Định tuyến và gán bước sóng kênh quang trong mạng WDM

LỜI CÁM ƠN Lời cho em gửi lời cám ơn chân thành đến Thầy ThS Nguyễn Kiều Tam dành nhiều thời gian, công sức để hướng dẫn giải đáp thắc mắc mà em gặp phải trình nghiên cứu cung cấp cho em tài liệu cần thiết cho đề tài tìm hiểu Qua em xin gửi đến tồn thể thầy khoa Điện-Điện Tử Trường ĐH Tôn Đức Thắng truyền đạt cho em kiến thức quý báo suốt năm qua để em áp dụng thực đồ án mai sau trường làm việc Trong thời gian thực đồ án này, có nhiều cố gắng tìm hiểu phương pháp định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM thời gian có hạn hạn chế trình độ nên báo cáo khơng tránh khỏi thiếu sót, nhầm lẫn Kính mong Thầy bạn góp ý để báo cáo hồn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 06 năm 2015 Tác giả Nguyễn Hoàng Lâm i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học Thầy ThS Nguyễn Kiều Tam Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) TP.Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 06 năm 2015 Tác giả Nguyễn Hồng Lâm ii iii iv LỜI NĨI ĐẦU Hệ thống thông tin quang đời với ưu điểm vượt trội áp dụng rộng rãi mạng lưới thơng tin tồn cầu Hiện nay, hệ thống thông tin quang truyền dẫn tất tín hiệu dịch vụ băng hẹp, băng rộng đáp ứng yêu cầu mạng số tích hợp dịch vụ ISDN Vì thế, hệ thống thơng tin quang mũi đột phá tốc độ truyền dẫn cấu hình linh hoạt cho dịch vụ viễn thơng cấp cao Đối với hệ thống thông tin quang, môi trường truyền dẫn sợi quang, thực truyền ánh sáng mang tín hiệu thơng tin từ phía phát tới phía thu Định tuyến gán bước sóng trở thành chức thiếu mạng quang WDM Vấn đề đặt định tuyến đường cho ánh sáng gán bước sóng cho tuyến để đạt mạng tối ưu Trong đồ án kĩ thuật thông tin này, em xin trình bày đề tài khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM (Routing and Wavelength Assignment) Đồ án chia thành bốn chương:  Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin quang  Chương 2: Tổng quan hệ thống WDM  Chương 3: Định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM  Chương 4: Mô thuật toán định tuyến tối ưu Đề tài “Định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM” đồ án phân tích cần thiết chức định tuyến gán bước sóng mạng quang WDM, trở thành chức thiếu việc điều hành mạng quang Phương pháp nghiên cứu đề tài: dựa vào chức định tuyến gán bước sóng WDM, thực mơ chức định tuyến mạng Ánh sáng sợi quang phải qua nhiều node mạng trung gian để tới node đích, tức qua tuyến trung gian Việc định tuyến với tiêu chí tối ưu hàm mục tiêu tham số quen thuộc băng thông, độ trễ, chi phí tuyến, v MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xi CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 GIỚI THIỆU VỀ THÔNG TIN QUANG 1.2.1 Sự phát triển thông tin quang 1.2.2 Những ưu điểm hệ thống thông tin quang 1.2.3 Cấu trúc thành phần hệ thống thơng tin quang 1.3 SỢI QUANG 1.3.1 Sợi dẫn quang 1.3.2 Sự truyền ánh sáng sợi quang 1.3.3 Các thông số sợi quang .9 1.3.3.1 Suy hao sợi quang .9 1.3.3.2 Tán sắc ánh sáng 12 1.3.4 Ảnh hưởng tán sắc đến dung lượng truyền dẫn sợi quang 13 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 13 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MẠNG WDM 14 2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 14 2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG WDM 16 2.