Esquemas de Alocação Dinâmica de Banda em Long

Reach PONMadson Rodrigues de Araujo

Professor: Gustavo Bittencourt FigueiredoUniversidade Federal da Bahia

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Roteiro● Introdução● LR-PON● IPACT● MTP● SR+● NA+● EIS● Online MTP● S-AMGAV● Conclusão● Referências

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Introdução

● LR-PON estende o alcance da PON tradicional de 20 km até 100 km usando amplificadores ópticos.

● Junta os domínios de redes metro e redes de acesso através da redução do número de central offices (CO).

● Ao estender o alcance, as mensagens de transmissão são atrasadas devido ao aumento Round Trip Time (RTT) que degrada o desempenho dos algoritmos de alocação dinâmica de banda (DBA).

● Varios esquemas de DBA foram prospostos para lidar com os desafios da LR-PON.

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LR-PON

● Alcance de 100km.

● Integra a rede metro e rede de acesso em uma só rede..

● 10GB/s largura de banda.

● Downstream em broadcast e TDMA no upstream usando MPCP para atribuição dos timeslots.

● Ao estender o alcance da PON, o atraso de propagação entre OLT e ONU é aumentado de 0.2ms para 1ms.

● O projeto de algoritmos de DBA eficientes é necessário para superar este desafio.

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IPACT

● Interleaved polling with adaptive cycle time (IPACT), proposto em [Kramer et al, 2002], é um esquema de DBA centralizado para utilização da largura de banda de forma eficiente.

● É um esquema de DBA das PONs tradicionais.

● Utiliza duas mensagens de controle: GATE e REPORT.

● A principal vantagem deste esquema é que o tempo do ciclo se adapta de acordo com os dados disponíveis nos buffers das ONUs.

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IPACT

6Song et al, 2007

IPACT

● O IPACT foi implementado em uma LR-PON e conclui-se que o IPACT não é adequado para LR-PON. Mesmo com baixa carga de dados o desempenho do IPACT é prejudicado devido ao aumento do RTT, que resulta em altas taxas de atraso.

7Novak, Pilinsky e Draganic, 2013

MTP

● Multi Thread Polling (MT P) [Song et al, 2007] foi proposto para lidar com os períodos ociosos e atraso, criando vários processos paralelos (threads).

● Cada ONU tem permissão de enviar a Request antes de receber a Gate anterior.

8Song et al, 2007

MTP

9Song et al, 2007

MTP

● Depois da inicialização o intervalo entre threads adjacentes pode mudar devido a dinâmica do tráfego de upstream de cada ONU.

● A flutuação do intervalo das threads pode afetar negativamente o atraso dos pacotes.

● Para evitar a degradação do MTP devido à flutuação do intervalo inter-thread, o MTP faz tune das threads durante o tempo de execução.

10Song et al, 2007

MTP

11Song et al, 2007

SR+

● O MTP foi revisto em [Song et al, 2009], e incorporou duas novas funções, recebendo o nome de Subsequent Reques plus (SR+).

● Fairness na alocação de largura banda entre as ONUs.

12Song et al, 2009

SR+

● Inter-Thread Scheduling.

13Ahmed et al, 2013

NA+

● Newly Arrived Plus (NA+) [Skubic et al, 2010] foi proposto para habilitar comunicação entre as threads para superar o problema de reports duplicados.

● A falta de comunicação entre os processos de DBA paralelos causam reports duplicados em que alguns pacotes podem ser reportados duas vezes. Isso leva a mais concessão ou subutilização largura de banda.

● NA + supera este problema ao fazer o report apenas dos pacotes que chegam após a criação do segundo processo de DBA.

14Usmani et al, 2014

NA+

15Ahmedi et al, 2013

EIS

● Enhanced inter-thread scheduling (EIS) [Ahmed et al, 2013] é um esquema híbrido que captura as ideias-chave do NA+ e SR+ para melhorar o desempenho da DBA em um ambiente multi-thread.

● Nos resultados [Ahmed et al, 2013] tanto sob alta e baixa carga, O EIS mostra maior vazão, menor jitter e menor atraso medio comparado ao SR+ e NA+.

