kỹ thuật hỏi vòng trong điều khiển truy nhập nhằm đảm bảo băng thông cho mạng quang thụ động ethernet

Trong hướng upstream, các gói tin từ bất kỳ ONU có thể đến OLT, không phải ONUs .Như trong hướng upstream, các ONUs phải chia sẻ đường trung kế này với nhau , một giao thức điều khiển mô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

Nguyễn Ngọc Hiển Nguyễn Trung Đức

Hà Nội 2/2012

KỸ THUẬT HỎI VÒNG TRONG ĐIỀU KHIỂN TRUY NHẬP NHẰM ĐẢM BẢO BĂNG THÔNG CHO MẠNG

QUANG THỤ ĐỘNG ETHERNET

PHÂN CÔNG

Trang 1 – 9: Nguyễn Ngọc Hiển MSHV: CB110847

Trang 10 – 19: Mai Duy Khánh MSHV: CB100645

Trang 20 – 29: Nguyễn Trung Đức MSHV: CB110833

TÓM TẮT:

Trong khi mạng đường trục backbone đã có những thay đổi đáng kể về sự phát triển cũng như công nghệ gần thập kỷ trở về đây , thì mạng truy nhập lại không thay đổi gì nhiều Hiện nay , mạng quang thụ động (PONs) đã sẵn sàng triển khai cho các mạng truy cập do

sự phát triển của một số công nghệ nhằm cho phép thực hiện điều đó với khoảng cách dài

và giảm chi phí bảo dưỡng Trong số các công nghệ PON , công nghệ EPON hiện nay đã được chuẩn hóa bởi IEEE 802.4ah EFM , nó được ưa chuộng bởi vì tốc độ cao , chi phí thấp , thân thiện , tính tương thích và chi phí phụ thấp Trong bài tiểu luận này , chúng

em tập trung nghiên cứu cơ chế hỏi vòng nhằm đảm bảo băng thông (BGP : Bandwidth guaranteed polling) mà cho phép băng thông upstream được chia sẻ dựa trên SLA – Service level agreement giữa các thuê bao và nhà cung cấp dịch vụ BGP có thể cung c ấp đảm bảo băng thông cho các thuê bao premium dựa vào SLA cũng như cung cấp dịch vụ tốt nhất cho các thuê bao khác Kết quả phân tích và mô phỏng chứng minh rằng kỹ thuật đưa ra là tốt nhất để làm so sánh với những kỹ thuật đã biết

Với những khách hàng là doanh nghiệp yêu cầu dịch vụ chất lượng với đảm bảo băng thông và những người sử dụng trong hộ gia đình yêu cầu chi phí thấp , chất lượng , kỹ thuật BGP có thể mang lại lợi ích cho cả hai nhóm thuê bao cũng như các nhà khai thác

I LỜI GIỚI THIỆU

Trong khi mạng truy nhập đã trải qua những thay đổi nhỏ trong những năm gần đây , mạng đường trục đã được thay đổi đáng kể do sự xuất hiện của công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) Trong suốt khoảng thời gian này ,mạng cục bộ (LAN) đã mở rộng từ tốc độ 10Mbps đến 100Mbps , và sau đó là 1Gbps Thậm chí các sản phẩm Ethernet 10Gbps đã bắt đầu xuất hiện Kết quả là có một sự chênh lệch ngày càng tăng giữa năng lực của mạng LAN và mạng đường trục với các mạng truy nhập tốc

