Performance comparison and traffic analysis in optical burst-switched networks
Optik çoğuşma anahtarlamalı ağlarda başarım karşılaştırması ve trafik analizi
- Tez No: 166548
- Danışmanlar: DOÇ.DR. SEMA OKTUĞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
OPTİK ÇOGUŞMA ANAHTARLAMALI AĞLARDA BAŞARIM KARŞILAŞTIRMASI VE TRAFİK ANALİZİ ÖZET İnternet üzerinde yüksek bant genişliği gereksiniminin artmasıyla birlikte, dalgaboyu bölümlemeli çoğullama yöntemine dayalı yönlendirme yapan tam optik ağlar (WDM) tararından saniyede terabitler (Tbp/s) düzeyinde iletim hızı sağlanarak bu gereksinim karşılanmış oldu. Saniyede terabitler düzeyinde iletim hızına olanak sağlayan optik lifler, her biri saniyede gigabitler düzeyinde (Gbp/s) bant genişliğine sahip dalgaboyu kanallarına ayrıştırılmışlardır. Optik ağlarda ilk önerilen anahtarlama yöntemleri dalgaboyu yönlendirmeli anahtarlama (WR) ve optik paket anahtarlamadır (OPS). Optik Çoğuşma Anahtarlama (OBS), tam optik ağlarda yeni bir anahtarlama yöntemi olarak sunulmuştur. Optik çoğuşma anahtarlamada, optik ağın girişindeki yönlendirici, kendisine gelen İP paketlerini gidecekleri hedef düğümler ve ait oldukları hizmet sınıflarına göre gruplayarak birarada toplar ve bir optik çoğuşma oluşturur. Bir optik çoğuşma, bir çoğuşma başlığı (BHC) ve çoğuşma verisinden (DB) oluşur. Çoğuşma başlığı, yönlendirme, dalgaboyu atama, varış zamanı, varış adresi ve servis sınıfı bilgilerini taşır. Çoğuşma başlığı, çoğuşma verisinden belirli bir göreli konum süresi kadar önce gönderilir ve verinin varış zamanından önce, yol üzerindeki uygun bant genişliklerini rezerv etmeye çalışır. Çoğuşma verilerinin sıralı gelmemesinden ötürü, optik hatlarda kimi kaynaklar için çekişme sözkonusu olduğu durumlar için optik çoğuşma anahtarlamalı ağlarda etkin bir anahtarlama ve sıralama algoritmasına gereksinim vardır. Yaptığımız çalışmada, optik çoğuşma anahtarlamalı bir ağ benzetimi için 14 düğümlü NSFNET topolojisi kullanarak, şimdiye kadar önerilmiş anahtarlama ve sıralama teknikleri üzerine odaklanmaktayız. İlk olarak, bu teknikler için bir xvıkategorizasyon oluşturup her birinin başarımını farklı başaran kriterleri (çoğuşma kaybı ve sıralama gecikmesi) altında analiz ediyoruz. Bunun ardından, pratikte en uygulanabilir görünen sıralama ve anahtarlama teknikleri üzerinde yoğunlaşarak, bu teknikleri kendi oluşturduğumuz simulasyon ortamında çalıştırarak başaranlarım karşılaştırıyoruz. Horizon, Boşluk Doldurmalı En Son Uygun Kanal (LAUC-VF), Boşluk Doldurmalı İlk Uygun (First-Fit VF), Grup Tabanlı Sıralama ve Geciktirerek En Düşük Örtüşen Kanalda Boşluk Doldurma (DFMOC-VF) segmentasyon tekniklerini kullanmaktayız. Poisson trafik altında alman simulasyon sonuçları, boşluk doldurmayan Horizon sıralama tekniğinin en hızlı çalıştığını, bu durumda da sıralamadan kaynaklanan gecikmeler karşılaştırıldığında en düşük değere sahip olduğunu görmekteyiz. Bunun yanında aynı teknik, 4 Erlang gibi ortalama bir toplam yük altında bile büyük çoğuşma kayıplarına neden olmaktadır. Bunun nedeni ise, Horizon algoritmasının, kullanılmayan zaman aralıklarını yeni gelen çoğuşmalar için rezerv etmeye çalışmamasıdır. Buna ek olarak, boşluk doldurmalı LAUC-VF ve First-Fit VF tekniklerinin başaranlarım incelediğimizde, ortalama toplam yük altında belirgin bir şekilde daha düşük çoğuşma kaybıyla sonuçlanabildiğim, ancak sözkonusu tekniklerin, tüm rezerv edilmemiş zaman aralıklarım dikkate almalarından ötürü sıralama gecikmesini de ciddi anlamda arttırdığım görüyoruz. Grup Tabanlı Sıralama ile segmentasyon tabanlı DFMOC-VF sıralama teknikleri ise