Đề tài chương 2 công nghệ và kiến trúc Định tuyến lệch hướng trong mạng obs

TÓM TẮTĐịnh tuyến lệch hướng là một phương pháp được dùng để giải quyết nghẽn trong mạng chuyển mạch burst quang.. Mục đích của bài báo này là đưa ra một giải pháp hạn chế nghẽn bằng phư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Đ tài: ề

Chương 2 Công nghệ và kiến trúc_ Định tuyến

lệch hướng trong mạng OBS

MÃ HỌC PHẦN : 2021-2022.1.TIN4463.001

Giảng viên hướng dẫn : Đặng Thanh Chương

Sinh viên thực hiện : Huỳnh Bá Lam Điền

Mã sinh viên : 18T1021059

HUẾ, THÁNG 1 2 NĂM 2021

Mục lục

Tóm tắt……… 4

1 Đặt vấn đề……….4

2 Thuật toán định tuyến lệch hướng……….4

2.1 Cơ sở lý thuyết 4

2.2 Phương pháp định lệch hướng đi……… 5

2.3 Cấu trúc kiểm tra………5

2.4 Kết quả mô phỏng và đánh giá……….7

3 Kết luận……….7

Tài liệu tham khảo……… 8

TÓM TẮT

Định tuyến lệch hướng là một phương pháp được dùng để giải quyết nghẽn trong mạng chuyển mạch burst quang Mục đích của bài báo này là đưa ra một giải pháp hạn chế nghẽn bằng phương pháp định tuyến làm lệch hướng đi Tại node trung gian nếu nghẽn xảy

ra thì gói tin điều khiển sẽ được định tuyến để truyền đi trên một đường khác, như vậy tránh được hiện tượng mất dữ liệu và xác suất suy hao của chùm được giảm đi đáng kể Kết quả mô phỏng dưới đây sẽ cho ta một giải pháp giảm sự mất burst đến mức thấp và cải thiện chất lượng đường truyền

Các gói IP khi đến nút biên của mạng OBS sẽ được kết hợp lại thành chùm dữ liệu (DP) Sau một khoảng thời gian hoặc khi đạt đến độ dài nhất định, chùm sẽ được tạo ra tại nút biên cùng với gói điều khiển chùm (BCP) BCP sẽ được gởi đi trước DB và được xử lý điện tử tại các nút trung gian để đặt trước tài nguyên cho DB Sau khi BCP đã đặt trước bước sóng trên toàn tuyến từ nguồn đến đích thì DB sẽ được phát đi Mạng chuyển mạch burst quang cung cấp sự truyền dẫn phi kết nối nên có khả năng burst sẽ tranh chấp với một burst khác tại các node trung gian Có 4 phương pháp cơ bản giải quyết nghẽn đó là: đệm bằng đường dây trễ quang, chuyển đổi bước sóng, phân đoạn chùm và định tuyến lệch hướng Đối với phương pháp định tuyến lệch hướng, các chùm bị xung đột sẽ được gởi tới liên kết ra khác của nút và sau đó được định tuyến qua một tuyến khác để đến đích

2.Thuật toán định tuyến lệch hướng

2.1.Cơ sở lý thuyết

Làm lệch hướng đi là một phương pháp giải quyết nghẽn bằng việc định tuyến một chùm tranh chấp đến một ngõ ra khác so với ngõ ra theo dự kiến Tuy nhiên chùm lệch hướng có thể đến đích theo một tuyến dài hơn Vì vậy có thể xảy ra trễ đầu cuối – đầu cuối của một chùm Làm lệch hướng đi không được khả thi trong mạng chuyển mạch điện vì khả năng lặp và phân tán chùm

Hình 1 Cấu trúc của mạng OBS với kỹ thuật làm lệch hướng đi

Trong khi xử lí gói điều khiển để truyền đi chùm trên tuyến chính, nếu chùm cảm thấy nghẽn thì một gói điều khiển khác được bắt đầu từ nút nghẽn trung gian và chùm 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 chùm được hay không hay loại bỏ và thực hiện gửi lại từ nút nguồn

2.2.Phương pháp định lệch hướng đi Phương pháp định tuyến

Quản lí DB của router rìa

Gói điều khiển OAM

Gói điều khiển

lệch hướng đi trong OBS bao gồm các bước

được miêu tả như trong hình 2

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

chùm

Bước 3: Nút nguồn truyền đi chùm sau một

khoảng offset

Bước 4: Nếu tại một nút không có kênh ngõ ra

nào hiệu lực cho chùm, trước hết nó kiểm tra có

phải nút hiện tại là nguồn hay không Nếu nút

hiện tại là nút nguồn thì định lệch hướng không

thực hiện Thay vì đó, sau khi đợi một khoảng

thời gian, nguồn truyền lại gói điều khiển rồi

sau đó chùm 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

Nút Nguồn Nút trung gian

Sender

Hình 2 Phương pháp định lệch hướng

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 chùm và gửi bản tin NACK đến nguồn để truyền lại từ nguồn

2.3.Cấu trúc kiểm tra

Đưa ra cấu trúc kiểm tra để quyết định có nên loại bỏ hay thực hiện làm lệch hướng hay không

x i,i 1 là một giá trị nhị phân phù hợp liên kết (i, i+1) giữa nút i và nút kế tiếp i+1

Đưa ra quyết định:

 Nếu C h 0 , làm lệch hướng đi chùm.

