Thiết kế topo ho mạng lưới không gian tự do

Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG──────── * ─────── LUẬN VĂN THẠC SĨNGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TINThiết kế topo cho mạng lưới không gian tự do

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

──────── * ───────

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Thiết kế topo cho mạng lưới

không gian tự do

Học viên thực hiện : Nguyễn Mạnh Tiến

Giảng viên hướng dẫn:PGS.TS Trương Thị Diệu Linh

HÀ NỘI 3- 201 9

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

1 Thông tin về học viên

Họ và tên học viên: Nguyễn Mạnh Tiến

Điện thoại liên lạc: 0915054001 Email: tienbk79@gmail.com

Khóa CH2016B Hệ đào tạo: Đại học chính quyLuận văn thạc sĩ được thực hiện tại: Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông, Đại học Bách khoa Hà Nội

Thời gian làm luận văn: Từ ngày 23/11/2017 đến 27/03/2019

2 Mục đích nội dung của luận văn

- Xây dựng phương án, giải pháp d phòng khi có tình huự ống gián đoạn đường truyền

- Thiết kế Topo mạng đáp ứng gi i pháp d phòng nêu trên, v i các yêu c u v ả ự ớ ầ ềbăng thông, độ ph và t l l i n m trong gi i h n cho phép ủ ỷ ệ ỗ ằ ớ ạ

3 Các nhiệm vụ cụ thể của luận văn

- Tìm hiểu lý thuy t ế cơ bản c a truy n thông quang không dây FSO ủ ề

- Tìm hiểu các phương pháp giải quy t bài toán ế đặt ra

- xu t gi i pháp cho bài toán thi t k Đề ấ ả ế ếtopo đáp ứng kh ả năng dự phòng cho m ng ạquang không dây

- Cài đặt và đánh giá hiệu qu c a giả ủ ải thuậ ềt đ xu ất

4 Lời cam đoan của học viên:

Tôi – Nguyễn Mạnh Tiến – cam kết luận văn thạc sĩ là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trương Thị Diệu Linh

Các kết quả nêu trong ận văn thạc sĩ là trung thực, không phải là sao chép toàn văn lucủa bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm

Tác giả luận văn

5 Xác nhận của giáo viên hướng dẫn về mức độ hoàn thành của luận văn và cho phép bảo vệ:

Hà Nội, ngày tháng năm

Giáo viên hướng dẫn

Trương Thị Diệu Linh

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin được g i l i cử ờ ảm ơn sâu s c tắ ới PGS.TS Trương Thị Diệu Linh, người đã tận tình d y d , ch bạ ỗ ỉ ảo, hướng d n tôi trong su t th i gian th c hi n ẫ ố ờ ự ệluận văn này

Đồng thời tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắ ớc t i các th y, cô trong Vi n ầ ệCông ngh thông tin và truy n thông nói riệ ề êng cũng như các thầy, cô trong trườ ng

Đạ ọi h c Bách Khoa Hà N i nói chung, nhộ ững người đã dạy d và truyỗ ền đạt cho tôi

nh ng ki n th c quý báu ữ ế ứ

Cuối cùng, tôi xin được g i l i cử ờ ảm ơn tới gia đình, người thân và b n bè, ạnhững người luôn ủng h , h ộ ỗtrợ và t o mạ ọi điều ki n t t nhệ ố ất để tôi có th hoàn thànhểluận văn này

Hà Nội, tháng 3 năm 2019

Học viên : Nguyễn Mạnh Tiến

M C L C Ụ Ụ

PHIẾU GIAO NHI M V LUỆ Ụ ẬN VĂN THẠC SĨ 2

LỜI CẢM ƠN 3

TÓM TẮT N I DUNG LUỘ ẬN VĂN THẠC SĨ 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH 9

DANH MỤC TỪ ẾT TẮVI T VÀ THU T NG 10 Ậ Ữ M Ở ĐẦU 11

CHƯƠNG I: GIỚI THI U CHUNG V Ệ Ề ĐỀ TÀI VÀ HƯ NG GI I QUY T 13 Ớ Ả Ế 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 13

1.2 ĐỊNH HƯỚNG GIẢI QUY T 15 Ế CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUY T 17 Ế 2.1 H ỆTHỐNG QUANG KHÔNG DÂY 17