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG WDM 17 2.3.1 Ưu điểm công nghệ WDM 17 2.3.2 Nhược điểm công nghệ WDM 18 2.4 PHÂN LOẠI MẠNG QUANG WDM 18 2.4.1 Mạng single-hop 18 2.4.2 Mạng Multi-hop 19 2.5 CHUYỂN MẠCH QUANG 19 2.6 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG WDM .20 2.6.1 Thiết bị đầu cuối OLT .21 vi 2.6.2 Bộ ghép kênh xen/rớt quang OADM 22 2.6.3 Bộ khuếch đại quang .26 2.6.4 Giới thiệu kết nối chéo quang OXC 29 2.6.4.1 Chức OXC .29 2.6.4.2 Phân loại OXC 32 2.7 SỰ CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG 34 2.8 VẤN ĐỀ TỒN TẠI CỦA HỆ THỐNG WDM VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT TRONG TƯƠNG LAI 36 2.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG 37 CHƯƠNG 3: ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG KÊNH QUANG TRONG MẠNG WDM 38 3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 38 3.2 GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG (ROUTING AND WAVELENGTH ASSIGNMENT – RWA) 38 3.3 ĐỊNH TUYẾN BƯỚC SÓNG 40 3.4 ĐỊNH TUYẾN (ROUTING) 42 3.4.1 Giới thiệu 42 3.4.2 Phân loại định tuyến 43 3.4.3 Lý thuyết đồ thị .44 3.4.3.1 Đồ thị vô hướng .45 3.4.3.2 Đồ thị có hướng .45 3.4.3.3 Đồ thị hỗn hợp 46 3.4.3.4 Ví dụ 46 3.4.4 Các thuật toán định tuyến 47 3.4.4.1 Thuật toán trạng thái liên kết Link State 47 3.4.4.2 Thuật toán định tuyến vector khoảng cách DVA 51 3.4.5 Kết luận 54 3.5 GÁN BƯỚC SÓNG 55 3.6 SỰ THIẾT LẬP ĐƯỜNG ẢO (VIRTUAL PATH) .57 vii 3.7 GIẢI THUẬT CHO VẤN ĐỀ ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG VỚI LƯU LƯỢNG MẠNG THAY ĐỔI DRWA 58 3.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 59 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN TỐI ƯU .61 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG 61 4.2 GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH MICROSOFT VISUAL STUDIO 2013 VÀ CÔNG NGHỆ WPF .61 4.3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN TỐI ƯU 63 4.4 MÔ PHỎNG 65 4.5 NHẬN XÉT 67 KẾT LUẬN 68 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ADM Add-Drop Multiplexer Bộ xen/rớt kênh APD Avalanche Photo-Diode Diode tách sóng quang thác lũ ATM Asynchronous Tranfer Mode Phương thức truyền bất đồng BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến vùng biên CDM Code Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã DEMUX Demultiplexer Bộ tách kênh DVA Distance Vector Algorithm Thuật toán Vector khoảng cách DWDM Dense Wavelength Division Multiplex Ghép kênh theo bước sóng dày đặc EDF Erbium Doped Fiber Sợi quang trộn Erbium EDFA Erbium Doped Fiber Amplifer Bộ khuếch đại sợi trộn Erbium EIGRP Enhanced IGRP Giao thức IGRP nâng cấp IGRP Interior Gateway Routing Protocol Giao thức định tuyến bên IP Internet Protocol Giao thức mạng Internet ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ LED Light Emitting Diode Diod phát quang LP Lightpath Đường ánh sáng LS Link State Thuật toán trạng thái liên kết MUX Multiplexer Bộ ghép kênh MZI Mach-Zehnder Interferometer Bộ giao thoa Mach-Zehnder NF Noise Figure Hệ số tạp âm OADM Optical Add-Drop Multiplexer Bộ xen/rớt kênh quang OAM Operation, Administration