 Nếu khác thì loại bỏ chùm

Nếu số lượng nút trên tuyến chính từ nguồn s đến nút nghẽn c lớn hơn từ nút nghẽn

c đến nút đích d, điều đó thì C h 0 , thực hiện làm lệch hướng để giải quyết tranh chấp Ngược lại chùm sẽ bị loại bỏ

Công thức (1) được sử dụng để nhằm đạt được mục đích:

x j , j 1

j , j 1 N d

x i,i 1 i,i 1 N c

 Tài nguyên mạng được tiết kiệm và cải tiến chùm bằng việc định lệch hướng

đi nếu nút nghẽn gần nút đích và truyền lại nếu nút nghẽn gần nút nguồn

 Giảm bớt việc xử lí tải và mào đầu (thời gian và tài nguyên đặt trước bởi những gói điều khiển)

Cấu trúc kiểm tra để thõa b :

C b lg b lg 1

d 1

1 b i,i

i 1

, i, i 1 N d (2)

Với b là tốc độ chặn có thể chịu được từ đầu cuối – đầu cuối trên một tuyến

Đưa ra quyết định:

 Nếu C b 0 , làm lệch hướng đi chùm

 Nếu khác thì loại bỏ

Ở đây b

i,i 1 thể hiện khả năng (xác suất) tranh chấp giữa nút i và i+1 Mong muốn

lựa chọn tuyến với xác suất tranh chấp nhỏ để giảm mức độ suy hao chùm và mức độ bị chặn trong mạng

Đưa ra hai quyết định:

1,

Q

1,

nêu giá tri Ch 0 khác

1

1 b

b b

*

*

nêu b C

M

,

nêu Cb 1

nêu Cb 2

(4)

Ở đây w h <<M là trọng lượng số nút liên quan đến tốc độ suy hao chùm Kết hợp cấu

trúc kiểm tra ta có được:

1,

C

nêu Qt w h

Định lệch hướng được thực hiện nếu C t =1

Công thức tính lưu lượng nguồn và xác suất của chùm suy hao

n0

N s

(7)

(8)

1

103

C L

L

103 C

Ta có thể điều chỉnh i n0 ở mẫu số công thức 3.20 để khoảng mà hệ thống cần thiết ở trạng thái i cho chùm làm trễ vượt quá B ms.

BC

i n0 i n0 1

p i

(10)

Xác suất chùm suy hao:

P L

e i i (11)

2.4.Kết quả mô phỏng và đánh giá

1

i

i

1

n i i

n i

i n0 1

p i

n

0

giảm nếu tăng giá trị FDL Với FDL=50ms thì xác suất chùm suy hao nhỏ hơn FDL=10ms

và không FDL Việc khắc phục nghẽn trong mạng đạt hiệu quả cao nếu sử dụng phương

pháp làm lệch hướng đi kết hợp với FDL lớn Nguyên nhân là do khi sử dụng FDL, lưu lượng burst của nhiều nguồn khác nhau sẽ tác động qua lại, làm cho sự tương quan về thời gian biểu hiện rõ ràng hơn

Hình 3 Kết quả thu được

Trong mạng OBS, việc giải quyết sự cố trong mạng khi lưu lượng đưa vào mạng quá lớn rất cần thiết khi mạng hoạt động, nội dung bài báo này đã nêu lên một cách giải quyết khả thi bằng thuật toán làm lệch hướng đi của chùm khi nghẽn xảy ra tại một nút trung gian trong mạng 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 chùm suy hao khi các thông số hệ thống và lưu lượng thay đổi

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] C.Qiao and M.Yoo (1999), “Optical burst switching (OBS) – a new paradigm for an

optical internet”, Journal of High Speed Networks, vol.8, pp.69–84, March.

[2] S.Lee, K.Sriram, H.Kim, J.Song (2003), “Contention-based Limited Deflection

Routing in OBS Networks”, Proceedings of IEEE Globecom, vol.5, pp.2633-2637,

San Francisco, USA, December

[3] Jason P.Jue, Vinod M.Vokkarane, “Optical burst switched network”, optical networks

series, Springer; 2005

[4] Klaus Dolzer, Christoph Gauger, Jan Spath and Stefan Bodamer; “Evaluation of

Electronics and Communications; 2001.

[5] [Trần Quang Vinh, Vũ Mỹ Hằng, “Kiến trúc mạng chuyển mạch burst quang”.

[6] ThS Nguyễn La Giang,“Chuyển mạch chùm quang OBS: một giải pháp cho mạng đường trục internet thế hệ sau” tạp chí Bưu chính Viễn thông và Công nghệ Thông tin

Điểm đánh giá của CBChT1: Điểm đánh giá của CBChT2: Bằng số: Bằng số:

Bằng chữ: Bằng chữ:

Điểm kết luận: Bằng số Bằng chữ:

Thừa Thiên Huế, ngày …… tháng năm 20…

CBChT1 CBChT2

15

16