Luận án tiến sĩ về điều khiển công bằng luồng trong mạng chuyển mạch chùm quang

• Tác giả: Lê Văn Hòa
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Viết Minh Nhật
• Trường học: Đại học Huế
• Chuyên ngành: Khoa học máy tính
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Khiển Công Bằng Luồng Trong Mạng Chuyển Mạch Quang
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Huế

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN VỀ CÔNG BẰNG TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH CHÙM QUANG
• 1.1. Các mô hình chuyển mạch trong truyền thông quang
• 1.2. Nguyên tắc hoạt động của mạng OBS
• 1.3. Các hoạt động bên trong mạng OBS
• 1.3.1. Tập hợp chùm
• 1.3.2. Lập lịch chùm
• 1.3.3. Xử lý tranh chấp chùm
• 1.4. Vấn đề công bằng trong mạng OBS
• 1.4.1. Khái niệm và phân loại công bằng trong mạng OBS
• 1.4.2. Công bằng độ trễ
• 1.4.3. Công bằng thông lượng
• 1.4.4. Công bằng khoảng cách
• 1.4.5. Kết hợp công bằng thông lượng và công bằng khoảng cách
• 1.4.6. Đánh giá các giải pháp công bằng tại nút biên mạng OBS
• 1.5. Các mục tiêu nghiên cứu của luận án
• 1.6. Tiểu kết Chương 1
• 2. TẬP HỢP CHÙM GIẢM ĐỘ TRỄ VÀ CÔNG BẰNG ĐỘ TRỄ
• 2.1. Mô hình tập hợp chùm giảm độ trễ
• 2.1.1. Vấn đề độ trễ trong hoạt động tập hợp chùm
• 2.1.2. Các công trình nghiên cứu liên quan
• 2.1.3. Phương pháp tập hợp chùm giảm độ trễ iBADR
• 2.1.4. Phương pháp tập hợp chùm giảm độ trễ OBADR
• 2.1.5. Ảnh hưởng của trọng số α đến OBADR
• 2.1.6. Ảnh hưởng của OBADR đến hoạt động lập lịch chùm
• 2.2. Mô hình tập hợp chùm công bằng độ trễ
• 2.2.1. Các công trình nghiên cứu liên quan
• 2.2.2. Phương pháp tập hợp chùm công bằng độ trễ BADF
• 2.3. Tiểu kết Chương 2
• 3. CÔNG BẰNG THÔNG LƯỢNG DỰA TRÊN CẤP PHÁT BĂNG THÔNG VÀ ĐẮP CHÙM
• 3.1. Mô hình cấp phát băng thông công bằng dựa trên thông lượng
• 3.1.1. Giới thiệu về cấp phát băng thông công bằng
• 3.1.2. Các công trình nghiên cứu liên quan
• 3.1.3. Phương pháp cấp phát băng thông công bằng dựa trên thông lượng TFBA
• 3.1.4. Phân tích ảnh hưởng của TFBA đến việc lập lịch tại liên kết ra
• 3.2. Mô hình đắp chùm hiệu quả băng thông và công bằng thông lượng
• 3.2.1. Các công trình nghiên cứu liên quan
• 3.2.2. Phương pháp đắp chùm
• 3.3. Tiểu kết Chương 3
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về công bằng trong mạng chuyển mạch quang

Nghiên cứu điều khiển công bằng luồng trong mạng chuyển mạch quang (OBS) là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ thông tin hiện đại. Mạng OBS cho phép truyền tải dữ liệu với hiệu suất cao, tuy nhiên, vấn đề công bằng giữa các luồng dữ liệu là một thách thức lớn. Công bằng trong mạng OBS được định nghĩa là việc phân phối tài nguyên mạng một cách công bằng cho các luồng khác nhau. Điều này bao gồm việc đảm bảo rằng không có luồng nào bị thiệt thòi trong việc sử dụng băng thông. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng các mô hình công bằng khác nhau có thể cải thiện hiệu suất tổng thể của mạng. Việc phân loại công bằng thành công bằng độ trễ, công bằng thông lượng và công bằng khoảng cách giúp xác định các phương pháp tối ưu cho việc quản lý tài nguyên trong mạng OBS.

