OBS REZERVASYON YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRMALI PERFORMANS ANALİZİ M.Ali AYDIN, A.Halim ZAİM, Özgür Can TURNA İstanbul Üniversitesi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü AB 2008, Çanakkale 1
İçerik Optik Ağlar Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 2
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 300.000 km dir. Ses ve elektrikten sonra ışık da yüksek hızı ile iletişimde kullanılmaya başlanmıştır. AB 2008, Çanakkale 3
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
İçerik Optik Ağlar Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 5
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
Devre Anahtarlama AB 2008, Çanakkale 7
Paket Anahtarlama AB 2008, Çanakkale 8
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
Lightpath Oluşturma AB 2008, Çanakkale 10
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
Optik Paket Anahtarlama (OPS) AB 2008, Çanakkale 12
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
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
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 2 2 2 2 1 New headers 1 O/E/O 1 C C D Data wavelengths Control packets 2 Offset time Switch Control packet processing (setup/bandwidth reservation) 1 1 2 B Data bursts (b) D AB 2008, Çanakkale 15
İçerik Optik Ağlar ve Tarihçesi Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 16
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
IMMEDIATE SETUP TIMED RELEASE IMMEDIATE SETUP EXPLICIT RELEASE AB 2008, Çanakkale 18
DELAYED SETUP TIMED RELEASE DELAYED SETUP EXPLICIT RELEASE AB 2008, Çanakkale 19
İçerik Optik Ağlar ve Tarihçesi Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 20
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
OBS Ağlarda QoS First Fit Unscheduled Channel (FFUC) Latest Available Unscheduled Channel (LAUC) LAUC with Void Filling (LAUC-VF) AB 2008, Çanakkale 22
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
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
Latest Available Unscheduled Channel (LAUC) AB 2008, Çanakkale 25
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
LAUC with Void Filling (LAUC-VF) AB 2008, Çanakkale 27
İçerik Optik Ağlar ve Tarihçesi Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 28
Simülasyon Ortamı AB 2008, Çanakkale 29
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
İçerik Optik Ağlar ve Tarihçesi Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 31
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+00 0 0,2 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
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+00 0 0,2 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
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+00 0 0,2 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
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+00 0 0,2 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
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+00 0 0,2 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
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+00 0 0,2 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
İçerik Optik Ağlar ve Tarihçesi Anahtarlama Teknikleri OBS Ağlarda Rezervasyon Yöntemleri OBS Ağlarda QoS Simülasyon Simülasyon Sonuçları Sorular AB 2008, Çanakkale 38
AB 2008, Çanakkale 39
TEŞEKKÜRLER AB 2008, Çanakkale 40