2.2 MÔ HÌNH H ỆTHỐNG FSO 18

2.3 H ỆTHỐNG H T NG M NG TRÊN CAO HAP 19 Ạ Ầ Ạ 2.4 PHÂN CỤM FSO S D NG THU T TOÁN K-MEAN 21 Ử Ụ Ậ 2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ PHÒNG ĐƯỜNG ĐI 23

2.5.1 D phòng topo theo vòng 24 ự 2.5.2 D phòng tuy n tính: 25 ự ế 2.5.3 D phòng theo tài nguyên: 25 ự 2.6 TÌM ĐƯỜNG ĐI CÓ DỰ PHÒNG S D NG THU T TOÁN Ử Ụ Ậ SUURBALLE 26

2.7 XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẠNG 27

2.7.1 T ng quan 27 ổ 2.7.2 Các điều ki n ràng bu c 27 ệ ộ 2.7.3 T l l i bit BER 28 ỷ ệ ỗ – CHƯƠNG III: XÂY DỰNG GI I THU T THI T L P TOPO M NG 30 Ả Ậ Ế Ậ Ạ 3.1 M C TIÊU 30 Ụ 3.2 CÁC VẤN ĐỀ CẦN XỬ LÝ 30

3.3 PHÂN CỤM CÁC THIẾT BỊ FSO 33

3.4 ĐỀXUẤT GI I THUẢ ẬT TÌM ĐƯỜNG ĐI CÓ DỰ PHÒNG CHO MỖI C P NGUẶ ỒN – ĐÍCH 35 3.5 ĐỀXUẤT THU T TOÁN B SUNG CÁC HAP 37 Ậ Ổ

3.6 ĐỀXUẤT THU T TOÁN XÂY DẬ ỰNG ĐƯỜNG ĐI DỰ PHÒNG CHO CÁC CẶP NGUỒN ĐÍCH CHỈ CÓ MỘT ĐƯỜNG ĐI CHÍNH 38 CHƯƠNG IV: CÀI ĐẶT THU T TOÁN VÀ K T QU TH C HI N 39 Ậ Ế Ả Ự Ệ4.1 MÔI TRƯỜNG CÀI ĐẶT 39 4.2 ĐẦU VÀO D ỮLIỆU: 39 4.3 KẾT QUẢ THỬ NGHI M 40 Ệ4.3.1 Kết quả phân c m các node 40 ụ4.3.2 Kết quả phân c m các node có phân vùng 41 ụ4.3.3 Thử nghiệm với các cụm FSO, trong đó có các đường liên kết giữa các

cụm khác nhau 42 4.3.4 Kết quả ử ụ s d ng gi i thuả ậ ềt đ xu t, b ấ ổ sung đường đi đầu tiên 43 4.3.5 Kết quả ử ụ s d ng gi i thuả ậ ềt đ xu t, b ấ ổ sung đường đi thứ hai 43 4.3.6 Kết quả áp d ng cho nhi u c p nguụ ề ặ ồn đích, sử ụ d ng b d u không ộ ữliệ

có liên kết m t đ t 45 ặ ấ4.3.7 Kết quả ử ụ s d ng b d u b sung các liên kộ ữliệ ổ ết mặ ất đ t giữa các FSO ngu n t i các c m lân c n: 47 ồ ạ ụ ậCHƯƠNG V: KẾT LU N 49 Ậ5.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 49 5.2 CÁC ĐIỂM HẠN CH 49 Ế5.3 HƯỚNG PHÁT TRI N 50 Ể5.4 KẾT LUẬN CHUNG 50 TÀI LIỆU THAM KH O 51 Ả

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đề tài: Thi t k topo cho m ng lư i không gian t ế ế ạ ớ ựdo

Tác gi ả luận văn: Nguyễ n Mạnh Ti n ế

Khóa: CH2016B

Ngườ i hư ớng dẫn: PGS.TS Trương Thị Di u Linh ệ

T ừkhóa: FSO, HAP, Suurballe, Dijkstra

Mục đích nội dung của luận văn

- Xây dựng phương án, giải pháp d phòng khi có tình huự ống gián đoạn đường truyền

- Thiết kế Topo mạng đáp ứng gi i pháp d phòng nêu trên, v i các yêu c u v ả ự ớ ầ ềbăng thông, độ ph và t l l i n m trong gi i h n cho phép ủ ỷ ệ ỗ ằ ớ ạ