độ thấp gây ra việc nghẽn cổ chai Một nhu cấu cấp thiết được đặt ra đó là công nghệ để

phát triển dành cho mạng truy nhập phải là rẻ tiền , đơn giản , khả năng mở rộng và có thể tích hợp thoại , data , dịch vụ tới các thuê bao Mạng quang thụ động được nhận thấy

là một giải pháp cho mạng truy nhập

APON là mạng quang điểm đến đa điểm sử dụng các thành phần quang thụ động như các cách tử và bộ chia thụ động PON có thể được sử dụng để triển khai sợi quang tới nhà hộ gia đình (FTTH) , đến các tòa nhà (FTTB) hay tới các lề đường (FTTC) cho các thuê bao

sử dụng mạng truy nhập PON có thể là một cấu trục liên kết cây với cây , cây với chi nhánh công ty , vòng hoặc bus trong đó cấu trục cây là phỏ biến nhất Việc truyền dẫn được thực hiện giữa thiết bị đầu cuối kênh quang OLT và các phần tử mạng quang ONUs OLT được đặt tại phía khách hàng như các trung tâm văn phòng , kết nối mạng truy nhập quang đến mạng đường trục ONU có thể đặt tại các lề đường trên các cột điện (FTTC ) hoặc FTTH , FTTB để cung cấp dịch vụ băng rộng tích hợp thoại , data và video Trong hướng downstream (từ OLT đến ONUs), lưu lượng đi từ điểm đến đa điểm Trong hướng upstream (từ ONUs đến OLT) , lưu lượng chỉ có thể đi từ nhiều điểm đến điểm Kiến trúc mạng PON đa số sử dụng bước song 1550nm cho lưu lượng downstream

và bước song 1310nm cho truyền upstream nhằm đặt chi phí tốt nhất

Có hai giao thức phổ biến lớp datalink cho kiến trúc mạng PON, cụ thể là truyền dẫn không đồng bộ (ATM) PON và Ethernet PON (EPON) APON được phát triển và được chỉ định như mạng truy cập quang dựa trên PON mà sử dụng ATM là giao thức lớp 2 của

nó Có một số đề nghị cho rằng APONs dùng để chia sẻ băng thông upstream.Tuy nhiên, chi phí cao và sự phức tạp của APON mạng lại đã làm cho nó gi ảm sự quan tâm EPON mang lại khả năng đóng gói dữ liệu trong khung Ethernet và có tính tương thích ngược với chuản IEEE 802.3 Ethernet cũng như có liên quan đến tiêu chuẩn IEEE 802 khác Kể

từ khi Ethernet là một công nghệ rẻ tiền mà lại phổ biến và tương thích với một loạt các thiết bị, nó sẽ trở thành một sự lựa chọn hoàn hảo của PON nhằm cung cấp các gói tin IP

và hỗ trợ hiệu quả truyền dẫn đa phương tiện EPON không chỉ đơn giản là phương tiện chia sẻ hoặc là mạng điểm đến điểm Trong hướng downstream, khung Ethernet truyền

qua OLT thông qua bộ chia 1:N đến mỗi ONUs Các gói tin quảng bá bởi OLT sẽ được lọc bởi ONU đích của chúng dựa trên địa chỉ MAC Trong hướng upstream, các gói tin từ bất kỳ ONU có thể đến OLT, không phải ONUs Như trong hướng upstream, các ONUs phải chia sẻ đường trung kế này với nhau , một giao thức điều khiển môi trường truy cập

là cần thiết để ngăn chặn truyền dữ liệu từ vô số các ONUs tại cùng một thời điểm

Ngoài ra có thể sử dụng công nghệ WDM cho nhiều ONU để cùng chia sẻ kênh upstream Bằng công nghẹ WDM , mỗi ONU có thể truyền ở một bước sóng xác định và không bị giao thoa với các thiết bị truyền dẫn ONUs khác Tuy nhiên , điều này lại yêu cầu mỗi ONU phải sử dụng thiết bị truyền dẫn ổn định ho ạt động ở nhiều bước sóng khác nhau

mà có thể giám sát , hoạt động và bảo trì những lỗi mà do những loại thiết bị phát khác nhau đã được cài đặt và dự phòng Hơn nữa , một bộ phát có thể điều chỉnh được hoặc một mảng thiết bị phát có thể sử dụng cho mỗi ONU Điều này không khả thi vì giá thành cao của nó Tương tự , một trong hai thiết bị thu có thể điều chỉnh được hoặc một mảng bộ thu có thể được dùng cho OLT để nhận thông tin từ các ONUs khác nhau nneeus mỗi ONU sử dụng bước sóng khác nhau cho truyền dẫn Điều này làm cho công nghệ WDM trở nên đ ắt đỏ

