ABSTRACTFLOW CONTROL AND SERVICEDIFFERENTIATION IN OPTICAL BURSTSWITCHING NETWORKSHakan BoyrazM.S. in Electrical and Electronics EngineeringSupervisor: Asst. Prof Dr. Nail AkarApril 2005Optical Burst Switching (OBS) is being considered as a candidate architecturefor the next generation optical Internet. The central idea behind OBS is the as-sembly of client packets into longer bursts at the edge of an OBS domain and thepromise of optical technologies to enable switch reconï¬guration at the burst leveltherefore providing a near-term optical networking solution with ï¬ner switchinggranularity in the optical domain. In conventional OBS, bursts are injected tothe network immediately after their assembly irrespective of the loading on thelinks, which in turn leads to uncontrolled burst losses and deteriorating perfor-mance for end users. Another key concern related to OBS is the diï¬culty ofsupporting QoS (Quality of Service) in the optical domain whereas support ofdiï¬erentiated services via per-class queueing is very common in current electroni-cally switched networks. In this thesis, we propose a new control plane protocol,called Diï¬erentiated ABR (D-ABR), for ï¬ow control (i.e., burst shaping) andservice diï¬erentiation in optical burst switching networks. Using D-ABR, weshow with the aid of simulations that the optical network can be designed towork at any desired burst blocking probability by the ï¬ow control service of theiiiproposed architecture. The proposed architecture requires certain modiï¬cationsto the existing control plane mechanisms as well as incorporation of advancedscheduling mechanisms at the ingress nodes; however we do not make any spe-ciï¬c assumptions on the data plane of the optical nodes. With this protocol, it ispossible to almost perfectly isolate high priority and low priority traï¬c through-out the optical network as in the strict priority-based service diï¬erentiation inelectronically switched networks. Moreover, the proposed architecture moves thecongestion away from the OBS domain to the edges of the network where it ispossible to employ advanced queueing and buï¬er management mechanisms. Wealso conjecture that such a controlled OBS architecture may reduce the numberof costly Wavelength Converters (WC) and Fiber Delay Lines (FDL) that areused for contention resolution inside an OBS domain.Keywords: Optical burst switching, rate control, service diï¬erentiation, conges-tion control.iv.

üOZETË şğş ğOPTIK COGUSMA ANAHTARLAMALI AGLARDA AKISşËË ËDENETIMI VE HIZMET AYRIMIHakan BoyrazElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bülümü Yüksek Lisansu g ou u uTez Yüneticisi: Yard. Doş. Dr. Nail Akaro cNisan 2005Optik Coğuşma Anahtarlaması (OBS) gelecek nesil optik Internet işin adayşgs cmimari olarak düşunülmektedir.us ü u OBS' deki temel ï¬kir istemci paketleriningiriş dügumlerinde daha uzun şoğuşmalar şeklinde toplanmasıdır.s uğü cgs s Coğuşmaşgsseviyesinde anahtarların yeniden düzenleşimine imkan tanıyarak optik ağu s gşüzümlerini yakın gelecekte mümkün kılacak olan optik teknolojilerin umutco u uuverici olması da bu ï¬kri desteklemektedir. Alışılagelmiş OBS'de, şoğuşmalars s cgsoluşturulduktan hemen sonra hatlardaki yük yoğunluğuna bakılmaksızın optiks u g gağa günderilmektedir. Bu ise kontrolsüz şoğuşma kayıplarına ve son nokta kul-go u cgslanıcıları işin performans bozukluğuna neden olmaktadır. OBS ile ilgili diğerc g günemli bir problem ise günümüz elektronik anahtarlama ağlarında sınıfa dayalıo uu u gsıralama yüntemi ile hizmet ayrımı desteğinin şok yaygın olarak kullanılmasınao g crağmen optik alanda hizmet ayrımı desteğinin zor olmasıdır. Bu tezde, op-g gtik şoğuşma anahtarlamalı ağlarda akış denetimi (şoğuşma şekillendirme) vecgs g s cgs sËhizmet ayrımı işin Ayrıştırmalı Izin Verilen Bit Hızı (D-ABR) olarak ad-c sülandırdığımız yeni bir denetim düzlemi protokolü üneriyoruz. Onerdigimiz pro-g u uotokolün akış kontrol hizmeti sayesinde optik bir ağın istenilen şoğuşma kayıpu s g cgsolasılığında şalışacak şekilde tasarlanabileceği simülasyonlarla güsterilmektedir.g cs s g u ovüOnerilen mimari, ağ girişi düğumlerine gelişmiş şizelgeleme yüntemlerinin ek-g s ug ü s sc olenmesini gerektirmekle beraber var olan denetim düzlemi mekanizmalarındauda belirli değişikliklerin yapılmasını gerektirmektedir; ancak veri düzlemiylegs uilgili herhangi bir varsayımda bulunulmamaktadır. Bu protokol sayesinde,yüksek üncelikli ve düşuk üncelikli traï¬ği, elektronik anahtarlamalı ağlardakiu o us ü o g gkesin ünceliğe dayalı hizmet ayrımında olduğu gibi, optik ağlarda da neredeyseo g g gmükemmel bir şekilde birbirinden ayırmak mümkündür. Dahası, ünerilen pro-u s uuu otokol, sıkışıklığı OBS alanından gelişmiş elektronik belleklerin kullanılabilirsg ssolduğu ağ girişi dügumlerine taşımaktadır.g g s uğü s Büyle kontrollü bir OBS mi-o umarisinin OBS bülgesindeki şekişmenin şozülmesinde kullanılan pahalı dalgao cs cü uboyu dünüştürücülerinin ve lif geciktirme hatlarının sayısını azaltabileceğini deo us u u u gün gürüyoruz.o ouAnahtar kelimeler: Optik şoğuşma anahtarlaması, veri hız denetimi, hizmetcgsayrıştırma, sıkışıklık kontrolü.s s uvi.