kl duong mai thanh lam 811165d

Lời cảm ơn Trong suốt trình học tập thực luận văn này, em gặp nhiều khó khăn khúc mắc với giúp đỡ nhiệt tình q thầy với đóng góp ý kiến bạn khóa nên em hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy cô khoa Điện-Điện Tử, đặc biệt thầy Nguyễn Tưởng Duy trực tiếp hướng dẫn em giúp em hoàn thành luận văn thời gian quy định Tơi gửi lời cám ơn đến gia đình bạn bè khóa ln đóng góp ý kiến ủng hộ tơi giúp tơi hồn thành nhiệm vụ luận văn MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ 1.1 Giới thiệu: 1.2 Hệ thống truyền dẫn quang : 1.2.1 Khái quát: 1.2.2 Sự suy giảm: 1.2.3 Tán sắc: 1.2.4 Các hiệu ứng phi tuyến: 1.2.5 Sợi quang : 1.2.8 Mơ tả tín hiệu quang hiệu suất : 1.2.9 Hệ thống DWDM : 1.3 Ghép kênh, nhóm tín hiệu (grooming) chuyển mạch : 12 1.3.1 Nối chéo số xen/rớt kênh : 12 1.3.2 Kết cấu chuyển mạch OOO : 14 1.3.2.1 OPTO-MECHANICAL : 15 1.3.2.2 Bộ ngắt mạch điện-quang : 17 1.3.2.3 Bộ chuyển mạch quang âm : 18 1.3.2.4 Bộ chuyển mạch nhiệt-quang : 18 1.3.2.5 Bộ chuyển mạch MAGNETO-OPTIC : 18 1.3.2.6 Bộ chuyển mạch quang tinh thể lỏng : 19 1.4 Bảng tóm tắt : 19 CHƯƠNG 2: HỆ PHÂN CẤP SỐ ĐỒNG BỘ (SDH) 20 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 2.4 Giới thiệu ghép kênh SDH PDH: 20 Ghép kênh SDH: 20 Các tiêu chuẩn ghép kênh SDH: 20 Sơ đồ khối ghép luồng PDH vào khung STM-N: 22 Quá trình ghép luồng nhánh PDH vào STM-1: 24 Mào đầu đoạn SOH màu đầu tuyến POH: 31 Vai trò hoạt động trỏ SDH: 33 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU MẠNG WDM 36 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.6.1 3.6.2 Giới thiệu 36 Nguyên lí hoạt động hệ thống WDM 38 Ưu điểm hệ thống WDM 39 Vấn đề tồn hệ thống WDM hướng giải tương lai 39 Chuyển mạch quang 40 Các thành phần hệ thống WDM 41 Thiết bị đầu cuối OLT 41 Bộ ghép kênh xen/rớt quang OADM 42 CHƯƠNG : ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG 53 4.1 4.2 4.3 4.4 4.4.1 Giới thiệu 53 Giới thiệu định tuyến gán bước sóng 53 Định tuyến bước sóng 55 Định tuyến (Routing) 56 Giới thiệu 56 4.4.2 4.4.3 4.5 4.6 4.7 4.7.1 4.7.2 Phân loại định tuyến 57 Kết luận 58 Gán bước sóng 58 Sự thiết lập đường ảo (Virtual path) 60 Phân loại mạng quang WDM 61 Mạng single- hop 61 Mạng Multi- hop 61 CHƯƠNG : CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM 63 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 Giới thiệu : 63 Chuyển đổi bước sóng đầy đủ: 64 Chuyển đổi bước sóng phần: 65 Phân tích hệ thống chuyển đổi bước sóng phần : 67 Các giả thiết thích mạng: 67 Gán bước sóng : 68 Hệ thống chuyển đổi bước sóng phần – phân bố : 69 Vấn đề bố trí chuyển đổi bước sóng : 70 Kết luận: 72 CHƯƠNG : NETWORK SIMULATOR 73 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.8.1 6.8.2 6.8.3 6.8.4 Giới thiệu: 73 Các trình cài đặt phần mềm 73 Cài đặt NS môi trường Linux giả lập Windows 73 Cách cài đặt Cygwin: 73 Cài đặt NS Hệ điều hành Linux 74 Cài đặt Network Simulator hệ điều hành Linux Redhat 9.0 75 Mô mạng quang WDM 76 Khởi tạo kịch mô 77 Nam chương trình mô mạng quang 77 Cấu hình kịch mơ 78 Chương trình mơ mạng 79 Kết mô 83 Mạng WDM với mạng thay đổi (tải lưu lượng thay đổi) 84 Mạng WDM với số lượng bước sóng khả thay đổi 87 Mạng WDM với giải thuật định tuyến khác 89 Mạng WDM với khả chuyển đổi bước sóng phần 92 CHƯƠNG : HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ADM Add-Drop Multiplexer Bộ xen/rớt kênh AOTF Acousto-Optic Tunable Filter Bộ lọc quang âm điều chỉnh APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động ATM Asychronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng AWG Arrayed-Wavegiude Grating Cách tử ống dẫn sóng ma trận CR Coupler Ratio Tỷ số ghép DBR Distributed Bragg Reflection Bộ phát quang phản xạ Bragg DCF Dispersion Compensating Fiber Sợi quang bù tán sắc DFB Distributed Feed Back Bộ phát quang phản hồi phân bố DFF Dispersion Flattened Fiber Sợi