Các giao thức đa truy nhập dò tìm sóng mang dựa trên s ự tranh chấp quy ước thì khó triển khai trong EPON vì ONUs không thể dễ dàng dò ra các xung đột ở đầu OLU do các hướng thuộc tính của bộ chia tách quang Mặc dù OLT có thể phát hiện một vụ xung đột

và có trách nhiệm thông báo bằng cách gửi một tín hiệu tranh chấp , độ trễ truyền dài trong EPON sẽ giảm đáng kể hiệu quả của nó Hơn nữa, băng thông phân bổ cho mỗi ONU không thể được kiểm soát và đ ảm bảo và làm cho nó rất khó khăn cho bất kỳ loại hình chất lượng dịch vụ (QoS) được hỗ trợ Xem xét các yếu tố trên, một kế hoạch ho ặc

kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) trên bước sóng thông thường là hấp dẫn hơn lưu lượng upstream Không có tranh chấp băng thông đến mỗi ONU có thể được phân bổ dựa trên nhu cầu thực tế hoặc dựa trên các SLAs Hơn nữa, với TDMA, tất

cả các ONU sử dụng cùng một bước sóng và do đó phải cùng loại thu phát,mà làm cho các thiết bị dễ dàng hơn và chi phí hiệu quả để thiết kế, sản xuất, vận hành và duy trì Với công nghệ TDMA, mỗi ONU được phân bổ cố định ho ặc thay đổi kích thước cửa sổ thời gian cho truyền tải một ho ặc nhiều khung Ethernet Mỗi ONU sử dụng một bộ đệm nhận được từ người sử dụng cho đến khi chúng được truyền đi trong cửa sổ thời gian được gán Khi cửa sổ thời gian đến, ONU sẽ truyền khung ở tốc độ kênh Có nhiều phương án phân bổ cho các cửa sổ thời gian Interleaved Polling với Adaptive Cycle Time (IPACT)t-hời gian chu kỳ thích nghi được thiết kế để phân bổ băng thông động EPON bởi vì nó giảm thiểu băng thông bằng cách sử dụng tin hỏi vòng theo thời gian mà được chèn trên lưu lượng truy cập Ethernet downstream Trong IPACT,OLT phân phối cửa sổ thời gian có kích cỡ khác nhau phụ thuộc vào số lượng khung đệm tương ứng ONUs, theo gói tin từ các ONU tương ứng bằng cách sử dụng gói tin điều khiển Mỗi ONU thực hiện các chính sách như nhau bằng nhận gói tin từ OLT Nó là một OLT-

cơ chế phân xử truy cập môi trường tĩnh tập trung do đó,nó rất dễ dàng để thích nghi với thay đổi lịch trình tại thời gian chạy dựa trên các điều kiện mạng thực tế Ngoài ra, nó sẽ đưa độ trễ truyền lớn của một EPON IPACT là một phương án hấp dẫn bởi vì, thứ nhất, không cần thiết đồng bộ hóa giữa các ONU và, thứ hai, gói tin hỏi vòng được xen lẫn với khung truyền vì vậy mà chi phí tổng thể phát sinh từ các chậm trễ tuyên truyền được giảm và hiệu quả cao hởn Thật không may, IPACT không xem xét một thực tế rằng ONU khác nhau có yêu cầu băng thông khác nhau do sự khác biệt trong các thỏa thuận cấp độ dịch vụ thuê bao (SLAs) Thêm nữa cơ chế phân bổ băng thông động của IPACT cũng giới thiệu tính truyền loạt trong truyền lưu lượng từ mỗi ONU đến OLT Trong bài tiểu luận này, chúng em nghiên cứu cơ chế đảm bảo băng thông bằng kỹ thuật hỏi vòng BGP s ử dụng giao thức MAC cho EPON.BGP có thể được sử dụng để kiểm soát việc chia sẻ dữ liệu upstream ,kết hợp SLAs thiết kế để đạt được đảm bảo băng thông cho các thuê bao mà đăng ký một dịch vụ băng thông cao và muốn có một dịch vụ với chi phí thấp hơn , chất lượng dịch vụ tốt nhất

