zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kĩ thuật Viễn thông

Môn học tín chỉ: Mạng thông tin quang. Chương 4: Mạng định tuyến bước sóng

Chia sẻ: Le Quy Vien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Báo xấu

143
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sơ lược định tuyến và gán bước sóng trong mạng WDM Trong mạng thông tin quang định tuyến bước sóng, người sử dụng liên lạc với nhau qua các kênh thông tin toàn quang được gọi là các kênh quang Kênh quang là đường đi của tín hiệu từ nguồn đến đích dưới dạng quang thông qua những kết nối trung gian Một kênh quang có thể kéo dài qua nhiều tuyến truyền dẫn để cung cấp một kết nối giữa hai nút, nó chứa một luồng lưu lượng lớn và có thể được định vị cách xa nhau trong liên kết vật lý...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Môn học tín chỉ: Mạng thông tin quang. Chương 4: Mạng định tuyến bước sóng

Môn học tín chỉ: MẠNG THÔNG TIN QUANG Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính Viện Khoa học kỹ thuật Bưu điện - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Tổng quan mạng thông tin quang  Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT Chương 2: Các thành phần cơ bản của mạng thông tin quang  Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT Chương 3: Mạng thông tin quang ghép bước sóng  Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT Chương 4: Mạng định tuyến bước sóng  Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT Chương 5: Công nghệ mạng quang thế hệ sau  Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT 2 20/03/2012
CHƯƠNG 4: MẠNG ĐỊNH TUYẾN BƯỚC SÓNG 4.1. Khái quát định tuyến và gán bước sóng trong mạng WDM 4.2. Định tuyến và gán bước sóng trong mạng quang 4.3. Kỹ thuật gán kênh và định tuyến bước sóng tĩnh 4.4. Kỹ thuật gán kênh và định tuyến bước sóng động 3 20/03/2012
4.1. KHÁI QUÁT ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM 4.1.1. Sơ lược định tuyến và gán bước sóng trong mạng WDM Trong mạng thông tin quang định tuyến bước sóng, người sử dụng liên lạc với nhau qua các kênh thông tin toàn quang được gọi là các kênh quang Kênh quang là đường đi của tín hiệu từ nguồn đến đích dưới dạng quang thông qua những kết nối trung gian Một kênh quang có thể kéo dài qua nhiều tuyến truyền dẫn để cung cấp một kết nối giữa hai nút, nó chứa một luồng lưu lượng lớn và có thể được định vị cách xa nhau trong liên kết vật lý Trong một mạng N nút, nếu mỗi nút được trang bị (N–1) bộ thu phát Laser và nếu có đủ số bước sóng trên tất cả các kết nối sợi quang, thì mọi cặp nút có thể liên kết bởi một kênh toàn quang Tuy nhiên kích thước mạng phải có thể thay đổi được đồng thời chi phí cho các bộ thu phát khá cao, vì thế mỗi nút chỉ trang bị một số thiết bị thu phát 4 20/03/2012
4.1. KHÁI QUÁT ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM (tiếp) Đồng thời do ràng buộc kỹ thuật nên số kênh WDM có thể được hỗ trợ trong  một sợi quang bị giới hạn, vì vậy chỉ có một số giới hạn các kênh quang có thể được thiết lập trên mạng Khi một tập các kênh quang được chọn và xác định, cần phải định tuyến các  kênh quang này và gán bước sóng cho nó, điều này được đề cập đến như là một bài toán định tuyến và gán bước sóng (RWA) Bài toán RWA được phát biểu như sau: Cho một tập các kênh quang cần được  thiết lập trên mạng và một số giới hạn các bước sóng, xác định đường đi cho mỗi kênh quang và các bước sóng cần gán cho nó để sao cho số kênh quang có thể thiết lập là lớn nhất Mặc dù các đường đi ngắn nhất thường có vẻ thích hợp hơn, nhưng đôi khi sự  lựa chọn này phải chịu hy sinh để cho nhiều kênh quang hơn được thiết lập. Vì vậy, các giải thuật thường cho phép nhiều đường đi thay phiên nhau đối với mỗi kênh quang được thiết lập 5 20/03/2012
