Một số thuật toán định tuyến và gán bước sóng trong mạng chuyển mạch BURST

Gói điều khiển burst được truyền đi trước khi truyền burst một khoảng thời gian gọi là TOffset, khoảng thời gian này cho phép CP được xử lý và các thiết bị chuyển mạch được thiết lập trư

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Luận văn được hoàn thành 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

MỞ ĐẦU

Công nghệ chuyển mạch burst quang (Optical Burst Switching – OBS) là một giải pháp hữu hiệu cho phép truyền tải lưu lượng trong mạng quang WDM hiện nay cũng như mạng toàn quang trong tương lai Tuy vậy, một vấn đề quan trọng trong mạng OBS vẫn chưa được giải quyết triệt để, mà có lẽ là cản trở chính trong triển khai mạng OBS vào thực tế, đó là xung đột giữa các burst được truyền trong mạng dẫn đến mất burst dữ liệu

Một giải pháp có tính đột phá đang được thầy giáo, PGS TS Bùi Trung Hiếu cùng với nhóm nghiên cứu đề xuất có khả năng loại bỏ hoàn toàn các tranh chấp bước sóng truyền tải và mất burst trong mạng quang chính là sử dụng giao thức báo hiệu xoay vòng (CSP- Circle Signalling Protocol) để truyền tải các burst qua mạng OBS

Vấn đề đặt ra là làm thế nào để truyền các burst trong mạng một cách tối ưu

để tận dụng được tối đa các tài nguyên vốn có của mạng Vì vậy việc định tuyến và gán bước sóng cho các burst là một chức năng quan trọng trong các mạng chuyển mạch burst quang (OBS Networks) Qua nghiên cứu, tìm hiểu cùng với sự hướng dẫn của thầy giáo, trong luận văn này tôi thực hiện nghiên cứu một số thuật toán định tuyến và gán bước sóng cho các burst quang trong các topo mạng điển hình của mạng chuyển mạch burst quang và xin phép được đưa ra giải pháp định tuyến

và gán bước sóng đồng thời trong mạng OBS sử dụng giao thức báo hiệu CSP

Cấu trúc của luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về mạng chuyển mạch burst quang

Chương này trình bày những khái niệm và vấn đề cơ bản về kỹ thuật chuyển mạch burst quang, bao gồm khái niệm chuyển mạch burst quang, cấu trúc của mạng chuyển mạch burst quang, các vấn đề về lập/ tách burst, nguyên lý truyền tải burst quang trong mạng OBS

Chương 2: Các giao thức báo hiệu trong mạng chuyển mạch burst quang

Chương này trình bày các vấn đề và các giao thức báo hiệu đã được đề xuất trong mạng chuyển mạch burst quang, làm cơ sở khoa học để nghiên cứu các thuật toán định tuyến và gán bước sóng trong mạng OBS

Chương 3: Một số thuật toán định tuyến và gán bước sóng trong mạng chuyển mạch burst quang

Chương này trình bày các nghiên cứu và các thuật toán định tuyến và gán bước sóng trong mạng chuyển mạch burst quang đã được đề xuất từ đó đưa ra giải pháp định tuyến và gán bước sóng đồng thời trong mạng OBS sử dụng giao thức CSP

Do điều kiện thời gian và trình độ có hạn, luận văn sẽ không tránh khỏi những sai sót Kính mong thầy, cô giáo và bạn bè, đồng nghiệp đóng góp ý kiến để tôi có thể hoàn thiện hơn

Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cám ơn chân thành tới thầy giáo, PGS TS Bùi Trung Hiếu đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài Tôi cũng xin được gửi lời cám ơn tới các thầy giáo trong Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông cùng các bạn học đã giúp đỡ cho tôi hoàn thành cuốn luận văn này

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ MẠNG CHUYỂN MẠCH BURST QUANG 1.1 Các khái niệm về chuyển mạch burst quang

1.1.1 Chuyển mạch burst

Chuyển mạch burst quang được thiết kế hướng tới một sự cân bằng giữa công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói quang Trong một mạng OBS thì burst là phần tử nhỏ nhất của mạng Một burst dữ liệu là một tổ hợp gồm nhiều gói IP, được chuyển mạch qua mạng OBS một cách hoàn toàn bằng tín hiệu quang (mạng OBS toàn quang) Các header của burst còn được gọi là các gói điều khiển của burst (CP- Control Packet) được truyền đi trước khi thực hiện truyền burst đó