- Tìm hiểu lý thuyết cơ bản c a truy n thông quang không dây FSO ủ ề

- Tìm hiểu các phương pháp giải quy t bài toán ế đặt ra

- Đề xu t gi i pháp cho bài toán thi t k ấ ả ế ếtopo đáp ứng kh ả năng dự phòng cho m ng ạquang không dây

- Cài đặt và đánh giá hiệu qu c a giả ủ ải thuậ ềt đ xu ất

N i dung tóm t ộ ắt:

Truyền thông quang không dây (FSO) là công ngh ệtruyền d n tín hi u quang ẫ ệqua môi trường vô tuy n (không gian t do) Trong nhế ự ững năm gần đây, truy n thông ềquang không dây đang được xem như một gi i pháp h a h n thay th cho các k t nả ứ ẹ ế ế ối

vô tuyến băng rộng nh ờ các ưu điểm mà nó có được bao g m: tồ ốc độ cao, chi phí hiệu

qu , không yêu c u c p phép t n s , tri n khai nhanh và linh ho ả ầ ấ ầ ố ể ạt

V nhới ững ưu điểm trên, h ệthống m ng truyạ ền thông quang không dây đangđược tri n khai b i r t nhi u các công ty truy n thông l n trên th gi i: SpaceX, ể ở ấ ề ề ớ ế ớFacebook, Google,…Ở Việt Nam, v ịtrí địa lý g n biầ ển, thường xảy ra thiên tai lũ lụt, cũng như địa hình t ng th có nhi u khu vổ ể ề ực đồi núi, hi m tr , cho nên vi c nghiên ể ở ệ

c u, phát tri n áp d ng công ngh ứ ể ụ ệtruyền thông quang không dây trong tương lai có

th là mể ột hướng đi phù hợp

Truyền thông quang không dây d a trên quy t c t m nhìn th ng: Light Of ự ắ ầ ẳSight (LOS) , tuy nhiên, bên c nh nhạ ững ưu điểm, h thống m ng truy n thông quang ệ ạ ề

không dây cũng gặp ph i nh ng thách th c c n phả ữ ứ ầ ải vượt qua đó là giớ ại h n kho ng ảcách truy n, ch u ề ị ảnh hưởng m nh c a y u t ạ ủ ế ố tác động của môi trường truy n lan ềkhông gian như mưa, sương mù, khói, b i, tuyụ ết… và đặc bi t là s nhi u lo n không ệ ự ễ ạkhí

Trong vi c tri n khai mệ ể ạng quang không dây, để kh c phắ ục các khó khăn trong

vi c tri n khai các thiệ ể ết bị FSO trên mặt đất như đồi núi hi m trể ở, thiên tai lũ lụt, … thì vi c s d ng các thi t b HAP tr nên r t quan tr ng HAP (High Altitude ệ ử ụ ế ị ở ấ ọPlatform) là m t v t th bay gộ ậ ể ần như cố đị nh, cung c p m t s d ch v cho m t khu ấ ộ ố ị ụ ộ

v c r ng l n, nự ộ ớ ằm ở độ cao hàng ch c km trên không trong m t kho ng th i gian dài ụ ộ ả ờMột HAP thường hoạt động thi t k hoế ế ạt động ở độ cao 17-22km và có th hoể ạt động trong khoảng 3-4 gi , thờ ậm chí là một ngày

Tuy nhiên v i viớ ệc ảnh hưởng c a các y u t ủ ế ố môi trường như nhiễu lo n không ạkhí, mây, mưa, sương mù, … thì việc một đường truy n d liề ữ ệu đang hoạt động n ổ

định b ị gián đoạn là có th xể ảy ra, do đó đặt ra vấn đề là cần có các đường truy n d ề ữliệu d phòng M c tiêu nghiên c u c a luự ụ ứ ủ ận văn là thiế ết k các topo m ng, các v ịtrí ạ

đặt HAP để có th m b o tính d phòng c a m ng quang không dây ể đả ả ự ủ ạ

Trong luận văn, tác giả trình bày nh ng lý thuyữ ết cơ bản c a truy n thông ủ ềquang không dây FSO, h t ng mạ ầ ạng trên cao, các ưu điểm và nhược điểm c a h ủ ệthống Ngoài ra, tác gi ả cũng trình bày thuật toán phân cụm, tìm đường, các gi i thuả ật được áp dụng để xây d ng topo m ng có tính d phòng cao ự ạ ự

