Modeliranje i analiza performansi optičkih transmisijskih mreža s komutacijom paketa

magistarski rad

• Naslov (engleski): Modeling and analysis of packet-switched optical transmission networks performance
• Autor: Marko Lacković
• Mentor: Branko Mikac (mentor)
• Član povjerenstva: Vjekoslav Sinković (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Branko Mikac (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Vlasta Hudek (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Alen Bažant (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet elektrotehnike i računarstva; (Zavod za telekomunikacije); Zagreb
• Datum i država obrane: 2004, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Elektrotehnika; Telekomunikacije i informatika
• Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC): 621.3 - Elektrotehnika

Sažetak

U radu je analizirana paradigma optike komutacije paketa. Analiza je provedena sa stanovišta potrebne tehnologije za implementaciju vorova te mrežnih rješenja koja koriste optiku komutaciju paketa. Predložen je model vora i mreže podložan analizi korištene opreme, te raunanju performansi korištenjem analitikih i simulacijskih postupaka. Rad obuhvaa sve korake analize mreže od njezinog dizajna i dimenzioniranja, preko optimizacije do analize performansi. Predložena je metoda dimenzioniranja optike paketske mreže korištenjem zadane topologije i ulaznih prometnih zahtjeva. Korišten je prometni model i analizirane su topologije predložene u projektu COST 266. Razvijena je hijerarhija transportnih entiteta koji opisuju komunikaciju u mreži a služe kao osnova za daljnju optimizaciju mreže u cilju smanjenja troškova poveanjem iskoristivosti kanala te analizu performansi. Posebna je pažnja usmjerena usporedbi dimenzioniranja optike mreže s komutacijom paketa i kanala. Analiza performansi bila je usmjerena na vor i mrežu te je ukljuivala vjerojatnost gubitka paketa, kašnjenje i propusnost. Fleksibilnost razvijenog objektnoorijentiranog modela u programskom pomagalu Cosmos omoguila je analizu utjecaja pojedinih elementa vora od ulazne agregacije i zadržavanja paketa, preko utjecaja promjene valnih duljina do efikasnosti optikih spremnika s linijama za kašnjenje. Efikasnosti optikih spremnika poveana je projektiranjem osnovne duljine linije za kašnjenje te promjenom algoritma odabira izlaznog kanala. Analize mreže obuhvatile su sinkronu komunikaciju elijama te asinkronu komunikaciju paketima promjenjive duljine. Sinkroni elijski prijenos analiziran je i analitiki. Performanse su analizirane sa stanovišta utjecaja optereenja na efikasnost nekog mehanizma te pod stvarnim prometnim optereenjima COST 266 topologija. Uz performanse komunikacije analizirana je i raspoloživost mreže korištenjem ON/OFF modela raspoloživosti komponenata. Razvijene su analitike i simulacijske metode prorauna raspoloživosti transportnih entiteta. Usporeena je raspoloživost optike paketske mreže s komutacijom kanala i paketa. Poseban je naglasak stavljen na podršku kvalitete usluge mehanizmima rješavanja sukoba i diferencijacije prioriteta paketa. Mehanizmi rješavanja sukoba obuhvatili su promjenu valnih duljina, otklonsko usmjeravanje i optiko pohranjivanje. Diferencijacija usluga podržana je arhitekturom vora i algoritmima rješavanja sukoba izmeu razliitih prioriteta. Obuhvaeno je nekoliko pristupa koji se razlikuju svojom složenošu implementacije i efikasnošu. Generatori prometa i prometni modeli obraeni su sa stanovišta matematikih i simulacijskih modela kao i utjecaja na vjerojatnost gubitka paketa i kašnjenje. Obuhvaeni su tradicionalni Poissonov model, jednostavni model usnopljenog prometa te samoslian promet.

Sažetak (engleski)

This work analyses the optical packet switching paradigm. The analysis included the technology necessary for optical packet switching node implementation, as well as optical packet switching network architectures. Node and network models susceptible to analytical and simulation performance analysis have been proposed. The work includes all steps of network analysis from the design and planning phase, over optimization to performance analysis. A network planning procedure using topology and traffic demands as input parameters has been proposed. The traffic model and analyzed topologies have been taken from COST 266 project. A hierarchy of transport entities used to describe a network communication has been structured. The hierarchy serves as the basis for further network optimization aiming to cost reduction by the channel utilization increase, and as a starting point for performance analysis. Optical packet and optical circuit switching network planning procedures have been compared. The performance has been analyzed on the node and network level including packet loss probability, delay times and throughput. The flexibility of an object-oriented model developed using the Cosmos tool enabled capturing of influence of node functional parts like the input aggregation and hold, wavelength conversion and the efficiency of optical buffers with fiber delay lines. The efficiency of optical buffers was increased by planning of the base value of the fiber delay line. The network analysis was focused on synchronous cell communication as well as asynchronous communication with variable length packets. The synchronous cell communication was also described using analytical procedure The performance has been evaluated by analyzing efficiency of different mechanisms by network load variation, as well as with reference topologies with real traffic. Along with the communication performances the network availability has been analyzed by using an ON/OFF network component model. Simulation and analytical procedures for transport entity availability calculation have been developed. Availabilities of networks with packet and circuit switching have been compared. A quality of service mechanisms based on contention resolution and service differentiation have been emphasized. The contention resolution mechanisms included wavelength conversion, deflection routing and optical buffering. Service differentiation has been supported by the node architecture and contention resolution mechanism between different packet priorities. A several solutions differing in implementation complexity and efficiency have been compared. Traffic generators and models have been analyzed from the mathematical and simulation model aspects, and their influence on packet loss probability and delay has been evaluated. The traditional Poisson model, simple bursty and self-similar model have been included in the analysis.

• Ključne riječi: optika komutacija paketa; simulacija; objektna-orijentacija; modeliranje; dimenzioniranje; arhitektura vora; arhitektura mreže; optimizacija; performanse; raspoloživost; prometni model; generator prometa; samoslinost
• Ključne riječi (engleski): optical packet switching; simulation; object-orientation; modeling; dimensioning; node architecture; network architecture; optimization; performance; availability; traffic model; traffic generator; self-similarity
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:821238
• Studijski program: Naziv: Elektrotehnika; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: poslijediplomski znanstveni (magistarski); Akademski / stručni naziv: Magistar znanosti elektrotehnike (mag. ing. el.)
• URL zapisa u katalogu: https://lib.fer.hr:8443/cgi-bin/koha/catalogue/detail.pl?biblionumber=29318&searchid=scs_1580472951230
• Vrsta resursa: Tekst
• Opseg: 200 str. ; 30 cm
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Zatvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2020-01-31 12:28:17