quang tán sắc phẳng DPR Dedicated Protection Ring Vòng bảo vệ dành riêng DSF Dispersion Shifted Fiber Sợi quang tán sắc DXC Digital Cross Connect Bộ kết nối chéo số EDFA Erbium Drop Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi trộn Erbium FG Gain Flatting Làm phẳng độ lợi FWM Four Wave Mixing Trộn bốn bước sóng OADM Optical Add-Drop Multiplexer Bộ xen/rớt kênh quang OBS Optical Burst Switched Chuyển mạch chùm quang OLA Optical line amplifier Bộ khuếch đại đường quang OLT Optical line terminal Bộ đầu cuối đường quang OMS Optical Multiplex section Lớp đoạn ghép kênh quang OSC Optical Supervision Channel Kênh giám sát quang OTS Optical transmission section Đoạn truyền dẫn quang OTU Optical transmit unit Bộ truyền phát quang OXC Optical Cross-Connect Bộ kết nối chéo quang SBS Stimulated Brillouin Scattering Tán xạ kích thích Brillouin SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng SOA Semiconductor Optical Amplifier Bộ khuếch đại quang bán dẫn SONET Shynchrorious optical network Mạng quang đồng SRS Stimulated Ramam Scattering Tán xạ kích thích Raman TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối WDM Wavelenght Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng XPC Cross phase modulation Điều chế xuyên pha Nam Network Animator Giao diện mạng CBR Constant Bit Rate Tốc độ truyền bit cố định WA Wavelength Assignment Gán bước sóng RWA Routing Wavelength Assignment Định tuyến gán bước sóng FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tập tin WCR Wavelength Convertible Router Router có khả chuyển đổi bước sóng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự lan truyền ánh sáng qua sợi cap quang ………………… …… Hình 1.2 Giải thích tái sinh mạng quang ………………………….… Hình 1.3 Hệ thống WDM điểm-điểm………………………… ………….… 11 Hình 1.4 Cấu trúc mạng quang ……………………………………….…………13 Hình 1.5 Kết cấu chuyển mạch MEMS ……………………………….….…… 17 Hình 1.6 Bộ ghép định hướng quang-điện …………………………………… …… 17 Hình 1.7 Giao thoa kế Mach-Zehnder ………………………………… ……….18 Hình 2.1 Mơ hình xác định đường, đoạn tuyến ……………………… …… 21 Hình 2.2 Sơ đồ khối thiết bị ghép kênh SDH …………………………… …… 22 Hình 2.3 Cấu trúc khung STM-1………………………………………… …… 24 Hình 2.4 Ghép khung TUG-3 vào khung VC-4 ……………………… ….……27 Hình 2.6 Cấu trúc đa khung VC-12 TU-12 ………………………… ….…….28 Hình 2.7 Ghép 63 luồng nhánh 2.048 Mbit/s vào VC-4 ………………… …… 29 Hình 3.8 Ghép khung TUG-2 vào khung TUG-3……………………… …… 30 Hình 3.8 Ghép 63 đa khung TU-12 vào đa khung VC-4 ………………… …….31 Hình 2.9 Cấu trúc SOH ……………………………………………… …….32 Hình 3.10 Cấu trúc chức VC-3/VC-4 POH ……………………… ……33 Hình 3.11 Cấu tạo trỏ AU-3 AU-4 ………………………………… … 34 Hình 3.1 Sự gia tăng băng thông mạng khác qua năm … ….…36 Hình 3.2 Hệ thống TDM………………………………………………… …… 37 Hình 3.3 Hệ thống WDM ……………………………………………… …….37 Hình 3.4 Ngun lí ghép kênh phân chia theo bước sóng……………… … 38 Hình 3.5 Hệ thống WDM theo hướng (a) hai hướng (b) ………… ….… ……39 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 OLT ………………………………………………………… ……… 41 vai trò OADM mạng …………………………… ………….43 Các kiến trúc OADM ……………………………………… …………44 EDFA ……………………………………………………… …….… 46 Hình 3.10 Mạng WDM định tuyến bước sóng……………………………… …….… 47 Hình 3.11 Các khối chức OXC……………………………… … …… 49 Hình 3.12 Trạng thái OXC ………………………………………….… ……50 Hình 3.13 Sự chuyển đổi bước sóng …………………………………….… ……50 Hình 4.1 Điều kiện tính liên tục bước sóng …………………………… .……54 Hình 4.2 Định tuyến định tuyến ……………………… ….… 58 Hình 4.3 Sự thiết lập đường ảo ………………………………………………….… …61 Hình 5.1 Một định tuyến bước sóng với chuyển đổi đầy đủ ……………… 65 Hình 5.2 Một định tuyến bước sóng với chuyển đổi phần ……….….