Sieť OBS

Obsah práce

1.	WDM optické siete
2.	Sieť OBS
3.	Rezervovanie zdrojov v sieti OBS
4.	Oneskorenie v siaťach OBS
5.	Simulačné prostredie NCTUns

Všeobecne chrbticu OBS sietí tvoria OBS uzly – OBS smerovače. Používatelia sú tvorení elektronickými smerovačmi a OBS rozhraním.

Obrázok 2: Architektúra OBS siete

OBS siete sa dostali do pozornosti v minulých rokoch ako riešenie, ktoré poskytuje určitú kvalitu služieb - QoS a zvyšuje výkon sieťovej prevádzky. Funkciou OBS je na vyšších vrstvách sieťovej prevádzky vytvárať zhluky dát variabilnej veľkosti. Presný algoritmus popisujúci vytvorenie zhlukov je daný sieťovým vyťažením, čo umožňuje ovládať sieťovú prevádzku paketových zhlukov.

Algoritmus môžeme popísať nasledovnými parametrami:

• Plánovač
• Maximum a minimum paketového zhluku

Plánovač je použitý s cieľom definovať, kedy dôjde k vytvoreniu nového paketového zhluku. Maximum a minimum charakterizuje veľkosť paketového zhluku. Dlhé zhluky môžu alokovať zdroje po dlhú dobu a môže dôjsť k veľkej paketovej strate, naopak krátke zhluky umožňujú úspešný transport veľkému množstvu paketov. Algoritmus nahromadenia môže byť použitý v prípade, ak dôjde k vytvoreniu zhluku minimálnej veľkosti. Ďalšia možnosť využiť zhluky je v zastavovacom procese diferencovania tried sieťovej prevádzky. Zhluky tvorené algoritmami môžu vytvoriť triedu kvality služieb QoS, kvalita služieb je teda závislá na veľkosti zhluku. (ref. 1, s. 11)

Mechanizmus zostavovania spojenia v OBS

OBS zostaví spoj pre každý zhluk dát. Proces zostavovania spojenia pozostáva z troch hlavných častí:

1. Signalizácia
2. Smerovanie
3. Alokovanie vlnovej dĺžky

Signalizácia v OBS

Signalizácia sa používa pri zostavovaní spojenia pre zhluky, ktoré sú následne smerované cez OBS sieť. V alokovaní vlnovej dĺžky sa rozhodne, na ktorej konkrétnej dĺžke sa bude transportovať zhluk. Signalizácia je jedným z dôležitých aspektov, ktoré sú použité v OBS architektúre. Špecifikuje protokol, ktorý používajú uzly v sieti pri zostavovaní spojenia. (ref. 1, s. 11)

Jednocestná signalizácia

Väčšina z OBS architektúr využíva jednocestnú signalizáciu, znázornená na obrázku 3.

Obrázok 3: Schéma jednocestnej signalizície

Pred samotným prenosom je odoslaný riadiaci paket, ktorý nesie informácie o zhluku, ktorý bude nasledovať, aktivuje tým príslušné OBS uzly v sieti, ktoré sú nutné pre transport do cieľového miesta. Riadiaci paket je prenášaný mimo rozsah dátového pásma, ktoré je určené na špecializovanú signalizáciu, ako to býva napríklad v IP, ATM sieťach. Práve separácia riadenia a samotných dát v každom smere je najväčšou výhodou OBS. V prípade oneskorenia - offset, dôjde k preposlaniu zhluku i bez čakania na potvrdenie. Z tohto plynie jednoznačná výhoda pre implementovanie metódy na siete s veľkou dĺžkou zo zdroja na cieľové miesto. Znižuje sa tým réžia potrebná na zostavenie spojenia. Avšak práve to môže mať za následok stratu zhlukov v OBS, ak riadiace pakety neumožnia rezervovanie všetkých uzlov v OBS sieti. Mimo tohto môže dôjsť k strate, ak je dátové pásmo preťažené, preto je zhluková stratovosť jeden z dôležitých ukazovateľov OBS architektúry. Zaujímavý fakt je, že napriek možnej zhlukovej strate, nie je implementované preposielanie stratených zhlukov. Dôvod je jednoduchý, rýchly prenos dát robí nemožným vytvorenie kópie na preposlanie cez rovnaké uzly. O preposielanie dát sa teda musia postarať protokoly vo vyšších vrstvách referenčného modelu. Iné riešenie je, že aplikácie budú tolerovať určité straty zhlukov. (ref. 1, s. 11)

Centralizovaná signalizácia

Princíp fungovania tejto metódy je centralizovaná signalizácia spojenia. Požiadavky sú centralizované na server - plánovač, ktorý je zodpovedný za fungovanie OBS siete. Server musí vedieť globálne informácie o stave siete a o schopnosti optických vlákien viesť vlnovú dĺžku. Výhody takého riešenia sú:

• kontrolovanie prichádzajúcich požiadaviek
• smerovanie na požadovanú adresu
• riadenie paketov
• generovanie potvrdení pre paketové zhluky

Obrázok 4: Schéma centralizovanej signalizácie

Smerovanie

Smerovanie zhlukov môže byť riešené podobne ako v IP sieťach, t.j. použitím algoritmu next hop. Iný spôsob riešenia je multiprotocol label switching. Podstatou tohto riešenia je, aby riadiaci paket bol zaradený do príslušnej triedy a OBS klient definuje potrebný čas na spracovanie. Na základe tohto času bude smerovaný paket z triedy. Tretí spôsob riešenia je explicitly precalculated, teda hovoríme o explicitnom predvídaní. Explicitné smerovanie je veľmi užitočné v OBS sieťach, nakoľko sa stretávame s požiadavkou určitej kvality služieb - QoS, napr. oneskorenie, šírka pásma, bitová chybovosť a i.. Nevýhodou explicitného smerovania je využívanie smerovacích tabuliek, ktoré sa môžu zdať zastaralé. (ref. 1, s. 12)

Alokovanie vlnovej dĺžky

V OBS sieti, kde nie je použitý prevodník vlnovej dĺžky, je daná celá cesta od zdroja po cieľ jednou vlnovou dĺžkou. Druhá možnosť je využiť prevodník vlnovej dĺžky v každom OBS uzle. V tomto prípade, dva paketové zhluky sú spojené na rovnakej vlnovej dĺžke na rovnakom vstupnom porte, OBS uzol môže konvertovať jeden signál na inú výstupnú vlnovú dĺžku. Konvertovanie vlnovej dĺžky môže byť klasifikované na:

• úplné konvertovanie
• čiastočné konvertovanie

Vo všeobecnosti by malo platiť, že na každú jednu vlnovú dĺžku by mal existovať jeden prevodník. Práve konvertovanie vlnovej dĺžky je charakteristickým znakom OBS siete. Nemenej podstatnou výhodou je znižovanie pravdepodobnosti strát paketových zhlukov. Na druhú stranu treba spomenúť i nevýhody, t.j. finančná náročnosť ošetrenia konvertorom každý OBS uzol. Dôležitú úlohu v problematike OBS hrá aj fairness, zdieľanie prenosových kapacít pre úspešné prenosy zhlukov ako pre krátke tak pre dlhé spojenia. Problematika zdieľania nie je problémom len OBS sietí, ale všetkých optických sietí. Globálne je ľahšie nájsť voľnú vlnovú dĺžku na kratšie spojenie, než na dlhšie. Existuje riešenie, ktoré hovorí o segmentovaní zdrojov, kde sa použijú celé súbory vlnových dĺžok na dlhé spojenia, a len určité časti súborov na kratšie spojenia. (ref. 1, s. 12)