Để ả gi i quy t bài toán luế ận văn đưa ra, tác giả đề xu t gi i pháp g m các v n ấ ả ồ ấ

đề chính sau:

- Thực hi n phân c m các thi t b FSO trên mệ ụ ế ị ặt đất, trong đó mỗ ụm i c

s có 1 HAP thẽ ực hiện việc truyền d u t i các thiữliệ ớ ết bị trong cụm

- Thực hi n gi i thu t Suurballe có ch nh s a, b ệ ả ậ ỉ ử ổ sung điều kiện để tìm đường đi có dự phòng

- Thực hi n b sung các thi t b ệ ổ ế ị HAP theo phương pháp hình học Euclid,

để xác định t a đ lọ ộ ắp đặt các thi t b trên đưế ị ờng đi

- S d ng gi i thu t Dijkstra có ch nh sử ụ ả ậ ỉ ửa để xác định đường đi tối ưu

c n thiầ ết lập, b sung ổ

- B sung các liên k t trên mổ ế ặt đất gi a các thi t b nguữ ế ị ồn (đích) trên các

c m lân c n (vụ ậ ới điều ki n ràng bu c là kho ng cách cho phép và có th lệ ộ ả ể ắp đặt), mục đích để tái s d ng lử ụ ại đường đi từ các thi t b trong c m lân c n, gi m b t s lư ng ế ị ụ ậ ả ớ ố ợHAP cần b ổsung

Phần cu i cùng tác gi ố ả đưa ra các mô hình thử nghi m, các giá tr ệ ị đầu vào để

có th ể đánh giá, nhận xét tính kh thi, mả ức độ tối ưu và các hướng phát tri n ti p theo ể ế

D a vào k t qu ự ế ả thử nghi m các b d u, v i hi u qu rõ r t, tác gi xu t b ệ ộ ữ liệ ớ ệ ả ệ ả đề ấ ổsung thêm các liên k t chéo gi a các thi t b FSO t i các c m lân c n trên mế ữ ế ị ạ ụ ậ ặt đất, để

tận dùng đường đi đã có sẵn, gi m thi u chi phí v n hành và s ả ể ậ ố lượng thi t b c n l p ế ị ầ ắđặt

- Đề xuất thuật toán cho bài toán thi t k ế ế topo đáp ứng kh ả năng dự phòng cho mạng quang không dây

- Đề xu t gi i pháp b ấ ả ổ sung các HAP trên không gian, đáp ứng yêu c u d ầ ựphòng và tối thiểu các HAP c n s d ng ầ ử ụ

- xu t gi i pháp s d ng các liên k t mĐề ấ ả ử ụ ế ặt đất trong điều ki n ệ cho phép, đểtăng hiệu qu thu t toán trong vi c b sung các HAP ả ậ ệ ổ

- Cài đặt và đánh giá hiệu qu c a giả ủ ải thuậ ềt đ xu ất

Trong ph m vi luạ ận văn, tác giả đã trình bày giải thu t xây d ng topo m ng ậ ự ạ

có d phòng, vự ới đặc tính áp d ng các thuụ ật toán tìm đường có ch nh s a: Dijkstra, ỉ ửSuurballe, thu t toán phân c m KMean, ậ ụ … cũng như đề xuất phương pháp hình học Euclid để xác định tọa độ các thi t b HAPế ị , phương pháp bổ sung liên k t gi a các ế ữthi t bế ị FSO trên m t đ ặ ất

V i vi c áp d ng gi i thu t trong luớ ệ ụ ả ậ ận văn, ớ v i bài toán s d ng nhi u cử ụ ề ặp nguồn đích, thì việc b ổ sung HAP cho các đường đi của các c p nguặ ồn đích sau, có thể tái s dử ụng được các HAP đã xây dựng trước đó, nên có thể ố t i thi u chi phí l p ể ắ