…65 Hình 5.3 Một định tuyến bước sóng với chuyển đổi phần 68 Hình 5.4 Một định tuyến bước sóng với chuyển đổi phần 68 Hình 5.5 Đường dẫn quang phân đoạn 69 Hình Phân bố số lượng chuyển đổi bước sóng bận node 72 Hình 6.1 Tùy chọn Install from local directory để cài Cygwin từ ổ đĩa CD 74 Hình 6.2 Chọn thuộc tính cài đặt ……………………………………… 74 Hình 6.3 Chào mừng sử dụng hệ điều hành Linux ………………………… … 75 Hình 6.5 Topo mạng WDM sử dụng cho mơ ………………… …….82 Hình 6.6 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (mạng 25 node )…………… 85 Hình 6.7 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (mạng 20 node) …………… … 86 Hình 6.8 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (mạng 20 node) ……………… 88 Hình 6.9 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (mạng 25 node)……………… 89 Hình 6.10 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (định tuyến cố định).……… 90 Hình 6.11 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (định tuyến luân phiên)……… 91 Hình 6.12 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng ( Fix, h/s chuyển đổi 1)…………93 Hình 6.13 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (Alter, h/s chuyển đổi 1) ……….94 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng : Thông tin tốc độ bit chứa ảo VC-n………………………… ….23 Bảng 5.1: Phần trăm đường dẫn quang bypass thiết lập thành công mà không dùng chuyển đổi bước sóng……………………………………………… 69 Bảng 5.2 : Các thống kê chuyển đổi mạng NSFNET………………………….71 Bảng 5.3 : Sơ đồ bố trí tỷ lệ cho mạng NSFNET với M=50………………………72 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, khoa học công nghệ phát triển mạnh Đặc biệt công nghệ thông tin công nghệ viễn thông đáp ứng tốt cho nhu cầu xã hội Và hai lĩnh vực gần thống với đan xen qua lại hỗ trợ cho phát triển Ngày nhiều loại hình dịch vụ truyền hình, internet , di động thiếu Với giới hạn băng thông thiết bị đầu cuối giá thành chúng, cần phải có giải pháp thích hợp để giải tốt vấn đề Mạng ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM giải pháp hữu hiệu tận dụng tối ưu băng thông nâng cao dung lượng mạng đồng thời làm giảm giá thành dịch vụ viễn thông Đề tài : “Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM” gồm chương : Chương : Khái quát công nghệ Giới thiệu mạng viễn thơng đặc tính sợi quang, suy hao, tán sắc,hiệu ứng phi tuyến…của sợi quang Chương : Giới thiệu mạng phân cấp số đồng SDH, tiêu chuẩn SDH cách ghép luồng nhánh SDH Chương : Giới thiệu mạng WDM, nguyên lý hoạt động, ưu điểm vấn đề tồn mạng WDM Các thiết bị đầu cuối OTL, OADM OXC Chương : Định tuyến gán bước sóng Tìm hiểu thuật tốn định tuyến gán bước sóng mạng WDM Chương : Tìm hiểu phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM với chuyển đổi tồn phần chuyển đổi phần Chương : Giới thiệu chương trình mơ Network Simulator Mơ , nhận xét đánh giá Chương : Hướng phát triển đề tài Với nỗ lực thân hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Tưởng Duy giúp em hoàn thành nhiệm vụ luận văn Tuy nhiên mẻ phát triển nhanh chóng lĩnh vực này, hạn chế kiến thức chun mơn nên khó tránh khỏi thiếu sót Mong nhận đóng góp ý kiến q thầy Chuyển đổi bước sóng mạng WDM CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ 1.1 Giới thiệu: Mạng lưới vận hành ngành quang học đại bao gồm chủ yếu chuyển mạch quang nối với cách sử dụng ghép knh phân chia theo bước sóng mật độ dày đặc(DWDM) Trong chương tổng quan đặc trưng truyền quang chuyển giao hệ thống Đặc biệt, mô tả nguyên lý chế độ làm việc định hướng cho phát sinh tiếp nhận tín hiệu quang học qua sợi quang Chúng tổng quan tảng công nghệ đằng sau việc chuyển mạch quang học,một yếu tố quan trọng mạng truyền dẫn quang học đại Việc thảo luận chương làm bật tính chất vật lý mạng lưới quang học, mà đa số xuất bắt buộc việc kiểm soát mặt phẳng 1.2 Hệ thống truyền dẫn quang : 1.2.1 Khái quát: Bước việc phát triển truyền dẫn sợi quang lên ý nghĩa khoảng cách tìm nguồn sáng đủ mạnh nhỏ hẹp Các diode phát sáng (led) laser diode chứng tỏ có khả đáp ứng yêu cầu Những tia laser trải qua nhiều hệ năm 1960, đỉnh cao tia bán dẫn sử dụng rộng rãi sợi quang học ngày Bước khắc