Vận hành, quản lý bảo dưỡng and Maintenance OLA Optical Line Amplifer Bộ khuếch đại đường quang OLT Optical Line Terminal Bộ đầu cuối đường quang ONT Optical Network Terminal Bộ đầu cuối mạng quang ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang ix OSC Optical Supervision Channel Kênh giám sát quang OXC Optical Cross-Connect Bộ kết nối quang chéo RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến RWA Routing & Wavelength Assignment Định tuyến gán bước sóng SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng SOA Semiconductor Optical Amlifier Bộ khuếch đại quang bán dẫn SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian WDM Wavelength Division Multiplexing x Ghép kênh theo bước sóng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 55/69 tức lại phụ thuộc vào đường dẫn chọn với đáp ứng làm cho mạng không ổn định 3.5 GÁN BƯỚC SĨNG Việc gán bước sóng nhân tố ảnh hưởng đến xác suất tắc nghẽn tính thực thi mạng Gán bước sóng thích hợp làm giảm số bước sóng sử dụng khơng cần dùng đến chuyển đổi bước sóng, nên ta giảm chi phí mạng xuống nhiều Gán bước sóng chia làm hai loại cho lưu lượng mạng cố định lưu lượng mạng thay đổi Khi lưu lượng mạng cố định phép gán cố định, bước sóng gán ( có sẵn) cho yêu cầu tạo nút, khơng u cầu bị chặn Khi lưu lượng mạng thay đổi, lúc có yêu cầu đến nút mạng nút dùng giải thuật để chọn bước sóng riêng biệt cịn rỗi nút gán cho lightpath để định tuyến nó, khơng u cầu khơng giải Giải thuật cho phương pháp gán quản lí danh sách bước sóng sử dụng, bước sóng cịn rỗi nút Các phương pháp gán bước sóng chia làm loại sau:  Kiểu gán Random: có yêu cầu đến nút, nút xác định bước sóng cịn hiệu lực (tức rỗi) chọn ngẫu nhiên λi bước sóng để gán cho yêu cầu Các bước sóng cịn rỗi nút xác định cách loại bỏ bước sóng λi sử dụng khỏi danh sách bước sóng cịn rỗi; gọi kết thúc, λi loại khỏi danh sách bước sóng bị bận thêm vào trở lại danh sách bước sóng rỗi ban đầu Phương pháp khơng cần địi hỏi thơng tin toàn trạng thái mạng thực gán bước sóng Phép gán phân phối lưu lượng cách tuỳ ý, tận dụng bước sóng cân tranh chấp bước sóng thấp nên xác suất tắc nghẽn thấp  Kiểu gán First - Fit: phép gán tìm gán bước sóng theo trình tự cố định Tất bước sóng đánh số từ thấp đến cao bước sóng Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 56/69 chọn để gán theo số từ thấp đến cao, tức bước sóng chọn bước sóng có số nhỏ số bước sóng rỗi gán cho yêu cầu Cũng tương tự phương pháp gán Random, phép gán không cần thơng tin thơng tin trạng thái mạng Hạn chế phương pháp bước sóng có số nhỏ dùng nhiều, bước sóng có số lớn không sử dụng Hơn gia tăng số bước sóng sợi khơng mang lại hiệu bước sóng có số cao dùng Do tranh chấp bước sóng có số nhỏ tăng lên, làm xác suất tắc nghẽn tăng lên Phép gán cho chi phí thấp so với phép gán Random khơng cần phải kiểm tra tất bước sóng tuyến, ưa chuộng  Phép gán Least - used: Phép gán chọn bước sóng mà bước sóng sử dụng mạng Mục đích phép gán cân tải tất bước sóng Phép gán địi hỏi thơng tin trạng thái mạng để tìm bước sóng sử dụng Tuy nhiên phương pháp phải tốn cho chi phí lưu trữ tính tốn  Phép gán Most - used: phép gán ngược với phép gán Least-used, tìm chọn bước sóng sử dụng nhiều mạng Phép gán phải