Optik çoğuşma anahtarlamalı ağlarda çoğa gönderim yapısının oluşturulması
Design of a multicast architecture for optical burst switching networks
Yazar: PINAR KIRCI
Danışman: PROF. DR. A.HALİM ZAİM
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Lifler = Fibers ; Optik = Optic ; Optik iletişim sistemleri = Optical communication systems ; Optik yönlendirme = Optical routing ; Çoğa gönderim = Multicast

Özet:
Son yıllarda internet kullanımının katlanarak artması, kullanıcılara sunulan internet uygulamalarındaki çeşitlilik ve bunların hızlı gelişimi, çok büyük oranlarda bantgenişliği talebini ortaya çıkarmıştır. Özellikle bire-çok bağıntı yada çoktan-çok bağıntı iletişimi yapısında olan çoğa gönderim uygulamalarını temel alan yüksek bantgenişliği gerektiren uygulamalardan video konferans, uzaktan interaktif eğitim gibi örnekler optik ağlarda WDM teknolojisi sayesinde kullanıcılara kolaylıkla ulaştırılmaktadır. WDM optik ağında bir çoğa gönderim bağlantısı, yönlendirme ve dalgaboyu ataması ile kurulabilir. Yönlendirme ile kaynaktan başlayıp bütün varış noktalarına giden bir çoğa gönderim ağacı oluşturulur, dalgaboyu ataması ile de oluşturulan bu yönlendirme ağacındaki düğümlere dalgaboyları tayin edilir. Bir OBS ağında çoğa gönderim, her varış noktasına ilgili çoğuşmanın birer kopyası gönderilerek yani teke gönderim çoğuşmaları şeklinde iletilerek yada her çoğa gönderim oturumunun kendine özel bir çoğa gönderim ağacının olduğu veya birçok çoğa gönderim oturumunun paylaştığı birkaç çoğa gönderim ağacı ile iletilerek sağlanır. Bu iki yöntemden birçok teke gönderim ile sağlanan çoğagönderim, diğer yöntem ile karşılaştırıldığında basit bir yapıdadır, her düğümde optik üleştirici (splitter) gerektirmez ancak bantgenişliği kullanımı açısından kötü sonuçlar verir (Wan ve Liang,2005-Jue ve Vokkarane,2005).Bu çalışmada OBS ağlarda çoğa gönderimi sağlayabilmek için PPM (Precalculated Path Multicast-Önceden Hesaplanan Yol Çoğa Gönderim) isimli yeni bir protokol sunulmuştur. Yaprak başlatımlı eklenmeyi temel alan bu protokol yapısını oluşturabilmek için OBS ağlar, IP çoğa gönderim mantığı, çoğa gönderim yönlendirme protokolleri, çoğa gönderim ağaç oluşturma algoritmaları ve özellikle optik ağlarda çoğa gönderim ayrıntılı bir şekilde ilk bölümde incelenmiştir.Protokol yapısı ve işleyişi durum diyagramları kullanılarak açıklanmıştır. Oturum boyunca kullanılan eklenme/ayrılma, duraklama/devam gibi en temel mesajların yanında oturum boyunca olayları tetikleyecek, diyagramdaki durumları değiştirecek en uygun mesaj yapıları tasarlanmış ve ortaya çıkabilecek başlıca durumlar için mesaj sıralama çizelgeleri tasarlanmıştır.Protokol yapısı, mevcut OBS rezervasyon yöntemlerinden JET (Just Enough Time)ve JIT (Just In Time) ile incelenmiştir. Servis kalitesi, çoğuşma düşme, eklenme istek düşme ve uçtan uca gecikme süreleri açısından ele alınmıştır. Simulasyonda Poisson, özbenzer (Selfsimilar) ve random dağılımlı trafik üreteçleri kullanılmış ve farklı dalgaboylarında verdikleri sonuçlar elde edilmiştir.Son bölümde Microsoft Visual C++ 6.0 programı ile hazırlanmış simulasyonun sonuçları sunulmuş ve değerlendirilmiştir. Ayrıca gelecekte bu konu ile ilgili yapılabilecek çalışmalar ile ilgili öneriler verilmiştir.

Abstract:
The great increase of internet utilization, the variety and quick developments of internet applications that are proposed to the users, reveals the demand of great amaunts of bandwidth requirment. Especially,one to many or many to many transmission typed, multicast based and high bandwidth needed applications like video conference and distance interactive education are transmitted to the users easily by the WDM technology in OBS networks. A multicasting connection in a WDM optical network is constructed by routing and wavelength assignment. A multicasting tree that is rooted at the source and traversed all of the destinations is constituted by routing and the wavelengths of the nodes on the constituted multicast tree are dedicated by wavelength assignment. Multicasting in an OBS network may be accomplished by sending a copy of related burst to every destination, delivering as multiple unicast bursts or by transmitting over a private multicasting tree belonging to a multicasting session or over multiple multicasting trees shared by many multicast sessions. Multicasting with mutiple unicasting is a simple method, does not need optical splitters at every node of the network but has bad bandwidth utilization when compared to the other method. Accordingly, in multicasting applications multicasting with tree method is prefered and studied (Wan ve Liang,2005-Jue ve Vokkarane,2005).In this study, to provide multicasting in OBS networks a new protocol which is named as Precalculated Path Multicast-PPM is presented. OBS network, IP multicasting, multicast routing protocols, multicast tree construction algorithms and especially multicasting in optical network is deeply examined in the first part to be able to compose our leaf initiated join based protocol.Protocol architecture and mechanism is explained by state diagrams. Beside the basic join/leave and pause/continue messages which are used during the session, most suitable message types which may trigger the actions, change the states in the diagram are designed and message sequence charts are also designed for probable main states.Protocol structure is examined with current OBS reservation schedulers, JET and JIT. QoS is handled according to the burst drop, join-request drop and end to end delay parameters.In the simulation, poisson, self similar and random traffic generators are used and the results on different wavelengths are obtained.In the last part of the study, the simulation results that are prepared by Windows C++ 6.0 are presented and evaluated. Furthermore, the studies that may be worked in the future are suggested.