Offset time-emulated architecture for optical burst switching-modelling and performance evaluation

TLDR: The concept of E-OBS as mentioned in this paper was introduced by the xarxes de commutacio de rafegues optiques (OBS) as a solution to the imparable popularitzacio d'Internet i del seu us per a totus d'aplicacions.

Abstract: L'evolucio de les xarxes publiques de transport de dades destaca per el continu augment de la demanda de trafic a la que estan sotmeses. La causa es la imparable popularitzacio d'Internet i del seu us per a tot tipus d'aplicacions. Les xarxes de commutacio de rafegues optiques (OBS: Optical Bursts Switching) son una solucio extraordinariament prometedora per la proxima generacio de xarxes, tant per la flexibilitat que ofereixen com per el seu alt rendiment fruit de l'explotacio de la multiplexacio estadistica en el domini optic.Aquesta tesi presenta l'analisi, modelitzacio i avaluacio de les xarxes de commutacio de rafegues optiques basades en l'emulacio del temps de compensacio (emulated offset time: E-OBS). El concepte d'E-OBS defineix una arquitectura de xarxa OBS per al transportar i commutar rafegues optiques en una xarxa troncal en la que, al contrari de l'arquitectura convencional (C-OBS) en la que el temps de compensacio s'introdueix des dels nodes d'acces, el temps de compensacio s'introdueix en cadascun dels nodes de la xarxa per mitja d'un retardador de fibra addicional. L'arquitectura E-OBS permet superar algunes de les desavantatges inherents a arquitectures C-OBS, pero la seva gran virtut es la compatibilitat amb les xarxes de commutacio de circuits optics (OCS: Optical Circuit Switching) actuals i les futures xarxes de commutacio de paquets optics (OPS: Optical Packet Switching), de manera que les xarxes OBS basades en una arquitectura E-OBS) poden facilitat enormement la transicio de unes a les altres.A ala vista dels principals requeriments de disseny de les xarxes OBS, que son la resolucio de contencions en el domini optic, la provisio de qualitat de servei (QoS) i l'optim encaminament de les rafegues per tal de minimitzar la congestio de la xarxa, . en aquesta tesi es proposa un disseny de l'arquitectura E-OBS basada en (i) un metode viable per a la provisio del temps de compensacio, (ii) una qualitat alta global de servei, i (iii) un mecanisme d'encaminament que minimitzi congestio de xarxa.- La primera part d'aquesta tesi proporciona la informacio documental necessaria per al disseny d'E-OBS.- La segona part se centra en l'estudi de la funcionalitat i viabilitat de l'arquitectura E-OBS. S'introdueixen els principis d'operacio d'E-OBS i s'identifiquen els principals esculls que presenten les arquitectures C-OBS i que deixen de ser-ho en una arquitectura E-OBS. Alguns d'aquests esculls son la dificultat d'utilitzar un algorisme d'encaminament amb rutes alternatives, la complexitat dels algoritmes de reserva de recursos i la seva falta d'equitat, la complexitat en la provisio de la QoS, etc. En aquesta segona part es constata que l'arquitectura E-OBS redueix la complexitat dels de reserva de recursos i es verifica la viabilitat d'operacio i de funcionament de la provisio del tremps de compensacio en aquesta arquitectura a partir de figures de comportament obtingudes amb retardadors de fibra comercialment disponibles.- La tercera part encara el problema de la provisio de la QoS. Primer s'hi revisen els conceptes basics de QoS aixi com els mecanismes de tractament de la QoS per a xarxes OBS fent-ne una comparacio qualitativa i de rendiment de tots ells. Com a resultat s'obte que el mecanisme que presenta un millor comportament es el d'avortament de la transmissio de les rafegues de mes baixa prioritat quan aquestes col·lisionen amb una de prioritat mes alta (es l'anomenat Burst Preemption mechanism), el qual en alguns casos presenta un problema de senyalitzacio innecessaria. Aquesta tercera part es conclou amb la proposta d'un mecanisme de finestra a afegir al esquema de Burst Preemption que nomes funciona sobre una arquitectura E-OBS i que soluciona aquest problema.- En la quarta part s'afronta el problema de l'encaminament en xarxes OBS. S'estudia el comportament dels algoritmes d'encaminament adaptatius, els aillats amb rutes alternatives i els multicami distribuits, sobre xarxes E-OBS. A la vista dels resultats no massa satisfactoris que s'obtenen, es planteja una solucio alternativa que es basa en model d'optimitzacio no lineal. Es formulen i resolen dos models d'optimitzacio per als algoritmes encaminament de font multicami que redueixen notablement la congestio en les xarxes OBS.Finalment, aquesta tesi conclou que l'arquitectura E-OBS es factible, que es mes eficient que la C-OBS, que proveeix eficacment QoS, i que es capac d'operar amb diverses estrategies d'encaminament i de reduir eficacment la congestio de xarxa.