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光學環狀網路之公平性探討

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

  1. 光學環狀網路之公平性探討 Speaker：林桂平 Date：2010/03/10

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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 )

  6. 單一環狀網路架構

  7. 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

  8. 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。

  9. 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。

  10. M-FECCA

  11. 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

  12. 連結式環狀網路架構

  13. 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。

  14. 連結式環狀網路公平性探討 • Greedy algorithm • GSAT algorithm • BLFA algorithm

  15. 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。

  16. 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。

  17. 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。

  18. BLFA( Backbone to Local Fairness Algorithm )

  19. 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。

  20. 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。

  21. 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

  22. 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”

  23. Q&A Thanks for your attention

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