• • • ارائه‌ روشی‌ کارآمد برای تخصیص پهنای باند پویا در شبکه‌های دسترسی نسل آینده مبتنی بر شبکه‌ی نوری غیرفعال اترنت

  

• • بهبود پارامترهای کیفیت سرویس مانند تاخیر^[۲۴]، تغییرات تاخیر^[۲۵]، نرخ از دست دهی بسته‌ها^[۲۶]، گذردهی^[۲۷] و بهره‌وری^[۲۸]، با بهره گرفتن از تخصیص پهنای باند پویای کارآمد که در مجموع منجر به بهبود بازدهی خواهد شد.

۱-۵- فرضیه‌های تحقیق
فرضیه‌های اصلی تحقیق عبارتند از :

• • در این پایان‌نامه شبکه‌های دسترسی از میان سه سطح قابل پیاده‌سازی در شبکه‌های نسل آینده انتخاب شده است.

• • در این پایان‌نامه از شبکه نوری غیرفعال اترنت به عنوان یکی از بسترهای پیاده‌سازی شبکه‌های دسترسی نسل آینده استفاده شده است.

• • چالش پهنای باند به عنوان یکی از اصلی‌ترین چالش‌های شبکه‌های دسترسی نسل آینده مبتنی بر شبکه نوری غیرفعال اترنت است.

• • پارامترهایی که جهت بهبود بازدهی در روش‌های تخصیص پهنای باند پویا مطرح است عبارتند از: تاخیر، تغییرات تاخیر، نرخ از دست‌دهی بسته‌ها، گذردهی و بهره‌وری

۱-۶- ساختار پایان‌نامه
در این پایان‌نامه به ارائه‌ راهکاری جهت تخصیص پهنای باند پویا در شبکه‌های دسترسی نسل آینده مبتنی بر شبکه‌ی نوری غیرفعال اترنت می‌پردازیم. در ادامه سایر فصل‌ها در قالب زیر تدوین شده‌اند:
فصل دوم: در فصل دوم ابتدا مفاهیم کلیدی مرتبط به موضوع مطرح شده‌اند. شبکه دسترسی نسل آینده و علل گرایش به آن آورده شده است، سپس شبکه نوری غیرفعال به عنوان راهکاری برای شبکه دسترسی نسل آینده معرفی شده است و شبکه نوری غیرفعال اترنت نیز به عنوان روش استقرار و پیاده‌سازی انتخاب شده است. پس از بررسی مفاهیم، چالش اساسی تخصیص پهنای باند در شبکه نوری غیرفعال اترنت مورد بحث قرار گرفته است و روش‌های پیشین برای رفع این چالش بررسی و مقایسه شده‌اند.
فصل سوم: در این فصل روش‌های پیشنهادی برای رفع چالش تخصیص پهنای باند در شبکه نوری غیرفعال اترنت معرفی شده‌اند. مفاهیم، الگوریتم و روند اجرای آن‌ها مطرح شده است.
فصل چهارم: در فصل چهارم نتایج حاصل از شبیه‌سازی روش‌های پیشنهادی آورده شده است و نمودارهایی جهت مقایسه‌ی پارامترهای کیفیت سرویس این روش‌ها با روش‌های رایج IPACT و … رسم شده است.
فصل پنجم: این فصل به جمع‌بندی پایان‌نامه و ارائه‌ نتیجه‌گیری آن می‌پردازد. همچنین برای کارهای تحقیقاتی آتی در این فصل پیشنهاداتی مطرح می‌شود.
فصل دوم
مروری بر ادبیات و پیشینه تحقیق
۲-۱- مقدمه
در این فصل ابتدا به بررسی مفاهیم مرتبط با عنوان پایان‌نامه از جمله شبکه‌ دسترسی نسل آینده، شبکه نوری غیرفعال و شبکه نوری غیرفعال اترنت پرداخته شده است. سپس چالش‌ تخصیص پهنای باند در شبکه نوری غیرفعال اترنت به عنوان چالش مورد بحث در این پایان‌نامه ذکر شده است. در نهایت نیز راه‌ حل ‌های اساسی و رایج پیشین برای چالش مطروحه، بیان و با یکدیگر مقایسه شده‌اند.
۲-۲- شبکه‌ دسترسی نسل آینده
در سال‌های اخیر شبکه بستر ارتباطی مخابراتی^[۲۹] پیشرفت قابل توجهی داشته‌اند در حالی که شبکه‌ی دسترسی^[۳۰]، تغییرات محدودی داشته است. منظور از شبکه‌ی دسترسی، بخشی از شبکه‌ی ارتباطی است که مشترکان را به تامین کنندگان خدمات متصل می‌کند. افزایش شدید ترافیک اینترنت، رشد بسیار کند ظرفیت شبکه‌ی دسترسی را بیش‌تر نمایان می‌کند. شبکه‌ی دسترسی هم‌چنان نقطه‌ی توقفی میان شبکه‌های محلی با ظرفیت بالا و خطوط ارتباطی شبکه است. راه‌ حل‌ هایی که امروزه بیش‌ترین گستردگی را داشته‌اند، مودم‌های بی‌سیم و کابلی می‌باشند که اگرچه در مقایسه با ارائه‌ اینترنت بر بستر تلفن با سرعتKbps 56، توسعه یافته هستند اما توانایی تامین پهنای باند کافی برای خدمات نوظهور مانند ویدیو مبتنی بر تقاضا^[۳۱]، بازی‌های تعاملی^[۳۲] و کنفرانس ویدیویی دو طرفه را ندارند. لذا به یک فناوری جدید نیاز است که ارزان، ساده و قابل توسعه^[۳۳] باشد و توانایی تامین خدمات ویدیویی، صوتی و داده را برای کاربران نهایی در یک شبکه داشته باشد[۷]. لذا چندی است بحث شبکه‌های دسترسی نسل آینده مطرح شده است که در ادامه به بررسی مفهوم و تعریف آن می‌پردازیم.
اصولا شبکه‌های کامپیوتری در دو دسته‌ی راه‌گزینی مداری^[۳۴] و راه‌گزینی بسته‌ای^[۳۵] دسته بندی می‌شوند. یک مثال رایج از راه‌گزینی مداری، سیستم تلفنی است. راه‌گزینی مداری همان‌طور که در شکل ۲-۱ مشاهده می‌شود، تکنیکی است که در آن، سیستم از تلفن تماس گیرنده (برای مثال A) تا تلفن دریافت کننده‌ی تماس(برای مثال C)، یک مسیر فیزیکی از جنس کابل مسی را دنبال می‌کند لذا نیاز است پیش از آن ‌که داده‌ای بتواند منتقل شود، مسیری انتها به انتها^[۳۶] راه‌اندازی شود. به همین علت در تلفن‌های سنتی، از پایان شماره‌گیری تا آغاز بوق خوردن، چند ثانیه طول می‌کشد. در طول این مدت، سیستم تلفن در واقع به دنبال یک مسیر اختصاصی می‌گردد و سیگنال درخواست تماس باید در تمام راه به سمت مقصد منتشر و تصدیق شود. هیچ شخص دیگری (برای مثال B و D) نیز نمی‌تواند از آن مسیر فیزیکی در همان زمان استفاده نماید[۱۰]. با توجه به شکل ۲-۱ برای برقراری ارتباط میان A و C باید مسیر اختصاصی آزاد بوده و میان آن‌ها رزرو شود. تا زمانی که A و C در حال ارتباط هستند، سایرین امکان استفاده از مسیر اختصاصی و برقراری تماس را ندارند.
مسیر اختصاصی
تماس گیرنده
دریافت کننده تماس
شکل ۲-۱- راه‌گزینی مداری[۱۰]
از سوی دیگر راه‌گزینی بسته‌ای نوعی شبکه است که در آن واحدهای کوچکی از داده از طریق یک شبکه براساس آدرس مقصد در هر بسته، مسیریابی می‌شوند. در مقایسه با راه‌گزینی مداری که به طور ثابت پهنای باند موردنیاز را از پیش رزرو می‌کند، راه‌گزینی بسته‌ای، پهنای باند را در زمانی که نیاز باشد به دست می‌آورد و پس از اتمام کار رها می‌کند. این نوع ارتباط میان فرستنده و گیرنده به عنوان بدون اتصال^[۳۷] شناخته می‌شود.
فرستنده و گیرنده می‌توانند هر نرخ داده، قالب^[۳۸] یا روش قاب‌بندی^[۳۹] که نیاز دارند استفاده کنند اما حامل باید پیش از امکان انتقال، این پارامترهای اساسی را تشخیص دهد. اینترنت به طور عمده مبتنی بر راه‌گزینی بسته‌ای است و اساسا شبکه‌ای عظیم از الحاق شبکه‌های بدون اتصال است. با انتقال داده در بسته‌ها، یک مسیر داده می‌تواند میان بسیاری از کاربران شبکه به اشتراک گذاشته شود[۱۰]. برای مثال شکل ۲-۲ نمایی از یک شبکه با راه‌گزینی بسته‌ای را نمایش می‌دهد که در آن برای انتقال داده از واحد ۱ به ۲، هیچ مسیر اختصاصی از پیش تعیین شده‌ای وجود ندارد و نیازی به رزور یک مسیر مشخص نیست.
شکل ۲-۲- راه‌گزینی بسته‌ای[۱۰]
جدول ۲-۱ این دو روش راه‌گزینی را از جنبه‌های مختلف با هم مقایسه می‌کند.
جدول ۲-۱- مقایسه‌ی راه‌گزینی مداری و راه‌گزینی بسته‌ای[۱۰]