光學環狀網路之公平性探討
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光學環狀網路之公平性探討. Speaker :林桂平 Date : 2010/03/10. Outline. 光學網路 Introduction WDM network 單一環狀網路之公平性 Single Ring Network Introduction M-ATMR M-FECCA 連結式環狀網路之公平性 Interconnection Ring Network Introduction Greedy algorithm GSAT algorithm BLFA algorithm Future works. 光學網路 - Introduction.

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光學環狀網路之公平性探討

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Presentation Transcript


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光學環狀網路之公平性探討

Speaker:林桂平

Date:2010/03/10


Outline

Outline

  • 光學網路

    • Introduction

    • WDM network

  • 單一環狀網路之公平性

    • Single Ring Network Introduction

    • M-ATMR

    • M-FECCA

  • 連結式環狀網路之公平性

    • Interconnection Ring Network Introduction

    • Greedy algorithm

    • GSAT algorithm

    • BLFA algorithm

  • Future works


Introduction

光學網路 - Introduction

  • 光學通訊具有通訊頻寬大、低傳輸損耗、不受電磁波干擾、高保密性等特性

  • 光學網路的基本架構:光纖、發射器,接收器,光交換機

    • Fixed Transmitter/Receiver ( FT/FR )

    • Tunable Transmitter/Receiver ( TT/TR )

    • TT-FR,CFT-FR,FT-TR,FT-CFR

    • 光交換機

  • WDM (Wavelength Division Multiplexing ) network 分波多工網路


Wdm network

光學網路 - WDM Network

  • 每個端點使用不同波長傳送資料

  • 透過多工器可將不同波長的訊號結合傳送到光纖上

  • 透過解多工器可將光源分解成不同波長的訊號

  • 增加網路傳輸量


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單一環狀網路公平性探討

  • Single Ring Network architecture

    • Slotted ring network

  • M-ATMR ( Multi-Asynchronous Transfer Mode Ring )

  • M-FECCA ( Multi Fair and Efficient Cyclic Control Algorithm )


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單一環狀網路架構


Slotted ring network

Slotted Ring Network(時槽式環狀網路)

  • 將網路位元長度(即網路上可同時存在的位元數)分割成若干個固定長度的時槽

  • 資料切割成固定大小

  • 每個時槽有以下欄位

    • 狀態位元(busy)

    • 目的端位址

    • 發送端位址

    • 資料欄

  • Spatial Reuse

    • 目的端移除

    • 時槽可再利用


M atmr multi asynchronous transfer mode ring

M-ATMR ( Multi-Asynchronous Transfer Mode Ring)

  • 在FT-TR的時槽式WDM網路中每一傳輸通道包含了數個時槽,並在每一時槽的Header中加入一個busy address欄位。

  • 每一個節點對每一個傳輸通道分配一固定的傳輸限額K。

  • 當每個時槽經過節點時,若節點為活動節點(Active node)時將自身的address寫入busy address 欄位,若為非活動節點時停止寫入address 動作。

  • 發現傳輸通道上時槽內busy address與自己相同,代表該通道上其他所有節點皆為非活動節點,並發出Reset訊號,並於下個時槽時間可以開始傳送資料,並於Reset訊號繞行一圈後移除Reset訊號。

  • 所有通道上收到Reset訊號之節點,均開始一個新的傳輸週期。


M fecca multi fair and efficient cyclic control algorithm

M-FECCA (Multi Fair and Efficient Cyclic Control Algorithm)

  • 全雙向環狀網路中,傳輸資料通道稱 Ring A,傳輸控制訊號通道稱 Ring B。

  • 為M-ATMR演算法之延伸,與M-ATMR相反的是使用反向的環狀網路來傳輸控制訊號( busy address )。

  • Ring A之節點可藉由反向Ring B之控制訊號得知下游節點狀態。

  • 利用busy header得知下游節點狀態下,若在條件成立,非活動節點可在不影響公平傳輸原則下,傳輸額外的資料給下游節點。


M fecca

M-FECCA


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連結式環狀網路公平性探討

  • Interconnection ring network architecture

  • Interconnection ring network’s fairness issue

    • Greedy algorithm

    • GSAT algorithm

    • BLFA algorithm


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連結式環狀網路架構


Con t

連結式環狀網路架構 ( con’t )

