Bộ giáo dục đào tạo tổng công ty bu chÝnh viƠn th«ng viƯt nam Häc viƯn C«ng nghƯ b−u chÝnh viƠn th«ng Nguyễn LA GIANG Nghiên cứu hoạt động mạng chuyển mạch chùm quang Luận văn THạC Sĩ kỹ thuật Hà nội - 2003 Bộ giáo dục đào tạo tổng công ty bu viễn thông việt nam Häc viƯn C«ng nghƯ b−u chÝnh viƠn th«ng -*** - NGUYỄN LA GIANG NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG Chuyên ngành : Điện tử - Viễn thông LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Ng−êi h−íng dÉn Khoa häc: TS LÊ HỮU LẬP TS LÊ NGỌC GIAO Hµ néi - 2003 -i- Lời cám ơn Cho phép tơi bày tỏ lịng cám ơn chân thành tới người giúp đỡ thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn Trước hết xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Hữu Lập TS Lê Ngọc Giao, hai thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Xin bày tỏ lịng biết ơn giúp đỡ thầy, cô giáo Học Viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, đặc biệt thầy, cô tham gia giảng dạy lớp Cao học Điện tử - Viễn thơng khố II cung cấp kiến thức tạo tiền đề cho tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cám ơn đồng nghiệp Phòng Nghiên cứu kỹ thuật Chuyển mạch - Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ tơi q trình thực luận văn Cuối cùng, xin chân thành cám ơn gia đình bạn bè động viên, quan tâm, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Hà nội, tháng 07 năm 2003 Nguyễn La Giang -ii- Mục lục Lời cám ơn i Danh mục hình vẽ v Danh mục bảng vii Thuật ngữ chữ viết tắt viii Mở đầu Chương Giới thiệu 1.1 Chuyển mạch quang 1.1.1 Chuyển mạch kênh quang 1.1.2 Chuyển mạch gói quang 1.1.3 Chuyển mạch chùm quang 11 1.2 Một số khái niệm chuyển mạch chùm quang 18 1.2.1 Offset chùm 18 1.2.2 Các phương thức đặt trước bước sóng 20 1.2.3 Giải xung đột 22 1.3 Các mơ hình phân tích mạng OBS 23 Chương Các giao thức truy nhập cho mạng Ring OBS 25 2.1 Giới thiệu chung 25 2.2 Các phương thức chuyển mạch chùm quang 25 2.3 Cấu trúc mạng 28 2.3.1 Cấu trúc Ring nút 28 2.3.2 Hoạt động bước sóng điều khiển 30 2.4 Các giao thức OBS 32 2.4.1 Round-Robin với lựa chọn ngẫu nhiên (RR/R) 33 2.4.2 Round-Robin với phục vụ liên tục (RR/P) 34 -iii- 2.4.3 Round-Robin với phục vụ không liên tục (RR/NP) 36 2.4.4 Round-Robin có Token (RR/Token) 36 2.4.5 Round-Robin có xác nhận (RR/ACK) 37 2.5 Phương pháp so sánh giao thức 39 2.5.1 Chất lượng hoạt động giao thức với ODD Offset 41 2.5.2 JET ODD 45 2.5.3 TAW ODD 46 2.5.4 Lưu lượng không đối xứng 46 2.6 Tóm tắt 47 Chương Nút biên mạng lưới WDM OBS 48 3.1 Tiến trình đến chùm 48 3.1.1 Mơ tả mơ hình 48 3.1.2 Khoảng thời gian chùm 49 3.1.3 Thời gian lần đến chùm 50 3.1.4 Các tham số điều khiển 52 3.2 Nút biên mạng OBS 53 3.2.1 Tổng quan 53 3.2.2 Nút OBS biên 54 3.2.3 Mơ hình mạng hàng đợi nút OBS biên 57 3.2.4 Phân tích mạng hàng đợi loại lưu lượng khơng có chuyển đổi bước sóng 61 3.2.5 Phân tích mạng hàng đợi loại lưu lượng có chuyển đổi 67 3.2.6 Phân tích mạng hàng đợi nhiều loại lưu lượng có khơng có chuyển đổi 67 3.2.7 3.3 3.3.1 Các trường hợp giới hạn 74 Nút biên với số lượng lớn chuyển đổi 77 Các vấn đề số lượng bước sóng lớn 77 -iv- 3.3.2 Phân tích mạng hàng đợi loại lưu lượng 80 3.3.3 Phân tích mạng hàng đợi nhiều loại lưu lượng 85 3.3.4 Các nhận xét đánh giá 87 Chương Khả ứng dụng chuyển mạch chùm quang mạng viễn thông hệ sau 89 4.1 Chuyển mạch chùm quang: giải pháp thích hợp cho mạng đường trục Terabit IP 89 4.1.1 Mô tả chung 89 4.1.2 Các công nghệ chuyển mạch cho WDM 90 4.1.3 Cơ cấu cho IP-over-WDM sử dụng OBS 92 4.1.4 Các chế QoS IP 100 4.1.5 Khả sử dụng mạng xác suất nghẽn chùm 101 4.2 Triển vọng chuyển mạch chùm quang mạng đường trục mạng diện rộng sử dụng IP 102 4.2.1 Chuyển mạch chùm quang mạng đường trục 103 4.2.2 Chuyển mạch chùm quang mạng diện rộng 109 4.3 Hiện trạng công nghệ chuyển mạch quang 112 4.4 Nhận xét tóm tắt 114 Kết luận 116 Tài liệu tham khảo 118 -v- Danh mục hình vẽ Hình 1.1 : Khái niệm chuyển mạch chùm 12 Hình 1.2 : Cấu trúc hệ thống chuyển mạch chùm quang 15 Hình 1.3 : Vận hành hệ thống chuyển mạch chùm quang 16 Hình 1.4 : kiểu phương thức đặt trước bước sóng 21 Hình 2.1 : Tính tốn Offset giao thức JET OBS 26 Hình 2.2 : Vịng ring OBS mạng MAN 28 Hình 2.3 : Kiến trúc nút OBS (Các đường trễ không đây) 29 Hình 2.4 : Cấu trúc khung điều khiển 31 Hình 3.1 : Tiến trình đến chùm 48 Hình 3.2 : Server Coxy cấp (2-stage) 50 Hình 3.3 : Mối quan hệ biến ngẫu nhiên A, B I 50 Hình 3.4 : Người sử dụng kết nối tới hệ thống chuyển mạch biên mạng OBS 54 Hình 3.5 : Các tin báo hiệu JumpStart 57 Hình 3.6 : Mơ hình mạng hàng đợi hệ thống hệ thống chuyển mạch biên khơng có chuyển đổi 59 Hình 3.7 : Sơ đồ tốc độ chuyển trạng thái nút i với i=1, , P mạng hàng đợi Hình 3.6 62 Hình 3.8 : Mơ hình hàng đợi hệ thống chuyển mạch biên với cổng "bận rộn" 75 Hình 3.9 : Mơ hình hàng đợi hệ thống chuyển mạch biên 81 Hình 3.10 : Sơ đồ chuyển trạng thái nút 83 Hình 4.1: Mạng trục truyền dẫn IP-over-OBS WDM sử dụng MPLS 92 Hình 4.2 : Các chức kết nối chéo quang hỗ trợ OBS MPLS 95 Hình 4.3 : Giao diện MAC lớp IP OBS WDM 96 Hình 4.4 : Đồng kết hợp luồng 97 Hình 4.5 : Tạo dạng liệu chùm 98 Hình 4.6 : Xác suất nghẽn chùm 102 -vi- Hình 4.7 : Cấu hình mạng chuyển tải 103 Hình 4.8 : Các giải pháp xếp giao thức cho chuyển tải mạng IP công nghệ WDM 104 Hình 4.9 : Quá trình phát triển dung lượng router IP 106 Hình 4.10 : So sánh hiệu chuyển mạch gói/chùm bước sóng phương diện số cổng liên quan với số nút mạng đường trục 107 Hình 4.11 : Mơ hình mạng chuyển mạch chùm quang 108 Hình 4.12 : Mạng ring diện rộng 111 -vii- Danh mục bảng Bảng 2.1 : Các giao thức OBS L.Xu sử dụng mô 39 Bảng 3.1 : Ký hiệu sử dụng phân tích 61 Bảng 3.2 : Ma trận tốc độ chuyển vị Q nút 82 Bảng 4.1 : So sánh công nghệ chuyển mạch có liên quan đến WDM 92 -viii- Thuật ngữ chữ viết tắt ABT ATM Block Transfer Truyền khối ATM ACK Acknowledgement Xác nhận ATM Asynchronous Transfer Phương thức chuyển giao không Mode đồng BHC Burst Header Cell Tế bào header chùm BSE Burst Switch Element Phần tử chuyển mạch chùm CTL Control Unit Bộ phận điều khiển DiffServ Differentiated Service Dịch vụ phân biệt DWDM Density Wavelength Division Ghép kênh phân chia bước sóng Multiplexing mật độ cao FCFS First Come First Service Kiểu đến trước phục vụ trước FEC Forwarding Equivalence Lớp chuyển tiếp tương đương Class FDDI Fiber Distributed Data Trao đổi liệu phân tán cáp Interchange quang FIFO First In First Out Vào trước trước FTTR Fixed Transmitter Tunable Phát cố định thu điều chỉnh Receiver HAM Heuristic Aggregation Phương pháp tìm kiếm kết hợp Method HDTV High Density Television Truyền hình có độ phân giải cao IBM International Business Hãng sản xuất máy tính IBM Machine Corp IOM Input/Output Modul Mơ đun vào/ra -108- Router gói quang 500 km, 64 λ Nút ngoại biên Các router IP Hình 4.11 : Mơ hình mạng chuyển mạch chùm quang Thuận lợi mơ hình xử lý mào đầu cho nhiều gói IP làm tăng mạnh tốc độ chuyển qua router mạng trục mở rộng dung lượng truyền lên hàng Terabit/s Hơn nữa, với mơ hình này, xem cổng WDM tài nguyên đơn lẻ (dung lượng thường 300-600 Gb/s) cải thiện hoạt động và/hoặc làm giảm yêu cầu nhớ liên quan đến IP với khả xử lý đơn bước sóng Chuyển mạch chùm có thuận lợi so với kết nối chéo khả tương thích trực tiếp với kỹ thuật quản lý IP Cần phải nhấn mạnh có nhiều quan điểm khác toàn cầu việc cho độ dài khung cho chùm cố định hay thay đổi Độ dài thay đổi kiểm chứng nhiều tương lai thích hợp với lưu lượng IP độ dài cố định cho phép thực chuyển mạch tốt triển khai quang đơn giản Nguyên tắc chuyển mạch chùm gần gũi với quang học cơng nghệ chuyển mạch quang nhanh địi hỏi số khung định để tránh mát lưu lượng tải Chuyển mạch quang cho khả mở rộng dung lượng lớn (thực tiễn nghiên cứu chứng minh đạt tới 10 Tb/s) cấu hình đơn chặng để tránh việc kết nối phức tạp Nó khơng làm gia tăng tốc độ đường dây mà điều quan trọng theo quan điểm phát triển tương lai gần theo hướng truyền dẫn tốc độ 40 Gb/s -109- Mặc dù mục tiêu cuối đạt việc thực thi mạng toàn quang vài chức chủ yếu khác đệm hay tái tạo thực phịng thí nghiệm sử dụng phương tiện quang (các đường dây trễ cáp quang phần tử quang phi tuyến), thấy rõ chức cịn sử dụng cơng nghệ điện tử phụ thuộc vào việc cân đối giá thành với hoạt động làm giảm thời gian đưa thị trường 4.2.2 Chuyển mạch chùm quang mạng diện rộng Đối với mạng diện rộng, tham số tối ưu hoá sau yêu cầu: - Dễ nâng cấp: giải pháp đáp ứng nhu cầu độ rộng băng tần linh hoạt gọi nội vùng mở rộng thêm vòng ring mạng quang đồng hay phân cấp số đồng truyền thống (SONET SDH) Khả mở rộng không để đạt tới dung lượng cực lớn mà mà cịn nâng cấp dễ dàng hệ thống vận hành với giá thành đầu tư ban đầu bị hạn chế - Tối ưu việc sử dụng tài nguyên: Bùng nổ lưu lượng liệu rõ ràng cao mạng đường trục việc ghép kênh thống kê hiệu mạng gần thường có cấu hình đơn giản Các giải pháp cho mạng diện rộng hệ sau cần có phương án quản lý xếp tài nguyên độ rộng băng phức tạp nhằm có dịch vụ với độ rộng băng linh hoạt với giá thành cho phép - Giá thành bit: Giá thành rõ ràng quan trọng mạng diện rộng Dung lượng độ linh hoạt phải cân với giá thành bổ sung thêm việc sử dụng nhiều tài nguyên sẵn có làm cho giá thành thấp xuống - Khả truyền thông suốt: Do tính đa dạng cao giao thức có thị trường mạng diện rộng so với mạng trục nên mức độ truyền thông suốt cao giao thức cần thiết để trì mức đầu tư trước nhà khai thác mạng -110- Nhiều kiến trúc giải pháp đề xuất cho mạng diện rộng hệ sau với ngày nhiều thiết bị quang chín muồi cơng nghệ giá thành giảm xuống Do mạng đóng vai trị phận cung cấp cho lưu lượng truyền dẫn cự ly xa cung cấp khả kết nối nội hạt nên nhu cầu lưu lượng mạng lưới mạng trục phải xem xét Các lựa chọn xếp giao thức Hình 4.8 áp dụng cho mạng diện rộng với mô hình khác theo phát triển sản phẩm: - Định tuyến chuyển mạch lớp hay t khơng có trí tuệ lớp Việc kết hợp lưu lượng với kênh quang thực trực tiếp router IP hay hệ thống chuyển mạch ATM Mơ hình có tính linh hoạt cao giống mạng đường trục, có tiềm lại không hiệu giá thành toàn lưu lượng cần định tuyến lớp nút mạng - Kết hợp định tuyến chuyển mạch lớp với lớp 3: mơ hình (được xem gateway đa dịch vụ) dựa chuyển mạch lớp (hiện ghép kênh phân chia thời gian TDM dựa SONET/SDH có thêm vài chức chuyển mạch theo bước sóng), kết hợp với số xử lý hạn chế lớp để sử dụng hiệu kênh TDM/WDM Cũng mạng đường trục, mơ hình có thuận lợi chuyển mạch giá thành thấp lưu lượng chuyển tiếp tiềm giảm giá thành giao diện quang-điện (O/E) trường hợp chuyển mạch theo bước sóng (nhưng lại tốn gia tăng độ khơng mềm dẻo mạng lãng phí tài ngun) OBS/OPS trung gian mơ hình OBS/OPS làm gia tăng tính linh hoạt theo bước sóng sử dụng mơ hình lại làm giảm giá thành, chủ yếu giảm số lượng giao diện O/E (chỉ cần thiết cho mục đích xen-tách, truyền thơng suốt tồn quang lưu lượng chuyển tiếp), chí mơ hình việc sử dụng bước sóng hiệu -111- Tại cấp thành phố, giải pháp hấp dẫn mơ tả Hình 4.12 để triển khai thời gian ngắn mạng OBS/OPS nhằm tránh việc đệm tái tạo nút xen-tách quang, là: E/O Router hub O/E Xen-tách gói quang không đệm MAC Mạng truy nhập (LAN, E/O E/O Mạng đường trục PON, ) Bộ đệm điện tử E/O Hình 4.12 : Mạng ring diện rộng - Bộ nhớ đưa nút truy nhập việc sử dụng chế điều khiển truy nhập trung gian (MAC) thường sử dụng, ví dụ mạng quang thụ động (PON) Trong mơ hình đệm điện tử lưu giữ thông tin truyền dẫn khơng tranh chấp khơng thể có mạng gói phát việc truyền không suy hao đảm bảo Điều rõ ràng tạo số hạn chế tính phức tạp cấu hình kích thước mạng giao thức có độ phức tạp nhiều hay tương ứng với kích thước thành phố (thời gian truyền tối đa 500 µs) - Việc tái tạo tránh bên nhiều tốt khoảng cách truyền dẫn hạn chế mạng diện rộng Nếu yêu cầu cho việc tối ưu hoạt động giải pháp truyền suốt giao thức tốc độ bit thực tốt số vị trí trì mức độ suốt Đặc điểm để giảm số lượng máy thu phát quang-điện, tính chiếm nửa giá thành hệ thống -112- - Cấu hình ring, không tối ưu lưu lượng phải thực mẫu kết nối phức tạp cho phép gói quang xen-tách đơn giản (một kênh quang qua khối chức chuyển mạch 2x2), có giá thành thấp với tác động vật lý hạn chế lên chất lượng tín hiệu Kết nối ring hay triển khai mạng lưới đòi hỏi hệ thống quang phức tạp cần tái tạo nhiều cho phép tối ưu tài nguyên triển khai Từng mạng phải quản lý hai mức: - Tại mức gói quang, thơng qua giao thức MAC xử lý thời gian thực việc tranh chấp nút - Tại mức cao hơn, thông qua ứng dụng kỹ thuật MPLS để xác định luồng lưu lượng theo dịch vụ khác gia tăng việc xếp tài nguyên Việc kết hợp hoạt động hai phương án quản lý cần phải cải tiến để đảm bảo cho tính ổn định mạng Đó mục tiêu chương trình nghiên cứu châu Âu bắt đầu gần (tích hợp âm liệu DWDM) để thiết kế thực khái niệm mạng 4.3 Hiện trạng công nghệ chuyển mạch quang Phần nhằm mục đích đưa khảo sát sơ lược khả sử dụng mức độ trưởng thành công nghệ cần thiết cho OPS Sau 10 năm nghiên cứu, công nghệ chưa sử dụng rộng rãi thực tế nguyên nhân chủ yếu sau: - Thiếu nhớ quang nhanh lớn ngăn cản việc thực thi quang cấu trúc dạng router giống thiết bị điện tử - Khả tích hợp số hạn chế chất Các vấn đề khắc phục khơng đột phá kỹ thuật thời gian gần mà cịn qua việc thiết kế mạng cách thơng minh, làm cho việc sử dụng thiết bị quang điện tử tối ưu chỗ thích hợp Một điều quan trọng cần việc đưa công nghệ quang -113- thị trường giống với thiết bị điện tử tất yếu bùng nổ gần tồn giới hoạt động liên quan đến công nghệ quang Tình trạng cơng nghệ quan trọng hướng đến OPS bao gồm hệ thống chuyển mạch quang nhanh phát, thu, tái tạo, nhớ theo phương thức gói sau: - Các hệ thống chuyển mạch quang: Công nghệ cho phép sản xuất khuếch đại quang bán dẫn sử dụng cổng quang với mạng thụ động Thực tế tích hợp mơ đun cỡ vài chục cổng mà dung lượng cổng tối thiểu vài chục Gigabit/s Các phần tử tích hợp với chức thụ động tách hay ghép kênh bước sóng để thực chức xen-tách bước sóng đơn giản mạng vòng ring diện rộng Nhược điểm công nghệ yếu tố nhiễu cao xuyên âm kênh Việc thiết kế cẩn thận mức công nghệ hệ thống chứng tỏ khắc phục nhược điểm cho phép dung lượng tổng cộng đạt tới Tb/s - Các chức truyền dẫn gói tái tạo: trước chức quan tâm đến tốc độ bit cao mà tốc độ lại cần thiết cho việc phát triển sản phẩm thực tế Các yêu cầu chủ yếu tương thích với truyền dẫn cự ly xa, chịu dao động pha độ lớn gói ảnh hưởng tối thiểu hệ thống đồng Gần chứng minh thu theo phương thức gói NRZ/RZ 10 Gb/s có ảnh hưởng hoạt động theo chế độ “chùm”, dung sai thường dB cho thay đổi công suất khôi phục pha (< 10 ns) xung nhịp đồng hồ nhanh Có thể thực tái tạo sử dụng phát thu chế độ “chùm” trực tiếp dựa phương tiện toàn quang - Bộ nhớ: Cho đến nay, có giải pháp cho đệm quang sử dụng đường trễ quang chuyển mạch Các đệm quang đó, tối ưu hố nhờ WDM cho phép vài chục vị trí đệm dùng chung vài chục kênh quang 10 Gb/s hay lớn Việc đồng quang, cần thiết để vận hành hiệu đệm chứng minh sử dụng cáp quang hệ thống -114- chuyển mạch Mặc dù điều cho phép có số ứng dụng thực tiễn chưa đủ yêu cầu mức độ hoạt động ví dụ router IP thường cần hàng trăm vị trí đệm Do vậy, việc thực thi OPS tương lai gần sử dụng nhớ quang hay điện, thí dụ theo dạng đệm dùng chung để tiết kiệm giá thành hệ thống Một hoạt động lưu lượng chất lượng cao (dung sai tải 0,8 mà không cần gia tăng tốc độ bên trong) thực thông qua mô router quang nhiều terabit với kiến trúc đệm dùng chung sử dụng số lượng hạn chế đường trễ quang có thuận lợi mặt ghép kênh thống kê cổng WDM Các công nghệ sử dụng để xây dựng hệ thống mẫu Thí dụ, việc vận hành khơng có lỗi OPS (với giao diện tái tạo điện tử) tương ứng với đệm dùng chung cho phép đạt tới dung lượng 10 Tb/s (1000 cổng 10 Gb/s) với tốc độ chuyển mạch cỡ ns đồng thời số lượng cổng quang tối ưu Các công nghệ rõ ràng mở rộng tối ưu giá thành nhằm để có việc xen-tách gói WDM tồn quang, khơng suy hao, nhiều tầng, cấu trúc mơđun đơn giản nhiều 4.4 Nhận xét tóm tắt OBS sử dụng với WDM làm sở cho mạng IP hệ sau, chủ yếu cho mạng đường trục mạng cấp thành phố tốc độ cao Kỹ thuật dạng MPLS dùng để chuyển tiếp chùm liệu cho cấu trúc Chiến lược thiết lập offset có tác động đáng kể lên chất lượng hoạt động mạng IP vận hành OBS WDM Chương mô tả phương pháp phân loại lưu lượng để thiết lập offset (một tham số hệ thống quan trọng OBS) chùm liệu dòng liệu cho (đường chuyển mạch nhãn) gói điều khiển chúng Phương pháp làm cho mạng vận hành ổn định thực kỹ thuật lưu lượng dễ dàng Từ thực thi chế QoS khác cho IP mạng đường trục quang sử dụng OBS Chương trình bày yếu tố để triển khai chuyển mạch chùm quang cho mạng chuyển tải đường trục -115- mạng diện rộng tốc độ Terabit/s, chủ yếu để cải thiện khả mở rộng làm giảm giá thành giao diện quang-điện Do đạt cân định tuyến bước sóng chuyển mạch gói quang, OBS thúc đẩy việc hợp IP với WDM, hỗ trợ việc cung cấp nhanh chóng, truyền dẫn đồng gói kích thước khác có hiệu sử dụng tài nguyên cao mà không cần đệm lớp WDM Tình trạng nghiên cứu số khối kiến trúc để thực thi khái niệm chuyển mạch quang thực tế mơ tả Từ thấy nhiều hãng trung tâm nghiên cứu toàn giới gia tăng mối quan tâm đến thiết bị quang, việc triển khai tương lai gần sản phẩm mạng dựa chuyển mạch quang điều tất yếu -116- Kết luận Luận văn trình bày số kết nghiên cứu chuyển mạch chùm quang OBS - kỹ thuật trung gian chuyển mạch theo bước sóng chuyển mạch gói quang OPS Các nội dung nghiên cứu bao gồm: - Phân tích nguyên nhân tổn thất lưu lượng mạng ring OBS, đưa giao thức truy nhập phương pháp tính toán offset để giải xung đột thu nhằm nâng cao thơng lượng giảm trễ gói - Ứng dụng tiến trình Markov trạng thái để mơ tả tiến trình đến loại chùm quang theo phân bố hàm mũ phân bố Coxy - Sử dụng lý thuyết hàng đợi mơ hình hố để phân tích nút biên mạng lưới WDM với nhiều loại lưu lượng tương ứng bước sóng chùm Các phương pháp tìm kiếm kết hợp Neuse Chandy lựa chọn để giảm tính phức tạp việc phân tích nút cịn thuật tốn xoắn dùng để tính tốn tốc độ đến dịng lưu lượng kết hợp - Đề xuất ứng dụng OBS với kỹ thuật ghép bước sóng quang WDM để triển khai mạng IP hệ sau cho mạng đường trục mạng thành phố Kết hợp phương pháp phân loại lưu lượng công nghệ MPLS làm cho mạng vận hành ổn định đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS cho dịch vụ mạng IP đường trục Nhìn chung tương lai gần, chuyển mạch chùm quang có khả thương mại chuyển mạch gói quang thiết kế với yêu cầu khơng có đệm quang Ứng dụng chuyển mạch chùm quang mạng MAN kết nối router IP đầu cuối mạng truy nhập Khi thiết bị quang hoàn thiện có tính cạnh tranh chúng có vai trị lớn cơng nghệ chuyển mạch gói với nhiều chức chuyển mạch định tuyến mạng quang Các vấn đề liên quan đến chuyển mạch quang cần tiếp tục nghiên cứu tương lai bao gồm: cấu trúc hệ thống, tính tốn thiết kế khung chuyển mạch, giao diện mạng, phối hợp hoạt động hệ thống quang điện tử, khả -117- quản lý, điều khiển, giám sát, thiết bị vật liệu quang, công nghệ kết nối quang, Luận văn dừng lại mức nghiên cứu hoạt động mạng chuyển mạch chùm quang xem xét số giao thức hoạt động kỹ thuật Hướng nghiên cứu công nghệ ứng dụng công cụ mô để đánh giá, so sánh giao thức chuyển mạch chùm quang sở lựa chọn cho ứng dụng thực tế Các vấn đề QoS mạng chuyển mạch chùm quang với mức ưu tiên khác cho loại chùm cần tiếp tục nghiên cứu Các phân tích hàng đợi luận văn dừng lại nút biên mạng OBS, cần tiếp tục nghiên cứu thêm thuật tốn mơ hình hố cho mạng kết hợp mạng theo nguyên tắc định để tạo mạng OBS hoàn chỉnh -118- Tài liệu tham khảo [1] The JumpStart project http://jumpstart.anr.mcnc.org [2] S R Amstutz, "Burst switching - an introduction", IEEE Communication Magazine, 21(8), pp.36-42, November 1983 [3] S R Amstutz, "Burst switching - an update", IEEE Communication Magazine, 27(9), pp.50-57, September 1989 [4] I Baldine, G N Rouskas, H G Perros, and D Stevenson, "JumpStart: A justin-time signaling architecture for WDM burst-switched networks", IEEE Communications, 40(2), pp.82-89, February 2002 [5] B Baynat and Y Dallery, "A product-form approximation method for general closed queueing networks with several classes of customers", Performance Evaluation, 24, pp.165-188, 1993 [6] G Bolch, S Greiner, H Meer, and K S Trivedi, Queueing Networks and Markov Chains, John Wiley and Sons, INC., Canada, 1998 [7] J Cai, A Fumagali, and I Chlamtac, "The miltitoken interarrival time (MTIT) access protocol for supporting variable size packets over WDM ring network", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 18(10), pp.2094-2104, October 2000 [8] F Callegati, H C Cankaya, Y Xiong, and M Vandenhoute, "Design issues of optical IP routers for Internet backbone applications", IEEE Communications Magazine, pp.124-128, December 1999 [9] H M Chaskar, S Verma, and R Ravikanth, "A framework to support IP over WDM using optical burst switching", IEEE/ACM/SPIE Optical Network Workshop, January 2000 [10] A Detti, V Eramo, and M Listanti, "Performance evalution of a new technique for IP support in a WDM optical network: Optical composite burst switching (OCBS)", Journal of Lightwave Technology, 20(2), pp.154-165, February 2002 -119- [11] K Dolzer and C Gauger, "On burst assembly in optical burst switching networks - a performance evaluation of Just-Enough-Time", Proceedings of the 17th International Teletraffic Congress, pp.149-161, September 2001 [12] K Dolzer, C Gauger, J SpÄath, and S Bodamer, "Evaluation of reservation mechanisms for optical burst switching", AEÜ International Journal of Electronics and Communications, 55(1), January 2001 [13] M Düser and P Bayvel, "Analysis of a dynamically wavelength-routed optical burst switched network architecture", Journal of Lightwave Technology, 20(4), pp.574-585, April 2002 [14] W Fischer and K Meier-Hellstern, "The Markove-Modulated Poisson Process (MMPP) cookbook", Performance Evaluation, 18, pp.149-171, 1992 [15] C Gauger, K Dolzer, and M Scharf, "Reservation strategies for FDL buffers in OBS networks", IEEE International Conference on Communications, April/May 2002 [16] S Kim, N Kim, and M Kang, "Contention resolution for optical burst switching networks using alternative routing", ICC 2002, IEEE, April 2002 [17] R Marie, "An approximate analytical method for general queueing networks", IEEE Transactions on Software Engineering, 5(5), pp.530-538, September 1979 [18] R.Marie, "Calculation equilibrium probabilities for λ(n)/Ck/1/N queus", ACM Sigmetrics Performance Evaluation Review, 9(2), pp.117-125, 1980 [19] P Mehrotra, I Baldine, D Stevenson, and P Franzon, "Network processor design for use in optical burst switched networks", Proceedings of the International ASIC/SOC Conference, September 2001 [20] B Mukherjee Optical Communication Networking McGraw-Hill, 1997 [21] D Neuse and K M Chandy, "HAM: The heuristic aggregation method for solving general closed queueing network models of computer systems", Performance Evaluation Review, 11, pp.195-212, 1982 -120- [22] V Paxson and S Floyd, "Wide area traffic: The failure of poisson modeling", IEEE/ACM Transactions on Networking, 3(3), pp.226-244, June 1995 [23] H Perros, Queueing Networks with Blocking: Exact and Approximate Solutions, Oxford University Press, 1994 [24] H Perros, An Introduction to ATM Networks, Wiley, New York, 2001 [25] C Qiao and M Yoo, "Optical burst switching (OBS) - A new paradigm for an optical Internet", Journal of High Speed Networks, 8(1), pp.69-84, January 1999 [26] W J Stewart, Introduction to the Numerical Solution of Markov Chains, Princeton University Press, New Jersey, 1994 [27] J S Turner, "Terabit burst switching", Journal of High Speed Networks, 8(1), pp 3-16, January 1999 [28] S Verma, H Chaskar, and R Ravikanth, "Optical burst switching: a viable solution for Terabit IP backbone", IEEE Network, pp.48-53, November/December 2000 [29] V M Vokkarane, J P Jue, and S Sitaraman, "Burst segmentation: An approach for reducing packet loss in optical burst switched networks", ICC 2002 IEEE, 2002 [30] J Y Wei and R I McFarland, "Just-in-time signaling for WDM optical burst switching networks", Journal of Lightwave Technology, 18(12), pp.20192037, December 2000 [31] J Y Wei, J L Pastor, R S Ramamurthy, and Y Tsai, "Just-in-time optical burst switching for multiwavelength networks", IFIP TC6 WG6.2 Fifth International Conference on Broadband Communications, pp.339-352 Kluwer Academic Publishers, November 1999 [32] I Widjaja, "Performance analysis of burst admission control protocols", IEEE Proceeding Of Communications, 142, pp.7-14, February 1995 -121- [33] Y Xiong, M Vandenhoute, and H.C Cankaya, "Control architecture in optical burst-switched WDM networks", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 18(10), pp.1838-1851, October 2000 [34] L Xu, H Perros, and G Rouskas, "A simulation study of access protocols for optical burst-switched ring networks", Networking 2002, May 2002 [35] L Xu, H G Perros, and G N Rouskas, "Techniques for optical packet switching and optical burst switching", IEEE Communications, 39(1), pp.136142, January 2001 [36] M Yang, S Q Zheng, and D Verchere, "A QoS supporting scheduling algorithm for optical burst switching DWDM networks", Global Telecommunications Conference, pp.86-91, 2001 [37] S Yao, S Dixit, and B Mukherjee, "Advances in photonic packet switching: An overview", IEEE Communications, 38(2), pp.84-94, February 2000 [38] M Yoo, C Qiao, and S Dixit, "QoS performance of optical burst switching in IP-over-WDM networks", Journal on Selected Areas in Communications, 18(10), pp.2062-2071, October 2000 [39] M Yoo, C.Qiao, and S Dixit, "Optical Burst Switching for Service Differentiation in the Next-Generation Optical Internet", IEEE Communications, 39(2), pp.98-104, February 2001 [40] L Xu, Harry G Perros and G Rouskas, "Techniques for Optical packet switching and Optical Burst Switching", IEEE Communications, 39(1), pp.136-142, January 2001 [41] J Turner, "Optical Burst Switching", Tech Digest OFC 2000, paper WD2 [42] D Chiaroni et al Data, "Voice and Multimedia Convergence over WDM: The Case for Optical Router", Alcatel Tech.J., 3rd qtr.,1999 [43] F.Dorgeuille et al, "1.28 Tbit/s Throughput 8x8 Optical Switch Based on Arrays of Clamped-gain Semiconductor Optical Amplifier Gates", Tech digest OFC 2000, paper PD18 -122- [44] D.Chiaroni et al, "10 Tbit/s Optical Packet Routers for the Backbone", Proc ECOC 2000, paper 10.4.7 [45] A Jourdan, D Chiaroni, E Dotaro, G Eilenberger, F Masetti, M Renaud, "The Perspective of Optical Packet Switching in IP-Dominant Backbone and Metropolitan Networks", IEEE Communications Magazine, Vol 39, No.3, pp.136-141, March 2001 [46] L Xu, Harry G Perros and G Rouskas, "A simulation study of optical burst switching and access protocols for WDM ring networks", Computer Networks, 41, pp.143-160, 2003 [47] L Xu, Harry G Perros and G Rouskas, "A Queuing Network Model of an Edge Optical Burst Switching Node", INFOCOM 2003 ... 1.1 Chuyển mạch quang 1.1.1 Chuyển mạch kênh quang 1.1.2 Chuyển mạch gói quang 1.1.3 Chuyển mạch chùm quang 11 1.2 Một số khái niệm chuyển mạch chùm quang ... kết nghiên cứu Chuyển mạch chùm quang (OBS), giải pháp đầy hứa hẹn cho mạng Internet quang hệ sau Bản luận văn gồm có chương: Chương giới thiệu chung chuyển mạch quang, phân loại chuyển mạch quang, ... dụng mạng xác suất nghẽn chùm 101 4.2 Triển vọng chuyển mạch chùm quang mạng đường trục mạng diện rộng sử dụng IP 102 4.2.1 Chuyển mạch chùm quang mạng đường trục 103 4.2.2 Chuyển mạch