OBS REZERVASYON YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRMALI PERFORMANS ANALİZİ

Transkript

1 OBS REZERVASYON YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRMALI PERFORMANS ANALİZİ M.Ali AYDIN, A.Halim ZAİM, Özgür Can TURNA İstanbul Üniversitesi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü AB 2008, Çanakkale 1

2 İçerik Optik Ağlar Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 2

3 Optik Ağ Nedir? Her türlü data, ses ve görüntünün ışık ile iletildiği yüksek kapasiteli iletişim ağlarıdır. Neden Işık? Evrendeki en hızlı varlık ışıktır. Hızı saniyede km dir. Ses ve elektrikten sonra ışık da yüksek hızı ile iletişimde kullanılmaya başlanmıştır. AB 2008, Çanakkale 3

4 Optik Ağlara Neden İhtiyaç Duyuldu? Ağ hatları elektronik işaretlerin iletilmesini sağlayan bakır tellerden oluşuyordu. Fakat bu sistem yüksek bant genişliği gerektiren günümüz uygulamaları için yeterli gelmediğinden yeni bir teknoloji arayışına girildi. Bu teknoloji üstün niteliğe sahip optik fiberleri kullanan optik ağlardır. Her fiberde yaklaşık 50 Tb/s bant genişliğine ulaşmak mümkündür. Bakır kablolarda bu sayı 10 Gb/s a düşmektedir. Fiber kablolar saç telinden daha ince olduklarından az yer kaplarlar ve elektromanyetik etkilerden daha az etkilenir. Veri bozulması ya da hat dinlenmesi çok daha zordur. AB 2008, Çanakkale 4

5 İçerik Optik Ağlar Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 5

6 Anahtarlama Teknikleri Elektronik ortamda kullanılan anahtarlama teknikleri Devre anahtarlama Paket Anahtarlama Optik ortamda kullanılan anahtarlama teknikleri Dalgaboyu Yönlendirme (WR or OCS) Optik Paket Anahtarlama (OPS) Optik Çoğuşma Anahtarlama (OBS) AB 2008, Çanakkale 6

7 Devre Anahtarlama AB 2008, Çanakkale 7

8 Paket Anahtarlama AB 2008, Çanakkale 8

9 Dalgaboyu Yönlendirme (WR) Ağın iki ucu arasında tam optik bir dalga boyu yolu kurulur (Lightpath) Yol boyunca varolan tüm hatlar için bir dalga boyu kanalı rezerve edilir. Veri yollandıktan sonra bu yol iptal edilir. Avantajları: Güvenilir Sabit Bağlantı Dezavantajları: Verimsiz bant genişliği tahsisi Yoğun trafikte düşük ağ kullanımı Kısa süreli bağlantılar için fazla bağlantı kurma süreci yükü AB 2008, Çanakkale 9

10 Lightpath Oluşturma AB 2008, Çanakkale 10

11 Optik Paket Anahtarlama (OPS) Bir optik paket anahtarlama düğümü gelen paketi alır, başlığını okur ve onu uygun çıkış portuna atar. Düğüm bu aşamada pakete yeni bir başlık da verebilir. Bir optik paket, başlık ve veriden oluşur. Başlık elektronik ortamda,veri optik ortamda işlenir. AB 2008, Çanakkale 11

12 Optik Paket Anahtarlama (OPS) AB 2008, Çanakkale 12

13 Optik Çoğuşma Anahtarlama (OBS) Çoğuşma: İlk düğümden son düğüme beraber hareket eden ve ara düğümlerde beraber anahtarlanan paketlerin bir dizisidir. Bir OBS ağında ilk olarak paketler bir çoğuşma oluşturacak şekilde giriş düğümde birleştirilir. AB 2008, Çanakkale 13

14 Optik Çoğuşma Anahtarlama (OBS) Ayrı bir kontrol kanalından bir kontrol paketi (setup) gönderilir. Kontrol paketi her zaman ardından gelen veri çoğuşmasının önünde olur. Kontrol paketi yol boyunca bant genişliğini çoğuşma için rezerve eder. Offset adı verilen belirli bir süre gecikmeden sonra rezerve edilen yol üzerinden çoğuşma yollanır. AB 2008, Çanakkale 14

15 Paket ve Çoğuşma Anahtarlama A Incoming fibers B Payload A 1 2 Fixed-length (but unaligned) Control wavelengths Header FDL s Synchronizer (a) 1 Header recognition, processing, and generation Switch Setup New headers 1 O/E/O 1 C C D Data wavelengths Control packets 2 Offset time Switch Control packet processing (setup/bandwidth reservation) B Data bursts (b) D AB 2008, Çanakkale 15

16 İçerik Optik Ağlar ve Tarihçesi Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 16

17 OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri Immediate setup-explicit/timed release JIT(Just in Time) Delayed setup-explicit/timed release JET(Just Enough Time) Horizon AB 2008, Çanakkale 17

18 IMMEDIATE SETUP TIMED RELEASE IMMEDIATE SETUP EXPLICIT RELEASE AB 2008, Çanakkale 18

19 DELAYED SETUP TIMED RELEASE DELAYED SETUP EXPLICIT RELEASE AB 2008, Çanakkale 19

20 İçerik Optik Ağlar ve Tarihçesi Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 20

21 QoS için OBS de Zamanlama Bir çoğuşma bir düğüme vardığı zaman, bu çoğuşmanın gönderileceği dalgaboyu kanalına karar vermek için bir dalgaboyu kanal zamanlama algoritması kullanılır. Unscheduled t zamanında unscheduled ise; t anında veya t anından sonra bu kanalı hiçbir çoğuşma kullanmıyor demektir. Unused Bir dalgaboyu kanalına, başarılı çoğuşmalar ve kanala atanan son çoğuşma arasındaki boşluklar süresince unused denir. AB 2008, Çanakkale 21