  • 連結式環狀網路在網路效能的表現較單一環狀網路高。

  • 確保主幹網路上封包能到達目的地,主幹網路上封包具有最高優先權。


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連結式環狀網路公平性探討

  • Greedy algorithm

  • GSAT algorithm

  • BLFA algorithm


Greedy algorithm

Greedy algorithm

  • 若橋接器偵測到可使用時槽時,即取來使用,則會造成下游區段網路餓死。


Gsat global satisfication

GSAT ( Global SATisfication )

  • GSAT訊號在主幹網路上循環行進。

  • 每個橋接器分配固定的傳輸限額(GK)。

  • 橋接器負責送出SLN和RLN訊號到區域網路。

    • SLN ( Set Local Node bit )

      • 傳輸限額用罄,橋接器送出SLN訊號到區域網路。

    • RLN ( Remove Local Node bit )

      • 橋接器接收到GSAT訊號,送出RLN訊號到區域網路。


Gsat algorithm con t

GSAT algorithm (con’t)

  • 每個橋接器在接收到兩個GSAT訊號的時間內,最多只能傳輸 GK 個封包。

  • GK的值只計算區域網路傳送到主幹網路的封包。

  • 在以下兩種情形任一成立情況下,橋接器將GSAT訊號往下送出:

    • 橋接器已達到 GK 個封包傳輸量。

    • 橋接器的緩衝器內沒有封包要傳送到主幹網路。


Blfa backbone to local fairness algorithm

BLFA( Backbone to Local Fairness Algorithm )


Blfa con t

BLFA ( con’t )

  • 解決區域網路與主幹網路競爭的公平性。

  • 區域網路利用SSW和RSW訊號控制橋接器。

  • SSW ( Set SWitch bit )

    • 若區域網路節點因主幹網路封包造成餓死,則節點發出 SSW = 1的訊號給橋接器。

    • 當橋接器收到SSW = 1的訊號時,即扣住GSAT,不再將GSAT往下傳送。

  • RSW ( Remove SWitch bit )

    • 當解決不公平後,節點發出 RSW = 1的訊號給橋接器,並恢復GSAT演算法。


Blfa con t1

BLFA ( con’t )

  • 每個節點有一個 counter ( BLFA_unfair) 紀錄發生unfair 次數

    • 目的端封包與主幹網路封包發生競爭 counter + 1。

    • 成功傳輸封包到目的端 counter – 1。

  • 設定一門檻值,例如:

    • BLFA_threshold_High = 50

    • BLFA_threshold_Low = 20

  • 當counter 超越高門檻值(high) ,節點送出SSW = 1 訊號給橋接器。

  • 當counter 降過低門檻值(Low) ,節點送出RSW = 1 訊號給橋接器。


Future works

Future works

  • 探討聯結式環狀網路之架構

    • 主幹網路數量

    • 區段網路內節點數量的最佳配置

  • GSAT的浮動Quota

  • 演算法的改良或創新

  • 連結式WDM環狀網路之公平性探討


References

References

[1] 王炫煇,“具可擴充性之分波多工光學網路的設計”,國立台北科技大學電腦通訊與控制研究所碩士學位論文, 1999

[2] 張萬榮,“分封交換光學網路之研究”,國立台北科技大學資訊工程所碩士學位論文, 2003

[3] 段家瑋,“光學分封交換機之分析及其應用設計”,國立台北科技大學資訊工程所碩士學位論文, 2009

[4] M. Maier “Optical Switching Networks”, Cambridge University Press, chapter 1, 2008

[5] http://www.cs.nthu.edu.tw/~nfhuang/chap01.htm#1 , “區域網路與高速網路架構”

[6] http://www.csie.mcu.edu.tw/~jerry/net/ ,”Chapter 8-2 環狀網路”


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