phục mát cường độ tín hiệu, suy giảm, thấy qua kính Năm 1970, Corning sản xuất sợi giao – lớp (nhiều lớp giao với nhau, sợi phíp thứ bậc) Với suy giảm 20 dB kilomet (dB/km), sợi thủy tinh tinh khiết vượt ngưỡng cửa để làm sợi quang công nghệ hữu ích Sự đổi bắt đầu chậm chạp, cơng ty điện thoại người sử dụng công nghệ thận trọng AT&T tiêu chuẩn hóa đường truyền đa tốc độ(45Mbps) cho sợi đa mode Ngay sau đó, sợi đơn mode cho thấy khả truyền tỉ lệ với 10 lần so với loại sợi cũ, để hỗ trợ mở rộng lên đến 32Km(20 dặm) Trong đầu năm 1980, MCI, theo sau Sprint,thông qua chế độ sợi đơn mode cho mạng đường dài Hoa Kỳ Bước phát triển sợi quang gắn chặt chẽ đến việc sử dụng vùng riêng biệt quang phổ nơi mà chúng yếu Những vùng gọi cửa sổ, nằm khu vực có hấp thụ cao Hệ thống sớm phát triển để hoạt động khoảng 850nm, cửa sổ sợi cap quang SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang Chuyển đổi bước sóng mạng WDM silic Cửa sổ thứ 2(dải S) khoảng 1310nm , sớm chứng tỏ mạnh tính tắt dần,theo sau cửa sổ thứ (dải C) 1550nm, với mát thấp hơn.Ngày nay,một cửa sổ thứ 4(dải L) gần 1625nm,đang phát triển triển khai sớm Sự truyền dẫn ánh sáng sợi cáp quang trình bày số thách thức mà phải xử lý.Những điều rơi vào chuyên mục: Tình trạng suy giảm cường độ tín hiệu, thiệt hại lượng ánh sáng, tín hiệu truyền qua sợi Sự tán sắc lan rộng luồng xung ánh sáng chạy xuống sợi dây Hiệu ứng phi tuyến – hiệu ứng tích lũy từ tương tác ánh sáng với liệu thông qua mà lan truyền, dẫn đến thay đổi sóng ánh sáng tương tác sóng ánh sáng Dưới mô tả chi tiết hơn: 1.2.2 Sự suy giảm: Sự suy giảm cáp quang yếu tố chất bên trong, chủ yếu nằm rải rác hấp thu, yếu tố bên ngồi, bao gồm căng thẳng từ quy trình sản xuất, môi trường thuộc chất mềm dẻo Các hình thức phổ biến nằm rải rác, tán xạ Rayleigh, xảy biến đổi nhỏ mật độ kính làm mát Đây biến đổi nhỏ chiều dài bước sóng sử dụng hoạt động đối tượng nằm rải rác Tán xạ ảnh hưởng đến bước sóng ngắn bước sóng dài giới hạn việc sử dụng bước sóng 800nm Sự suy giảm hấp thụ gây kết hợp yếu tố,bao gồm thực chất vật liệu đó, tạp chất kính khuyết điểm nguyên tử kính Tạp chất thu lượng quang, gây ánh sáng để trở thành dimmer Trong tán xạ Rayleigh quan trọng bước sóng ngắn hơn, thực chất hấp thu vấn đề cịn bước sóng tăng đáng kể 1700nm.Hấp thu nước peaks giới thiệu trình sản xuất sợi, nhiên loại trừ số loại sợi Yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến suy giảm sợi quang chiều dài sợi bước sóng ánh sáng Sự suy giảm sợi chủ yếu bù qua việc khuếch đại quang 1.2.3 Tán sắc: Tán sắc phân bố xung ánh sáng xuống sợi quang Kết tán sắc làm méo tín hiệu, giới hạn băng thơng sợi Nói chung có hai loại tán sắc ảnh hưởng đến hệ thống DWDM Một loại tán sắc màu tuyến tính, khác, tán sắc phân cực mode (PMD) phi tuyến SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang Chuyển đổi bước sóng mạng WDM Tán sắc màu xuất bước sóng khác truyền với vận tốc khác Trong sợi đơn mode có thành phần, tán sắc vật liệu tán sắc ống dẫn sóng Tán sắc vật liệu xảy bước sóng di chuyển với tốc độ khác vật liệu Một nguồn ánh sáng, không nhỏ hẹp, giới hạn bước sóng riêng phạm vi độ rộng Khi bước sóng di chuyển suốt mơi trường, bước sóng riêng lẻ đến xa điểm kết thúc thời điểm khác Thành phần thứ hai tán sắc màu, tán sắc ống dẫn sóng xảy khúc xạ khác lên lõi lớp vỏ sợi (xem mục 1.2.5) Mặc dù tán sắc màu thông thường không phát tốc độ 2.5Gbps, làm tăng tỉ lệ bit cao Hầu hết sợi đơn mode hỗ trợ hai chế độ phân cực vng góc theo phương ngang dọc Bởi trạng thái phân cực khơng trì, có xảy tương tác xung mà kết nhòe tín hiệu PMD thường khơng phải vấn đề mà truyền tỉ lệ 10Gbps 1.2.4 Các hiệu ứng phi tuyến: Ngồi PMD,cịn có hiệu ứng phi tuyến Bởi hiệu ứng phi tuyến có xu hướng biểu lượng quang cao, chúng trở nên quan trọng DWDM(xem mục 1.2.9) Các hiệu ứng tuyến tính suy giảm tán sắc bù đắp, hiệu ứng phi tuyến tích