đặt và tri n khai các HAP ể

DANH MỤC HÌNH Ả NH

1 Hình 1: Mô hình mạng quang không dây 11

2 Hình 2: Mô hình truyền d li u quang không dây ữ ệ 15

3 Hình 3: Mô hình hệ ố th ng truy n thông quang không dây FSO ề 16

4 Hình 4: Hệ ố th ng HAP High Altitude Platform – 18

6 Hình 6: Ảnh hưởng c a môi trư ng t i hệ ốủ ờ ớ th ng FSO 19

7 Hình 7: Mô hình thuật toán K-Mean có b sung ổ 20

8 Hình 8: Kiến trúc b o v m ng ả ệ ạ 21

11 Hình 11: Dự phòng dành riêng và d phòng chia s ự ẻ 23

12 Hình 12: Tìm đường có d phòng theo thu t toán Suurballe ự ậ 25

13 Hình 13: Sơ đồ ổ t ng quát thu t toán ậ 30

14 Hình 14: Thuật toán phân cụm có điều chỉnh các điều ki n ệ 32

15 Hình 15: Giải thuật tìm đường đi có dự phòng 34

16 Hình 16: Thuật toán b ổsung các HAP trung gian 36

17 Hình 17: Kết quả phân cụm với 4 Cluster c a 300 thiủ ết bị FSO 38

18 Hình 18: Kết quả phân cụm với 4 Cluster trên hai vùng độc lập 39

19 Hình 19: Mô hình giả ậ l p phân c m bụ ổ sung các liên kết gi a các cụữ m kề nhau 40

20 Hình 20: Sử ụ d ng thu t toán xây dậ ựng đường đi, xác định được đường đi chính 41

21 Hình 21: Đường đi chính và dự phòng 42

22 Hình 22: Danh sách các HAP khi thực hiện hai l n cho hai c p ngu n – đíchầ ặ ồ 43

23 Hình 23: Mô hình m ng cho hai c p nguạ ặ ồn đích 43

24 Hình 24: Mô hình mạng cho ba c p nguặ ồn đích 44

25 Hình 25: Đồ ị đánh giá số ợngu n ồ – đích th lư ng HAP c n b sung theo s lư ng c p FSO ầ ổ ố ợ ặ 46

26 Hình 26: Đường đi củmặ ất đ t giữa hai cụm kềa hai c p ngu n nhau ặ ồ – đích trong trường h p s d ng liên k t ợ ử ụ ế 47

27 Hình 27: Đồ ị đánh giá số ợngu n ồ – đích trong trườ th ng h p b sung các liên k lư ng HAP c n b sung theo s lư ng c p FSO ợ ổ ầ ổ ết mặt đất ố ợ ặ 47

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ

Bit Error Rate end- -end to BER từ điểm đầu đến điểm cuối FEC Forward Error Correction Kỹ thuật sửa lỗi hướng đi ILP Interger Linear Programing Chương trình quy hoạch tuyến tính API Application Program Interface Giao diện chương trình ứng dụng

DANH M C B NG Ụ Ả

1 B ng 1: S HAP c n b với bộ ữ liệả d u không s d ng liên k t mố ầ ử ụổsung theo số ặế c p nguặ ất đ t ồn đích 46

2 B ng 2: S HAP c n b với bộ ữ liệả d u b sung liên kố ầ ổsung theo số ặ c p ngut ồn đích

MỞ ĐẦU

Lý do ch ọn đề tài:

M ng Internet phát tri n kéo theo các yêu c u v ạ ể ầ ề băng thông, tốc độ đường truyền ngày càng cao Chính vì v y, vi c truyậ ệ ền thông qua cáp quang đang dần được ph ổ

bi n Tuy nhiên, nhế ững khó khăn trong việc tri n khai h ể ệ thống dây cáp, các nguy

hi m trong quá trình triể ển khai đối với người th c hi n, t i các quự ệ ạ ốc gia thường xuyên

x y ả thiên tai động đất, lũ lụt như Hàn Quốc, Nh t B n, M , Vi t Nam, ậ ả ỹ ệ …việc triển khai cũng như khắc phục sau thiên tai là vô cùng khó khăn và phứ ạc t p Ngoài nh ng ữkhó khăn trên, có những lý do ng u nhiên khi n dây cáp b ẫ ế ị đứt, ngoài tầm kiểm soát Truyền thông quang không dây: Free Space Optics (FSO) ra đời nhằm kh c ph c ắ ụđược những nhược điểm c a vi c truy n d liủ ệ ề ữ ệu thông qua cáp quang nhưng vẫn có thể đả m bảo được yêu cầu đường truy n Truy n thông quang không dây (FSO-Free ề ềSpace Optical) là m t h ộ ệthống bao g m hai thi t b ồ ế ị đặ ạt t i v trí có th nhìn th y nhau ị ể ấtheo đường th ng, kho ng cách gi a hai thi t b có th ẳ ả ữ ế ị ể lên đến hàng trăm hay hàng nghìn mét, là một bước đi mới, nh m c i thi n, gi i quy t nhằ ả ệ ả ế ững nhược điểm của truyền thông cáp quang, vẫn đảm b o nh ng yêu c u v ả ữ ầ ềchất lượng của đường truyền Việc triển khai m t h thộ ệ ống FSO là tương đối đơn giản và nhanh chóng do các thi t ế

b ị quang không dây đều nh g n, d dàng di chuyỏ ọ ễ ển Ưu điểm n i tr i c a truyổ ộ ủ ền quang không dây đố ới v i truy n cáp quang là các thi t b quang không dây k t n i ề ế ị ế ốqua môi trường không khí