đòi hỏi thơng tin trạng thái mạng để tìm bước sóng sử dụng nhiều Nó tốn chi phí tương tự phép gán Least- used, nhiên thực tốt so với phép gán Least- used Với phép gán bước sóng kể trên, phương pháp Random First - Fit thực tế dễ thực Khơng giống hai phương pháp Least- used Most- used đòi hỏi phải có thơng tin mạng Nó đơn giản dựa vào trạng thái nút lúc chọn bước sóng từ bước sóng rỗi kết nối ngõ Một cách tương đối, phương pháp ngẫu nhiên Random cho hiệu tốt phương pháp First - Fit Để thực hai phương pháp gán Least - used Most - used, nút cần trang bị thơng tin tồn mạng Nên phương pháp phụ thuộc vào thông minh Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 57/69 hiểu biết xác nút Vì trạng thái mạng thay đổi cách nhanh chóng nên khó biết cách xác thơng tin mạng tất thời điểm, ảnh hưởng đến việc gán bước sóng Hơn nút trao đổi thông tin với mạng sau khoảng thời gian cố định thông tin tiêu thụ băng thơng đáng kể, làm giảm băng thơng sẵn có để truyền liệu 3.6 SỰ THIẾT LẬP ĐƯỜNG ẢO (VIRTUAL PATH) Một đường ảo xem đường ánh sáng từ nguồn đến đích Khi có u cầu gọi tạo nút, nút sử dụng giải thuật định tuyến gán bước sóng để tìm đường bước sóng cho gọi Nút gán bước sóng chọn cho gọi định tuyến đến nút Ở nút trung gian đường đi, bước sóng lightpath tới kiểm tra xem có sẵn để gán từ để tiếp hay khơng Nếu bước sóng khơng có sẵn, nút có chuyển đổi bước sóng, chuyển sang bước sóng khác để định tuyến lightpath Đường vừa thiết lập gọi đường ảo, thiết lập sẵn trước liệu truyền qua Một đường vật lí bao gồm tất tuyến truyền dẫn (link) hình thành lộ trình từ nguồn đến đích, đường ảo chứa bước sóng giống khác từ nguồn đến đích Hai yêu cầu cho gọi có chung điểm đầu cuối đích nguồn có đường vật lí có đường ảo khác Hình sau hành thành lightpath Ở hai gọi tạo từ nút đường ảo cho gọi tạo thành vẽ Đối với gọi thứ nhất, nút gán bước sóng λ1 gởi đến nút Giả sử nút có chuyển đổi bước sóng khơng có sẵn bước sóng λ1 , chuyển sang bước sóng λ gửi đến nút Nút gán tiếp λ có sẵn định tuyến lightpath đến nơi Bằng cách đường ảo thứ thiết lập Nếu gọi thứ hai tạo nút sau đó, đường ảo thứ hai tạo tương tự Ta thấy đường vật lí giống đường ảo khác Tổng số đường ảo thiết lập từ nguồn đến đích phụ Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 58/69 thuộc vào số bước sóng sẵn có sợi Số đường ảo thiết lập thật phụ thuộc vào tốc độ gọi đến Các chuyển đổi bước sóng giúp thiết lập nhiều đường ảo Hình 3.8: Sự thiết lập đường ảo 3.7 GIẢI THUẬT CHO VẤN ĐỀ ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG VỚI LƯU LƯỢNG MẠNG THAY ĐỔI DRWA Có thể hình dung vấn đề mà giải pháp cho DRWA cần phải giải quyết, mục đích tối thiểu tắc nghẽn node mạng (tức số yêu cầu kết nối bị refuse/tổng số yêu cầu), nâng cao hiệu suất sử dụng tài nguyên (cùng lượng fiber, node, chuyển đổi bước sóng, tạo nhiều LP nhất) cải thiện hiệu tổng thể mạng (hiệu = xác suất tắc nghẽn + độ phức tạp giải thuật) Giải thuật trình bày sau: Giả sử LP có tối đa H hop (link) Trên link (fiber) sử dụng W bước sóng (sub-channel) Tập đường hai node R* Trạng thái bước sóng link (fiber) mã hố hai bit b0b1 Khi có yêu cầu LP, node nguồn gởi tin cập nhật trạng thái dọc theo path tiềm để tập hợp thông tin trạng thái đường truyền (bản