lũy lại Chúng ngun tắc giới hạn cấu để số lượng liệu truyền sợi quang Loại quan trọng hiệu ứng phi tuyến kích thích tán xạ Brillouin, kích thích tán xạ Raman, self-phase modulation, four-wave mixing Trong DWDM,trộn bốn sóng (FWM) quan trọng loại Trộn bốn sóng gây chất phi tuyến khúc xạ sợi quang Phi tuyến tương tác kênh DWDM khác tạo dải phẳng mà gây nhiễu cho kênh Ba tần số tương tác tần số thứ tư, kết nhiễu xun kênh nhiễu tín hiệu giảm cấp Trộn bốn sóng khơng lọc ra, hay phương diện quang học điện, tăng chiều dài sợi Nó giới hạn kênh, cơng suất hệ thống DWDM 1.2.5 Sợi quang : Các u cầu sợi quang ống dẫn sóng ánh sáng với suy hao tối thiểu ( tổn hao tín hiệu ) Sợi quang bao gồm sợi dây tốt lớp kính, gọi lõi lớp vỏ, ánh sáng truyền khoảng hai phần ba tốc độ chân khơng Mặc dù thừa nhận đơn giản hóa, truyền ánh sáng sợi quang thường giải thích việc sử dụng nguyên tắc phản xạ bên tuyệt đối Với tượng này, 100% ánh sáng va đập phản xạ lên bề mặt Ngược lại, gương phản xạ 90% ánh sáng va đập vào SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM # Schedule session-traffic for WDM network for { set i } { $i < $val(traf_num) } { incr i } { $ns schedule-sessiontraffic $traffic($i) \ $val(traf_start_time) $val(traf_stop_time) } # Dieu kien dung ns if { $val(traf_stop_time) > } { $ns at [expr $val(traf_stop_time) + 1.0] "finish" } # ns rtmodel-at 1.0 down $n0 $n1 # truoc ns chay phai khoi tao lai wassignlogic $ns pre-run-wassignlogic $ns run Hình 6.5 Topo mạng WDM sử dụng cho mơ Hình 6.5 trình bày giao thức mạng WDM 25 node tạo nhờ khởi tạo cấu hình Băng thơng số lượng bước sóng liên kết đa bước sóng định hình giá trị rõ Sự trì hỗn truyền dẫn liên kết cấp phát ngẫu nhiên khởi tạo giao thức Cặp phiên lưu lượng hàm mũ cấp phát cách ngẫu nhiên tất node, mà hiển thị SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 82 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM luồng gói OWnam Hình ảnh chụp nhanh nam cho thấy kiện cập nhật cấu hình mạng chụp hiển thị theo thứ tự màu sắc trong khung sửa sổ event monitor Ta dể dàng đọc số liệu hiển thị hình ví dụ như, giây 0.025258, lightpath tạo cho phiên lưu lượng thứ từ node thứ 16 đến node thứ 23 lightpath thiết lập đường dẫn ngắn (path 1) nguồn đích mà khơng có chuyển đổi bước sóng Tương tự giây 0.025328, lightpath tạo cho phiên lưu lượng thứ 860 từ node thứ đến node thứ lightpath thiết lập đường dẫn ngắn (path 1) nguồn đích mà khơng có chuyển đổi bước sóng Ở giây 0.025777, lightpath giải phóng cho phiên lưu lượng thứ 894 từ node đến node 6.8 Kết mô Kết mô mạng WDM với tổng số node 25 node, thuật toán định tuyến luân phiên (WDMSecssion) thuật toán gán bước sóng FirstFit, với phiên lưu lượng mang tính ngẫu nhiên cho phép ta tạo tập đa dạng kịch mô Kết tìm thấy file demo25nodes.res trực quan hóa file demo25nodes.nam File demo25nodes.res cho kết sau: val(traf_start_time) = 0.0 val(traf_arrival_rate) = 0.5 val(wvlen_assign) = FirstFit val(conn_prob) = 0.04 val(traf_max_req) = 100 val(topofile) = demo_topo.tcl val(topo_seed) = 99 val(traf_num) = 250 val(wvlen_conv_dist) = val(link_delay) = 10ms val(traffile) = demo_traffic.tcl val(node_num) = 25 val(traf_exp_burst_time) = 0.7 val(traf_pkt_rate) = 1Mb val(link_bw) = 10Mb val(traf_holding_time) = 0.2 val(wvlen_conv_factor) = val(trace) = val(traf_stop_time) = 0.0 SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 83 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM val(link_wvlen_num) = val(util_sample_interval) = 0.5 val(namtrace) = owns25nodes.nam val(wvlen_routing) = WDMSession val(traf_exp_idle_time) = 0.1 val(wvlen_alloc_path2) = val(traf_pkt_size) = 100 val(traf_type) = Exponential val(result_file) = owns25nodes.res val(wvlen_conv_time) = 0.024 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Blocking prob = 0.14492754 total requests = 138, rejected requests = 20 