để các nút thực hiện cấu hình chuyển mạch dọc theo tuyến cần truyền Các gói điều khiển burst được truyền ở kênh truyền riêng biệt (kênh điều khiển) với các kênh truyền burst (kênh dữ liệu) Gói điều khiển burst được truyền đi trước khi truyền burst một khoảng thời gian gọi là TOffset, khoảng thời gian này cho phép CP được

xử lý và các thiết bị chuyển mạch được thiết lập trước khi burst dữ liệu đến được các nút trung gian trong tuyến truyền dẫn Do đó, không cần các bộ đệm điện tử hay bộ đệm quang tại các nút trung gian trong khi gói điều khiển đang được xử lý Gói điều khiển cũng có thể định rõ khoảng thời gian truyền burst để cho các nút trung gian biết được để các nút đó có thể tái cấu hình bộ chuyển mạch của chúng cho burst đến tiếp theo

Bằng việc đặt trước tài nguyên trong mạng chỉ trong một khoảng thời gian

đã được xác định rõ ràng sẽ tốt hơn việc đặt trước tài nguyên trong một khoảng thời gian không xác định hay việc chiếm dụng tài nguyên toàn phần (trong chuyền mạch kênh) Lúc này tài nguyên mạng có thể được sử dụng, cấp phát hiệu quả hơn

và việc ghép kênh sẽ được thực hiện ở một mức cao hơn

1.1.2 Thiết lập burst

Thiết lập burst là một quá trình của việc tổng hợp các dữ liệu đến từ các lớp cao hơn của mạng thành các burst dữ liệu tại nút đầu vào trong một mạng OBS Khi các gói dữ liệu tới (gói IP, ATM,…) từ lớp cao hơn đến nút đầu vào, chúng được lưu vào những bộ đệm điện tử tùy theo đích đến của chúng và tùy theo lớp dịch vụ của chúng Một thiết bị thiết lập burst phải là một thiết bị có khả năng sắp xếp được các gói dữ liệu đó vào trong các burst dựa vào các quy tắc thiết lập burst nhất định (hay còn gọi là các chính sách khởi tạo burst)

Thông số chính trong việc thiết lập một burst dữ liệu là “tiêu chuẩn khởi động” hay “tiêu chuẩn kích hoạt”, đó là việc xác định khi nào cần tạo nên 01 burst

từ các gói dữ liệu và gửi burst đó vào trong mạng OBS Tiêu chuẩn này là rất quan trọng, bởi vì nó kiểm soát các đặc tính quá trình truyền đến đích của burst trong lõi

của mạng OBS Có nhiều kiểu kỹ thuật thiết lập burst trong mạng OBS hiện tại, trong đó các kỹ thuật thiết lập burst phổ biến và thông dụng nhất là “Thiết lập burst dựa trên bộ định thời” (timer-based) và “Thiết lập burst dựa trên ngưỡng dữ liệu” (threshold-based)

Ngoài hai kỹ thuật thiết lập burst phổ biến trên thì trong [11] cũng giới thiệu một kỹ thuật thiết lập burst dựa vào sự dự đoán, trong đó giá trị “timeout” hay

“threshold” của burst tiếp theo sẽ được dự đoán trước một thời gian khi burst đó được truyền đi dựa vào tốc độ của lưu lượng tải tin tại thời điểm đó Lúc này một gói BHP (burst header packet) được gửi đi trong mạng lõi trước khi burst đó được thiết lập để các nút trong mạng có thể biết trước một cách tương đối về các tham số của burst tiếp theo

Kỹ thuật thiết lập burst được thông qua tại một nút đầu vào của mạng OBS

sẽ ảnh hưởng đến kỹ thuật báo hiệu được thực thi trong mạng lõi bởi vì hầu hết các kỹ thuật báo hiệu trong mạng OBS đều cần phải biết được chiều dài của một burst đến, thời gian tới của burst đó hoặc cả hai để thực hiện công việc đặt trước hiệu quả tài nguyên mạng (tuyến đường, bước sóng,…) bên trong mạng lõi của mạng OBS