Trong những năm gần đây, truyền thông quang không dây đang được xem như

m t gi i pháp hộ ả ứa hẹn thay th cho các kế ết nối vô tuyến băng rộng nh ờ các ưu điểm

mà nó có được bao g m: tồ ốc độ cao, chi phí hi u qu , không yêu c u c p phép t n sệ ả ầ ấ ầ ố, triển khai nhanh và linh ho t ạ

Truyền thông quang không dây k t h p h t ng m ng trên cao là vi c k t h p ế ợ ạ ầ ạ ệ ế ợ

gi a các thi t b ữ ế ị truyền thông quang không dây FSO đặt trên các thi t b bay trênế ịkhông, k t n i v các thi t b truyế ố ới ế ị ền thông quang dưới mặt đấ ạt t o ra m t mô hìnhộtruyền thông quang Mô hình này hiện nay được tri n khai b i nhi u công ty lể ở ề ớn trên thế ớ gi i: SpaceX, Google, Facebook,

H t ng m ng trên cao (HAP-High Altitude Platform) là t p hạ ầ ạ ậ ợp những v t thậ ể bay trên không, thường nằm ở độ cao 20km, g n các thi t b ắ ế ịtruyền thông không dây Các thi t b này liên k t v i nhau t o ra các h thông m ng, bao ph m t khu v cế ị ế ớ ạ ệ ạ ủ ộ ự

r ng l n Các HAP có th hoộ ớ ể ạt động trong m t kho ng th i gian trung bình kho ngộ ả ờ ả

5 gi Các vờ ật thể bay này có th là các máy bay, khinh khí c u, ể ầ …

Luận văn có các nhiệ m v t ụ ổng quan như sau:

- Xây dựng phương án, giải pháp d phòng và tái c u hình khi có tình hu ng ự ấ ốgián đoạn đường truy n ề

- Thiết kế Topo mạng đáp ứng gi i pháp d phòng nêu trên, v i các yêu c u v ả ự ớ ầ ềbăng thông, độ ph và t l l i n m trong gi i h n cho phép ủ ỷ ệ ỗ ằ ớ ạ

B c ố ụ c luận văn

Luận văn được chia ra làm 5 chương cụ thể như sau:

CHƯƠNG 1:Gi i thi u chung v ớ ệ ề đề tài và hướng gi i quy t ả ế

Đặt vấn đề và nêu ra hướng gi i quyả ết của luận văn

Trình bày nh ng khái niữ ệm cơ bản v ềtruyền thông quang không dây, mô hình cơ bản c a h th ng quang không dây Mô hình h th ng HAP Các thu t toán ủ ệ ố ệ ố ậphân cụm, tìm đường, tối ưu hóa, …

CHƯƠNG 3: Xây dựng gi i thu t thi t l p topo m ng ả ậ ế ậ ạ

Xây dựng bài toán đề tài, hướng gi i quy t Xây d ng mô hình h ả ế ự ệthống, chương trình Triển khai các thuật toán trên để xây d ng h th ng m ng ự ệ ố ạ

CHƯƠNG 4: Cài đặt thu t toán và k t qu th c hi n ậ ế ả ự ệ

Các k t qu ế ả thu được sau khi viết chương trình triển khai các thu t toán ậtrên Nhận xét và phân tích các k t qu t đư c ế ả đạ ợ

