研究背景

第一節 研究背景

近年來網路不斷的成長發展，由於網路上的服務和應用愈來愈多，所以對頻 寬的需求也愈來愈大。這些服務和應用像是多媒體系統、網路視訊、網路購物和 線上遊戲，大量地使用影像、聲音和圖片。相關研究 [1, 2] 指出，為了滿足使用 者的使用此類服務或應用的需求，每個使用者大約會使用 1Gb/s 的頻寬。由於同 軸電纜無法如此大量的頻寬需求，所以採用光纖當作傳輸的媒介，且在光纖網路 上的研究也愈來愈多。

一條光纖擁有 30THz 以上的頻寬 [3, 4]，且光纖使用光傳遞資料，訊號衰減 程度比同軸電纜來的低，為了讓許多使用者同時使用同一條光纖進行傳輸，所以 使用分波多工 (WDM: Wavelength Division Multiplexing) 的技術，讓同一條光纖 內同時有多個不同波長的頻道在傳遞資訊，以達到增加容量或頻寬的多工效果。

本論文我們考慮在一個分波多工被動星狀耦合器 (WDM passive star coupler) 光 纖網路的環境 [5]，且此網路有多個節點 (node)，且所有節點透過光纖連接到一 個被動星狀耦合器，如圖 1-1。各個節點為了透過頻道傳送資訊，所以都裝置一 到多個可調的 (tunable) 或固定的 (fixed) 傳送器 (transmitter)，使傳送器調整到 傳送資訊的頻道，且裝置一到多個可調的或固定的接收器 (receiver)，使接收器調 整到接收資訊的頻道。這裡的被動星狀耦合器主要做用是將所有輸入的頻道之光 訊號 (optical signal) 做結合，然後再將結合的訊號廣播輸出到所有節點，各個節

圖 1-1 網路架構

點根據接收器所調到的頻道，擷取結合的訊號中所需要的資訊。

我 們 所 考 慮 的 光 纖 網 路 為 一 個 單 躍 分 波 多 工 網 路 (single-hop WDM

networks)，所以一個來源端節點 (source node) 的傳送器，且其目的端節點 (destination node) 的接收器調到相同的頻道，則一個資料封包 (data packet) 可以 從來源端節點直接傳至目的端節點，即來源端節點傳送此資料封包至目的端節 點，其過程不會透過其它節點來間接傳送。以現在分波多工的技術，頻道的數量 會少於節點的數量，而且有兩個以上的節點同時要傳送資料封包到同一個目的端 節點的情況，所以各個節點之間需要透過溝通協調，使用頻道來傳送資訊並避免 上述情況。

為了要處理多個節點的傳送，此分波多工光纖網路需要一個媒介存取控制

(MAC: media access control) 協定，所以媒介存取控制協定目的就是有效的使用頻

方法，將提出的排程方法分類可成三大類：

(1) 隨機存取型的排程方法 (random access based scheduling) [6-9]

(2) 預先分配型的排程方法 (pre-allocation based scheduling) [10-13]

(3) 預約保留型的排程方法 (reservation based scheduling) [14-24]

隨機存取型的排程方法是採用隨機存取協定 (random access protocol)，像是

ALOHA、slotted ALOHA 和 CSMA，將所有的頻道做為資料封包的傳輸，頻道的 使用依競爭 (contend) 的原則，如果發生碰撞 (collision) 的情況，則必須等待一 段時間後再重傳。預先分配型的排程方法也是將所有的頻道做為資料封包的傳 輸，利用預先定義好的靜態方式 (static manner)，讓資料封包使用特定的資料頻 道去做傳送。預約保留型的排程方法預置一個單獨的頻道為控制頻道 (control

channel)，所有的節點透過此頻道傳送各自的資源資訊，所以各個節點需要使用控 制封包 (control packet) 來傳送各自的資源資訊，且控制封包包含目的端節點和資 料封包長度的資源資訊；而其剩餘的頻道為資料頻道 (data channels)，做為資料 封包的傳輸。所以各個節點的資料封包要傳送之前，必須先傳送一個控制封包至 控制頻道，讓所有節點透過控制頻道接收到各節點的控制封包，並瞭解這些欲傳 的資料封包的資訊，接著將這些資料封包根據排程方法依序的傳送，並保證傳送 時，來源端的傳送器、目的端的接收器和資料頻道都是可以使用的。

所以預約保留型的排程方法跟其它兩種類型排程方法相比，較為動態。本論 文我們焦點是預約保留型的排程方法。