1.2 Một số cấu trúc của mạng chuyển mạch burst quang

1.2.1 Cấu trúc cơ bản của một mạng OBS

Một mạng OBS cơ bản bao gồm nhiều nút chuyển mạch burst quang gồm các nút biên (hay còn được gọi là các nút “rìa”) và các nút lõi, được liên kết với nhau thông qua các kết nối sợi quang (fiber link) Mỗi một liên kết sợi quang có khả năng cung cấp nhiều kênh đa bước sóng (WDM chanel) sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM Tenology) Trong các kênh đa bước sóng

đó sẽ có 01 kênh bước sóng (kênh điều khiển) được sử dụng để truyền các gói điều khiển burst (CP- Control Packet) và còn lại là các kênh truyền burst (kênh dữ liệu) Nhờ có sự tách bạch riêng rẽ giữa các kênh dữ liệu và kênh điều khiển nên việc truyền dữ liệu giữa các nút bên trong mạng lõi chỉ đơn giản là việc chuyển mạch các burst dẫn đến tốc độ truyền dẫn của mạng OBS sẽ đáp ứng được yêu cầu của mạng thế hệ sau NGN hay mạng internet tốc độ cao Hình 1.3 dưới đây minh họa cho cấu trúc cơ bản của một mạng OBS

Trong cấu trúc cơ bản của mạng OBS ta có thể thấy rằng mỗi một nút có thể nhận được cả hai loại lưu lượng bao gồm lưu lượng đầu vào (các gói dữ liệu mới đến cần được thiết lập thành burst) và các lưu lượng chuyển tiếp (các burst đến)

Vì vậy một số nút trong mạng OBS có thể phải có cả hai chức năng là một nút biên (chứa bộ định tuyến biên – edge router) và là một nút lõi (chứa bộ định tuyến lõi – core router) Những nút như vậy được gọi là những “nút lai” (hybrid node)

Hình 1.3: Cấu trúc cơ bản của một mạng OBS [2]

1.2.2 Cấu trúc mạng OBS định tuyến bước sóng động (Dynamic Wavelength Routing OBS Network)

Một mạng DWR-OBS cũng có các chức năng của một mạng OBS cơ bản như đã đề cập ở trên và mang nhiều ưu điểm nổi bật đó là sự dự liệu QoS cụ thể, có khả năng thích ứng nhanh với với những thay đổi về lưu lượng động trong mạng quang và việc sử dụng hiệu quả hơn đối với mỗi kênh bước sóng so với mạng quang định tuyến bước sóng tĩnh (SWR-ONs)

1.2.3 Cấu trúc Labeled Optical Burst Switching Network (LOBSN)

Mô hình LOBS [13, 14] được xem như là sự mở rộng một cách tự nhiên của mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS cho mạng OBS Trong cấu trúc này thì các server đặc tính MPLS như là một lớp tích hợp giữa lớp IP và lớp WDM LOBS cung cấp các dữ liệu về đường đi, lưu lượng và kỹ thuật sử dụng tài nguyên, khả năng tồn tại mạng và một số tính năng khác liên quan đến cấu trúc khung MPLS Trong [14], cấu trúc một nút LOBS được đề xuất trong đó các burst đến có thể được tách thành các gói dữ liệu tại nút đó rồi lại được thiết lập trở lại thành các burst và được gửi trở lại vào trong mạng WDM

1.2.4 Cấu trúc mạng OBS kênh điều khiển chung (C 3 -OBS)

Cấu trúc C3-OBS [15- 17] sử dụng một kênh điều khiển chung, kênh này cập nhật tất cả các yêu cầu tại tất cả các nút trong mạng vào trong các gói điều khiển burst CPs, các CP này được gửi đi trong kênh điều khiển chung này tới tất cả các nút trong mạng Vì vậy mỗi khi các nút trong mạng có nhu cầu truyền thông tin, cần đặt trước tài nguyên mạng, định tuyến đường trong mạng sẽ thực hiện tra cứu thông tin trạng thái của mạng qua kênh điều khiển chung này để đưa ra những quyết định hợp lý Sau khi có những quyết định các nút này lại gửi các gói điều

Mạng khác

Mạng OBS

Mạng Khách hàng

khiển burst của mình lên kênh điều khiển chung và cập nhật cho tất cả các nút trong mạng được biết về việc chiếm giữ tài nguyên của mình

1.3 Nguyên tắc hoạt động cơ bản của mạng OBS

Các đặc điểm cơ bản khác của một mạng OBS như sau:

Báo hiệu ngoài băng (Out-of-band Signalling): Các gói điều khiển burst

được truyền đi trên một kênh điều khiển riêng biệt với kênh truyền các burst đó, tại mỗi nút mà nó đi qua được thực hiện chuyển đổi O/E, xử lý gói điều khiển và chuyển đổi E/O rồi lại được gửi đi đến nút tiếp theo trên đường truyền

Tính trong suốt dữ liệu (Data transparency): Dữ liệu được truyền đi hoàn

toàn trong suốt với các nút trung gian trong mạng OBS (hay có thể nói đối với các nút lõi trong mạng OBS chỉ thực hiện việc chuyển mạch toàn quang đối với các burst) Chỉ tại các nút đầu vào (và các nút đầu ra ) cần quan tâm tới việc tập hợp (phân tách burst) các gói dữ liệu lại thành các burst (thành các gói dữ liệu), thiết lập tốc độ truyền dữ liệu, biến đổi tín hiệu,…

Khoảng cách trễ thời gian giữa gói điều khiển và dữ liệu: Các gói điều

khiển burst được gửi đi trước khi gửi burst đó đi trong mạng một khoảng thời gian nhất định được gọi là TOffset Tùy theo các phương pháp báo hiệu sẽ ảnh hưởng đến thời gian trễ này

Đặc tính thông minh tại các nút biên (Network intelligence at the edge):

Tại các nút biên đưa ra tất cả quyết định cho việc truyền dữ liệu bên trong mạng từ việc tập hợp các gói dữ liệu lại thành các burst (và tách lại thành các gói ban đầu) cho đến việc đưa ra các quyết định về định tuyến, lựa chọn bước sóng (định trước tài nguyên mạng), lúc này thì tại các nút lõi đơn giản chỉ là thực hiện công việc chuyển mạch toàn quang cho các burst

Đặc trưng không đồng bộ (Asynchronous Functioning): Đặc trưng này

chính là sự đơn giản vốn có của mạng OBS trong đó các nút trong mạng không nhất thiết phải đồng bộ hóa với nhau

Ngoài ra còn một số đặc trưng khác của các mô hình mạng OBS đã giới thiệu ở trên đó là: sử dụng các đường dây trễ quang (FDL) như là các bộ đệm quang tại các nút để đệm burst phục vụ cho việc giải quyết tranh chấp burst [18, 19], thực hiện việc phân mảnh burst [19, 20], tích hợp việc thiết lập và giải phóng burst với bộ đệm điện tử và thực hiện xen, rẽ dữ liệu tại các nút theo mô hình LOBS [13],…

CHƯƠNG 2- CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG MẠNG

CHUYỂN MẠCH BURST QUANG 2.1 Nguyên lý báo hiệu trong mạng OBS

2.1.1 Các phương pháp đặt trước tài nguyên trong mạng OBS

Nguyên tắc chính của việc báo hiệu trong mạng OBS đó chính là việc xác định làm thế nào để các bộ chuyển mạch OXC biết được phải chuyển mạch các burst quang trong mạng OBS hay có thể nói là các bộ điều khiển chuyển mạch phải

có được tài nguyên của mạng (tuyến đường, bước sóng truyền dẫn) để phục vụ cho công việc truyền một burst từ đầu vào đến đầu ra của mạng OBS Do vậy để có được điều này thì các bộ điều khiển chuyển mạch SCU phải thực hiện đặt trước tài nguyên mạng cho mỗi một cuộc truyền tín hiệu trong mạng và các giao thức đặt trước tài nguyên [21] phải đáp ứng được việc xác định, vận hành và bảo trì các cơ

sở dữ liệu về tình trạng tài nguyên mạng

Về cơ bản thì có thể chia ra 03 phương pháp đặt trước tài nguyên trong mạng OBS đó là: Không đặt trước tài nguyên [22], đặt trước một chiều hay còn gọi

là phương pháp đặt trước TAG (tell and go) [23] và đặt trước hai chiều hay còn gọi

là phương pháp đặt trước TAW (tell and wait) [23] Ngoài ra còn có một số phương pháp báo hiệu biến thể của phương pháp TAW đó là báo hiệu “khởi động tại nút trung gian” INI (Intermediate Node Initiated) [24] và báo hiệu “gói điều khiển kép” DCP (Dual Control Packet) [25] Tuy nhiên hiện nay có rất nhiều nhà nghiên cứu chỉ quan tâm đến hai phương pháp đó là TAG và TAW vì vậy trong đồ

