Đồ án Chuyển mạch burst quang và ứng dụng trong mạng truyền tải thế hệ sau

ại mỗi node trên đường truyền, gói điều khiển sẽ được xử lý để thiết lập một đường dẫn quang cho burst dữ liệu. Mỗi node trên đường dẫn lựa chọn một bước sóng thích hợp trên liên kết đầu ra, đăng ký độ rộng băng trên liên kết đó, và thiết lập cấu trúc chuyển mạch quang. Trong thời gian này, burst dữ liệu đợi một khoảng thời gian trễ Toffset tại node biên nguồn trong miền điện trước khi burst được truyền đi. Tại node trung gian: Một tín hiệu điều khiển được gửi tới trước để đăng ký băng thông cùng với thời gian trễ burst của nó và cấu hình chuyển mạch, sau khi đã được phân tích để lấy thông tin định tuyến gói điều khiển được cấu trúc lại có thêm thông tin định tuyến mới, như thời gian trễ burst mới, bước sóng mang burst… Sau đó gói điều khiển lại được gửi tới node kế tiếp, và sau khoảng thời gian trễ T burst được truyền trên bước sóng đã xác định trong tiêu đề. Khoảng thời gian T là độ trễ giữa tiêu đề và burst dữ liệu tương ứng của nó. Thời gian trễ T sẽ được tính toán sao cho đủ lớn để các node trung gian hoàn thành việc xử lý tiêu đề burst tới node đó trên kênh điều khiển, xác định bước sóng hay các khe thời gian phục vụ cho truyền burst tới đích của nó. Khả năng biên dịch toàn bộ bước sóng tại mỗi liên kết là cần thiết để bất kỳ burst nào cũng có thể được định tuyến tới bất kỳ bước sóng rỗi nào trên liên kết đầu ra. Do đó, bước sóng của một burst chỉ mang ý nghĩa cục bộ. Node trên đường thuận sau đó gửi một gói tiêu đề mới tới node kế tiếp. Mỗi lần gói điều khiển đi qua một node trung gian, giá trị T tại các node trung gian giảm đi một lượng bằng giá trị thời gian xử lý tiêu đề tại mỗi node gọi là Tpro (per-hop-offset). Do đó, để burst không phải đệm tại bất kỳ node trung gian nào thì T > n´ Tpro với n là số node mà burst phải đi qua. Hình 2.8: Mô tả hoạt động của giao thức JET Sử dụng thời gian trễ trong giao thức JET Ta giả sử, thời gian xử lý gói điều khiển và thiết lập cấu trúc chuyển mạch tại mỗi node trung gian là D đơn vị thời gian, như vậy trong mạng OBS sử dụng phương thức điều khiển theo kiểu TAG, các burst đi ngay sau gói điều khiển mà không có trễ nên tại mỗi node chuyển mạch trung gian burst sẽ phải trễ đi một khoảng bằng D, gây ảnh hưởng tới độ trễ điều khiển của burst. Vì vậy độ trễ burst nhỏ nhất sẽ là p+D.H, với p là trễ truyền và H là số hop trên đường đi từ nguồn tới đích. Trong giao thức JET chọn T=D.H để cho các node trung gian có đủ thời gian để xử lý gói điều khiển và burst không phải trễ tại bất cứ node trung gian nào. Ở đây D được bao gồm hai khoảng thời gian. 1, Khoảng thời gian đủ để node trung gian thực hiện song các công việc xử lý gói điều khiển và cấu hình chuyển mạch là d đơn vị thời gian. 2, Là khoảng thời gian s = D - d, là khoảng thời gian yêu cầu để thực hiện song các công việc trước khi burst đến. Như vậy gói điều khiển sẽ được gửi tới node tiếp theo sau một khoảng thời gian d hay trước khi burst đến một khoảng s. Do thời gian thiết lập chuyển mạch và thời gian phát gói điều khiển tới node kế tiếp có thể được chồng lấn lên nhau nên ta có thể làm giảm thời gian trễ xử lý của burst còn lại là T' = d.H + s, và thời gian trễ burst là p+T'< T. Do giao thức JET không phải đợi bản tin xác nhận ACK gửi về từ node đích nên cũng góp phần làm giảm đáng kể thời gian trễ burst. Ví dụ tại tốc độ 2.5 Gbps, 1 burst kích thước 500 Kbyte có thể truyền đi trong khoảng 1.6 ms. Để nhận được một bản tin xác nhận phải mất 2.5 ms để truyền trên khoảng cách 500 Km. Do đó giao thức JET đặc biệt thích hợp để áp dụng truyền burst ở khoảng cách xa. Mặt khác các burst không phải trễ tại bất cứ node trung gian nào nên độ trễ mà nó gặp phải cũng như chuyển mạch gói. Sử dụng đăng ký thời gian trễ trong giao thức JET Như ta có trong khoảng thời gian trễ giữa gói điều khiển và bit đầu tiên của burst đến, phần băng thông đã được đăng ký vẫn còn đang rỗi. Chính vì vậy ta có thể thực hiện truyền một burst nếu độ dài burst là nhỏ hơn khoảng thời gian trễ nhờ việc đăng ký trễ. Giả sử xét tại node i, một gói điều khiển tới và đăng ký độ rộng băng thông tại thời điểm t1 và thời điểm bít đầu tiên của burst tương ứng đến là t1', vì vậy khoảng thời gian trễ từ khi đăng ký độ rộng băng tới khi truyền burst là t1'-t1 và độ rộng băng được đăng ký cho burst tương ứng này tới thời điểm t1'', thời gian t1' được xác định căn cứ trên thời điểm burst tới và thời gian trễ, t1'' được xác định thông qua thời gian trễ và độ dài burst. Cũng giả sử, có một gói điều khiển khác đến node đang xét tại thời điểm t2, tương tự t2' tương ứng là thời bít đầu tiên của burst thứ 2 đến, và yêu cầu đăng ký độ rộng băng cho burst của nó tới thời điểm t2''. Ta có thời gian trễ của burst này là t2'-t2. Để thấy tác dụng của việc sử dụng đăng ký trễ ta đi xét hai trường hợp xảy ra như hình vẽ 2.9 chỉ ra dưới đây. Hình 2.9: Tác dụng của việc đăng ký trễ Như hình 2.9 đưa ra ta thấy trong hai trường hợp trên nếu không sử dụng đăng ký trễ và sử dụng phương thức điều khiển TAG thì burst thứ 2 đến sẽ bị loại bỏ. Nhưng nếu sử dụng giao thức JET và đăng ký trễ thì burst thứ hai đến vẫn được phục vụ nếu t1<t2<t2''<t1' hay t1<t2<t1''<tt2'. Trong giao thực JET sử dụng đăng ký thời gian trễ T, Thay vì để nó là vô hạn sẽ có tác dụng làm giảm thời gian trễ burst do phải truyền lại, đồng thời sử dụng hiệu quả hơn băng thông đường truyền. Ở giao thức này việc phát gói điều khiển luôn được thực hiện tại thời điểm sớm nhất có thể bằng cách thực hiện ước lượng burst, nếu tại thời điểm phát burst mà kích burst lớn hơn kích cỡ đã ước lượng một bản tin giải phóng được gửi đi để giải phóng băng thông đã đăng ký, nếu burst là nhỏ hơn thì phần dữ liệu còn lại được gửi đi như các burst bổ sung. Tuy nhiên, giao thức này chưa khắc phục được hoàn toàn sự loại bỏ burst do sung đột. Để giải quyết triệt để cần kết hợp một số phương pháp đồng thời. Quản lý bộ đệm thông minh Trong mạng OBS không sử dụng bộ đệm, tuy nhiên cùng với việc sử dụng giao thức JET thì việc sử dụng thêm các bộ đệm là các đường dây trễ nhằm làm trễ dữ liệu tại các đầu vào có thể làm tăng thêm hiệu quả sử dụng băng tần và làm giảm đáng kể việc phải truyền lại do burst bị loại bỏ. Các bộ trễ được cấu tạo từ các sợi quang có chiều dài khác nhau được kết nối phù hợp, để có thể tạo ra các khoảng trễ phù hợp khoảng vài trục ms, các đường đây trễ có thể cấu trúc theo 2 kiểu: dùng chung hay dùng riêng cho các đầu vào khối chuyển mạch quang. Nhờ có bộ đệm mà các burst đến tại các thời điểm node không còn bước sóng rỗi (không thực hiện đăng ký được băng thông) thì các burst này có thể được trễ lại tới thời điểm phù hợp mà không bị loại bỏ. Nhờ có giao thức JET không quy định kích thước burst và thời gian trễ burst tại mỗi node mà việc sử dụng các đường dây trễ trở nên tiện lợi hơn. Góp phần làm giảm đáng kể xác suất loại bỏ burst do tới không đúng lúc. Định tuyến đổi hướng và các phương pháp ưu tiên Trong chuyển mạch burst quang sử dụng giao thức JET còn có thể nâng cao hiệu quả sử dụng băng thông và giảm xác suất loại bỏ burst bằng cách sử dụng định tuyến đổi hướng và sử dụng độ ưu tiên khác nhau cho các burst. Chuyển mạch burst quang sử dụng giao thức JET có hỗ trợ định tuyến đa đường với thông tin về số node trên mỗi đường đi đã được xác định, từ đó tại các node có thể thực hiện định tuyến đổi hướng tới các đường đi khác khi mà burst tới không thể đăng ký được băng thông trên tuyến liên kết ban đầu đã lựa chọn. Đồng thời với việc định tuyến đổi hướng trong phương thức điều khiển TAG không sử dụng thời gian trễ nên trong giao thức JET cần phải thay đổi thời gian trễ của burst sao cho phù hợp trên đường đi mới bằng cách sử dụng các đường dây trễ, trễ burst tại các node trung gian khi mà thời gian trễ của burst tại node đó chưa bằng 0. Và thực hiện việc sử dụng độ ưu tiên cao cho các burst có độ trễ lớn sẽ làm giảm xác suất loại bỏ burst. Ngoài ra còn có thể sử dụng thời gian trễ bổ sung tại node nguồn để xác định độ tăng thời gian trễ do định tuyến đổi hướng. Tóm lại: giao thức JET là một giao thức phù hợp để tăng hiệu quả sử dụng băng thông cũng như độ tin cậy của mạng OBS và làm giảm đáng kể thời gian trễ khi nó được sử dụng cùng với phương thức điều khiển TAG. Mặt khác nó cũng cho phép nâng cao độ tin cậy khi sử dụng phương thức điều khiển TAG bằng cách làm tăng tối đa khả năng mà một burst có thể được truyền đi mà không bị loại bỏ. 2.4 Một số vấn đề liên quan đến chuyển mạch burst quang 2.4.1 Các cơ chế đăng ký bước sóng Để việc sử dụng băng thông trong mạng chuyển mạch burst đạt hiệu quả cao cần có một cơ chế đăng ký tài nguyên hợp lý cụ thể là tài nguyên băng thông. Trong phần này cung cấp 4 kiểu đăng ký băng thông dựa trên phương pháp đăng ký và giải phóng băng thông đã đăng ký. 2.4.1.1 Thiết lập và giải phóng rõ ràng Trong cơ chế này, bản tin thiết lập (gói điều khiển) có chứa giá trị thời gian trễ của burst, nhưng không có khoảng thời gian tồn tại của burst. Việc đăng ký bước sóng được bắt đầu ngay sau khi chuyển mạch thu bản tin thiết lập và kết thúc sau khi bản tin giải phóng tới. Vì vậy chỉ cần một bit on/off để ghi lại trạng thái của một bước sóng. “On” tức là bước sóng đang bận, “Off” tức là bước sóng đang rỗi. Trạng thái của bit on/off được điều khiển bởi trường tương ứng trong các bản tin thiết lập hay giải phóng băng thông. Hình 2.10: Mô tả cơ chế thiết lập và giải phóng rõ ràng Bước sóng đã đăng ký sẽ được dành cho burst ngay sau khi bản tin thiết lập tới cho đến khi nhận được bản tin giải phóng từ node nguồn, ở phương pháp này hiệu quả sử dụng băng thông thấp, không mềm dẻo. 2.4.1.2 Thiết lập rõ ràng và giải phóng ước lượng Trong cơ chế này bản tin thiết lập bao gồm cả giá trị thời gian trễ và thời gian tồn tại của burst. Mỗi bước sóng được kết hợp với một giới hạn (deadline) cho biết khi nào bước sóng sẽ rỗi. Sự đăng ký bước sóng bắt đầu tại thời điểm sau khi chuyển mạch thu được bản tin thiết lập hoặc sau một giới hạn. Sự đăng ký băng thông sẽ kết thúc tại thời điểm cuối cùng burst còn tồn tại, được xác định qua giá trị thời gian tồn tại burst mà không cần gửi bản tin giải phóng tới. 2.4.1.3 Thiết lập ước lượng và giải phóng rõ ràng Trong cơ chế này, bản tin thiết lập có chứa giá trị thời gian trễ của burst, nhưng không có khoảng thời gian tồn tại của burst. Băng thông bước sóng được đăng ký tại điểm bit đâu tiên của burst đến, được xác định dựa trên giá trị thời gian trễ của burst. Băng thông bước sóng đã được đăng ký sẽ được giải phóng khi node đích thu được bản tin giải phóng được gửi đi từ node nguồn. 2.4.1.4 Thiết lập và giải phóng ước lượng Trong cơ chế này bản tin thiết lập bao gồm cả giá trị thời trễ và khoảng thời gian tồn tại của burst (độ dài burst). Việc đăng ký được thực hiện tại điểm bit đầu tiên của burst đến và kết thúc tại thời điểm bit cuối cùng của burst tới node đích, được xác định thông qua thời gian trễ burst và độ dài burst. Do đó, có thể nói mỗi bước sóng sẽ được kết hợp với một vector thời gian, vector này cho biết khoảng thời gian bước sóng bận (đang phục vụ). Tóm lại: Kết quả của sự so sánh các cơ chế đăng ký bước sóng, với các khoảng thời gian trễ khác nhau, kiểu thứ 4 cho xác suất loại bỏ burst nhỏ nhất, tiếp theo là đến kiểu 2 và kiểu 1cho xác suất loại bỏ burst cao nhất. Nếu thời gian trễ không đổi, xác suất loại bỏ burst khi hoạt động đăng ký bước sóng theo kiểu 2 và 4 là như nhau. 2.4.2 Thời gian trễ Trong chuyển mạch burst có thể sử dụng thời gian trễ như JET, TAW, hay không sử dụng thời gian trễ như JIT, TAG. Thời gian trễ được định nghĩa như là khoảng thời gian từ khi gói điều khiển đến cho tới khi bít đầu tiên của burst đến, Trong OBS có 3 kiểu sử dụng thời gian trễ sau dựa vào độ dài của thời gian trễ. - Không đăng ký - Đăng ký một chiều - Đăng ký hai chiều 2.4.2.1 Không đăng ký Burst được gửi đi ngay sau gói điều khiển. Vì vậy thời gian trễ ở đây chỉ là thời gian truyền gói điều khiển. Kiểu này chỉ phù hợp khi thời gian thiết lập cấu hình chuyển mạch và thời gian xử lý chuyển mạch của gói điều khiển là rất nhỏ. Loại này được sử dụng nhiều trong chuyển mạch gói quang. Chuyển mạch burst quang theo kiểu Tell And Go (TAG) cũng thuộc loại không đăng ký. 2.4.2.2 Đăng ký một chiều Sau khi gói điều khiển gửi đi một khoảng thời gian nhỏ thì node nguồn sẽ gửi burst đi mà cần không đợi để nhận được bản tin xác nhận (ACK) từ node đích. Thời gian trễ ở trường hợp này lớn hơn thời gian truyền dẫn gói điều khiển nhưng nhỏ hơn tổng thời gian truyền dẫn và trễ chu trình của gói điều khiển. Các cơ cấu chuyển mạch burst quang khác nhau có thể lựa chọn các giá trị thời gian trễ khác nhau. Các chuyển mạch burst sử dụng phương thức điều khiển theo kiểu TAG cùng với giao thức JET thuộc loại đăng ký một chiều. 2.4.2.3 Đăng ký hai chiều Ở kiểu này, sau khi một gói điều khiển được gửi đi để đăng ký độ rộng băng thông thì burst được trễ cho tới khi nhận được bản tin xác nhận từ node đích thì burst mới được phát đi, nếu quá thời gian time out mà vẫn không nhận được gói tin xác nhận thì burst sẽ không được phát đi và chuyển mạch tiếp tục phục vụ burst khác.Vì vậy thời gian trễ nhỏ nhất là thời gian yêu cầu để thu một bản tin xác nhận (ACK) từ node đích. Đăng ký hai chiều được sử dụng chủ yếu trong chuyển mạch kênh quang. Trong đó burst phải chấp nhận một khoảng trễ chu trình (round-trip) để thiết lập tuyến truyền dẫn và khi gói điều khiển đăng ký các nguồn, nhưng ở đây sự phân phối các burst được đảm bảo. Chuyển mạch burst quang sử dụng phương thức điều khiển theo kiểu TAW (Tell And Wait) thuộc loại đăng ký hai chiều. Một kiểu chuyển mạch burst quang sử dụng đăng ký hai chiều là kiểu chuyển mạch burst quang định tuyến theo bước sóng WR-OBS. Trong kiểu WR-OBS, node sẽ gửi gói điều khiển đi trong khi vẫn đang tập hợp burst, khác với các loại đăng ký hai chiều khác là gửi burst đi sau khi đã tập hợp burst. Đặc biệt tại một số thời điểm trong khi xử lý để tập hợp burst, node nguồn sẽ gửi đi một gói điều khiển để đăng ký tài nguyên trên đường truyền tới node đích. Node nguồn tiếp tục tập hợp các gói tạo thành burst đến khi thu được bản tin xác nhận, sau đó burst sẽ được gửi tới node đích. Vì vậy sẽ giảm được trễ trung bình của burst dữ liệu. Tuy nhiên, node nguồn phải xác định kích cỡ cuối cùng của burst bằng cách kiểm tra thống kê thông tin trong bộ đệm đầy, khi node nguồn xác định được kích thước burst, node nguồn sẽ cố gắng gửi gói điều khiển đi một cách sớm nhất có thể. 2.4.3 Tranh chấp và giải quyết tranh chấp trong mạng OBS Tranh chấp trong chuyển mạch burst quang, Trong mạng OBS vẫn tồn tại những trường hợp gây tranh chấp tài nguyên mạng giữa các burst của các người dùng khác nhau với nhau (với tranh chấp tài nguyên được định nghĩa là 2 hay nhiều burst cùng yêu cầu được phục vụ bởi một tài nguyên mạng) gây ra hiện tượng tắc nghẽn, chồng lấn, loại burst, làm giảm hiệu quả truyền tin. Chính vì vậy, việc giải quyết tranh chấp trong mạng chuyển mạch burst quang là rất quan trọng, để giải quyết tranh chấp và tắc nghẽn trong mạng OBS có một số phương pháp như: - Sử dụng các bộ đệm burst - Thực hiện việc chuyển đổi bước sóng - Định tuyến đổi hướng - Phân mảnh burst 2.4.3.1 Phương pháp sử dụng bộ đệm quang Trong các mạng sử dụng chuyển mạch điện tử thì việc đệm dữ liệu được thực hiện trong miền điện, còn ở trong mạng OBS là mạng sử dụng chuyển mạch quang nên việc đệm các burst là một vấn đề khó khăn do công nghệ bộ nhớ truy nhập quang chưa phát triển, do vậy việc đệm các burst được thực hiện bằng các đường dây trễ quang được kết nối với nhau một cách phù hợp để cung cấp được các khoảng thời gian trễ theo yêu câu. Dưới đây đưa ra một mô hình bộ đệm quang cơ sở. Hình 2.11: Cấu trúc bộ đệm sử dụng đường dây trễ (FDL) Ở đây nếu thời gian trễ gây ra bởi một vòng là D, thì thời gian trễ tối đa của bộ trễ là D = (20+21+.....+2N) x D. Có thể sử dụng các bộ đệm quang công nghiệp cỡ lớn (SLOB) nó bao gồm m đầu vào và m đầu ra, burst có thể ra ở một đầu ra bất kỳ nào với mỗi đầu vào xác định. Bộ đệm SLOB được cấu trúc gồm m bộ đếm, với mỗi bộ được liên kết tới một đầu ra làm nhiệm vụ như bộ đệm ảo thực hiện đệm burst xác định độ trễ, nó hoạt động theo nguyên tắc FIFO để lưu giữ các burst. Giá trị bộ đếm giảm đi 1 đơn vị khi có một burst rời khỏi đầu ra và tăng lên 1 khi có một burst tới cổng đầu vào. Nếu burst tới tại thời điểm bộ đếm có giá trị là 0 (bộ đệm rỗng) thì burst sẽ được truyền thẳng, Khi bộ đếm có giá trị max (bộ đệm đầy) thì burst tới bị loại bỏ. Nếu có nhiều burst đến cùng cổng đầu ra trên cùng một khe thời gian thì chúng sẽ lần lượt đăng ký trễ, tổng thời gian trễ mà burst phải chịu là giá trị bộ đếm khi burst đến. Sau đây là cấu trúc bộ đệm SLOB Hình 2.12: Mô hình bộ đệm SLOB Từ hình vẽ trên cho thấy thời gian trễ tối đa là Dmax=mk - 1 khe thời gian với k là số tầng chuyển mạch không tắc nghẽn cơ sở được sử dụng trong bộ đệm. 2.4.3.2 Phương pháp chuyển đổi bước sóng Chuyển đổi bước sóng được định nghĩa là việc xử lý làm thay đổi bước sóng của một burst từ một kênh đầu vào tới một kênh đầu ra trên một bước sóng khác. Trong mạng OBS trên một đầu ra có thể thực hiện ghép kênh WDM để truyền tín hiệu quang trên nhiều bước sóng. Vì vậy, dựa trên điểm đặc biệt này để thực hiện giải quyết tranh chấp giữa các burst với nhau. Khi có hiện tượng tranh chấp xảy ra thì một burst sẽ được truyền trên bước sóng của nó, còn các burst khác sẽ được chuyển đổi sang bước sóng khác rồi truyền tới đầu ra yêu cầu mà không gây tranh chấp. Nhờ đó, có thể truyền hai hay nhiều burst tới cùng một đầu ra nhưng trên các bước sóng khác nhau. Có một số phương pháp chuyển đổi bước sóng sau đây - Biến đổi hoàn toàn, bất kỳ bước sóng nào trên đầu vào cũng có thể chuyển đổi tới một bước sóng trên đầu ra còn khả dụng, với phương pháp này thì các kênh luôn được kết nối mà không kể tới bước sóng. - Biến đổi giới hạn, ở phương pháp này thì mỗi bước sóng trên kênh đầu vào chỉ có thể biến đổi tới một nhóm bước sóng trên kênh đầu ra, vì vậy không phải kết nối nào cũng thực hiện được. - Biến đổi cố định, đây là một trường hợp đặc biệt của biến đổi có giới hạn, tại mỗi node mỗi kênh đầu vào chỉ có thể kết nối tới một kênh cố định trên đầu ra. - Biến đổi bước sóng rải rác, là trong mạng OBS có những node có thể thực hiện biến đổi có những node không thể thực hiện biến đổi. Mặc dù phương pháp này đạt hiệu quả khả quan trong thực nghiệm cũng như kỹ thuật nhưng nó vẫn chưa được sử dụng rộng rãi vì thực hiện các bộ chuyển đổi bước sóng đòi hỏi chi phí cao và phức tạp trong cấu trúc. 2.4.3.3 Phương pháp định tuyến đổi hướng Trong mạng chuyển mạch burst cũng có thể dùng phương pháp định tuyến đổi hướng để làm giải quyết vấn đề tranh chấp, tránh gây nên hiện tượng tắc nghẽn. OBS sử dụng giao thức JET cho phép hỗ trợ định tuyến đa đường từ nguồn tới đích. Khi có xảy ra hiện tượng tranh chấp thì một burst sẽ được định tuyến trên cổng đầu ra đúng, các burst còn lại sẽ được định tuyến trên các cổng đẩu ra khác khả dụng. Các burst được định tuyến đổi hướng sẽ phải đi trên các con đường không tối ưu hơn nên có thể gây trễ lớn hơn. Vì vậy, cần phải tính toán lại thời gian trễ cho các burst và phải thực hiện sắp xếp lại vị trí các burst thu được tại node đích. Định tuyến đổi hướng (định tuyến nóng) là một phương pháp lý tưởng đối với các mạng không sử dụng trễ hay không gian bộ đệm nhỏ đồng thời nó cũng làm giảm xác suất loại bỏ burst và thời gian trễ burst. 2.4.3.4 Phương pháp phân mảnh burst Để giải quyết tranh chấp trong mạng OBS ta cũng có thể sử dụng phương pháp phân mảnh burst. Phương pháp phân mảnh burst được định nghĩa là sự phân chia các burst thành các đơn vị truyền tải cơ bản gọi là các mảnh (segment), mỗi mảnh có thể là một hay nhiều gói có thông tin tiêu đề bổ sung (độ dài mảnh và checksum)... Tất cả các mảnh này lúc đầu được truyền đi như một burst. Hình 2.13: Mô tả giải quyết tranh chấp bằng phân mảnh burst Khi xảy ra tranh chấp thì chỉ có các mảnh của burst bị chồng lấn mới bị loại bỏ. Còn các mảnh khác vẫn được truyền đi. Vì vậy, ta chỉ phải thực hiện truyền lại các mảnh đã mất dưới dạng các burst bổ sung, chú ý việc phân mảnh burst không làm giảm xác suất xảy ra hiện tượng tranh chấp tài nguyên nhưng làm giảm khả năng mất dữ liệu trong burst giảm. Có hai phương pháp để loại bỏ các mảnh bị chồng lấn, hoặc loại bỏ mảnh của các burst ban đầu hoặc loại bỏ các mảnh của burst tranh chấp. Khi sử dụng phương pháp này cần phải ước lượng thời gian chuyển mạch dựa vào phần còn lại của burst ban đầu để xác định được độ dài burst đầu ra tương ứng với thời gian chuyển mạch, vì khi cấu hình chuyển mạch cũng có thể gây ra mất mảnh do đầu ra có thể đã chuyển mạch tới một đầu ra khác. KẾT LUẬN: Chuyển mạch burst là sự cân bằng giữa các ưu điểm của chuyển mạch kênh quang và nhược điểm của chuyển mạch gói quang. Phù hợp để tần dụng một cách hiệu quả băng thông cực lớn mà hệ thống truyền dẫn quang cung cấp. - Trong chuyển mạch kênh thì do cơ chế thiết lập cố đinh các kênh liên kết từ đầu cuối tới đầu cuối nên nó đạt được độ tin cậy cao tuy nhiên hiệu quả sử dụng băng thông không cao do không được tận dụng. - Trong chuyển mạch gói quang thì mỗi gói có tiêu đề riêng nên tại mỗi node đều phải lưu đệm để xử lý tiêu đề gây trễ lớn, và thời gian để xử lý chuyển mạch trở nên quá lớn so với thời gian truyền tin khi mà tốc độ truyền dẫn cao. - Còn trong OBS thì không yêu cầu lưu đệm tại mỗi node trung gian do sử dụng thời gian trễ, mà mỗi burst có một tiêu đề riêng nên không yêu cầu một bước sóng cho một kênh kết nối đầu cuối tới đầu cuối, các kênh kết nối được thiết lập trên từng liên kết một. Khi burst đi qua thì liên kết ngay lập tức được giải phóng. Ngoài ra, OBS còn thực hiện truyền dẫn thông tin người sử dụng một cách trong suốt qua mạng (tức là không quan tâm tới loại thông tin chứa trong nội dung burst dữ liệu), điều này cho phép mạng OBS có thể thực hiện cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau với QoS đảm bảo phù hợp cho tất cả các loại dịch vụ. OBS hiện nay đang là một giải pháp phù hợp nhất cho Internet tốc độ cao và mạng truyền tải thế hệ tiếp theo, thực hiện cung cấp nhiều loại dịch vụ trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng. Tuy nhiên, nó vẫn còn một số khó khăn trong việc thực hiện trên các mạng diên rộng do việc tính toán thời gian trễ cần phải xác định được số node trên đường đi từ nguồn đến đích mà với các mạng diện rộng thì điều này là không thể, mặt khác trong OBS để tối ưu hoá việc sử dụng băng thông cần sử dụng các bộ trễ quang đây là một khó khăn do công nghệ bộ nhớ truy nhập quang chưa phát triển. CHƯƠNG III MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG CẤU TRÚC VÒNG CHUYỂN MẠCH BURST 3.1 Giới thiệu chung Trong nhưng năm gần đây do sự phát triển mạnh mẽ các mạng quang, mà chủ yếu là các mạng vòng quang SONET/SDH do có độ tin cây cao, và tốc độ lớn nên đã tạo ra động lực thúc đẩy việc nghiên cứu phát triển các cấu hình mạng vòng quang. Hiện nay các mô hình mạng này đang đóng vai trò chính trong các mạng truyền tải quang, đang ngày càng được nâng cao chất lượng để hỗ trợ cho các hệ thống sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM). Với công nghệ hiện nay thì OBS được xem là một kỹ thuật tốt nhất đem lại những hiệu quả to lớn cho người sử dụng và được sử dụng rộng rãi trong các mạng vòng quang. Mạng vòng OBS cho phép truyền tải các loại lưu lượng khác nhau như lưu lượng IP, ATM, Frame relay, cũng như HDTV, ngoài ra còn cả các loại lưu lượng khác không phải là IP, ATM hay Frame relay. Trong chương này nghiên cứu một số giao thức truy nhập cho mạng vòng WDM, mà tiêu điểm là các mô hình vòng được thúc đẩy bởi sự phát triển của vòng SONET/SDH. Các mạng này đã đưa ra một hướng đầu tư hiệu quả trên phần sóng mang quang và hiện tại được phát triển để hỗ trợ WDM. 3.2 Kiến trúc mạng và node của mạng vòng OBS 3.2.1 Kiến trúc mạng vòng OBS Cho mạng vòng quang bao gồm N node OBS được kết nối đơn hướng như hình vẽ dưới đây. Nó có thể là một mạng đô thị (MAN) đóng vai trò như là mạng xương sống để kế nối các mạng truy nhập với nhau và truyền dẫn các loại lưu lượng khác nhau từ người sử dụng như lưu lượng IP, ATM, Frame relay hay lưu lượng HDTV, và các loại lưu lượng khác không phải là IP, ATM, Frame relay thậm chí cả loại lưu lượng mà mạng IP không thể truyền tải được. Mỗi liên kết cáp quang giữa hai node OBS liên tiếp nhau trong vòng có thể hỗ trợ N+1 bước sóng. Trong đó N bước sóng được sử dụng để truyền tải các burst dữ liệu và bước sóng thứ N+1 được sử dụng để truyền tải gói điều khiển (còn gọi là bước sóng điều khiển hay kênh điều khiển). Hình 3.1: Mô hình mạng vòng OBS Mối node OBS trong vòng được liên kết với một hay nhiều mạng truy nhập. Trong các kết nối trực tiếp từ các mạng truy nhập tới vòng, node OBS đóng vai trò như là một bộ tập trung. Thực hiện tập trung và đệm dữ liệu trong miền điện, được truyền dẫn bởi người sử dụng trên các mạng truy nhập để truyền tải trên vòng OBS. Việc đệm dữ liệu là thực hiện tập hợp dữ liệu lại rồi sau đó được truyền dẫn trong một burst tới node OBS đích. Kích thước một burst có thể thay đổi bất ký trong khoảng kích thước burst nhỏ nhất và kích thước burst lớn nhất. Burst được truyền tải dọc theo vòng mà khô