Phần còn lại của bài tiểu luận gồm :

Phần II: Kiến trúc mạng EPON và dịch vụ

Phần III: Trình bày cơ chế BGP

Phần IV: Đánh giá hoạt động của giao thức BGP

Phần V: Trình bày về kết quả nhận được từ các thí nghiệm mô phỏng và phân tích tính toán

Phần VI: Kết luận

II MÔ HÌNH KIẾN TRÚC MẠNG EPON VÀ DỊCH VỤ

Trong bài tiểu luận này, chúng em xem xét một cấu trúc liên kết cây cho PON Trong kiến trúc này, OLT chỉ kết nối với N (tối đa 64) ONU thông qua một bộ chia thụ động 1: N OLT được đặt trong văn phòng trung tâm , kết nối mạng truy nhập quang ATM, IP, hoặc SONET đường trục ONU được đặt trên toà nhà khách hàng trong các trường hợp FTTH và FTTB để cung cấp dữ liệu,các dịch vụ thoại, và video cho người dùng cuối Tất

cả các kênh truyền đi trong EPON được thực hiện giữa OLT và ONUs Không có lưu lượng trực tiếp truy cập giữa các ONUs Hệ thống hoạt động điểm đến đa điểm theo hướng downstream và đa điểm đến điểm theo hướng upstream Trong hướng downstream, các gói tin được quảng bá bởi OLT và đến đích ONU của chúng dựa trên địa chỉ MAC Hình 1 cho thấy lưu lượng downstream Trong hướng upstream, môi trường truyền dẫn được chia sẻ bởi N ONU và giao thức điều khiển truy cập (MAC) là cần thiết để phân xử giữa các ONU mà có dữ liệu để truyền tải Hình 2 minh họa cho việc truyền upstream

ONUs trong mạng được chia thành 2 bộ riêng biệt Một bộ bao gồm một lượng ONU nhằm đảm bảo băng thông trong khi các ONU khác không đòi hỏi việc đ ảm bảo băng thông dịch vụ Trong việc thực hiện và triển khai, tòa nhà thuê bao mà hỗ trợ cả hai loại hình dịch vụ có thể được phục vụ với cả hai loại ONUs,mà có thể chia thành hai phần riêng biệt hoặc thực hiện như hai mảnh riêng biệt tương tự như mô-đun Sau đó, chỉ có một nhánh của PON cần phải được kết thúc ở tòa nhà thuê bao vì công suất tín hiệu quang có thể được phân chia nội vùng bên trong thiết bị đấu nối cho hai mảnh ONU trong cùng một thiết bị

Hệ thống này được thiết kế để đảm bảo băng thông giữa thuê bao và nhà cung cấp dịch

vụ qua SLA Trong phần kế tiếp, chúng em trình bày một giao thức MAC cung cấp cả hai dịch vụ đảm bảo băng thông đến những người sử dụng có nhu c ầu cao về băng thông

và dịch vụ chất lượng tốt nhất cho người sử dụng không yêu cầu nhiều về băng thông

III KỸ THUẬT HỎI VÒNG ĐỂ ĐẢM B ẢO B ĂNG THÔNG

Thách thức chính trong thiết kế một giao thức MAC để cung cấp dịch vụ đảm bảo băng thông là làm thế nào để kết hợp một cách rõ ràng yêu cầu băng thông từ người sử dụng vào việc thiết kế các cơ chế trong việc lịch trình để tất cả người dùng có thể chia sẻ truyền dẫn.Như đã đề cập trong phần đ ầu tiên, hệ thố ng TDM là cách phổ biến nhấ để chia sẻ liên kết truyền dẫn Đi vào xem xét các đặc điểm khác nhau của EPON, kỹ thuật hỏi vòng này có tiềm năng và lợi thế để tự động lịch trình lưu lượng upstream được tạo