án này cũng chỉ đề cập đến hai phương pháp này

Từ khi mô hình mạng OBS được đề xuất bởi Yoo, Jeong và Qiao trong [6-8] cho đến nay thì có rất nhiều giao thức đặt trước tài nguyên đã được nghiên cứu và

đề xuất với mục đích làm tối ưu hóa hoạt động của mạng OBS mà quan trọng nhất

là xử lý được vấn đề tranh chấp burst trong mạng để giảm được sự mất burst trong quá trình truyền dẫn Có thể liệt kê ra các giao thức đặt trước tài nguyên theo thứ

tự được công bố như sau:

• Just Enough Time (JET) [8]

2.1.2 Tương quan giữa phương pháp “định trước ngay lập tức” và “định trước trễ”

Phần này chúng ta sẽ thực hiện phân tích và so sánh hai phương pháp đặt trước tài nguyên đó là “đặt trước ngay lập tức” và “đặt trước trễ”, việc đặt trước tài nguyên này được thực hiện tại các nút trung gian trên đường truyền được lựa chọn khi gói điều khiển tới các nút đó Khi cố gắng đặt trước một tài nguyên mạng thí

dụ như một kênh dữ liệu hay một bước sóng chẳng hạn thì bộ điều khiển chuyển mạch hay bộ SE có thể sử dụng một trong hai kỹ thuật trên Một là tài nguyên tại nút trung gian được đặt bằng cách chiếm lấy tài nguyên đó ngay sau khi SE xử lý gói tin điều khiển đến nút đó Hai là tài nguyên tại nút trung gian được đặt trước sẽ được chiếm lấy chỉ trong khoảng thời gian mà burst tương ứng cần để dùng Cách thứ nhất được gọi là “đặt trước ngay lập tức” cách còn lại được gọi là “đặt trước trễ”

2.1.3 Tương quan giữa phương pháp đặt trước tài nguyên “điền ô trống” và

“không điền ô trống”

Khi sử dụng phương pháp đặt trước tài nguyên trễ, một giao thức được gọi là

có khả năng triển khai việc “điền ô trống” nếu nó có thể xắp xếp để tận dụng được tài nguyên trên kênh truyền cho việc truyền một burst tương thích qua không gian trống trên kênh truyền dữ liệu mà đã được đặt trước tài nguyên cho một burst khác trước đó Như ta đã đề cập ở phần trên, JET là một trong các giao thức có thể triển khai việc “điền ô trống” này, trong đó JET sẽ nỗ lực thực hiện điền ô trống bằng cách truy xuất đến cơ sở dữ liệu tại SCU (hay SE) tại từng nút trung gian, cố gắng tìm ra khoảng thời gian thích hợp trong bất kỳ kênh dữ liệu nào phục vụ cho Burst cần truyền

Như hình 2.6 và hình 2.7, ta có thể thấy rõ cùng một trường hợp xắp sếp lịch truyền burst cho 02 burst (burst 1 và burst 2) cố gắng sử dụng cùng một tài nguyên đầu ra trong một nút Đối với mỗi burst thì các gói điều khiển tương ứng CP1 và CP2 được xử lý và CP1 đến trước CP2 Vì TOffset của burst 2 nhỏ hơn burst 1 do vậy mà burst 2 sẽ đến nút trước khi burst 1 đến nút đó

Nhưng ở trường hợp 1 không sử dụng giao thức có điền ô trống thì burst thứ

2 vẫn bị loại bất chấp tài nguyên của kênh lúc này vẫn có thể đáp ứng được cho nó (ta có thể thấy rằng trên hình vẽ kênh lúc này là “rỗi” có nghĩa là có khả năng đáp ứng được cho việc truyền burst 2) bởi vì khi CP1 được xử lý thì tài nguyên kênh truyền lúc này đã được đặt ngay lập tức (như đã mô tả trên hình 2.4) Còn nếu ở trường hợp 2 thì burst 2 đủ điều kiện để sử dụng được khoảng trống tài nguyên của kênh tại nút này và burst được truyền qua nút thành công Hình 2.6 tương ứng với

sử dụng các giao thức Horizon, JIT hoặc JIT+ còn hình 2.7 tương ứng với sử dụng giao thức JET

Hình 2.6: Việc xếp lịch truyền 02 burst sử dụng giao thức báo hiệu không điền ô trống (ví

dụ như Horizon, JIT hay JIT + ) [2]

Hình 2.7: Việc xếp lịch truyền 02 burst sử dụng giao thức điền ô trống (JET) [2] 2.2 Một số giao thức báo hiệu điển hình

2.2.1 Giao thức JET (Just Enough Time)

Giao thức báo hiệu JET được đề xuất năm 1999 bởi Qiao và Yoo [8] làm việc dựa trên nguyên tắc sau: Một kênh dữ liệu đầu ra đã cho của một nút được đặt trước cho một burst nếu như thời gian đến nút của burst đó sau “mức giới hạn thời gian – the time horizon” của kênh dữ liệu đó hay nói cách khác là thời gian đến của burst đó phải nằm trong thời điểm kênh dữ liệu đó “rỗi” và “chiều dài của burst”

đó (thời gian truyền burst đó) cộng với TOXC phải trước thời điểm “rỗi” của kênh

dữ liệu đó kết thúc (hay trước thời điểm kênh đó “bận”)

2.2.2 Giao thức Horizon

Cũng trong năm 1999, Turner đề xuất giao thức báo hiệu Horizon [26] Đây

là một giao thức báo hiệu “định trước trễ” nhưng lại không có khả năng “điền ô trống” Thời gian “horizon” ở đây được xác định là thời điểm sớm nhất mà kênh truyền được xác định là rỗi Vì Horizon không sử dụng điền ô trống nên nó không thể tận dụng được khoảng tài nguyên rỗi khi nó đã xử lý gói điều khiển CP của một burst mặc dù từ khi xử lý xong đến khi quyết định cấu hình bộ OXC thì thời điểm

đó kênh dữ liệu vẫn có khả năng truyền được một burst thích hợp khác (như được

mô tả trong hình 2.6) do vậy giao thức Horizon không được ưa chuộng như giao thức JET

Thời điểm

đến của CP1

Thời điểm đến của CP2

Thời điểm đến của burst 2

Thời điểm đến của burst 1

Thời điểm đến của burst 2

Thời điểm đến của burst 1

Kênh

điều khiển

Kênh

dữ liệu

2.2.3 Giao thức JIT (Just in Time)

Giao thức JIT [27] được xuất hiện vào tháng 12 năm 2000 do Wei và McFarland đề xuất Giao thức JIT hoạt động dựa trên mô hình định trước tài nguyên ngay lập tức và không thể điền ô trống Nguyên tắc của JIT đó là: một kênh dữ liệu đầu ra của một nút được đặt trước tài nguyên cho một burst ngay khi gói điều khiển của nó tới nút đó Nếu kênh dữ liệu này không thể sắp xếp được tài nguyên thì lúc này gói điều khiển này sẽ bị loại bỏ đồng nghĩa với việc burst tương ứng sẽ bị “rớt” không thể truyền qua nút đó Giao thức JIT hoạt động hoàn toàn dựa theo nguyên tắc FCFS và kênh truyền dẫn được gọi là đang ở trạng thái “chờ” ngay khi kênh đó thực hiện thành công việc đặt trước tài nguyên cho một burst

2.2.4 Giao thức JumpStart

Nền tảng của giao thức JumpStart dựa trên giao thức JIT nhưng có thêm vào một số đặc tính sau đây: Cho phép triển khai QoS, Hỗ trợ Multicast, Cho phép chuyển mạch nhãn và Cho phép những kết nối ổn định (các đường dẫn quang ổn định)

Trong giao thức JumpStart thì tại nút biên nguồn sẽ triển khai một bản tin báo hiệu tới nút lõi trung gian đầu tiên vào trong khi burst đang đợi để được truyền

đi Nếu nút đầu vào có thể chuyển burst đó đi thì nó sẽ gửi lại cho nút biên một bản tin xác nhận (ACK) và chuyển tiếp gói điều khiển burst tới các nút lõi trong mạng Ngược lại nếu nút đầu vào không thể chuyển burst đó đi thì nó cũng gửi lại một bản tin không xác nhận (NAK) tới nút biên và burst đó bị “rớt”