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Average hops = 4.27118644 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Average pkt delay = 0.25030951 total pkts = 7783, total delay = 1948.15888000 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Link utilization = 0.22403800 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 6.8.1 Mạng WDM với mạng thay đổi (tải lưu lượng thay đổi) Thuật Hệ số Khoảng cách Số lượng Kịch Số Hình tốn định chuyển đổi chuyển đổi bước bước node tuyến bước sóng sóng sóng 16 25 Fix 16 Hình 6.6 0 16 20 Fix 16 Hình 6.7 0 SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 84 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM No Conversion Full Conversion Kịch Results Traffic Load 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Blocking prob 0.144 0.384 0.477 0.493 0.525 0.174 0.388 0.493 0.497 0.541 Average pkt delay 0.251 0.286 0.299 0.285 0.316 0.250 0.288 0.285 0.291 0.306 Link utilization 0.225 0.397 0.526 0.631 0.700 0.225 0.361 0.538 0.487 0.624 Hình 6.6 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (mạng 25 node) SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 85 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM No Conversion Full Conversion Kịch Results Traffic Load 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Blocking prob 0.180 0.463 0.540 0.617 0.626 0.217 0.462 0.548 0.618 0.651 Average pkt delay 0.254 0.280 0.290 0.316 0.303 0.257 0.278 0.279 0.296 0.295 Link utilization 0.196 0.434 0.489 0.495 0.567 0.196 0.342 0.461 0.447 0.520 Hình 6.7 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (mạng 20 node) Nhận xét: Hình 6.6 6.7 trình bày kết mô cho mạng 25 20 node với số lượng bước sóng 16 liên kết Cấu hình mạng vật lý khởi tạo khởi tạo cấu hình (topology generator) với xác suất kết nối thành công 0.04 Khoảng cách chuyển đổi bước sóng 16 mơ Định tuyến bước sóng thực tính tốn đường dẫn ngắn đường dẫn thay đổi Phiên lưu lượng hàm mũ (Exponential) sử dụng nguồn lưu lượng SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 86 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM Ở ta thực tổng quát trường hợp chuyển đổi bước sóng đầy đủ khơng có chuyển đổi nào, để chứng minh mối quan hệ tải lưu lượng thay đổi cấu hình mạng thay đổi Quan sát đồ thị mối quan hệ tải lưu lượng xác suất tắc nghẽn mạng (ví dụ 20 25 node) lưu lượng tải mạng tăng xác suất tắc nghẽn tăng theo giá trị 6.8.2 Mạng WDM với số lượng bước sóng khả thay đổi Thuật Số toán Hệ số chuyển Khoảng cách chuyển Số lượng Kịch nod Hình định đổi bước sóng đổi bước sóng bước sóng e tuyến 20 Fix Hình 6.8 16 32 25 Fix Hình 6.9 16 32 Wavelength 32 Wavelength 16 Wavelength Kịch Results Traffic Load 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Blocking prob 0.129 0.454 0.542 0.607 0.635 0.103 0.440 0.540 0.607 0.635 0.103 0.406 0.532 0.602 0.630 Average pkt delay 0.211 0.261 0.298 0.305 0.284 0.213 0.265 0.300 0.308 0.287 0.214 0.265 0.311 0.311 0.310 Link utilization 0.179 0.371 0.477 0.540 0.575 0.161 0.381 0.457 0.535 0.559 0.145 0.363 0.449 0.506 0.558 Trang 87 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM Hình 6.8 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (mạng 20 node) Wavelength 32 Wavelength 16 Wavelength Kịch Results Traffic Load 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Blocking prob 0.147 0.382 0.463 0.480 0.549 0.133 0.363 0.458 0.478 0.545 0.113 0.358 0.441 0.473 0.518 Average pkt delay 0.251 0.304 0.281 0.310 0.329 0.256 0.306 0.283 0.312 0.328 0.256 0.313 0.300 0.311 0.328 Link utilization 0.212 0.425 0.578 0.671 0.720 0.188 0.413 0.559 0.657 0.711 0.169 0.391 0.552 0.652 0.688 Trang 88 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM Hình 6.9 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (mạng 25 node) Nhận xét: Hình Hình cho ta thấy số lượng bước sóng sẵn có liên kết quang tăng xác suất