çoğuşma kaybı açısından daha iyi sonuç vermektedir. Bunun nedeni ise, grup tabanlı sıralamada, çoğuşma başlıkları, geldikleri anda işlenmeyerek, belirli bir periyod süresince toplanması ve toplanan başlıkların hepsi birden değerlendirilerek en yüksek sayıda çoğuşma için kaynak rezerv edilmesine çalışılmasıdır. Benzer şekilde, segmentasyon tabanlı sıralamada, iki çoğuşma aynı zaman aralığı için çekişiyorsa yönlendiriciye sonradan varan çoğuşmanın çekimeye neden olmayan segmenti dalgaboyu kanalı üzerinde sıralanmaktadır. OBS anahtarlama ve sıralama tekniklerinin başaranları Poisson ve özbenzeşimli trafikler altoda sınanmaktadır. Özbenzeşimli trafik, kenar düğümlerde 0.9 Hurst parametresi ile yaratılmaktadır. Bununla birlikte, her kenar düğümünde, zaman eşiği tabanlı ve melez (zaman eşiği ve uzunluk eşiği) çoğuşma oluşturma teknikleri uygulamaktayız. Sıralama ve anahtarlama tekniklerinin birbirlerine göre başaran sıralarının değişmediğini, ancak çoğuşma kayıp oranlarının, çoğuşma oluşturma xviisüresine bağlı olarak azaldığını göstermekteyiz. Kenar düğümlere 0.9 Hurst parametresi ile gelen trafiğin özbenzeşimliliği, girişlerde her iki çoğuşma oluşturma tekniğinde de Hurst parametresi 0.50-0.53 arasında değişen özbenzeşimliliğe düşürülmektedir. Ayrıca, zaman eşiği tabanlı çoğuşma oluşturma tekniği, zaman eşiği arttıkça daha düşük özbenzeşimliliğe neden olmaktadır. Bunun yanında, zaman eşiği tabanlı çoğuşma oluşturmada çıkışlarda çoğuşma kayıp oranlan ve özbenzeşimlilik, melez çoğuşma oluşturma tekniği uygulandığı zamana göre daha düşük olmasına karşın, çoğuşma oluşturma için girişteki düğümlerde harcanan ortalama süre melez tekniğe göre çok daha fazladır. OBS sıralama ve anahtarlama teknikleri 14 düğümlü NSFNET topoloji altında sınanmış ve, dalgaboyu kanalı kullanımını arttıran tekniklerin çoğuşma trafiğinin özbenzeşimliliğini arttırdığı gözlenmiştir. XV111
Özet (Çeviri)
PERFORMANCE COMPARISON AND TRAFFIC ANALYSIS IN OPTICAL BURST-SWITCHED NETWORKS SUMMARY As a result of a huge bandwidth demand in the Internet, Wavelegth Division Multiplexing (WDM) has been being employed in order to offer a bandwidth of terabits per second (Tbps) which is partitioned into wavelength channels of bandwidth of gigabits per second (Gbps). The initial switching paradigms were Wavelength Routing and Optical Packet Switching. Optical Burst Switching (OBS) is a novel switching paradigm in all-optical networks. In Optical Burst Switching, at the ingress nodes of the network, the incoming IP packets that are routed to the same destination and that are of the same service class are assembled together to form an optical burst. An optical burst consists of a header and a payload. The header carries the control data such as routing, wavelength assignment, arrival time, destination address and service class. The burst header cell (BHC) is sent an offset time before the data burst (DB) and attempts to reserve available bandwidth through the path before the arrival of the payload. While scheduling the bursts, contention may occur in the optical links and an efficient switching and scheduling policy is required. In this work, we use a 14-node NSFNET topology to simulate an OBS network. We focus on the OBS techniques that have been currently in the literature. Initially we make a general categorization of the switching and scheduling techniques in OBS based on their channel utilization policy, and analyze their performance in terms of loss rate and delay. Then we concentrate on the most practical OBS techniques by simulating them and comparing their performance. These