4.1. KHÁI QUÁT ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM (tiếp) Các kênh quang không thể thiết lập được vì những ràng buộc về đường đi và  bước sóng được gọi là bị nghẽn, do vậy vấn đề tối ưu mạng tương ứng với việc giảm thiểu xác suất tắc nghẽn này Hai kênh quang chia sẻ cùng một tuyến truyền dẫn sẽ không được gán cùng  một bước sóng. Trường hợp mạng liên tục bước sóng, các Kênh quang sẽ hoạt động với cùng một bước sóng trên những sợi quang mà nó đi qua, trường hợp này gọi là kênh quang thỏa mãn ràng buộc tính liên tục bước sóng (Hình 4.1) Tuy nhiên nếu các nút chuyển mạch được trang bị các bộ chuyển đổi bước  sóng, thì điều kiện ràng buộc về tính liên tục bước sóng không còn và một kênh quang có thể chuyển sang nhiều bước sóng khác nhau trên lộ trình từ nguồn đến đích của nó Để việc định tuyến và gán bước sóng trong mạng quang WDM đạt hiệu quả,  cần tiến hành mô hình hoá hệ thống. Một mạng quang WDM có thể được mô hình hoá dưới dạng các mô hình vô hướng hoặc mô hình hữu hướng 6 20/03/2012
4.1. KHÁI QUÁT ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM (tiếp) Hình 4.1: Định tuyến kênh quang trong mạng liên tục bước sóng 7 20/03/2012
4.1. KHÁI QUÁT ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM (tiếp) Mô hình vô hướng: Trong mô hình này, mạng quang được mô hình hoá như  một đồ thị vô hướng G = (V,E), với V là tập các đỉnh và E là tập các cạnh nối liền các đỉnh. Mỗi đường liên kết quang trong sơ đồ mạng được biểu diễn bởi một cạnh vô hướng trong đồ thị G, và mỗi nút mạng được thể hiện bởi một đỉnh của đồ thị G. Một yêu cầu kết nối được thể hiện bởi hai đỉnh tương ứng với cặp nút mạng cần kết nối, không quan tâm đến thứ tự, Hình 4.2(a) Mô hình hữu hướng: Mạng quang được mô hình hoá như một đồ thị có hướng  G = (V,E), với V là tập các đỉnh và E là tập các đường cung có hướng nối liền các đỉnh, mỗi đường cung thể hiện cho liên kết sợi quang đơn hướng điểm - điểm, Hình 4.3. Để thực hiện liên lạc song hướng, mỗi cặp nút cần có hai liên kết quang ngược nhau, tương ứng với hai đường cung nối liền hai đỉnh trong đồ thị G. Một yêu cầu kết nối giữa nút nguồn s và nút đích d tương đương với thiết lập kết nối giữa hai đỉnh tương ứng trong đồ thị G và đáp ứng bằng cách xác định đường dẫn gồm một chuỗi liên tiếp các đường cung cùng hướng dọc theo đường dẫn từ đỉnh nguồn đến đích trong đồ thị G 8 20/03/2012
4.1. KHÁI QUÁT ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM (tiếp) Hình 4.2 (b): Mô hình hữu Hình 4.2 (a): Mô hình vô hướng hướng định tuyến bước sóng định tuyến bước sóng 9 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM Mạng quang WDM được đánh giá là sẽ đóng vai trò quan trọng trong các  mạng truyền dẫn thế hệ tiếp theo, nó cung cấp băng thông lớn với khả năng khôi phục và tái cấu hình Bài toán RWA liên quan đến xác định đường dẫn và gán bước sóng thích hợp  cho các yêu cầu kết nối và là vấn đề quản lý chính trong mạng quang WDM Vì hiệu suất của một mạng quang không chỉ phụ thuộc vào các tài nguyên vật  lý của nó (OXC, các bộ chuyển đổi bước sóng, các liên kết sợi quang, số bước sóng trên sợi quang, …), mà còn phụ thuộc vào việc nó được quản lý như thế nào, nên việc giải quyết bài toán RWA phải giúp cho mạng đạt được hiệu suất tốt nhất với các điều kiện ràng buộc về mặt vật lý Để gửi dữ liệu từ nguồn đến đích, một đường dẫn cũng như các bước sóng  dùng để truyền dữ liệu phải xác định và đó cũng là kết quả của bài toán RWA 10 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp) Bài toán RWA được định nghĩa như sau: Cho trước một kiến trúc mạng và  một tập các yêu cầu kết nối từ nút nguồn si đến nút đích dj, xác định đường dẫn và bước sóng cho mỗi yêu cầu kết nối Mục tiêu của bài toán RWA là phân cấp các tài nguyên mạng cho các yêu cầu  kết nối sao cho mạng đạt được hiệu suất cao nhất Trong các mạng quang WDM, người sử dụng đầu cuối liên lạc với nhau qua  các kênh WDM toàn quang gọi là các đường dẫn quang hay kênh quang. Mỗi kênh quang có thể đi qua nhiều liên kết quang từ nguồn đến đích và truyền tải dữ liệu trên các bước sóng giống hoặc khác nhau Nếu