tin nhúng giao thức báo hiệu đó) Hai bit trạng thái sau: Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 59/69 b0b1= 00: bước sóng bận b0b1= 01: dùng liên tục khơng cần chuyển đổi bước sóng b0b1= 10: muốn dùng phải chuyển đổi bước sóng b0b1= 11: dùng hai cách Tại node trung gian thuộc LP, 2*W bít trạng thái bước sóng ghi (tagged) vào sau tin này, gửi đến đích Nếu thời điểm node khơng thể thiết lập kênh (do hết bước sóng chẳng hạn), loại bỏ (discard) gói tin báo hiệu gửi tin thơng báo (notification) tới nguồn đích để xử lý Tại đích, thơng tin tin cập nhật trạng thái đưa dạng ma trận: Tồn hình ảnh trạng thái tài ngun đường truyền từ node đến node H-1 phản ánh ma trận Giải thuật đánh dấu bước sóng thực dựa ma trận (thành công) từ R* path tiềm cặp node Ký hiệu CS bước sóng lamda(m) bậc liên tục bước sóng, tức dùng liên tục dãy liên tiếp node dọc theo path Giải thuật sau: Tìm tập tất tổ hợp CS bước sóng, path, ký hiệu CSij Tìm tập tổ hợp CS* thuộc {CSij} (i =1: W; j =1:R*) phủ kín LP với số phần tử tối thiểu (tức đoạn CS nhất, điều tương đương phải dùng chuyển đổi bước sóng nhất) Áp dụng hàm mục tiêu (trong giải thuật tổng chi phí) cho tổ hợp CS tìm thấy bước để chọn tổ hợp có tổng chi phí tối thiểu 3.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG Qua chương này, tìm hiểu phương pháp định tuyến gán bước sóng mạng WDM, có yêu cầu thiết lập lightpath từ node nguồn đến node đích định tuyến bước sóng có nhiệm vụ xác định đường gán bước sóng cho lightpath Trong mạng quang WDM, việc sử dụng thuật tốn định tuyến bước sóng để đạt tối ưu mạng điều ý nghĩa Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 60/69 Thuật toán trạng thái liên kết (LS) với việc định tuyến tìm đường ngắn có nhiều ưu điểm mạng tập trung nên em sử dụng để mô việc định tuyến mạng quang Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 61/69 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN TỐI ƯU 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG Định tuyến công việc quan trọng mạng quang WDM, thực tìm đường cho lightpath mang lưu lượng thơng tin từ nguồn đến đích với mục đích tối ưu mạng Trong chương này, dựa phần mềm Microsoft Visual Studio 2013 với công nghệ WPF (Windows Presentation Foundation), mô phần định tuyến cho lightpath với hàm mục tiêu tuỳ chọn chi phí, độ trễ, lượng lưu lượng… qua tuyến từ nguồn đến đích Thuật tốn sử dụng để thực định tuyến thuật toán Dijkstra nằm giao thức ưu tiên đường ngắn mở rộng (OSPF – Open Shortest Path First) Các trọng số tuyến không độ dài đường tuyến mà tuỳ theo tiêu chí mạng chi phí tuyến, độ trễ, băng thơng, lưu lượng thơng tin Nếu lấy theo tiêu chí chi phí thấp trọng số tuyến (cạnh) chí phí tuyến 4.2 GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH MICROSOFT VISUAL STUDIO 2013 VÀ CƠNG NGHỆ WPF Microsoft Visual Studio môi trường phát triển tích hợp (IDE) từ Microsoft Nó sử dụng để phát triển chương trình máy tính cho Microsoft Windows, trang web, ứng dụng web dịch vụ web Visual Studio sử dụng tảng phát triển phần mềm Microsoft Windows API, Windows Forms, Windows Presentation Foundation, Windows Store Microsoft Silverlight Nó sản xuất hai ngôn ngữ máy mã số quản lý Visual Studio bao gồm trình soạn thảo mã hỗ trợ IntelliSense cải tiến mã nguồn Trình gỡ lỗi tích hợp hoạt động trình gỡ lỗi mức độ mã nguồn gỡ lỗi mức độ máy Cơng cụ tích hợp khác bao gồm mẫu thiết kế hình thức xây dựng giao diện ứng dụng, thiết kế web, thiết kế lớp thiết kế giản đồ sở liệu Nó chấp nhận plug-in nâng cao chức hầu hết cấp bao gồm thêm hỗ Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 62/69 trợ cho hệ thống quản lý phiên (như Subversion) bổ sung thêm công cụ biên tập thiết kế trực quan cho miền ngôn ngữ cụ thể công cụ dành cho khía cạnh khác quy trình phát triển phần mềm Visual Studio hỗ trợ nhiều ngơn ngữ lập trình khác cho phép trình biên tập mã gỡ lỗi để hỗ trợ (mức độ khác nhau) ngơn ngữ lập trình Các ngơn ngữ tích hợp gồm có C,C++ C++/CLI (thơng qua Visual C++), VB.NET (thông qua Visual Basic.NET), C# (thông qua Visual C#) F# (như Visual Studio) Hỗ trợ cho ngôn ngữ khác J++/J#, Python Ruby thông qua dịch vụ cài đặt riêng rẽ Nó hỗ trợ XML /XSLT, HTML /XHTML, JavaScript CSS Hình 4.1: Giao diện Start Page Microsoft Studio 2013 Windows Presentation Foundation (viết tắt WPF) Microsoft phát triển, công nghệ Windows Form dùng để xây dựng ứng dụng dành cho máy trạm chạy hệ điều hành Windows WPF giới thiệu từ năm 2006 trong.NET Framework 3.0 (dưới tên gọi Avalon), công nghệ nhận quan tâm cộng đồng lập trình viên nhiều điểm đổi lập trình ứng dụng khả xây dựng giao diện thân thiện, sinh động Tại Việt Nam, WPF thực chưa phát triển so với nhánh khác Silverlight (WPF/E) Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 63/69 WPF sử dụng thư viện lõi PresentationCore PresentationFramework để xử lý điều hướng, ràng buộc liệu, kiện quản lý giao diện WPF dựa tảng đồ họa DirectX, xử lý vector, hỗ trợ gam màu rộng, cho phép tùy biến giá trị opacity hay tạo gradient cách dễ dàng, cho phép tạo ảnh không gian chiều chiều Thư viện thực thi WPF tự động tính tốn tận dụng tài nguyên hệ thống cách tối ưu để giảm tải cho CPU Ngoài ra, WPF hỗ trợ tốt Winform việc xử lý hình ảnh, âm thanh, video, quản lý phông chữ, quản lý hiển thị chỉnh sửa văn Các control WPF lồng ghép linh động để tạo giao diện viết XAML Một ứng dụng WPF xây dựng để chạy độc lập dạng mở rộng EXE đóng gói với phần mở rộng XBAP để tích hợp lên website 4.3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN TỐI ƯU Giả sử định tuyến mô tìm đường với đường ngắn qua tuyến node nguồn node đích Các trọng số cạnh độ dài tuyến thông tin từ node đến node Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 64/69 Bắt đầu Xác định node nguồn đích V1 V2 Thiết lập V1 T-node Thiết lập nhãn T-node sang cố định, sau cập nhật bảng trạng thái node lân cận Xác định node tạm thời nối với V1 mà có trọng số nhỏ thiết lập thành T-node NO T-node có phải V2 không? YES Dựa vào thông tin bảng trạng thái, làm tới node V1, dãy node đường ngắn Kết thúc Hình 4.2: Lưu đồ thuật tốn Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 65/69 4.4 MƠ PHỎNG Các bước mơ thuật tốn tìm đường ngắn Dijkstra: - Giao diện tool mô thuật tốn Dijkstra: Hình 4.3: Giao diện tool mơ - Bấm vào khoảng trống để thêm node bấm nút thêm node tự động: Hình 4.4: Sau tạo 20 node Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 66/69 - Bấm vào node để nối lại với Hình 4.5: Các node nối với - Bấm vào nút “Đường ngắn nhất” để tìm đường ngắn hồn thành mơ phỏng: Hình 4.6: Đường ngắn từ node 17 đến node 13 Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 67/69 4.5 NHẬN XÉT Ta thấy thuật toán định tuyến Dijkstra ứng dụng hiệu việc định tuyến lightpath mạng WDM để tìm đường tối ưu với hàm mục tiêu (cost function) mạng mà ta áp đặt cho Hàm mục tiêu ta theo tiêu chí mạng chi phí tuyến, lượng lưu lượng, băng thông… Sự áp đặt thực cách đặt trọng số tuyến giá trị hàm mục tiêu Sau trình định tuyến đến node mạng, node mạng thực gán bước sóng cho lightpath Việc gán bước sóng phải thoả mãn điều kiện liên tục bước sóng khơng node mạng phải sử dụng chuyển đổi bước sóng Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hồng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 68/69 KẾT LUẬN Đề tài “định tuyến gán bước sóng mạng quang WDM” cho thấy vai trò quan trọng định tuyến gán bước sóng mạng quang WDM, hiểu số giải thuật định tuyến phương pháp gán bước sóng cho lightpath mạng quang Đồng thời chương trình mơ thể trình định tuyến lightpath từ node nguồn đến node đích để đường tối ưu theo hàm mục tiêu Kết thúc trình nghiên cứu đề tài, em đưa số nhận xét sau:  Chương trình mơ thực định tuyến với mục đích tìm đường tối ưu từ node nguồn đến node đích, đường Tuy vậy, để tăng cường hiệu mạng khơng thể đơn chọn tuyến tối ưu mà phải đánh giá tuyến cịn lại để thực phân tải, tránh tình trạng tuyến hoạt động hết công suất có tuyến khả thi cịn rỗi  Sau thực định tuyến cho lightpath, phải thực gán bước sóng cho Nếu tồn node mạng khơng sử dụng chuyển đổi bước sóng tồn tuyến đường từ nguốn đến đích gán bước sóng Tuy nhiên, tài nguyên số bước sóng node mạng có hạn, điều làm xác suất tắc nghẽn cao node mạng khơng cung cấp bước sóng ràng buộc từ trước Vì thế, mạng ln tìm cách thực định tuyến gán bước sóng cho đạt tối ưu mạng giảm xác suất tắc nghẽn Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hồng Lâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 69/69 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] TS Lê Quốc Cường, ThS Thái Đỗ Việt Em, ThS Phạm Quốc Hợp (2009), Kỹ thuật thông tin quang 1, NXB Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Hà Nội [2] TS Lê Quốc Cường (2007), Kỹ thuật thông tin quang 2, NXB Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Hà Nội [3] Nguyễn Đức Nghĩa, Nguyễn Tơ Thành (2004), Tốn rời rạc, NXB Đại học quốc gia Hà Nội Tiếng Anh: [4] Senior, John.M, “Optical fiber communications”, Library of Congress Cataloging in Publication Data [5] George N Rouskas, “Routing and Wavelength Assignment in Optical WDM Networks”, Department of Computer Science_2001 [6] Rajiv Ramaswami – Kumar N Sivarajan, “Optical Networks- A Practical Perspective”, Morgan Kaufmann Publishers [7] Regis J BUD Bates, “Optical Switching and Networking Handbook”, McGrawHill Companies Web: [8] https://en.wikipedia.org/wiki/Dijkstra%27s_algorithm [9] https://en.wikipedia.org/wiki/Distance-vector_routing_protocol [10] https://vi.wikipedia.org/wiki/Thu%E1%BA%ADt_to%C3%A1n_Dijkstra [11] https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%8Bnh_tuy%E1%BA%BFn Khảo sát định tuyến gán bước sóng kênh quang mạng WDM SVTH: Nguyễn Hồng Lâm