techniques are Horizon, Latest Available Unused Channel with Void Filling (LAUC-VF), First-Fit with Void xivFilling (First-Fit VF), Group Scheduling, and Delay First Minimum Overlap Channel with Void Filling (DFMOC-VF) Segmentation technique. The simulation results under Poisson traffic show that the horizon scheduling, which is a non-void filling technique works as the fastest technique so the scheduling delay in the horizon algorithm seems as the least among all. However, even in a network load of 4 Erlang, the horizon algorithm causes a significantly higher burst loss rate among all the techniques. This result is caused by not utilizing the idle intervals which we call the voids. Besides this we observe that the performance of the void filling techniques LAUC-VF and First-Fit VF lead to a significantly lower loss rate in average network load while they bring an increase in scheduling delay as a result of taking voids into account when attempting to schedule the bursts. We also observe that Group Scheduling gives better burst loss rate since it collects the BHCs for a period and attempts to schedule the maximum number of collected bursts rather than scheduling the arriving bursts immediately. DFMOC-VF performs slightly better than Group Scheduling, and decreases the burst loss at a rate of 1-2% since if a burst contends with a previously scheduled burst it still attempts to schedule the non- contending segment of it. However both, Group Scheduling and DFMOC-VF lead to higher scheduling delays when compared to the other techniques. The performance of the OBS techniques is studied under Poisson and self-similar traffic. Self-similar traffic with Hurst parameter 0.9 is generated at each ingress node. Two burst assembly schemes which are based on a time threshold mechanism and a time-and-queue threshold mechanism are employed. We observe that the relative performance of the techniques in terms of loss rate under self-similar traffic is the same as in Poisson traffic. It is observed that the incoming self-similarity with H = 0.9 is reduced to 0.50-0.53 by the employment of each technique. It is also shown that the time threshold based burst assembly leads to a slightly better self-similarity by increasing the time threshold. The scheduling techniques are studied on the 14-node NSFNET topology, and it is observed that the techniques that have better utilization increase the self-similarity of the burst traffic. xv
Benzer Tezler
- Slotlanmış optik çoğuşma ve paket anahtarlama tekniklerinin karşılaştırmalı performans analizi
Comparative performance analysis of slotted optical burst and packet switching techniques
CAN EYÜPOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUHAMMED ALİ AYDIN
- Optik çoğuşma anahtarlamalı sistemlerin analizi
Analysis of optical burst switching systems
MUHAMMED ALİ AYDIN
Doktora
Türkçe
2009
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. HALİM ZAİM
PROF. DR. TÜLİN ATMACA
- Gelecek nesil pasif optik erişim ağlarının analizi
Analysis of next generation passive optical access networks
ÖZGÜR CAN TURNA
Doktora
Türkçe
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLHALİM ZAİM
PROF. DR. TÜLİN ATMACA
- Derin öğrenme yöntemi ile optik uydu görüntülerinden gemi tespiti
Ship detection by optical satellite images with deep learning method
OSMAN DUMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- Real time plate recognition with raspberry pi and python
Raspberry pi ve python ile gerçek zamanli plaka tanima sistemi
İBRAHİM HALİL POLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGUN ERÇELEBİ