ra bởi ONU Do đó, sự kết hợp cả hai tương ứng với một hệ thống TDM với khả năng lập

kế hoạch mềm dẻo, những lợi thế của phương pháp này là hiển nhiên Đầu tiên, khó khăn trong vấn đề đồng bộ hóa là thiếu sót lớn của một đa hệ thống TDM đã được loại bỏ với việc truyền tải với cơ chế truyền dẫn hỏi vòng Thứ hai, thiếu linh ho ạt và hiệu quả kém của TDM được khắc phục với lập kế hoạch một cách mềm dẻo để phân bổ băng thông cho ONU đòi hỏi nó tại bất kỳ điểm nào trong thời gian Quan trọng nhất, SLAs và yêu cầu băng thông tại mọi thời điểm của OUNs có thể được bằng sự kết hợp cơ chế lập

kế hoạch để đảm bảo rằng các SLAs được đáp ứng khi vượt quá băng thông có thể được

sử dụng

Trong kỹ thuật BGP, OLT là bộ điều khiển trung tâm mà hỏi vòng ONUs bằng cách gửi gói tin hỏi vòng có chu kỳ thường xuyên đến mỗi ONU để đồng ý truyền cửa sổ Sau khi nhận được gói tin hỏi vòng, ONU bắt đầu gửi dữ liệu đến OLT ONUs được chia thành hai nhóm: ONU đảm bảo băng thông và ONU không đảm bảo băng thông Tổng băng thông upstream được chia thành các đơn vị băng thông tương đương OLT duy trì một

bảng Entry vào giữ trình tự các mục hỏi vòng Mỗi mục sẽ sở hữu một trong những đơn vị băng thông, hoặc sẽ được phân bổ cho một ONU đảm bảo băng thông hoặc được

tự động gán cho một ONU không đảm bảo băng thông Có hai phần của mỗi Entry , Phần đầu tiên của một mục lưu trữ các số ID của ONU, trong đó chiếm các mục nhập Phần thứ hai của một entry lưu giữ độ trễ truyền từ ONU đến OLT.Tổng số các mục trong bảng là số lượng tối đa các đơn vị băng thông c ủa đường upstream OLT cũng duy trì một danh sách ONU không đảm bảo băng thông mà xác định trình tự hỏi vòng của ONU không đảm bảo băng thông Danh sách các ONU không đảm bảo băng thông có cấu trúc tương tự như bảng Entry Mỗi phần tử của nó có hai phần Phần đầu tiên của một phần tử giữ số lượng ID ONU không đảm bảo băng thông Phần thứ hai giữ độ trễ truyền của các ONU đến OLT Tổng số các số lượng thành phần trong danh mục là không cố định

Mỗi ONU đ ảm bảo băng thông có thể được phân phối một hoặc đơn vị băng thông (entries) theo SLA trên yêu cầu băng thông của họ ONU đảm bảo băng thông với nhiều mục hơn sẽ mất nhiều băng thông hướng upstream.Và chúng sẽ được hỏi vòng nhiều hơn một đơn vị thời gian bằng OLT trong một chu kỳ hỏi vòng Nếu một ONU đảm bảo băng thông chiếm nhiều hơn một mục, chúng sẽ được phân bố đều giữa tất cả cácmục trong bảng Entry bằng một số thuật toán Dịch vụ chất lượng tốt nhất mà không đảm bảo băng thông sẽ được cung cấp đến ONU không đảm bảo băng thông Entry mà không bị chiếm đóng bởi ONU đảm bảo băng thông có thể được giao cho ONU không đ ảm bảo băng thông một cách tự động OLT hỏi vòng ONU không đảm bảo băng thông trong các entry có sẵn theo thứ tự trình bày trong List Ngoài ra,c ửa sổ truyền tải không cần thiết trong một mục nào đó không bị chiếm giữ bởi ONU có thể được gắn cho ONU không đảm bảo băng thông một cách tự động Trong trường hợp này, có một ngưỡng xác định trước để xác định xem có sử dụng cửa sổ truyền tải không cần thiết hay không Nếu cửa sổ truyền tải chiếm giữ bởi một ONU thấp hơn ngưỡng, có thể được sử dụng để hỏi vòng ONU, nếu không, nó sẽ bị từ chối Kích thước cửa sổ truyền tải tối đa các gói dữ liệu cho mỗi mục là một tham số hệ thống tham số và có thể được điều chỉnh theo môi trường mạng