tắc nghẽn giảm, khả bị tắc nghẽn gói khắc phục hơn, ngược lại liên kết sử dụng nhiều bước sóng, băng thơng sử dụng sợi quang lớn, ta phải xem xét thêm giải thuật định tuyến cho tối ưu hóa xác suất tắc nghẽn mạng mà làm giảm khả sử dụng nhiều bước sóng sẵn có mạng, giảm băng thơng đường truyền 6.8.3 Mạng WDM với giải thuật định tuyến khác Thuật Hệ số Khoảng cách Số lượng Kịch Số toán định chuyển đổi chuyển đổi bước bước node tuyến bước sóng sóng sóng Fix 20 8 Alter Fix 25 16 Alter SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Hình Hình 6.10 Hình 6.11 Trang 89 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM Alternate Shortest Path Fixed Shortest Path Kịch Results Traffic Load 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Blocking prob 0.144 0.373 0.469 0.492 0.520 0.144 0.352 0.450 0.468 0.520 Average pkt delay 0.250 0.280 0.285 0.290 0.314 0.250 0.286 0.288 0.301 0.327 Link utilization 0.224 0.419 0.532 0.628 0.671 0.224 0.441 0.553 0.673 0.718 Hình 6.10 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (định tuyến cố định) SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 90 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM Alternate Shortest Path Fixed Shortest Path Kịch Results Traffic Load 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Blocking prob 0.138 0.346 0.461 0.488 0.530 0.138 0.324 0.453 0.457 0.532 Average pkt delay 0.254 0.288 0.297 0.300 0.315 0.254 0.290 0.300 0.302 0.328 Link utilization 0.199 0.397 0.540 0.618 0.666 0.199 0.407 0.550 0.660 0.713 Hình 6.11 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (định tuyến luân phiên) Nhận xét: Ta nhận thấy rằng, sử dụng phương pháp định tuyến cố định (fixedpath 1) xác suất tắc nghẽn chưa tối ưu ta sử dụng phương pháp định tuyến luân phiên (alternative- path 2) xác suất tắc nghẽn giảm Mặc dù SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 91 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM mạng chưa giải theo mong muốn, node ta bố trí chuyển đổi bước sóng thích hợp để giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn mạng 6.8.4 Mạng WDM với khả chuyển đổi bước sóng phần Thuật Hệ số Khoảng cách Số lượng toán Kịch Số chuyển đổi chuyển đổi bước bước Hình node định bước sóng sóng sóng tuyến 1 25 Fix Hình 6.12 25 Alter Hình 6.13 Full Conversion Partial 3/8 Partial 1/8 No Conversion Kịch Results Traffic Load 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Blocking prob 0.163 0.400 0.500 0.520 0.550 0.152 0.388 0.469 0.492 0.525 0.144 0.375 0.465 0.471 0.520 0.144 0.352 0.450 0.468 0.520 Average pkt delay 0.249 0.282 0.284 0.289 0.305 0.250 0.283 0.288 0.289 0.308 0.250 0.286 0.290 0.297 0.313 0.250 0.286 0.288 0.301 0.327 Link utilization 0.224 0.366 0.498 0.556 0.628 0.224 0.380 0.518 0.617 0.662 0.224 0.407 0.532 0.628 0.663 0.224 0.441 0.553 0.673 0.718 Trang 92 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM Hình 6.12 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng ( Fix, h/s chuyển đổi 1) Full Conversion Partial 3/8 Partial 1/8 No Conversion Kịch Results Traffic Load 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Blocking prob 0.158 0.386 0.478 0.505 0.586 0.152 0.370 0.454 0.475 0.524 0.145 0.348 0.444 0.468 0.522 0.144 0.325 0.410 0.448 0.520 Average pkt delay 0.248 0.281 0.285 0.290 0.311 0.250 0.288 0.288 0.292 0.381 0.250 0.286 0.290 0.301 0.327 0.250 0.286 0.288 0.301 0.327 Link utilization 0.224 0.359 0.508 0.612 0.621 0.224 0.427 0.541 0.657 0.679 0.224 0.284 0.553 0.673 0.718 0.224 0.441 0.553 0.673 0.718 Trang 93 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM Hình 6.13 Xác suất tắc nghẽn tải lưu lượng (Alter, h/s chuyển đổi 1) Nhận xét: Tại node ta bố trí chuyển đổi bước sóng khả chuyển đổi bước sóng node thích hợp, đồ thị cho ta thấy node số lượng chuyển đổi bước sóng xác suất tắc nghẽn cao xấp xĩ gần xác suất