1.1. Các mô hình chuyển mạch trong truyền thông quang

Mạng chuyển mạch quang sử dụng nhiều mô hình khác nhau để tối ưu hóa việc truyền tải dữ liệu. Mô hình chuyển mạch quang truyền thống gặp khó khăn trong việc xử lý các luồng dữ liệu lớn do hạn chế về công nghệ. Mô hình chuyển mạch chùm quang (OBS) đã được phát triển như một giải pháp thay thế, cho phép tách biệt giữa gói điều khiển và dữ liệu. Điều này giúp giảm thiểu độ trễ và tăng cường hiệu suất mạng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp công bằng trong OBS có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mạng, đặc biệt trong các tình huống có lưu lượng cao.

1.2. Nguyên tắc hoạt động của mạng OBS

Mạng OBS hoạt động dựa trên nguyên tắc gửi gói điều khiển trước khi truyền dữ liệu. Gói điều khiển này sẽ đặt trước tài nguyên cần thiết cho việc truyền tải chùm dữ liệu. Việc này giúp đảm bảo rằng các luồng dữ liệu có thể được xử lý một cách hiệu quả mà không gặp phải tình trạng tắc nghẽn. Tuy nhiên, để đạt được công bằng trong việc phân phối tài nguyên, cần có các cơ chế lập lịch và xử lý tranh chấp hiệu quả. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các mô hình công bằng có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của mạng OBS, đặc biệt trong các tình huống có lưu lượng cao.

II. Các hoạt động bên trong mạng OBS

Mạng OBS bao gồm nhiều hoạt động quan trọng như tập hợp chùm, lập lịch và xử lý tranh chấp. Tập hợp chùm là quá trình gộp các gói tin thành một chùm dữ liệu lớn hơn để tối ưu hóa việc truyền tải. Lập lịch là quá trình xác định thứ tự mà các chùm dữ liệu sẽ được truyền đi. Việc xử lý tranh chấp xảy ra khi nhiều luồng dữ liệu cố gắng sử dụng cùng một tài nguyên mạng. Để đảm bảo công bằng, các phương pháp lập lịch cần phải được thiết kế sao cho không có luồng nào bị thiệt thòi. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các mô hình công bằng có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của mạng OBS.

2.1. Tập hợp chùm

Tập hợp chùm là một trong những hoạt động quan trọng nhất trong mạng OBS. Quá trình này cho phép gộp nhiều gói tin thành một chùm dữ liệu lớn hơn, giúp tối ưu hóa việc sử dụng băng thông. Tuy nhiên, việc tập hợp chùm cũng đặt ra thách thức về công bằng. Nếu không có các cơ chế kiểm soát, một số luồng có thể chiếm ưu thế trong việc sử dụng tài nguyên, dẫn đến tình trạng không công bằng. Các nghiên cứu đã đề xuất nhiều phương pháp để cải thiện quá trình tập hợp chùm, bao gồm việc sử dụng các thuật toán lập lịch thông minh và các mô hình công bằng khác nhau.

2.2. Lập lịch chùm

Lập lịch chùm là quá trình xác định thứ tự mà các chùm dữ liệu sẽ được truyền đi trong mạng OBS. Việc lập lịch hiệu quả không chỉ giúp tối ưu hóa việc sử dụng băng thông mà còn đảm bảo công bằng giữa các luồng dữ liệu. Các mô hình lập lịch hiện tại thường dựa trên các tiêu chí như độ trễ, thông lượng và khoảng cách. Tuy nhiên, để đạt được công bằng, cần có các cơ chế điều chỉnh để đảm bảo rằng không có luồng nào bị thiệt thòi. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các mô hình công bằng trong lập lịch có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của mạng OBS.