OLT hỏi vòng ONU lần lượt theo thứ tự của các chuỗi mục trong Bảng Entry bởi một con trỏ chỉ ra entry hiện tại Nếu một mục trong bảng Entry không được phân bổ đến ONU đảm bảo băng thông, nó có thể được sử dụng để hỏi vòng đến ONU không bảo đảm băng thông bằng một con trỏ khác như ONU được dùng hiện tại trong danh sách không đảm bảo của ONU Nếu một cổng trong bảng được sắp xếp là ONU đảm bảo băng thông hoặc được sử dụng để kiểm tra vòng một ONU không đảm bảo, có 1 cửa sổ truyền tin không c ần thiết bỏ đi, nó có thể được sử dụng để kiểm tra vòng một ONU không đảm bảo khác Sơ đồ BGP có 2 phần: Phần 1 là thuật toán định thời để đưa ra sơ đồ kiểm tra vòng Phần 2 là thuật toán phân bố đều (EDA) để phân đều nhiều cổng của cùng ONU đảm bảo giữa tất cả các cổng có trong bảng

A Định thời BGP

1 Lúc đ ầu OLT khởi tạo bảng danh sách của ONU đ ảm bảo và không đảm bảo theo SLA theo yêu cầu băng thông trong mạng và những thông số hệ thống như là độ trễ đường truyền ONU riêng lẻ và kích thước truyền tối đa Wmax, Trong quá trình khởi tạo, EDA cũng được sử dụng để phân bố đều nhiều cổng ONU đ ảm bảo trong bảng

2 OLT bắt đầu kiểm tra vòng ONU đảm bảo theo thứ tự đã được xác định trong bảng danh sách, hoặc kiểm tra ONU không đảm bảo theo dãy của danh sách, bằng cách gửi thông điệp Grant với kích thước của sổ thích hợp G thông qua kênh xuôi dòng

3 Trong quá trình nhận thông điệp Grant, ONU (cả đảm bảo và không) sẽ:

1) Nhận kích thước giả định window G;

Lấy độ dài buffer L (số gói tin đợi trong buffer);

2) Quyết định số gói tin truyền:

Nếu L nhỏ hơn G, ONU có thể gửi tất cả gói tin trong buffer;

Nếu L lớn hơn G, ONU chỉ có thể gửi tối đã gói tin G;

3) Gửi thông điệp hồi đáp tới OLT để cho biết số gói tin trong s ự truyền B;

4) Gửi dữ liệu trong buffer của số lượng B

4 OLT tiếp tục nhận gói tin truyền từ ONU Trong lúc nhận thông điệp hồi đáp từ ONU, OLT sẽ:

1) Đầu tiên là lấy kích thước window G và so sánh với Wmax;

2) Nếu G bằng Wmax, thông điệp hồi đáp đang tới từ ONU được gán trong toàn cổng Lấy số gói tin trong truyền dẫn B

Nếu B = 0 Lập tức kiểm tra cổng tiếp theo

Nếu B lớn hơn 0 và nhỏ hơn ngưỡng, windows thừa trong mục có thể được sử dụng kiểm tra một ONU không đảm bảo, gửi một thông điệp Grant với kích thước window G=(Wmax – B) tới ONU không đ ảm bảo

kế tiếp trong danh sách

Nếu B nằm giữa ngưỡng và Wmax, bỏ window thừa trong mục này, kiểm tra mục tiếp theo trong bảng sau khi entry này đi qua