22 OBS Ağlarda QoS First Fit Unscheduled Channel (FFUC) Latest Available Unscheduled Channel (LAUC) LAUC with Void Filling (LAUC-VF) AB 2008, Çanakkale 22

23 First Fit Unscheduled Channel (FFUC) Bu algoritma giden her dalgaboyu kanalı için unscheduled zamanın bilgisini tutar. Kontrol bilgisi geldiğinde, tüm kanallar belli bir sırada taranır ve çoğuşmanın varış zamanından daha düşük unscheduled zamana sahip ilk kanala çoğuşmayı yollar. Avantajı Hesaplama basitliği Dezavantajı Yüksek düşürme olasılığıdır çünkü, çoğuşmaların zamanlanması arasındaki boşlukları dikkate almaz. AB 2008, Çanakkale 23

24 Latest Available Unscheduled Channel (LAUC) Temel prensibi : Çoğuşmalar arasında yaratılan boşlukları minimize ederek kanal kullanımını arttırmak Varan her çoğuşma için en son uygun olan zamanlanmamış (latest available unscheduled) veri kanalını seçer. Avantajları FFUC dan daha iyidir. Dezavantajları Hala yüksek düşürme olasılığında sahip denebilir. AB 2008, Çanakkale 24

25 Latest Available Unscheduled Channel (LAUC) AB 2008, Çanakkale 25

26 LAUC with Void Filling (LAUC-VF) LAUC a benzerdir. Farkı : Boşluklar yeni gelen çoğuşmalarla doldurulabilir. Temel Prensibi : Varan her çoğuşma için en son uygun olan kullanılmayan (latest available unused) veri kanalını seçerek boşlukları minimize eder. Avantajları FFUC ve LAUC dan daha iyidir. Dezavantajları FFUC ve LAUC dan daha karmaşık bir algortimadır. AB 2008, Çanakkale 26

27 LAUC with Void Filling (LAUC-VF) AB 2008, Çanakkale 27

28 İçerik Optik Ağlar ve Tarihçesi Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 28

29 Simülasyon Ortamı AB 2008, Çanakkale 29

30 Simülasyon Parametreleri 4 Adet Veri 1 Adet Kontrol Kanalı Üç çeşit trafik tipi Üç farklı servis sınıfı Kenar düğümlerde 500 KB buffer Simülasyon Zamanı 10 sn. AB 2008, Çanakkale 30

31 İçerik Optik Ağlar ve Tarihçesi Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 31

32 Simülasyon Sonuçları 1,2E+00 Byte Drop Rate JIT 1,0E+00 8,0E-01 Drop Rate 6,0E-01 4,0E-01 2,0E-01 0,0E ,2 0,4 0,6 0,8 1 Load JIT CoS 0 JIT CoS 1 JIT CoS 2 JIT Yönteminin Trafik Sınıflarına Göre Byte Düşme Oranları AB 2008, Çanakkale 32

33 Simülasyon Sonuçları 3,0E-01 Byte Drop Rate JET 2,5E-01 2,0E-01 Drop Rate 1,5E-01 1,0E-01 5,0E-02 0,0E ,2 0,4 0,6 0,8 1 Load JET CoS 0 JET CoS 1 JET CoS 2 JET Yönteminin Trafik Sınıflarına Göre Byte Düşme Oranları AB 2008, Çanakkale 33

34 Simülasyon Sonuçları 2,0E-01 Byte Drop Rate Horizon 1,8E-01 1,6E-01 1,4E-01 Drop Rate 1,2E-01 1,0E-01 8,0E-02 6,0E-02 4,0E-02 2,0E-02 0,0E ,2 0,4 0,6 0,8 1 Load Horizon CoS 0 Horizon CoS 1 Horizon CoS 2 Horizon Yönteminin Trafik Sınıflarına Göre Byte Düşme Oranları AB 2008, Çanakkale 34

35 Simülasyon Sonuçları 1,2E-01 Byte Drop Rate CoS 0 1,0E-01 8,0E-02 Drop Rate 6,0E-02 4,0E-02 2,0E-02 0,0E ,2 0,4 0,6 0,8 1 Load JIT CoS 0 JET CoS 0 Horizon CoS 0 CoS0 için tüm algoritmalarda Byte düşürme oranları AB 2008, Çanakkale 35

36 Simülasyon Sonuçları 6,0E-01 Byte Drop Rate CoS 1 5,0E-01 4,0E-01 Drop Rate 3,0E-01 2,0E-01 1,0E-01 0,0E ,2 0,4 0,6 0,8 1 Load JIT CoS 1 JET CoS 1 Horizon CoS 1 Cos1 İçin Byte düşürme Oranları AB 2008, Çanakkale 36

37 Simülasyon Sonuçları 1,2E+00 Byte Drop Rate CoS 2 1,0E+00 8,0E-01 Drop Rate 6,0E-01 4,0E-01 2,0E-01 0,0E ,2 0,4 0,6 0,8 1 Load JIT CoS 2 JET CoS 2 Horizon CoS 2 Cos2 İçin Byte düşürme Oranları AB 2008, Çanakkale 37

38 İçerik Optik Ağlar ve Tarihçesi Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 38

39 AB 2008, Çanakkale 39

40 TEŞEKKÜRLER AB 2008, Çanakkale 40