không có các bộ chuyển đổi bước sóng ở các nút mạng trung gian, thì một  kênh quang phải được thiết lập với cùng một bước sóng trên tất cả các liên kết quang dọc theo đường dẫn từ nguồn đến đích, yêu cầu này gọi là yêu cầu liên tục bước sóng (WCC) và mạng loại này gọi là mạng liên tục bước sóng 11 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp) Với các bộ chuyển đổi bước sóng được sử dụng ở mỗi nút trung gian, kênh  quang có thể sử dụng các bước sóng khác nhau trong các liên kết sợi quang khác nhau trên đường dẫn từ nút nguồn đến nút đích, các mạng này được xem là các mạng có khả năng chuyển đổi bước sóng Hình 4.3(a) đưa ra ví dụ về mạng WDM liên tục bước sóng. Vì không có bộ  chuyển đổi bước sóng ở các nút mạng, nên mỗi kết nối phải sử dụng một bước sóng duy nhất trên toàn tuyến từ nút nguồn đến nút đích Hình 4.3(b) cho thấy một mạng WDM chuyển đổi bước sóng, ở đó một kết nối  có thể được cấp phát các bước sóng khác nhau theo tuyến từ nguồn đến đích. Ví dụ, kết nối từ nút 3 đến nút 7 sử dụng bước sóng 1 trên liên kết (3, 4), bước sóng 3 trên liên kết (4, 8) và bước sóng 1 trên liên kết (8, 7) Bước sóng sử dụng để mang dữ liệu được chuyển từ 1 thành 3 ở nút 4 và  được chuyển từ 3 thành 1 ở nút 8 12 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp) Hình 4.3(a): Mạng WDM liên Hình 4.3(b): Mạng WDM tục bước sóng chuyển đổi bước sóng 13 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp) Tuy nhiên một kết nối cũng có thể sử dụng cùng một bước sóng (như kết nối  từ nút 5 đến nút 7 sử dụng 2) tùy thuộc vào thuật toán gán bước sóng và tài nguyên mạng sẵn có Trong một mạng không có bộ chuyển đổi bước sóng, các kênh quang phải sử  dụng cùng một bước sóng từ nguồn đến đích. Khi có một kết nối đến, bộ định tuyến bước sóng (WR) sử dụng giải thuật đã được thiết lập trước để chọn một cổng ra và một bước sóng tương ứng Sự chọn lựa bước sóng đóng vai trò quan trọng đối với toàn bộ xác suất tắc  nghẽn, vì vậy một WR phải tìm ra đường đi cho yêu cầu thiết lập kênh quang và gán một bước sóng sao cho tối thiểu hóa xác suất tắc nghẽn. Chức năng này có tầm quan trọng chủ yếu trong việc thiết kế các mạng toàn quang Về cơ bản, bài toán RWA có thể phân thành hai loại: Loại thứ nhất dành cho  dạng lưu lượng cố định, loại thứ hai dành cho dạng lưu lượng thay đổi 14 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp) 4.2.1. Bài toán dành cho lưu lượng cố định (S-RWA)  Các yêu cầu về kênh quang được biết trước, tất cả mọi đường đi và bước sóng cho những kênh quang được thiết lập cố định ngay từ đầu. Mỗi khi có một yêu cầu đi đến, một đường đi và bước sóng đã chỉ định trước được gán cho yêu cầu đó, vì vậy quy trình định tuyến không thay đổi theo thời gian  Hơn nữa, việc thực hiện cũng không phức tạp, nó chỉ đơn giản gán một đường đi nào đó. Mục đích của phương pháp này là cực đại hoá toàn bộ dung lượng trong mạng, nghĩa là tổng số kênh quang có thể thiết lập đồng thời lớn nhất 4.2.2. Bài toán dành cho lưu lượng thay đổi (D-RWA)  Không thể sử dụng các giải thuật tối ưu mà cần có một giải thuật động để định tuyến các kết nối qua những đường đi khác nhau dựa vào sự tắc nghẽn trên những tuyến truyền tải. Một kết nối bị nghẽn nếu như không còn đường đi nào có thể dùng để mang nó. Cho nên, trong trường hợp lưu lượng động, bài toán thiên về vấn đề tìm đường hơn là bài toán tối ưu 15 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp) Cả hai bài toán S-RWA và D-RWA đều gồm hai phần: Định tuyến và gán  bước sóng. Định tuyến cho một yêu cầu kết nối là quá trình xác định một tuyến quang cho yêu cầu kết nối đó từ nút nguồn đến nút đích. Còn gán bước sóng là quá trình lựa chọn bước sóng thích hợp để có thể truyền tín hiệu trên các liên kết dọc theo tuyến quang của yêu cầu kết nối đó. Hai vấn đề này có thể giải quyết độc lập và hiệu quả bằng cách sử dụng các kỹ thuật thích hợp Với bài toán S-RWA, việc gán bước sóng cho các kênh quang thực hiện dựa  trên các kỹ thuật tô màu đồ thị để giải quyết yêu cầu liên tục bước sóng. Với bài toán D-RWA, các phương pháp như: gán bước sóng ngẫu nhiên, thích hợp trước tiên, sử dụng ít nhất, sử dụng nhiều nhất và tắc nghẽn ít nhất có thể sử dụng để thiết lập các tuyến và gán bước sóng trên các tuyến đó. Hình 4.4 minh họa mạng quang WDM định tuyến theo bước sóng Thông thường để giải bài toán RWA trong mạng quang sẽ phải xem xét hai  yêu cầu: 16 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp) Hình 4.4: Mạng quang WDM định tuyến theo bước sóng 17 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp) + Yêu cầu về tính liên tục bước sóng (WCC): Một kênh quang phải sử dụng cùng một bước sóng trên tất cả các liên kết dọc theo tuyến của nó từ nút nguồn đến nút đích (nếu mạng không có chức năng chuyển đổi bước sóng). Yêu cầu này minh họa trong Hình 4.4 thể hiện mỗi kênh quang với một màu riêng (tương ứng với các bước sóng khác nhau) dọc theo tất cả các liên kết thuộc tuyến của nó + Yêu cầu cấp phát kênh phân biệt (DCA): Hai kênh quang sử dụng cùng một liên kết sợi quang phải được cấp phát các bước sóng khác nhau. Vì WDM sử dụng kỹ thuật ghép tần số trong miền quang của các sóng mang khác nhau, nên thuật toán định tuyến phải đảm bảo rằng các kênh quang được thiết lập thoả mãn yêu cầu DCA. Trong Hình 4.4, yêu cầu này được thoả mãn vì hai kênh quang dùng chung một liên kết được thể hiện có màu khác nhau (bước sóng khác nhau). Các giải thuật định tuyến và gán bước sóng được xem xét một cách khác nhau trong trường hợp mạng có và không có chức năng chuyển đổi bước sóng 18 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp) Trong mạng không có chức năng chuyển đổi bước sóng: Việc định tuyến và  gán bước sóng được thực hiện để cung cấp kênh quang một cách hiệu quả cho yêu cầu kết nối giữa các nút mạng và phải thoả mãn đồng thời hai yêu cầu WCC và DCA. Nói cách khác, khi có yêu cầu thiết lập kênh quang cho một kết nối, phải giải quyết bài toán RWA sao cho: với kênh quang được thiết lập, chỉ có một bước sóng được sử dụng trên toàn tuyến đó và không có liên kết nào trong mạng được sử dụng bởi hai tuyến có cùng bước sóng Trong mạng có chức năng chuyển đổi bước sóng: Vấn đề định tuyến và gán  bước sóng được giải quyết linh hoạt hơn nhiều. Các kênh quang thiết lập cho yêu cầu đó có thể sử dụng nhiều bước sóng khác nhau trên các liên kết dọc theo kênh quang đó, do vậy có thể không cần xét đến yêu cầu WCC. Yêu cầu thiết lập kênh quang cho một kết nối có thể giải quyết bằng cách thiết lập một kênh quang cho kết nối đó với điều kiện: trên các liên kết dọc theo tuyến đó vẫn còn bước sóng rỗi và các nút mạng có thể thực hiện chuyển đổi bước sóng để sử dụng bước sóng rỗi ở ngõ ra thích hợp 19 20/03/2012
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp) Đường dẫn quang trong trường hợp này còn được gọi là kênh quang chung.  Như vậy, bên cạnh truyền và nhận tín hiệu, mỗi nút mạng còn cung cấp các chức năng chuyển mạch quang và chuyển đổi bước sóng 4.2.3. Các thông số ảnh hưởng đến định tuyến bước sóng Có nhiều thông số khác nhau ảnh hưởng đến bài toán định tuyến, do đó ảnh  hưởng đến hiệu suất hoạt động của mạng trong điều kiện lưu lượng động. Trong các thông số này, có nhiều thông số phụ thuộc lẫn nhau, bao gồm: Kiến trúc và kích cỡ của mạng: Một kiến trúc mạng có thể mô hình hoá như  một đồ thị gồm các kết nối định hướng và có trọng số. Đồ thị này có vai trò rất quan trọng trong định tuyến vì nó xác định nhiều thông số có ảnh hưởng trực tiếp đến giải pháp định tuyến như chiều dài kết nối, số đường dẫn không giao nhau, ... Kích cỡ của mạng là một thông số quan trọng có liên quan chặt chẽ đến kiến trúc mạng, bao gồm kích cỡ của kết nối (số sợi quang) cũng như các nút mạng và có tác động mạnh đến các thông số hoạt động của mạng 20 20/03/2012

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2428 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.