2.2.5 Giao thức JIT +

Giao thức JIT+ được đề xuất năm 2003 bởi Teng và Rouskas [30], giao thức này cải thiện hơn giao thức JIT như sau: Một kênh dữ liệu được đặt trước cho một burst nếu thời gian tới của burst đó xảy ra sau mức “giới hạn thời gian” (time horizon) của kênh dữ liệu đó và nếu kênh dữ liệu đó có thể đặt trước tối đa một phần tài nguyên khác Điều này có nghĩa là giao thức JIT+ không cố gắng thực hiện phương pháp điền ô trống mà nó cố gắng cải thiện hiệu năng của giao thức JIT đó

là cho phép tối đa đặt trước hai tài nguyên mạng đồng thời (đặt trước tài nguyên cho 02 burst) với điều kiện không có tranh chấp burst và tài nguyên mạng sẵn có cho 02 burst vào thời điểm thiết lập kênh truyền

2.2.6 Giao thức E-JIT

Giao thức E-JIT hay còn gọi là giao thức JIT “nâng cao” được giới thiệu bởi Rodrigues [31] năm 2007 Giao thức này cũng có nền tảng là giao thức JIT và có những cải tiến hơn JIT đó là tính đơn giản tương đối của nó, trong khi giao thức JIT+ cải thiện JIT bằng cách chỉ cho phép tối đa 02 phiên đặt trước tài nguyên đồng thời E-JIT cải thiện giao thức JIT bằng cách cải thiện sơ đồ sắp xếp lịch truyền

burst trên kênh dữ liệu, rút ngắn khoảng thời gian mà tại đó kênh dữ liệu đang có trạng thái là “đã đặt trước” (reserved status) do đó tăng được sự hữu dụng kênh truyền quang và làm giảm được xác suất mất burst trên kênh truyền dẫn

Các giao thức báo hiệu điển hình như đã giới thiệu ở phần trước đều thuộc phương pháp báo hiệu TAG, do vậy thời gian mà các burst phải chờ để được truyền đi tùy thuộc vào thời gian truyền gói điều khiển qua bao nhiêu nút (n nút) và

xử lý gói điều khiển TSetup cũng như thời gian cấu hình chuyển mạch TOXC Đối với mỗi một giao thức định trước ngay lập tức (JIT, JIT+ và E-JIT) hay định trước trễ

có thể điền ô trống (JET, JumpStart) đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng

đó là thời gian xử lý nhanh, đơn giản hóa cấu trúc cơ sở dữ liệu và thuật toán hoạt động nhưng xác suất mất burst tương đối cao, không tận dụng được tài nguyên mạng (đối với định trước ngay lập tức) hay tận dụng được tài nguyên mạng, tối ưu kênh truyền giảm được xác suất mất burst nhưng cấu trúc cơ sở dữ liệu tương đối phức tạp (đối với định trước trễ và có thể điền ô trống) Tuy nhiên đối với các giao thức này thì vấn đề lớn nhất vẫn chưa được khắc phục đó chính là xung đột dẫn đến mất burst truyền dẫn qua mạng

2.3 Giới thiệu giao thức báo hiệu xoay vòng CSP

Gần đây đã xuất hiện một giao thức điều khiển không tranh chấp cho mạng OBS được gọi là giao thức báo hiệu xoay vòng CSP (Cycle Signalling Protocol) do PGS TS Bùi Trung Hiếu và các cộng sự đề xuất, đã giải quyết được vấn đề tranh chấp bước sóng truyền tải và mất burst một cách hoàn toàn bằng cách truyền một gói tin điều khiển burst BCP (Burst Controlling Packet) theo vòng và đăng ký trước bước sóng truyền burst trong mạng

2.3.1 Phương pháp truyền bản tin điều khiển BCP

Như ta biết mạng truyền tải OBS có thể được xây dựng theo nhiều cấu hình khác nhau, ta xét trên một mạng thỏa mãn điều kiện là trong mạng tạo được ít nhất một vòng truyền dẫn khép kín đi qua tất cả các nút mạng và chỉ qua mỗi nút mạng một lần (việc tạo ra một vòng như vậy có thể sử dụng thuật toán người đi du lịch – Travel Agent Algorithm) Vòng này được sử dụng để truyền BCP và các thông tin báo hiệu khác, tạm gọi là vòng báo hiệu SR (Signalling Ring) Điển hình các mạng

có thể thỏa mãn điều kiện này là các mạng có cấu hình vòng (ring) hoặc mắt lưới (mesh) Mô hình mạng sử dụng CSP được chỉ ra trên hình 2.12 dưới đây