tắc nghẽn khơng có chuyển đổi bước sóng, ngược lại nhiều chuyển đổi bước sóng sợi quang node xác suất tắc nghẽn giảm xấp xĩ gần xác suất tắc nghẽn có chuyển đổi toàn phần Chú ý ta hạn chế tối đa chuyển đổi bước sóng node cho xác suất tắc nghẽn xấp xĩ gần xác suất tắc nghẽn trạng thái toàn phần Ta phải biết cần bố trí chuyển đổi bước sóng tất node toàn mạng cho hợp lý (đề cập phần mơ khả chuyển đổi bước sóng phân bố) Qua ta hạn chế đến mức tối đa chuyển đổi bước sóng node mạng, điều làm giảm nhiều đến chi phí lắp đặt chuyển đổi bước sóng node mạng mà trì khả hạn chế tối đa xác suất tắc nghẽn mạng SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 94 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM CHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Mục tiêu luận văn tìm hiểu phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng quang WDM Sau sử dụng chương trình mơ NS-2 với công cụ mô Owns, từ kết mô ta thấy ta cần dùng số chuyển đổi bước sóng mà có kết tốt thay sử dụng tồn bộ chuyển đổi Vấn đề bố trí hợp lý chuyển đổi bước sóng khơng phần giảm tắc nghẽn mạng mà giảm chi phí lắp đặt nhiều chuyển đổi, góp phần nâng cao tính kinh tế cho hệ thống thơng tin quang Muốn có mạng tối ưu phải xây dựng giao thức định tuyến (định tuyến thích nghi với chuyển đổi bước sóng ) việc gán bước sóng tối ưu, cộng thêm kỷ thuật chuyển mạch gói chuyển mạch chùm thay cho chuyển mạch mạch dựa hai ngơn ngữ Otcl C++, đế từ có kết đánh giá phân tích hiệu quả, linh hoạt phù hợp mạng, nhằm đạt xác suất tắc nghẽn thấp việc bố trí hợp lý - hiệu chuyển đổi bước sóng dẫn đến giá thành thiết kế mạng giảm đáng kể, phù hợp với vấn đề kinh tế hiệu suất mạng ngày Do vấn đề phải bố trí chuyển đổi bước sóng vị trí thích hợp cho tiết kiệm tối đa số chuyển đổi SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 95 Phương pháp chuyển đổi bước sóng mạng WDM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Optical Network Control – Architechture, protocols and Standards – Greq Bernstein, Bala Rajaqopalau, Debanjan [2] http://www.isi.edu/nsnam/ns/index.html [3] http://www.eecs.wsu.edu/~dawn/software/owns.html [3] http://isi.edu/nsnam/dist/ns-allinone-2.1b6.tar.gz [5] Ns Simulator for beginers – Itan Altman and Tania Jimenez – 2003 [6] Bài giảng hệ thống ghép kênh theo bước sóng – Trung tâm đào tạo bưu viễn thơng II – Lê Quốc Cường, 2003 [7] Kỹ thuật thông tin quang – KS Vũ Văn San – NXB Khoa học Kỹ thuật, 1997 [8] Optical Networks, second edition – Rajv Ramaswami, Kunar N.Sivarajan,1998 [9] Dynamic Control All-optical-Optical networks – Licentiate thesis – Esa Hyytia, 2001 [10] Hệ thống thông tin quang – KS Vũ Văn San - Tổng Cơng ty Bưu viễn thông Việt Nam – Trung tâm thông tin bưu điện, 2003 [11] “Yêu cầu kỹ thuật cáp sợi quang mạng viễn thông Việt Nam”- Vũ Văn San, Trần Thị Thuỷ Bình, Tạp chí Bưu Chính Viễn Thông, Việt Nam, số năm 1995 [12] Wavelength Assignment in All Optical Network – Prabhulaiah Bijja, J.N.T.U College of Engineering, 1999 [13] Routing and Wavelength Assignment in GMPLS baased DWDM – LC.Cieutat and L.N.Binh [14] Optical Network Control: Architecture, Protocols and StandardseAddison.Wesley eBook- LiB SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 96 ... bảng sau: SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 22 Chuyển đổi bước sóng mạng WDM Bảng : Thông tin bit chứa ảo VC-n Loại VC-n VC-11 VC-12 VC-2 VC-3 VC-4 VC- 4-4 c VC- 4-1 6c VC- 4-6 4c VC- 4-2 56c Tốc độ bit tổng... container ảo mức thấp: VC-11, VC-12, VC-2, container ả mức cao: VC-3, vC-4 container ảo, khuyền nghị G.707/Y.1322 quy định container ảo kết chuỗi như: VC- 4-4 c, VC- 4-1 6c, VC- 4-6 4c VC- 4-2 56c tốc độ bit... chuẩn TUG-2 ghép tín hiệu TUG-2 thành khung chuẩn TUG-3 xấp xếp tín hiệu TU-3 thành TUG-3 TUG-2=4 x TU-11 =3 x TU-12 =1 x TU-2 TUG-3=7 x TUG-2 =1 x TUG-3 SVTH: DƯƠNG MAI THANH LÂM Trang 23 Chuyển