3) Nếu G nhỏ hơn Wmax, thông điệp hồi đáp đến từ ONU không đảm bảo được gán cho window thừa trong một entry mà không được dùng đầy đủ bằng một ONU, lập tức kiểm tra entry kế tiếp trong bảng

Trong quá trình định thời BGP, độ trễ của thông điệp kiểm tra (Grant) tới ONU kế tiếp có thể được chèn với dữ liệu hiện tại trừ số gói tin trong quá trình truyền B bằng 0 hoặc gần như bằng 0 Quá trình chèn có thể được thi hành nếu OLT có thể gửi thông điệp Grant tại thời điểm thích hợp vì vậy thông điệp có thể đến ONU đích để hoạt hóa dữ liệu của nó trong chu kỳ thời gian c ủa truyền dữ liệu hiện tại Bằng việc chèn này, độ trễ trung bình tổng của gói tin có thể được giảm thiểu

B Thuật toán phân bố đều (EDA)

1 Lấp đầy bảng Entry bắt đầu từ ONU đảm bảo với entry lớn nhất tới một với entry nhỏ nhất

2 Mỗi ONUi đảm bảo với K i entry được xác định:

1) Số entry đầu tiên Ei[1] = i Nếu entry I bị chiếm bới ONU khác, kiểm tra entry kế cận Ei[1]= i ± n, n=1,2,3,…đến khi entry gần nhất không bị chiếm bới ONU đảm bảo nào khác, thì lấp entry này với ONU ID i

2) Entry khác Ei[j](j=2,3,…Ki): entry jth của ONU đảm bảo này có thể là

Ei[j]=mod((Ei[1]+int((j-1)*K/Ki)), K), với K llaf tổng số entry của bảng Nếu jth

bị chiếm bằng ONU khác, kiểm tra entry lân c ận 1)*K/Ki)±n), K), n=1,2,3,… tới khi entry gần nhất không bị chiếm bới ONU đ ảm bảo khác, lấp entry này với ONU ID i

Ei[j]=mod((Ei[1]+int((j-3 Tất cả entry không bị chiếm với ONU đảm bảo sẽ được gán cho ONU không đảm bảo năng động

Theo EDA, tất cả entry của cùng ONU đảm bảo được phân chia cách đều trong bảng entry, do đó băng thông của ONU này có thể được phân bố đều trên kênh xuôi khi chúng được kiểm tra dựa trên bảng entry Điều này có lợi thế ONU đảm bảo với lưu thông cao trong khi những gói tin trong buffer có thể được cho phép truyền sau những kho ảng bằng nhau Do đó sẽ không đột ngột (vì được định thời) trong truyền dữ liệu

IV ĐÁNH G IÁ KẾT QUẢ

Trong phần này ta sẽ đánh giá sự hiệu quả của giao thức MAC đã đề xuất bằng thiết lập một mô hình toán học đơn giản Thước đo chính của đánh giá này là độ trễ trung bình c ủa gói dữ liệu từ lúc nó qua một ONU tới lúc nó đến OLT

Độ trễ trung bình từ điểm này tới điểm khác rõ ràng gồm 3 phần: trễ trong truy nhập, trễ transmission, và trễ propagation Trễ trong truy nhập là thời gian gói tin tới một ONU tới lúc nó bắt đầu truyền qua kênh ngược dòng Trễ truy nhập A của 1 gói tin có thể được chia làm 2 phần: A=W1+W2, trong đó W1 là độ trễ chờ đợi trong khi ONU khác đang được kiểm tra, ONU chứa gói tin này không chạy và đợi tới lượt nó được kiểm tra; W2 là

độ trễ khi ONU được kiểm tra và sự truyền gói tin sớm hơn trong buffer Trễ transmission của gói tin là kho ảng thời gian ONU gửi ra toàn bộ khung Trễ propagation

là khoảng thời gian gói tin đi từ ONU tới OLT trong kênh ngược dòng Dựa vào lý do trên, chúng ta có thể biểu thức hóa độ trễ trung bình c ủa thông điệp là:

E(D) = E(A)+ t +τ (1)

t là thời gian tranmission trung bình c ủa gói tin, τ là trễ propagation chi mỗi ONU tới OLT

Theo thứ tự đánh giá thời gian đợi trung bình trong một hệ thống kiểm soát vòng, chúng

ta cân nhắc kho ảng thời gian khác tc, là khoảng thời gian cần thiết để hoàn thành một

vòng kiểm soát trên tất cả ONU trong mạng

Thời gian quét tc bằng thời gian đi L, tong thời gian trễ truyền thông điệp kiểm soát, cộng

với tổng thời gian truyền dữ liệu t Trong sơ đồ BGP, một lượt kiểm tra toàn bộ sẽ kiểm tra cả ONU đ ảm bảo và không đ ảm bảo được đưa ra trong t ất cả entry của bảng Thời gian truyền dữ liệu trong mỗi entry bằng thời gian truyền trung bình cho một gói tin tính thời gian window truyền lớn nhất Để kiểm tra tất cả entry trong bảng, nó sẽ mất thwoif gian t cho chuyển tất cả gói tin

Ta có t = N*Wmax*t - với N là tổng entry trong bảng, Wmax là kích thước window truyền lớn nhất, t- là thời gian truyền trung bình cho mỗi gói tin Thời gian đi trong một lần kiểm soát bằng tổng thời gian truyền thông điệp kiểm soát, thời gian Propagation khứ hồi và thời gian đồng bộ hóa Chúng ta cân xem xét thời gian đồng bộ hóa và thời gian truyền thông điệp kiểm soát có thể được loại bỏ, Thời gian đi có thể được chia thành:

L=Lup+Ldown, với Lup là thời gian đi ngược dòng, thời gian propagation cho một gói tin được truyền từ ONU tời OLT, Ldown là thời gian xuôi dòng, thời gian cho một thông

điệp Grant đi từ OLT về ONU Một entry có thể được sử dụng kiểm tra một hoặc 2 ONU,

Lup sẽ nằm trong kho ảng N *τ - tới 2N*τ - , với τ- là độ trễ từ ONU tới OLT, trong lượt

truyền tới toàn mạng, ρ và ngưỡng của window truyền T Thời gian truyền thông điệp

kiểm tra có thề được lo ại bỏ khi ONU trước đó gửi gói tin với window truyền đầy đ ủ Đặt

P là số entry có thể được kiểm tra trong ONU thứ 2, một giá trị ngãy nhiên khác trong

lượt ρ Sau đó Lup=N*τ+P*τ, Ldown=2P*τ Thời gian đi trung bình sẽ là Lup=N*τ+3P*τ ,thời gian quét trung bình sẽ là:

(3)

Để xác định giá trị của P, khái niệm của tải truyền hiệu dụng được đưa ra như sau Dung lượng kênh đầy đủ µ được chia thành N đơn vị dung lượng trong mô hình BGP, mỗi ONU được gán dung lượng đơn vị khác nhau tùy theo số entry mà nó chiếm, tỷ số service hiệu dụng cho mối ONU được thể hiện là nµ/N , với n là số entry được phân bố trong ONU này, Một tải truyền hiệu dụng của ONU được tính theo:

Với M là tổng số ONU trong mạng, P được biểu diễn là

Với mn là số ONU đảm bảo băng thông có n entry, pn là khả năng một entry có thể được

sử dụng kiểm tra 2 ONU với

Ρs là tải truyền bão hòa được định nghĩa như điểm của tải truyền hiệu dụng khi ONU xác định bắt đầu mất gói tin trong buffer hạn chế của nó, được xác định bằng tổng tải ρ và ngưỡng của windows truyền T Giả sử pn là phân bố đều với giá trị α, 0 ≤ α ≤ 1, giá trị trung bình của P: