có khả năng biến đổi điện quang cũng như chuyển đổi bước

sóng để tương thích với tín hiệu truyền trên các liên kết quang WDM. Nút biên trên

cơ sở truyền tải burst có thể phân thành nút biên đầu vào và nút biên đầu ra. Nút

đầu vào ở phía phát vào thực hiện tổ hợp các gói tin từ các đầu cuối thành các burst

và tạo các gói tin điều khiển, định tuyến và sắp xếp bước sóng để truyền các burst

dữ liệu vào mạng lõi OBS. Nút đầu ra ở phía thu thực hiện giải tổ hợp các burst

thành các gói tin và gửi tới các mạng đích. Nếu một nút biên thực hiện thông tin hai

chiều thì nó sẽ đóng vai trò vừa là nút đầu vào vừa là nút đầu ra.

Nút lõi có nhiệm vụ cơ bản là chuyển tiếp burst từ các cổng đầu vào tới các

cổng đầu ra tương ứng, dự trữ các kênh bước sóng cho các burst dữ liệu dựa trên

Nhóm 10 – H09VT7 13


thông tin trong các gói tin điều khiển và giải quyết tranh chấp. Hình 2.2 mô tả các

thành phần của mạng OBS với các chức năng khác nhau.

Hình 2.2: Sơ đồ khối chức năng của mạng OBS

2.1.1 Cấu tạo nút biên

Các nút biên là các router biên có khả năng giao diện điện và quang, thực hiện

chức năng phân loại gói tin, lưu đệm các gói tin, tổ hợp các gói tin thành các burst

và giải tổ hợp burst thành các gói tin cấu thành. Các phương pháp tổ hợp burst khác

nhau như dựa trên thời gian của bộ định thời hoặc dựa trên kích thước các gói tin có

thể được sử dụng để tổ hợp các gói tin dữ liệu thành các burst và gửi vào trong

mạng lõi OBS. Cấu tạo của một router biên bao gồm một bộ định tuyến RM

(Routing Module), các bộ tổ hợp burst BA (Burst Assembler) và các bộ lập lịch

kênh S (Scheduler).

Nhóm 10 – H09VT7 14


Hình 2.3: Cấu tạo nút biên

Bộ định tuyến kiểm tra thông tin định tuyến của từng gói tin, chọn lựa các cổng

ra thích hợp cho từng gói tin và gửi nó đến bộ tổ hợp burst thích hợp. Mỗi bộ tổ

hợp burst tạo ra các burst chứa các gói dữ liệu đến cùng một đích tới (cùng một

router biên đầu ra). Trong mỗi bộ tổ hợp burst còn có hàng đợi khác nhau cho các

loại gói tin ứng với các dịch vụ khác nhau. Bộ lập lịch kênh dự trữ kênh bước sóng

cho các burst dữ liệu và chuyển các burst dữ liệu tới các cổng đầu ra tương ứng. Ở

nút biên đầu ra, bộ giải tổ hợp burst sẽ tiến hành tách các gói tin từ các burst này và

chuyển tiếp lên các lớp trên.

2.1.2 Cấu tạo nút lõi

Nút lõi gồm có OXC và một đơn vị điều khiển chuyển mạch SCU (Switching

Control Unit), các bộ chuyển đổi quang – điện – quang, các bộ ghép kênh, phân

kênh. Ta xét hai phẩn tử chính là OXC và SCU. SCU tạo và duy trì một bảng

chuyển tiếp và chịu trách nhiệm cấu hình cho OXC. Khi gói tin điều khiển tới nút

lõi nó sẽ được biến đổi từ miền quang vào miền điện và đi đến SCU. SCU đọc

thông tin trong gói xác định đích đến của gói này và burst dữ liệu theo sau, kế đó tra

cứu thông tin trong bảng chuyển tiếp để đưa đến quyết định chuyển tiếp dữ liệu đến

cổng ra nào của OXC. Đồng thời SCU cũng chịu trách nhiệm dự trữ kênh bước

sóng cho burst dữ liệu ở đầu ra. Gói tin điều khiển sau đó sẽ được cập nhật thêm

thông tin điều khiển nếu như nút hiện tại chưa phải là đích cuối cùng của nó và

được biến đổi điện quang và truyền ra kênh bước sóng đầu ra tương ứng. Trước khi

burst dữ liệu đi đến router lõi, SCU sẽ điều khiển OXC thiết lập kết nối từ cổng đầu

Nhóm 10 – H09VT7 15


vào đến đầu ra tương ứng cho burst dữ liệu đó. Tại nút lõi có nhiều kịch bản có thể

xảy ra. Nếu gói tin điều khiển không thành công trong việc dự trữ tài nguyên cho

burst dữ liệu thì cả gói tin điều khiển và burst dữ liệu sẽ bị hủy bỏ. Hoặc khi các

burst dữ liệu tại các đầu vào cùng muốn đến một cổng đầu ra của OXC, khi đó

tranh chấp sẽ xảy ra và SCU sẽ có nhiệm vụ phát hiện và giải quyết tranh chấp này

theo các chính sách giải quyết tranh chấp mà mạng sử dụng. Có hai phương pháp

giải quyết tranh chấp mà phần 2.5 của chuyên đề đề cập đến là sử dụng các đường

dây trễ quang và chuyển đổi bước sóng. Để thực hiện được các phương pháp này

đòi hỏi nút lõi mạng OBS phải trang bị thêm đường dây trễ quang và các bộ chuyển

đổi bước sóng.

Hình 2.4: Cấu tạo nút lõi

Ta có thể thấy các gói tin khi đi vào các node biên sẽ được định tuyến để chuyển

rồi mới chuyển đến các bộ tổ hợp và sau đó được lập lịch và sắp xếp trên bước sóng

đầu ra tương ứng. Tại các node lõi sẽ chỉ có trách nhiệm chuyển tiếp gói tin đi nhờ

xử lý các thông tin báo hiệu và lập lịch. Tại node biên đầu ra sẽ burst sẽ được giải tổ

hợp và phân phối đến địa chỉ.Trong mạng OBS xử dụng các giao thức định tuyến

OSPF và GMPLS. Có thể thấy tuyến đã được lựa chọn tại node biên, các node đích

chỉ việc chuyển tiếp. Nếu đi thêm về các giao thức trên thì chuyên đề sẽ quá dài và

không tập trung vào đặc điểm riêng chính của OBS nên nhóm sẽ không trình bày cụ

thể về các giao thức định tuyến trên. Mục tiếp theo sẽ đề cập đến quá trình tổ hợp

burst là một trong những đặc điểm nổi bật của OBS.

Nhóm 10 – H09VT7 16


2.2 Tổ hợp burst

Tổ hợp burst là tiến trình tập hợp và đóng các gói ở router nút biên đầu vào từ

các lớp cao hơn thành các burst để truyền tải vào mạng OBS. Khi các gói tin đi đến

từ lớp cao hơn, chúng được lưu đệm trong các bộ nhớ đệm điện và được phân loại

theo địa chỉ và loại dịch vụ. Việc tổ hợp burst sẽ quyết định khi nào tạo ra một burst

và gửi burst đó vào mạng OBS. Hai phương pháp tổ hợp burst phổ biến nhất là tổ

hợp burst dựa trên bộ định thời và tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng.

2.2.1 Tổ hợp burst dựa trên bộ định thời

Như đã trình bày trong phần 2.1.1, các router biên có cấu tạo gồm có bộ định

tuyến, các bộ tổ hợp burst và các bộ lập lịch kênh. Khi các gói tin đến router biên,

bộ định tuyến sẽ căn cứ vào địa chỉ đích của các gói tin để chuyển các gói tin này

đến bộ tổ hợp burst thích hợp. Các gói tin này sẽ được lưu đệm tạm thời trong các

hàng đợi khác nhau nằm trong bộ tổ hợp burst. Trong phương pháp tổ hợp burst dựa

trên bộ định thời, mỗi bộ tổ hợp burt sẽ tham chiếu thời gian của một bộ định thời

cục bộ nằm trên một hàng đợi để quyết định việc tổ hợp các gói tin thành các burst.

Thời điểm bộ định thời bắt đầu đếm thời gian có thể là ngay sau khi một burst trước

đó được lập lịch để truyền đi hoặc ngay sau khi gói tin đầu tiên đến hàng đợi sau

khi hàng đợi trống. Sau một khoảng thời gian T được cấu hình từ trước, các gói tin

trong hàng đợi đó sẽ được tổ hợp thành một burst và lập lịch để truyền đi. Phương

pháp tổ hợp burst này sẽ tạo ra các burst có chiều dài ngẫu nhiên. Lưu lượng vào

mạng thay đổi phần lớn sẽ quyết định chiều dài của burst. Lưu lượng vào mạng lớn,

burst sẽ có kích thước lớn, lưu lượng vào mạng nhỏ, burst sẽ có kích thước nhỏ.

Tuy nhiên, thời gian của bộ định thời cũng là một nhân tố quyết định kích thước các

burst.

Hình 2.5: Tổ hợp burst dựa trên bộ định thời

2.2.2 Tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng

Nhóm 10 – H09VT7 17


Trong phương pháp tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng, số lượng các burst bị

giới hạn hay chiều dài của các burst là bằng nhau. Cụ thể là khi khi kích thước của

các gói tin trong hàng đợi đạt đến một giá trị ngưỡng L, các gói tin được tổ hợp

thành burst và lập lịch để truyền đi. Phương pháp tổ hợp burst này không đảm bảo

về thời gian trễ tổ hợp burst.

Hình 2.6: Tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng

Một vấn đề đặt ra cho việc tổ hợp burst là làm sao tìm ra giá trị của bộ định thời

và kích thước ngưỡng để tối thiểu hóa xác suất mất gói trong mạng OBS. Nếu như

mức ngưỡng quá thấp dẫn đến kích thước burst nhỏ, số lượng burst truyền trong

mạng sẽ nhiều dẫn đến xác suất xảy ra xung đột ở các router lõi cao, nhưng số

lượng gói trung bình bị mất do xung đột lại nhỏ. Tuy nhiên, số lượng burst nhiều sẽ

làm tăng áp lực lên mặt bằng điều khiển do phải xử lý nhiều các gói tin điều khiển

của mỗi burst dữ liệu. Nếu thời gian cấu hình cho mỗi nút chuyển mạch không được

bỏ qua, các burst ngắn sẽ khiến cho việc sử dụng tài nguyên một cách kém hiệu quả

do phải mất nhiều thời gian chuyển mạch. Ngược lại, khi mức ngưỡng lớn dẫn đến

kích thước burt lớn, số lượng burst vào mạng sẽ nhỏ, do đó xác suất xảy ra xung đột

sẽ nhỏ nhưng số lượng gói trung bình bị mất do xung đột sẽ lớn.

Vì thế, cần có một sự cân bằng giữa số lượng xung đột và số lượng gói mất

trung bình tại mỗi lần xung đột. Do đó, hoạt động của mạng OBS sẽ được cải thiện

khi các gói đến được tổ hợp thành burst với một kích thước tối ưu. Tương tự,

phương pháp tổ hợp burst dựa trên bộ định thời cũng cần giá trị tối ưu về mặt thời

gian.

Việc lựa chọn phương pháp tổ hợp burst tùy thuộc vào loại lưu lượng được

truyền đi. Phương pháp tổ hợp burst dựa trên bộ định thời thích hợp với các lưu

lượng bị giới hạn về mặt thời gian như các dịch vụ thời gian thực như thoại, truyền

tải video vì thời gian trễ tổ hợp burst bị giới hạn. Nếu không có giới hạn về độ trễ,

phương pháp tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng phù hợp cho các dịch vụ không yêu

cầu thời gian thực như truyền số liệu, và cho phép điều khiển được số lượng gói bị

mất trong mỗi lần xung đột.

Nhóm 10 – H09VT7 18


Việc sử dụng cả hai loại phương pháp dựa trên bộ định thời và dựa trên mức

ngưỡng là lựa chọn tốt nhất và việc tổ hợp burst sẽ linh hoạt hơn là chỉ dùng một

trong hai phương pháp kể trên. Bằng cách tính toán giá trị mức ngưỡng tối ưu và sử

dụng giá trị của bộ định thời dựa trên độ trễ gói cho phép, ta có thể chắc rằng số

lượng mất gói là nhỏ nhất trong khi vẫn đảm bảo độ trễ cho phép.

Sau khi một burst được tạo ra sử dụng các phương pháp được nói ở trên, burt

được lưu đệm trong hàng đợi trong một khoảng thời gian trước khi truyền đi sao

cho gói tin điều khiển của burst đó có đủ thời gian để dự trữ tài nguyên. Trong thời

gian này, các gói tin khác có thể tiếp tục đến router nút biên. Việc thêm các gói tin

này vào burst là không chấp nhận được vì tài nguyên cho burst lúc đầu được dự trữ

căn cứ vào chiều dài của burst có trong gói tin điều khiển. Để các gói tin này cho

các burst ở đằng sau có khả năng tăng trễ trung bình trong trường hợp lưu lượng

lớn. Trong [4], theo Yang Chen, Chunming Quiao và Xiang Yu, một cách để giảm

thiểu trễ là thực hiện dự đoán chiều dài burst: Gói tin điều khiển sẽ mang thông tin

về chiều dài burst là L + f(t) thay vì là L với L là chiều dài chính xác của burst khi

gói tin điều khiển được gửi đi, f(t) là chiều dài dự đoán của các gói tin đi đến trong

khoảng thời gian offset và được tính toán dựa trên tốc độ trung bình của lưu lượng

tới. Giả sử chiều dài thực sự của các gói tin đi đến là l(t). Nếu f(t) > l(t), chiều dài

của burst khi truyền vào nút lõi là L + l(t), tài nguyên dự trữ cho burst sẽ bị lãng

phí. Nếu f(t) < l(t), chiều dài của burst khi truyền vào nút lõi là L + f(t). Một phần

gói tin có chiều dài l(t) – f(t) sẽ được ghép vào để truyền trên các burst phía sau.

Nếu f(t) = l(t) là trường hợp lý tưởng nhất khi đó việc dự trữ tài nguyên cho burst sẽ

là tối ưu và không tăng trễ.

2.3 Các cơ chế báo hiệu

Khi burst được truyền vào mạng lõi OBS, một cơ chế báo hiệu phải được thực

hiện nhằm mục đích phân bổ tài nguyên và cấu hình trường chuyển mạch cho từng

burst tại mỗi nút thông qua các gói tin tiêu đề burst BHP hay gói tin điều khiển.

OBS sử dụng báo hiệu ngoài băng: Gói tin BHP được truyền trên một bước sóng

khác với burst dữ liệu. Tuy nhiên, BHP được truyền trên cùng một đường đi từ

nguồn tới đích như burst dữ liệu để thông báo cho các nút chuyển mạch dự trữ tài

nguyên và cấu hình trường chuyển mạch cho burst dữ liệu tương ứng.

Nhóm 10 – H09VT7 19


Dưới đây ta xét bốn cơ chế báo hiệu cơ bản trong OBS là Just – Enough – Time,

Just – In – Time, Tell – And – Go và Tell – And – Wait. Trong đó ba cơ chế báo

hiệu đầu là ba cơ chế báo hiệu một chiều: Nút nguồn gửi gói tin điều khiển để dự

trữ tài nguyên và thực hiện truyền burst dữ liệu mà không cần đợi nút đích thông

báo việc dự trữ tài nguyên từ nguồn tới đích có thành công hay không. Cơ chế báo

hiệu Tell – And – Wait là cơ chế báo hiệu hai chiều: nút nguồn sẽ chỉ truyền burst

dữ liệu khi được xác nhận kênh truyền đã được thiết lập hoàn toàn từ nguồn tới

đích.

2.3.1 Cơ chế báo hiệu Just – Enough – Time (JET)

Trong phương thức JET, có một độ trễ giữa việc truyền dẫn gói tiêu đề burst và

burst dữ liệu. Độ trễ này lớn hơn tổng thời gian xử lý gói điều khiển dọc theo tuyến.

Mục đích là sao cho khi burst đến mỗi nút chuyển mạch trung gian thì gói tiêu đề

burst đã được xử lý xong và một kênh trên cổng đầu ra đã được chỉ định. Do đó

không cần đường dây trễ quang để làm trễ burst dữ liệu ở mỗi nút. Đây là một đặc

tính quan trọng của JET vì đường dây trễ quang tốn kém và có nhiều hạn chế (ví dụ

như chỉ cho độ trễ cố định, chiều dài lớn). Cơ chế báo hiệu Just – Enough – Time

được mô tả trên hình 2.7, node nguồn đầu tiên gửi một gói tiêu đề bust (Burst

Header Packet – BHP) trên một kênh điều khiển tới node đích. BHP được xử lý tại

mỗi node tiếp theo với yêu cầu thiết lập đường dữ liệu toàn quang cho burst dữ liệu

tương ứng. Nếu quá trình dự trữ tài nguyên thành công, chuyển mạch sẽ được cấu

hình cho burst dữ liệu đi qua. Trong lúc đó, burst sẽ đợi tại nguồn trong miền điện.

Sau một khoảng thời gian offsetime xác định trước, burst được gửi trong miền

quang trên bước sóng được chọn.

Nhóm 10 – H09VT7 20


Hình 2.7: Cơ chế báo hiệu Just – Enough – Time

Offset time được tính toán cơ bản dựa trên số nút chuyển mạch trung gian từ

nguồn tới đích và thời gian chuyển mạch của node đích. Offset time được tính là

[1]:

OT = h.δ + ST

Ở đây: h là số nút chuyển mạch trung gian giữa nguồn và đích.

δ là thời gian xử lý tiêu đề burst trên một nút trung gian.

ST là thời gian cấu hình lại chuyển mạch ở nút đích.

Gói tiêu đề burst chứa thông tin về offset time và chiều dài burst. Và khi qua một

nút trung gian thì giá trị offset time sẽ phải được cập nhật lại vì giá trị offset time sẽ

giảm đi một lượng đúng bằng thời gian xử lý gói tin tiêu đề burst. Khi quá trình dự

trữ tài nguyên thành công, kênh bước sóng tại một nút sẽ chỉ được ấn định hoàn

toàn cho burst khi bit đầu tiên của burst dữ liệu truyền tới nút. Tức là trong khoảng

thời gian offset time, kênh không bị chiếm hay rỗi cho dù đã đăng ký tài nguyên

thành công. Kênh có thể gán cho burst dữ liệu khác miễn sao cho việc truyền các

burst dữ liệu không bị chồng lên nhau. Kiểu dự trữ tài nguyên của JET gọi là dự trữ

tài nguyên trễ (Delayed Reservation). Sau khi truyền xong burst dữ liệu kênh bước

Nhóm 10 – H09VT7 21


sóng sẽ tự động được giải phóng mà không cần phải có bản tin giải phóng kênh

được gửi từ nguồn tới đích. Vì thế một đặc điểm khác của JET là giải phóng tài

nguyên không rõ ràng (Implicit Release).

Nếu tại nút trung gian nào đó, quá trình dự trữ không thành công, burst sẽ bị loại

bỏ.

Một vấn đề nảy sinh trong việc tính toán giá trị offset cho JET là phải xác định

được số nút chuyển mạch trung gian giữa nguồn và đích. Trong mạng OBS, thông

tin về số lượng các nút chuyển mạch trung gian trên một đường đi từ nguồn tới

đích thông thường là không sẵn có. Thậm chí khi những thông tin này bằng cách

nào đó được biết thì do ảnh hưởng của lộ trình thay đổi, nó cũng không đảm bảo

tính hợp lệ khi sử dụng [5].

Như vậy, cần một giá trị offset time mà không phụ thuộc vào đường truyền sử

dụng và không yêu cầu trao đổi thông tin giữa các node mạng với nhau. Hiện nay

với những tiến bộ trong chế tạo phần cứng cho các giao thức truyền thông, trễ xử lý

tại các node trung gian là rất ngắn trong hầu hết các chức năng chung của giao thức

báo hiệu. Trong trường hợp này, các dây trễ quang có thể được sử dụng một cách

hợp lý tại các node trung gian làm trễ mỗi burst đầu vào một lượng thời gian cân

bằng với trễ xử lý tiêu đề. Ta có thể bỏ qua các trễ này trong tính toán. Sơ đồ mới

này được gọi là giao thức chỉ có trễ đích (Only Destination Delay – ODD) và giá trị

trong biểu thức là [5]:

OT = δ + ST

δ,ST là các giá trị trễ tại đích.

*Dự trữ trễ (DR) trong việc sử dụng hiệu quả băng thông:

Dự trữ trễ sẽ đem lại hiệu quả cao trong việc sử dụng băng thông. Hình 2.8 minh

hoạ tại sao dự trữ trễ tạo nên sử dụng hiệu quả băng thông.

Giả sử xét tại node X, một gói điều khiển tới và thực hiện dành trước tài nguyên

tại thời điểm t1' và thời điểm bít đầu tiên của burst thứ nhất đến là t1, với t1> t1' .Ta

có khoảng thời gian offset time của burst thứ nhất là: offset time = t1 - t1'.

Cũng giả sử có một gói điều khiển khác (gói điều khiển thứ 2) đến node đang xét

thời điểm t2', tương tự t2 là thời điểm bít đầu tiên của burst thứ 2 đến. Ta có thời

gian trễ của burst này là: offset = t2 - t2'.

Nhóm 10 – H09VT7 22


Hình 2.8: Lợi ích của DR

Để xác định thời điểm đến của Burst thứ nhất (t1) , khi thời gian xử lý gói điều

khiển có thể thay đổi từ node này đến node khác, trong gói điều khiển sẽ cho biết

giá trị thời gian trễ được sử dụng tại node kế tiếp. Giá trị này có thể được cập nhật

dựa trên thời gian xử lý gói điều khiển tại node hiện tại.

Trong chuyển mạch burst quang dựa trên giao thức JET , việc xác định thời điểm

đến của burst t1 là rất quan trọng. Trong giao thức JET độ rộng băng được đăng ký

tới thời điểm t1 +l1, l1 là khoảng thời gian tồn tại của burst thứ 1 , thay vì đến vô

hạn. Điều này sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng băng thông và giảm xác suất loại bỏ

burst .

Như hình ở trên, trong cả hai trường hợp, chúng ta sử dụng giao thức JET và dự

trữ trễ thì burst thứ 2 đến vẫn được phục vụ nếu t1' < t2' < t2+l2 < t1 (trường hợp 1)

hay t1' < t2' < t1+l1 < t2 (trường hợp 2).

DR luôn sử dụng thời gian trễ. Để tăng hiệu quả sử dụng thời gian trễ trong JET

và giảm độ trễ khi phải truyền lại burst, gói điều khiển sẽ được truyền đi tại thời

điểm sớm nhất có thể được bằng cách ước lượng độ dài burst. Nếu độ dài burst lớn

hơn độ dài ước lượng thì một gói điều khiển khác sẽ được gửi đi để xoá độ rộng

băng đã đăng ký. Nếu độ dài burst nhỏ hơn độ dài ước lượng thì phần dữ liệu còn

lại được gửi đi như một hay nhiều burst bổ sung.

2.3.2 Cơ chế báo hiệu Just – In – Time (JIT)

Cơ chế báo hiệu Just-In-Time (JIT) tương tự như cơ chế báo hiệu JET, nhưng cơ

chế này sử dụng phương thức dự trữ tài nguyên tức thời (Immediate Reservation) và

giải phóng tài nguyên rõ ràng (Explicit Release). Giữa burst dữ liệu và gói tiêu đề

Nhóm 10 – H09VT7 23


burst có khoảng thời gian offset time do đó JIT không yêu cầu phải sử dụng đường

dây trễ quang tại các nút chuyển mạch trung gian.

Hình 2.9: Cơ chế báo hiệu Just – In – Time

Khi gói tiêu đề burst được gửi đi để dự trữ tài nguyên, tại một nút chuyển mạch

trung gian, một bước sóng khả dụng sẽ được ấn định cho burst dữ liệu ngay sau khi

gói tiêu đề burst được xử lý. Bước sóng này sẽ dành riêng cho burst dữ liệu cho đến

khi có một bản tin giải phóng được gửi đi từ node nguồn để giải phóng kết nối. Gói

tiêu đề burst không cần phải mang thông tin về thời điểm đến của burst dữ liệu và

độ dài của burst [3]. Nếu quá trình dự trữ tài nguyên thất bại, burst dữ liệu sẽ bị loại

bỏ.

Hình 2.10: So sánh cơ chế báo hiệu JET (trên) và JIT (dưới)

Nhóm 10 – H09VT7 24


Hình 2.10, so sánh cơ chế báo hiệu JET và JIT. Trong cơ chế báo hiệu JET sử

dụng phương thức dự trữ tài nguyên trễ (Delayed Reservation), nghĩa là bước sóng

khả dụng chỉ được ấn định khi burst dữ liệu “0” tới được nút nên trong khoảng thời

gian offset time có thể truyền burst dữ liệu “1” trên cùng một bước sóng mà không

xảy ra tranh chấp. Khi burst dữ liệu “0” kết thúc truyền, kênh truyền sẽ được giải

phóng ngay vì vậy burst dữ liệu “2” có thể được gửi vào mạng OBS ngay khi burst

“0” kết thúc. Trong cơ chế báo hiệu JIT, do sử dụng phương thức dự trữ tài nguyên

tức thì nên trong khoảng thời gian offset time, burst dữ liệu “1” không thể truyền

qua mạng OBS trên cùng bước sóng với burst dữ liệu “0”. Và khi burst dữ liệu “0”

truyền kết thúc thì bản tin giải phóng sẽ được gửi đi từ node nguồn để giải phóng

kênh, trong thời gian giải phóng kênh thì burst dữ liệu “2” không thể truyền qua

mạng OBS được. Như vậy cơ chế báo hiệu Just – In – Time sử dụng băng thông

không hiệu quả như Just – Enough – Time. Trong [4], Jing Teng và George N.

Roukas đã tiến hành mô phỏng và kết quả cho thấy cơ chế báo hiệu JIT cho tỷ lệ

mất burst cao hơn cơ chế báo hiệu JET.

2.3.3 Cơ chế báo hiệu Tell – And – Go (TAG)

Đây là cơ chế báo hiệu dự trữ tài nguyên tức thì và giải phóng tài nguyên rõ ràng.

Trong TAG, gói điều khiển được truyền dẫn trên một kênh điều khiển được theo

sau bởi một burst, trên một kênh dữ liệu với độ lệch bằng không hoặc không đáng

kể. Burst được đệm bằng cách sử dụng đường dây trễ quang (Fiber Delay Line –

FDL) trong khi gói tin điều khiển được xử lý tại mỗi node trung gian. Đặc điểm này

của Tell – And – Go giống với chuyển mạch gói quang. Nếu việc chiếm dụng bước

sóng thành công thì burst được truyền dẫn dọc theo kênh đã chiếm trái lại burst sẽ

bị loại bỏ và một bản tin phủ định báo nhận (NAK – Negative Acknowledgment)

được gửi trở lại nguồn. Node nguồn sẽ gửi một gói điều khiển sau khi truyền dẫn

burst để giải phóng tài nguyên bị chiếm dọc theo tuyến [2].

Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là giới hạn về mặt công nghệ của

đường dây trễ quang FDL. FDL có thể làm trễ burst trong một khoảng thời gian cố

định và không thể thích nghi với kích thước burst dữ liệu thay đổi. Cũng như cơ chế

báo hiệu Just – In – Time, TAG không tận dụng tài nguyên hiệu quả do sử dụng dự

trữ tức thì và giải phóng tài nguyên rõ ràng. Khi chưa có bản tin Release, kênh sẽ

không được giải phóng và trong khoảng thời gian giải phóng kênh, kênh sẽ không

được gán cho bất cứ burst nào khác.

Nhóm 10 – H09VT7 25


Hình 2.11: Cơ chế báo hiệu Tell-And-Go

2.3.4 Cơ chế báo hiệu Tell – And – Wait (TAW)

Cơ chế báo hiệu Tell – And – Wait được mô tả trên hình 2.12. Trong phương

thức TAW, node nguồn sẽ gửi một gói điều khiển để dự trữ tài nguyên cho burst dữ

liệu dọc theo tuyến. Sau đó nút nguồn sẽ đợi một bản tin xác nhận ACK từ node

đích thông báo việc dự trữ tài nguyên đã thành công. Burst dữ liệu sẽ được gửi đi từ

node nguồn trên tuyến đường đã chọn. Và sau khi burst được truyền đến đích sẽ có

một bản tin giải phóng kết nối được gửi đi để giải phóng tài nguyên từ nguồn tới

đích.

Nếu quá trình dự trữ tài nguyên là không thành công tại một nút OBS trung gian

nào đó đến nút đích thì ngay lập tức sẽ có một bản tin thông báo không thành công

được gửi về từ nút đó để giải phóng tài nguyên đã được thiết lập trên tuyến từ nút

nguồn đến nút đó và burst sẽ không được phát đi. Nút nguồn sẽ phải gửi lại gói điều

khiển để dự trữ tài nguyên từ nguồn tới đích một lần nữa.

Nếu chúng ta so sánh TAW và các cơ chế báo hiệu một chiều thì nhược điểm của

TAW là thời gian cần thiết cho thiết lập kênh; tuy nhiên ưu điểm của TAW là tỷ lệ

mất dữ liệu là rất thấp. Do đó, TAW phù hợp cho lưu lượng yêu cầu tin cậy về tỉ lệ

mất burst và các burst có kích thước tương đối lớn so với thời gian thiết lập kênh

truyền từ nguồn tới đích.

Nhóm 10 – H09VT7 26


Hình 2.12: Cơ chế báo hiệu Tell – And – Wait

2.4 Các thuật toán sắp xếp kênh

Khi một gói tin tiêu đề burst tới nút lõi, khối điểu khiển chuyển mạch SCU xử lý

gói tin này và một thuật toán sắp xếp kênh hay lập lịch kênh được thực hiện để gán

burst dữ liệu cho một kênh bước sóng thích hợp ở đầu ra. Khối lập lịch kênh lấy

thời điểm burst đến và chiều dài burst từ gói tin điều khiển. Thuật toán có thể cần

phải duy trì thời điểm kênh truyền rỗi gần nhất LAUT (Latest Available

Unscheduled Time) hay còn gọi là horizon, các tham số “void” và “gap” trên mọi

kênh dữ liệu đầu ra. Theo lý thuyết, LAUT của một kênh dữ liệu là thời điểm gần

nhất một kênh dữ liệu có thể sử dụng cho một burst dữ liệu chưa được lập lịch hay

có thể hiểu là thời điểm kết thúc của một burst đã được lập lịch trong một số trường

hợp. “Gap” là khoảng thời gian được tính giữa thời điểm đến của một burst chưa

được lập lịch và thời điểm kết thúc của một burst đã được lập lịch trước đó. “Void”

là khoảng thời gian giữa hai burst dữ liệu được lập lịch trên một kênh dữ liệu mà

trong thời gian đó không có burst dữ liệu nào khác được lập lịch.

Những thông tin sau được sử dụng bởi khối lập lịch cho hầu hết các thuật toán

lập lịch kênh:

- Lb là chiều dài burst.

Nhóm 10 – H09VT7 27


- t là thời điểm đến của burst chưa được lập lịch

- W là số lượng kênh dữ liệu tối đa ở ngõ ra.

- Nb là số lượng tối đa các burst dữ liệu được lập lịch.

- Di kênh dữ liệu thứ i ở ngõ ra.

- LAUTi là LAUT của kênh dữ liệu thứ i, i = 0,2…, W-1, cho các thuật toán

không lấp khoảng trống.

- Si,j và Ei,j là các thời điểm bắt đầu và kết thúc của burst dữ liệu được lập lịch

thứ j trên kênh dữ liệu thứ i, cho các thuật toán lấp khoảng trống.

- Gapi: Nếu kênh truyền có thể sử dụng, khoảng trống “gap” là sự sai khác về

thời gian giữa t và LAUTi đối với các thuật toán không lấp khoảng trống và là sự sai

khác về thời gian giữa t và Ei,j của burst được lập lịch trước đó với các thuật toán

không lấp khoảng trống. Nếu kênh truyền bận, thì Gapi = 0. Thông tin về khoảng

trống “gap” là hữu ích để lựa chọn một kênh bước sóng thích hợp trong trường hợp

có nhiều hơn một kênh rỗi.

Những thuật toán lập lịch kênh nói chung có thể phân thành hai loại: các thuật

toán không thực hiện lấp khoảng trống và thực hiện lấp khoảng trống. Các thuật

toán về cơ bản khác nhau dựa trên loại và số lượng thông tin trạng thái tại một nút

về các kênh truyền. Đối với các thuật toán không lấp khoảng trống, tham số LAUT i

trên tất cả các kênh truyền Di được duy trì bởi bộ lập lịch kênh. Đối với các thuật

toán lấp đầy khoảng trống, thời gian bắt đầu và kết thúc của mỗi một burst dữ liệu

được duy trì tại mỗi nút trên tất cả các kênh.

Trong phần dưới đây, chúng ta xem xét các thuật toán không lấp khoảng trống

FFUC, LAUC và lấp khoảng trống FFUC-VF, LAUC-VF, Min-EV.

2.4.1 Kênh rỗi phù hợp đầu tiên (FFUC)

Thuật toán FFUC lưu trữ giá trị của LAUT (hay còn gọi là horizon) trên tất cả

các kênh dữ liệu. Khi burst dữ liệu đi đến, thuật toán FFUC sẽ tìm kiếm trên tất cả

kênh truyền theo một thứ tự cố định và sắp xếp một kênh thích hợp tìm thấy đầu

tiên cho burst đang đến này. Một kênh truyền được xem là thích hợp đối với thuật

toán FFUC khi giá trị LAUT của nó nằm trước thời điểm burst chưa được lập lịch đi

đến. Giải thuật FFUC có thể được giải thích như trên hình 2.13. Có thể mô tả như

sau: FFUC thực hiện dựa trên các giá trị LAUT0, LAUT1, LAUT2, LAUT3 của kênh

dữ liệu D0, D1, D2, D3. Thời điểm t là thời điểm burst đến. Ta thấy cả LAUT1 và

LAUT2 đều thỏa mãn còn LAUT0 và LAUT3 không thỏa mãn. Nếu các kênh dữ liệu

Nhóm 10 – H09VT7 28


được sắp đặt dựa trên chỉ số của kênh (D0, D1, D2, D3), burst dữ liệu đi đến sẽ được

sắp xếp trên kênh D1 vì theo thứ tự kênh D1 nằm trước kênh D2. Ưu điểm của thuật

toán này là đơn giản và tốc độ nhanh. Nhược điểm của thuật toán này là tỷ lệ mất

burst cao và tận dụng tài nguyên không hiệu quả.

Hình 2.13: Thuật toán FFUC và LAUC

2.4.2 Kênh rỗi với LAUT gần nhất (LAUC)

Thuật toán LAUC về cơ bản thực hiện tương tự như thuật toán FFUC, nó cũng

duy trì giá trị của LAUT trên tất cả các kênh dữ liệu nhưng trong quá trình tìm kiếm

kênh dữ liệu thích hợp thay vì sắp xếp burst dữ liệu trên kênh thích hợp đầu tiên tìm

được, giải thuật này lựa chọn kênh có LAUT gần với thời điểm đến của burst dữ

liệu nhất. Giải thuật LAUC cũng được mô tả trên hình 2.13. Các kênh dữ liệu D1 và

D2 là thích hợp vì vì thời điểm burst đi đến nằm sau các LAUT của hai kênh này.

Nếu như thuật toán FFUC được sử dụng thì kênh D1 được lựa chọn. Tuy nhiên, với

thuật toán LAUC còn quan tâm đến khoảng thời gian giữa t và LAUT của mỗi

kênh, nó sẽ chọn kênh nào có khoảng thời gian này nhỏ nhất; điều này làm tăng

hiệu quả sử dụng kênh truyền so với FFUC. Chúng ta thấy rằng Gap 1 > Gap2 do đó

burst sẽ được sắp xếp trên kênh D2.

2.4.3 Kênh rỗi phù hợp đầu tiên – thực hiện lấp khoảng trống (FFUC-

VF)

Nhóm 10 – H09VT7 29


Điểm khác biệt của các thuật toán lấp khoảng trống nói chung là không lưu trữ

giá trị LAUT mà lưu thời điểm bắt đầu S và kết thúc E của mỗi burst đã được lập

lịch trên mọi kênh dữ liệu. Ưu điểm của thuật toán này là tận dụng khoảng trống

giữa hai burst dữ liệu được sắp xếp làm tăng hiệu suất sử dụng kênh truyền. FFUC-

VF cũng giống như FFUC, nó lựa chọn kênh truyền theo thứ tự. Kênh truyền đầu

tiên với một khoảng cách “void” thích hợp được lựa chọn.

Hình 2.14: Thuật toán FFUC-VF và LAUC-VF

Thuật toán FFUC-VF được mô tả trên hình 2.14. Dựa trên Si,j và Ei,j, tất cả các

kênh dữ liệu D0, D1, D2, D3 có khả năng đáp ứng cho burst dữ liệu đến chưa được

lập lịch. Nếu các kênh này được sắp đặt theo chỉ số của từng kênh, burst dữ liệu mới

đến sẽ được lập lịch ở ngõ ra D0 vì nó thỏa mãn các điều kiện sau: là kênh có số thứ

tự đầu tiên có E0,0 nằm trước E0,a, khoảng trống “void” của kênh này lớn hơn chiều

dài của burst mới đến chưa được lập lịch.

2.4.4 Kênh rỗi với LAUT gần nhất - thực hiện lấp khoảng trống (LAUC-

VF)

Giải thuật LAUC-VF cũng lưu những thời điểm bắt đầu S và kết thúc E cho mỗi

burst dữ liệu đã được lập lịch trên tất cả các kênh dữ liệu. Ưu điểm của giải thuật

này là tận dụng được khoảng trống giữa hai burst dữ liệu đã được sắp xếp. Kênh

truyền với khoảng trống mà khoảng cách nhỏ nhất sẽ được chọn. Để thiết lập

Nhóm 10 – H09VT7 30


LAUC – VF, khối điều khiển chuyển mạch phải lưu lại thông tin sử dụng của tất cả

các kênh dữ liệu. Điều này làm cho LAUC – VF phức tạp hơn so với FFUC và

LAUC. Nhưng tận dụng tài nguyên hiệu quả hơn 2 loại trên.

2.4.5 Khoảng trống kết thúc tối thiểu (Min-EV)

Một dạng khác của LAUC – VF là Minimum End Void (MinEV). MinEV sẽ xét

sự khác nhau giữa thời điểm bắt đầu của burst dữ liệu đã lập lịch và thời điểm kết

thúc của burst dữ liệu đến mới trên kênh. MinEV chọn một kênh có giá trị trước nó

nhỏ nhất. Vì vậy giải thuật này cần lưu thông tin của các kênh dữ liệu trước

2.5 Phân giải tranh chấp

2.5.1 Bộ đệm quang

Cần sử dụng bộ đệm khi có nhiều hơn một gói vào muốn chuyển tới cùng một

đầu ra. Một trong những đặc trưng cơ bản của chuyển mạch OBS là không cần bộ

đệm quang: nút trung gian trong mạng quang không yêu cầu phải có bộ đệm quang.

Các burst đi xuyên qua các nút trung gian mà không có bất kỳ sự trễ nào.

Việc giải quyết xung đột ở mạng chuyển mạch gói miền điện truyền thống sử

dụng các bộ nhớ RAM lưu giữ tạm thời các gói tin khi xung đột xảy ra; tuy nhiên

một bộ đệm giống như RAM trong miền quang hiện nay vẫn chưa được hữu hiệu.

Trong mạng quang, người ta đề xuất dùng dây trễ FDL (Fiber Delay Line) để lưu

giữ các gói tin trong miền quang một khoảng thời gian cố định. Yêu cầu trễ thay đổi

trong trường hợp nhiều gói cần làm trễ và cần xử lý tại cùng một thời điểm. Ghép

theo bước sóng và theo thời gian đều được sử dụng để tránh tranh chấp. Đệm quang

được thực hiện khi sử dụng đường dây trễ sợi quang (FDL). Chiều dài của FDL có

thể tính toán được. Chẳng hạn để đệm một gói IP có 512 byte truyền với tốc độ 10

Gbit/s cần sử dụng 82 m sợi quang. FDL không thể đưa tín hiệu ra tại thời điểm bất

kỳ; nhưng nó là một hệ thống vào trước ra trước (FIFO) nên các gói đi qua toàn bộ

chiều dài của FDL là đã được đệm.

Bằng cách kết nối các dây trễ FDL theo tầng hay kết nối song song, bộ đệm được

đề xuất này có thể giữ các gói tin trong miền quang hay burst dữ liệu trong các thời

gian khác nhau.

Nhóm 10 – H09VT7 31


Hình 2.15: Mô tả giải quyết xung đột bằng bộ đệm

Cách này có thể giảm mất dữ liệu nhưng lại không đảm bảo gói đến đúng thứ

tự. Trong một số kiến trúc của bộ đệm quang, kích thước của những bộ đệm thì bị

giới hạn không chỉ xét đến yếu tố về mặt tín hiệu mà cả yếu tố về kích thước vật lý.

Để làm trễ một burst khoảng 1 ms thì cần phải có một đoạn cáp dài hơn 200 km.

Bởi vì những hạn chế của bộ đệm quang nên một node mạng có thể không thể đáp

ứng được lưu lượng tải lớn và trong điều kiện tải đột biến. Những bộ đệm quang

dựa trên định tuyến bước sóng và điều khiển bước sóng trong một vòng khép kín

cũng là một giải pháp cho bộ đệm quang

Hình 2.16: Dây trễ FDL cùng với bộ khuếch đại và chuyển mạch tạo thành

một vòng lặp trễ

2.5.2 Chuyển đổi bước sóng

Đệm kết hợp với chuyển đổi bước sóng để giải quyết tranh chấp các gói trong

miền thời gian. Tranh chấp trong miền không gian phải sử dụng định tuyến chệch

hướng. Tuy nhiên giải pháp này không thể sử dụng trong mạng chuyển mạch toàn

Nhóm 10 – H09VT7 32


quang do tính phức tạp của định tuyến động. Cần đệm khi hai gói quang được định

tuyến đồng thời tới cùng một cổng ra. Nếu cả hai gói có cùng bước sóng thì chúng

không thể đi tới đầu ra

Trong WDM, nhiều bước sóng được ghép cùng lúc trên một liên kết kết nối hai

chuyển mạch quang. Nhiều bước sóng có thể giảm tối thiểu số lượng xung đột. Giả

sử rằng có hai burst đều đi đến một đích và ra ở cùng ngõ ra tại cùng thời điểm. Cả

hai burst có thể vẫn còn truyền đi tiếp nếu ở trên hai bước sóng khác nhau. Cách

thức này rất có khả năng trong việc giảm thiểu xung đột, đặc biệt trong lúc số

lượng bước sóng có thể ghép trên sợi quang ngày càng tăng lên. Người ta ước đoán

trong tương lai có thể ghép từ 160 đến 320 bước sóng trên một sợi quang. Chuyển

đổi bước sóng là tiến trình chuyển đổi một bước sóng ở ngõ vào thành một bước

sóng khác ở ngõ ra. Bộ chuyển đổi bước sóng là những thiết bị chuyển đổi bước

sóng ở ngõ vào thành một bước sóng khác ở ngõ ra, do vậy tăng khả năng sử dụng

lại bước sóng, nghĩa là cùng một bước sóng có thể được sử dụng lại để mang nhiều

kết nối trên những liên kết khác nhau trong mạng. Do đó những bộ chuyển đổi bước

sóng cung cấp khả năng nâng cao hiệu suất sử dụng bước sóng

Hình 2.17: Giải quyết tranh chấp bằng bộ chuyển đổi bước sóng

Trong mạng chuyển mạch burst quang, số lượng xung đột có thể giảm xuống

bằng cách sử dụng thêm khả năng sử dụng lại bước sóng cho phép nhiều bước sóng

cùng hoạt động trên một liên kết từ node ngõ vào đến node ngõ ra. Một burst

đến xung đột (contenting burst) có thể được chuyển tới bất kỳ bước sóng nào ở

ngõ ra đang rỗi. Hiện nay các bộ chuyển đổi bước sóng chỉ được đưa ra và sử dụng

trong các phòng thí nghiệm, công nghệ này cũng chưa hoàn thiện và khoảng bước

sóng có khả năng chuyển đổi còn hạn chế. Sau đây là một số loại chuyển đổi bước

sóng:

Nhóm 10 – H09VT7 33


- Chuyển đổi toàn bộ (Full conversion): Một bước sóng mới đến có thể

chuyển đến bất kỳ bước sóng nào ở ngõ ra; do vậy không có một bước sóng nào

xuất hiện liên tục trên một kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối.

- Chuyển đổi có giới hạn (Limited conversion): Việc chuyển đổi bước sóng bị

giới hạn để không phải tất cả các kênh ngõ vào đều có thể kết nối đến tất cả các

kênh ngõ ra. Việc giới hạn này sẽ làm giảm chi phí của chuyển mạch trong khi

chấp nhận một số lượng xung đột.

- Chuyển đổi cố định (Fixed conversion): Đây cũng là một dạng của limited

conversion, trong đó mỗi kênh ngõ vào được kết nối với một hay nhiều kênh ngõ

ra được chỉ định trước.

- Chuyển đổi một phần (Sparse wavelength conversion): Trong mạng có thể bao

gồm các node có chuyển đổi toàn bộ, có giới hạn, cố định và không có bộ

chuyển đổi bước sóng.

2.5.3 Định tuyến chuyển hướng

2.5.3.1 Giới thiệu

Làm lệch hướng đi là một phương pháp giải quyết nghẽn bằng việc định tuyến

một burst tranh chấp đến một ngõ ra khác so với ngõ ra theo dự kiến. Tuy nhiên

burst lệch hướng có thể đến đích theo một tuyến dài hơn. Vì vậy có thể xảy ra trễ

đầu cuối – đầu cuối của một burst. Làm lệch hướng đi không được khả thi trong

mạng chuyển mạch điện vì khả năng lặp và phân tán burst.

Trong khi xử lí gói điều khiển để truyền đi burst trên tuyến chính, nếu burst

cảm thấy nghẽn thì một gói điều khiển khác được bắt đầu từ nút nghẽn trung gian và

burst được truyền qua một tuyến lựa chọn từ nút trung gian đó.Có nhiều yếu tố để

quyết định định tuyến, trước hết nó xác định có lựa chọn tuyến cho một burst được

hay không hay loại bỏ và thực hiện gửi lại từ nút nguồn.

Trong định tuyến chuyển hướng, xung đột được giải quyết bằng cách định

tuyến burst dữ liệu đến một ngõ ra khác thay vì là ngõ ra như ban đầu; tức là kể từ

node đó đi theo con đường khác để đến đích chứ không còn đi theo con đường

ngắn nhất ban đầu.

Nhóm 10 – H09VT7 34


Hình 2.18: Cấu trúc của mạng OBS với kỹ thuật làm lệch hướng đi

Định tuyến chuyển hướng không được quan tâm đối với mạng chuyển mạch

gói trong miền điện; tuy nhiên, nó lại thực sự cần thiết đối với mạng toàn quang

trong khi các bộ đệm quang còn hạn chế.

2.5.3.2 Phương pháp định tuyến chuyển hướng

Phương pháp định tuyến lệch hướng đi trong OBS bao gồm các bước được miêu

tả như trong hình 2.19

Bước 1: Nút nguồn truyền đi một gói điều khiển.

Bước 2: Nút trung gian xử lí gói điều khiển và cố gắng dành trước một kênh hoạt

động cho burst.

Bước 3: Nút nguồn truyền đi burst sau một khoảng offset.

Bước 4: Nếu tại một nút không có kênh ngõ ra nào hiệu lực cho burst, trước hết

nó kiểm tra có phải nút hiện tại là nguồn hay không. Nếu nút hiện tại là nút nguồn

thì định tuyến chuyển hướng không thực hiện. Thay vì đó, sau khi đợi một khoảng

thời gian, nguồn truyền lại gói điều khiển rồi sau đó burst được truyền đi. Nếu nút

hiện tại là nút trung gian thì chuyển sang bước 5.

Bước 5: Nút hiện tại được xem như là một nút trung gian. Vì vậy nút hiện tại

tính toán thông số thể hiện và thực hiện kiểm tra dựa trên những thông số đó. Do

vậy nó quyết định có làm lệch hướng hay là loại bỏ và thông báo cho nguồn thực

hiện truyền lại. Nếu quyết định là làm lệch hướng đi, thì tuyến chọn lựa được chọn

trong DRT. Tuy nhiên, nếu không có tuyến nào có hiệu lực trong DRT thì nút hiện

tại loại bỏ burst và gửi bản tin NACK đến nguồn để truyền lại từ nguồn.

Nhóm 10 – H09VT7 35


Hình 2.19: Phương pháp định tuyến chuyển hướng

Thuật toán đưa ra giải pháp điều khiển nghẽn khắc phục những sự cố xảy ra đối

với mạng, đạt hiệu quả cao và chi phí mạng tương đối thấp. Chúng ta cũng đưa ra

được một số kết quả quan trọng biểu thị bản chất của node biên cũng như node

trung gian. Các kết quả này rất có ích trong việc nghiên cứu sự biến thiên của xác

suất burst suy hao khi các thông số hệ thống và lưu lượng thay đổi.

2.5.4 Phân đoạn burst

Trong các nghiên cứu về mạng chuyển mạch burst quang, khi xung đột xảy ra

giữa hai burst mà không thể giải quyết bằng các phương pháp trên thì một trong hai

burst bị rớt toàn bộ, cho dù các phần chồng lấn của các burst lên nhau là rất nhỏ.

Trong các ứng dụng yêu cầu nghiêm ngặt về độ trễ nhưng không quan tâm lắm đến

mất gói thì người ta mong muốn là rớt các gói chồng lấn hơn là rớt toàn bộ burst.

ông V. M. Vokkarane đã đưa ra phương pháp cho việc giải quyết xung đột bằng

cách phân đoạn burst (Burst Segment), làm cho số lượng gói mất đi giảm xuống

bằng cách chỉ cho rớt phần chồng lấn lên nhau của một trong hai burst. Ưu

điểm của phương pháp này là có thể xem xét đến các mức ưu tiên của từng burst từ

Nhóm 10 – H09VT7 36


đó có thể đưa ra quyết định rớt bỏ một phần của burst đến xung đột (contenting

burst) hay burst bị xung đột (contented burst) (như hình 2.20)

Trong phân đoạn burst, một burst bao gồm nhiều đơn vị truyền tải nhỏ hơn gọi

là đoạn (segment). Mỗi đoạn gồm bao gồm một header và phần payload của đoạn.

Header của đoạn bao gồm các trường cho bit đồng bộ, thông tin sửa lỗi, thông tin

về nguồn và đích đến và chiều dài của đoạn trong trường hợp các đoạn có chiều dài

khác nhau. Phần payload của đoạn có thể mang nhiều loại dữ liệu, như gói IP, tế

bào ATM hay các frame Ethernet (Hình 2.21). Khi hai burst xung đột với nhau

trong mạng chuyển mạch burst quang, chỉ có một số đoạn của một burst chồng lấn

lên burst kia mới bị rớt, như hình 2.22. Nếu thời gian chuyển mạch không được bỏ

qua thì có thêm một số đoạn có thể bị rớt khi chuyển mạch được cấu hình trở lại.

Trong các mô tả sau đây, ta gọi burst đến trước hay burst bị xung đột gọi là

contented burst và burst đến sau hay burst đến xung gọi là contending burst.

Để đạt được tính trong suốt thì lớp quang không cần phải nhận ra ranh giới thực

sự của các đoạn và không cần biết định dạng phần payload của mỗi đoạn. Trong

trường hợp này, lớp quang chỉ nhận ra thông tin như các node nguồn và đích

của burst, thời gian offset, thời gian của burst và có thể là độ ưu tiên của burst.

Tính trong suốt này có thể dẫn đến việc quyết định tối ưu nhất cho việc giảm thiểu

mất gói nhưng cũng có thể một đoạn có thể bị chia thành hai phần tách biệt do vậy

có thể mất mát gói sẽ tăng lên trong trường hợp đoạn này đến đích không được nhận

ra; tuy nhiên, bằng cách bảo đảm tính trong suốt, lớp lõi quang trở nên đơn giản và

không cần thiết phải tính toán lại các giá trị trong gói điều khiển ở các node lõi.

Hình 2.20: Mô tả giải quyết xung đột bằng phân đoạn burst

Nhóm 10 – H09VT7 37


Nếu như ranh giới của các đoạn hoàn toàn trong suốt trong mạng lõi toàn quang

thì các node biên phải chịu trách nhiệm định nghĩa và xử lý các đoạn trong miền

điện. Hơn nữa, node nhận phải có khả năng nhận ra điểm bắt đầu của mỗi đoạn và

xác định xem thử đoạn đó có còn nguyên vẹn hay không; do đó, một số header dùng

để nhận ra lỗi và sửa lỗi phải chứa trong mỗi đoạn. Thêm vào đó thông tin về tín

hiệu đồng hồ có thể cũng cần phải có trong mỗi header của mỗi đoạn để node nhận

ngõ ra có thể xác định và phục hồi dữ liệu trên mỗi đoạn. Một đoạn có thể một

frame Ethernet. Nếu mỗi đoạn bao gồm một frame Ethernet, việc đồng bộ và nhận

ra frame được thực hiện bởi trường preamble trong header của frame Ethernet,

trong khi lỗi và các frame không còn nguyên vẹn có thể được nhận ra bằng cách sử

dụng trường CRC trong frame Ethernet; do đó, không cần thiết phải có phần điều

khiển cho mỗi đoạn vì mọi thứ đã có sẵn trong một frame Ethernet. Nếu các đoạn

không được định nghĩa như những frame Ethernet, việc chọn lựa chiều dài của

mỗi đoạn trở thành một thông số chính của hệ thống. Một đoạn có thể có chiều

dài cố định hay thay đổi. Khi các đoạn có chiều dài không đổi thì việc đồng bộ ở

máy thu trở nên dễ dàng; tuy nhiên, những đoạn có chiều dài thay đổi lại có khả

năng chứa được những gói có chiều dài khác nhau. Kích thước của mỗi đoạn còn

phải cân nhắc giữa mất mát trong một lần xung đột và số lượng header trong một

burst. Đoạn dài sẽ dẫn đến mất nhiều dữ liệu cho mỗi lần xung đột; tuy nhiên,

những đoạn dài cũng dẫn đến ít overhead và tỉ số giữa chiều dài header so với

chiều dài payload sẽ nhỏ theo. Trong chương này, chúng ta giả sử rằng mỗi đoạn

là một frame Ethernet có chiều dài cố định và không cần phải tìm kích thước tối ưu

của mỗi đoạn.

Hình 2.21: Cấu trúc của burst được đóng kiểu phân đoạn

Một số vấn đề khác trong phân đoạn burst là quyết định xem đoạn nào bị rớt khi

xung đột xảy ra giữa hai burst. Chúng ta đã đặt tên cho burst bị xung đột là

contented burst còn burst xung đột là contenting burst. Chú ý rằng chùm được

Nhóm 10 – H09VT7 38


xem là contented hay contenting burst phụ thuộc vào thứ tự của nó đến chuyển

mạch chứ không phải thứ tự của gói điều khiển đến trước hay đến sau. Có hai cách

để xác định xem những đoạn nào nên rớt, được gọi là tail-dropping (rớt phần

đuôi) và head-dropping (rớt phần đầu).

Hình 2.22: Xung đột làm chồng lấn các đoạn lên nhau

Trong cách rớt phần đuôi tail-dropping thì các đoạn chồng lấn của contented

burst sẽ bị rớt còn trong cách rớt phần head-dropping đầu thì các đoạn của

contenting burst chồng lấn sẽ bị rớt. Ưu điểm của việc tail-dropping hơn head-

dropping trong việc thay đổi các gói sai thứ tự ở node đích với giả thuyết rằng các

gói bị rớt được truyền lại sau đó. Việc head-dropping làm cho các gói đến đích sai

thứ tự; tuy nhiên, ưu điểm của head-dropping là nó chắc chắn rằng một khi burst

đến một node không bắt gặp một xung đột nào và sau đó các burst này tiếp tục đi

đến đích mà không phụ thuộc vào các burst đi sau nó có mức ưu tiên nào đi chăng

nữa.

Nhóm 10 – H09VT7 39


KẾT LUẬN

Sau một thời gian sưu tập, tìm hiểu tài liệu và thực hiện chuyên đề "Chuyển

mạch burst quang" đã giúp nhóm hiểu được một cách tổng quan về nguyên lý và

các vấn đề cơ bản của chuyển mạch burst quang. Chuyên đề đã trình bày những nội

dung:

- Giới thiệu và so sánh về các công nghệ chuyển mạch quang, nêu bật được ý nghĩa

quan trọng của việc sử dụng chuyển mạch burst quang trong giai đoạn phát triển

hiện tại của mạng truyền tải quang.

- Nhóm đi sâu phân tích kiến trúc mạng OBS và hoạt động của mạng OBS theo sơ

đồ khối chức năng của mạng: về các phương pháp tổ hợp burst, các cơ chế báo hiệu

chủ yếu như JET, JIT, TAG, TAW, các thuật toán sắp xếp kênh, các phương pháp

giải quyết tranh chấp.

Qua các nội dung đã trình bày như trên, ta thấy rằng:

- Chuyển mạch OBS có khả năng tận dụng tài nguyên hiệu quả, phù hợp với các

công nghệ về phần cứng và thiết bị trong mạng WDM hiện tại, và khả năng hỗ trợ

cho nhiều loại giao thức khác nhau.

- Các cơ chế và phương pháp tổ hợp burst báo hiệu, sắp xếp kênh và giải quyết

tranh chấp của OBS đa dạng và linh hoạt có thể hỗ trợ các lưu lượng loại dịch vụ

yêu cầu QoS khác nhau.

- Tuy nhiên, OBS là một công nghệ chưa được chuẩn hóa và chưa có hệ thống

thương mại thực tế nào được đưa vào triển khai. Những vấn đề cơ bản của chuyển

mạch OBS được trình bày trong chuyên đề chủ yếu dựa trên các công trình nghiên

cứu, các bài báo khoa học và các luận văn của các nhà nghiên cứu và các kỹ sư

nước ngoài.

- Vấn đề nghiên cứu về OBS hiện tại và tương lai là tìm ra được các giao thức tối

ưu cho hoạt động của mạng và từ đó có thể thiết kế và chế tạo các thiết bị mạng phù

hợp.

Do đây là một lĩnh vực còn khá mới, nên việc tìm hiểu về chuyên đề “Chuyển

mạch burst quang” mới chỉ dừng lại ở mức lý thuyết tổng quát, chưa đi sâu vào

phân tích, đánh giá cụ thể hết các vấn đề ( như vấn đề định tuyến, QoS..). Nhóm rất

mong nhận được sự đánh giá, đóng góp ý kiến của thầy giáo và các bạn để chuyên

Nhóm 10 – H09VT7 40


đề được hoàn thiện hơn nữa, đồng thời có thể làm tiền đề để tiếp tục nghiên cứu,

phát triển các công nghệ mới hơn sau này.

Nhóm 10 – H09VT7 41


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Jason P.Jue, Vinod M. Vokkarane, Optical Burst Switched Networks, 2005.

Chương 1 trang 1 – 9, chương 2 trang 11 – 15, chương 3 trang 23 – 26, chương

4 trang 37 – 53, chương 5 trang 57 – 66, chương 6 trang 81 – 98.

[2] Mrinal Nandi, A technique to minimize contention in Optical Burst

Switching Networks, 2007. Chương 1 trang 1 – 6, chương 2 trang 10 – 26,

chương 3 trang 32 - 39 .

[3] Jolyon Ambrose Scoreby White, Modelling and demensioning of Optical

Burst Switching Networks, 2007. Chương 2, trang 11 – 34.

[4] Jing Teng, George N.Rouskas, A comparison of the JIT, JET and Horizon

Wavelength Reservation Schemes on a single OBS node, 2003.

[5] Lisong Xu, Harry G.Perros, George N.Rouskas, A simulation study of optical

switching and access protocols for WDM ring networks, 2002. Trang 143 – 145

[6] Yang Chen, Chunming Qiao, Xiang Yu, Optical Burst Switching: A new area

in optical networking research, 1998. Mục 1 đến hết mục 6 trang 1 – 9.

[7] Mai Thị Kim Liên, Nguyễn Đặng Phước Lâm, Giải pháp điều khiển nghẽn

trong mạng chuyển mạch burst quang bằng phương pháp lệch hướng đi, Báo

cáo Hội thảo sinh viên ngiên cứu khoa học Đại học Đà Nẵng, 2010

Nhóm 10 – H09VT7 42

Documents

82865523 Chuyen Mach Burst Quang Nhom 10 Hung Giang Hoan 4566