● Desempenho deste esquema depende da seleção cuidadosa do número de threads. Se o número de threads empregadas passar de um certo limite, este esquema pode ter desempenho ruim.

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EIS

17Ahmed et al, 2013

EIS

18Ahmed et al, 2013

Online MTP

● Online Multi-Tread Polling [Mercian et al, 2013] é uma abordagem complementar de MTP com online scheduling e distribuição de excesso de banda online.

● No online MTP, OLT processa o pedido de largura de banda imediatamente após a chegada da REQUEST ao contrário do offiline MTP em que OLT concede a largura de banda depois de receber todos os pedidos de uma dada thread.

● Um novo esquema de distribuição da largura de banda em excesso online é introduzido para superar o desafio da distribuição justa de largura de banda no online MTP

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Online MTP

20Usmani et al, 2014

S-AMGAV

● Synergized-Adaptive Multi-GATE Polling With Void Filling (S-AMGAV) [Dixit et al 2015] combina optimante load adaptive MTP com dimensionamento adaptativo da grant, ciente de carga (void filling).

● Load adaptive MTP usa um número adaptativo de threads paralelas (Gates).

21Dixit et al, 2015

S-AMGAV

22Dixit et al, 2015

S-AMGAV

23Dixit et al, 2015

Conclusão● Os esquemas de DBA para LR-PON apresendados focam principalmente na

redução do atraso.

Usmani et al, 2014

Referências● G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento, "IPACT: A dynamic protocol for an ethernet PON (EPON)," IEEE

Commun. Mag., vol. 40, no. 2, pp. 74-80, 2002.

● H. Song, A. Banerjee, Byoung-Whi Kim, and B. Mukherjee, "Multi-Thread Polling: A Dynamic Bandwidth Distribution Scheme in Long Reach PON," in IEEE Global Telecommunications Conference, 2007, pp. 2450-2454.

● H. Song, B-W. Kim, and B. Mukherjee, "Multi-thread polling: A dynamic bandwidth distribution scheme in long-reach PON," IEEE JSAC, vol. 27, 2009, pp. 134-42

● B.Skubic, J. B.Mukherjee,Chen, J. Ahmed, Biao Chen, L. Wosinska, "Dynamic bandwidth allocation for long-reach PON: Overcoming Performance Degradation," IEEE Commun. Mag., vol.48, no. 11, pp. 100-108, Nov.2010.

● J. Ahmed, J. Chen, L. Wosinska, B. Chen, B. Mukherjee, "Efficient inter-thread scheduling scheme for long-reach passive optical network," IEEE Commun. Mag., vo1.51, no. 2, pp. S35-S43, Feb. 2013.

● Mercian, M.P. McGarry and M. Reisslein, "Offline and online multi-thread polling in long-reach PONs: A critical evaluation," 1. Lightw. Technol, vol. 31, no. 12, pp. 2018 - 2028, june IS, 2013.

● T. Novak, S. Z. Pilinsky, M. Draganic, "Performance of dynamic bandwidth allocation algorithms in passive optical networks," ELMAR-2013, Zadar, Croatia, 25-27 Sep. 2013.

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Referências● M. Kiaei, K. Fouli, M. Scheutzow, M. Maier, M. Reisslein, and C. Assi, "Low-latency polling schemes for long-reach

passive optical networks," IEEE Trans. On Commun., vol. 61, no. 7, pp. 2936 - 2945, jul. 2013.

● F. Usmani, S. M. H. Zaidi, A. Awais and M. Y. A. Raja, "Efficient dynamic bandwidth allocation schemes in Long-Reach Passive Optical Networks- A survey," 2014 11th Annual High Capacity Optical Networks and Emerging/Enabling Technologies (Photonics for Energy), Charlotte, NC, 2014, pp. 36-40.

● A. Dixit, B. Lannoo, D. Colle, M. Pickavet and P. Demeester, "Synergized-adaptive multi-GATE polling with void filling: Overcoming performance degradation in LR-PONs," in IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking, vol. 7, no. 9, pp. 837-850, Sept. 2015.

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