Sau khi hoàn thành luận văn, tác giả đưa ra m t vài k t lu n v công viộ ế ậ ề ệc

đã làm, đưa ra định hướng phát tri n vể ấn đề

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI VÀ HƯỚNG GIẢI

Truyền quang không dây truyển đổi d ữliệu t tín hiừ ệu điện sang tín hi u quang ệ

và th c hi n quá trình truy n d ự ệ ề ữliệu, s dử ụng sóng ánh sáng để truy n d ề ữliệu, truy n ềtrong môi trường không khí Do truy n d li u qua không khí, vi c lề ữ ệ ệ ắp đặ ệ ốt h th ng FSO được th c hi n d dàng, nhanh chóng, quá trình truy n d li u không b nh ự ệ ễ ề ữ ệ ị ảhưởng b i s c t cáp V i nhở ự ố đứ ớ ững ưu điểm trên, h th ng m ng quang không dây ệ ố ạ

d dàng ph c h i tình tr ng m ng cho nh ng khu v c sau th m hễ ụ ồ ạ ạ ữ ự ả ọa thiên tai, cũngnhư việc tri n khai h th ng m ng cho các khu v c xa xôi h o lánh, a hình hi m ể ệ ố ạ ự ẻ đị ểtrở …,

Hình 1: Mô hình mạng quang không dây

Để xây d ng m t h ự ộ ệthống truy n thông không dây trên m t khu v c r ng l n, ề ộ ự ộ ớ

hi m tr c n có s k t h p c a nhi u thi t b HAP lể ở ầ ự ế ợ ủ ề ế ị ắp đặt trên không gian, ở các độ

cao l n (20 km) v i các thi t b FSO mớ ớ ế ị ặt đất (Ground node) như hình 1 Tuy nhiên

do giá thành các thiết bị bay khá lớn, và độ ph c a các thi t b ủ ủ ế ị FSO trên HAP cũng chỉ có th ph m t di n tích nhể ủ ộ ệ ất định (độ ở m thi t b phát là 25ế ị o, tại độ cao h=20 km thì bán kính ph là 30 km (theo tài li u ITU [2ủ ệ ]), do đó cũng không thể ắp đặ l t quá ít

Do đó phát sinh yêu c u xây d ng topo m ng truy n thông không dây vầ ự ạ ề ới các điểm

đặt các HAP b sung ổ

Trong quá trình hoạt động c a h ủ ệthống truy n thông không dây FSO, do các ềđiều kiện môi trường như mây, nhiễu lo n không khíạ , … thì đường truy n d li u b ề ữ ệ ịgián đ ạo n, nên c n thi t k topo m ng có tính d phòng ầ ế ế ạ ự cao

Bài toán được đặt ra như sau: Giả ử s có m t s ộ ố điểm trên mặt đấ ầt c n truy n ề

d ữliệu cho nhau, các điểm này được trang b các thi t b quang không dây FSO Các ị ế ịđiểm cho trước này cách xa nhau và không th truy n d li u tr c ti p hay qua các ở ể ề ữ ệ ự ếđiểm trung gian trên mặt đất, do đó để truy n d li u giề ữ ệ ữa các điểm ngu n-ồ đích ta

c n s d ng các thi t b ầ ử ụ ế ị HAP trên không trung làm điểm chuy n ti p d u Các ể ế ữ liệthiế ịt b HAP này s giao ti p vẽ ế ới nhau và giao tiếp với các ết bthi ị FSO trên m t đặ ất – Ground node Gi a các c p ngu n-ữ ặ ồ đích luôn có hai đường truy n d liề ữ ệu: đường chính và đường d ự phòng để đả m b o k t n i d li u luôn liên t c và ả ế ố ữ ệ ụ ổn định

Bài toán được cho trước các thông tin sau:

- Cho trước s Ground node tố ối đa và vị trí các điểm đặt thi t b FSO ế ịdưới m t đ t ặ ấ

- Cho trước đ cao các HAP đượộ c hoạ ột đ ng

- Cho trước băng thông tối đa của HAP cung c p cho các thi t b FSO ấ ế ịdưới m t t ặ đấ

- Cho trước ma trận thông lượng M (trong điều ki n bài toán, tác gi ệ ảthi t ế

lập thông lượng gi a các liên k t là b ng nhau và nh ữ ế ằ ỏ hơn băng thông tối đa truyền

giữa các thiết bị)

- Cho trước các cặp ngu n-ồ đích cần truy n d u ề ữliệ

Yêu cầu đặt ra

- Truyền d u gi a các c p ground node xa, thông qua các HAP ữliệ ữ ặ ở

- Đảm b o ả băng thông g ữ ừi a t ng HAP v c m ới ụ FSO trên mặt đất luôn

nằm trong giới hạn băng thông của HAP

- Đảm bảo đạt các yêu cầ ủa ma trận thông lượu c ng

- T l l i BERỷ ệ ỗ e2e<

Ràng buộc:

- Có mộ ố ữt s h u h n các ground nodes có k t nạ ế ối đường truy n trên mề ặt

đấ ớt v i nhau

- M i HAP thì có th ỗ ểphủ ộ m t vài Ground nodes trong m t ph m vi nhộ ạ ất định bán kính R

- Giả thiết đường truy n t 1 HAP xu ng m t c m node có th trên mề ừ ố ộ ụ ể ặt

đấ ị gián đoạt b n do th i ti t hoờ ế ặc môi trường truy n, ho c có v t th che khu t ề ặ ậ ể ấ

- T ng s thiổ ố ết bị HAP s d ng nh ử ụ ỏ hơn số lượng tối đa MHAP cho phép

- Do chi phí lắp đặt và v n hành các HAP lậ ớn hơn nhiều v i thi t b FSO, ớ ế ịnên giải thuật bài toán đưa ra sẽchú trọng vào tiêu chí giảm thiể ố lượu s ng HAP c n ầ

lắp đặt, không thực hiện ràng bu c s FSO ộ ố

Nhiệm v luụ ận văn

- Xây dựng phương án, giải pháp d phòng khi có tình huự ống gián đoạn đường truy n ề

- Thiết kế Topo mạng đáp ứng gi i pháp d phòng nêu trên, v i các yêu ả ự ớ

c u v ầ ề băng thông, độ ph và t l lủ ỷ ệ ỗi nằm trong giới hạn cho phép

1.2 ĐỊNH HƯỚ NG GI I QUY T Ả Ế

Bài toán nêu trên là m t bài toán ph c t p, có nhi u ràng buộ ứ ạ ề ộc, đặc bi t là việ ệc

c n thi t k m t topo m ng có tính d phòng cao gi i quy t vầ ế ế ộ ạ ự Để ả ế ấn đề trên, tác gi ả

phải lần lượt nghiên c u và gi i quy t các bài toán nh ứ ả ế ỏ hơn, cụthể như sau:

- Do ph i truy n d u t ả ề ữliệ ừ các điểm xa nhau, không có k t n i tr c ti p, ế ố ự ếnên c n ph i s dầ ả ử ụng các HAP làm điểm truy n d u trung gian T ề ữliệ ừ đó phát sinh

vấn đề xác định tọa độ ủa các HAP để ố lượ c s ng HAP là nh nh t (mỏ ấ ục đích là tiết

ki m chi phí lệ ắp đặt, ể tri n khai các HAP) Chính vì th c n ph i nghiên c u và áp ế ầ ả ứ

d ng mô hình phân cụ ụm dữ liệ u

- Để xác định đường truy n d u t ề ữliệ ừ điểm ngu n tồ ới đi m đích, tác giể ả

c n nghiên c u và áp d ng các giầ ứ ụ ải thuật tìm đường để xác định đường đi ngắn nhất,

với ràng buộc là tỷ ệ ỗi trên toàn l l trình BERe2e nằm trong phạm vi cho phép

- V i yêu c u topo m ng ph i có tính d phòng, tác gi c n nghiên cớ ầ ạ ả ự ả ầ ứu các cơ chế ự d phòng c a mủ ạng, theo đường và theo đoạn để có th xây d ng gi i ể ự ảthu t tậ ối ưu

- V i các HAP hi n có sau quá trình phân c m, viớ ệ ụ ệc có đủ ả đườ c ng truyền d ệữ li u chính và d phòng có th ự ể không được thỏa mãn, do đó tác giả ầ c n nghiên c u thêm gi i thu t b sung các HAP vào topo mứ ả ậ ổ ạng để có th ểthỏa mãn yêu

c u d phòng cao ầ ự

Để ả gi i quy t bài toán phân c m, tác gi s d ng thu t toán K-mean có ch nh ế ụ ả ử ụ ậ ỉ

sửa đểthực hiện tìm tọa độ các HAP c n b sung ầ ổ

Để ự th c hiện bài toán tìm đường, có d phòng và thự ỏa mãn các điều ki n ràng ệ

bu c, tác gi s d ng thu t toán Suurballe có ch nh s a ộ ả ử ụ ậ ỉ ử đểthực hiện tìm đường đi có

d ự phòng theo đường

Ngoài ra, tác gi n s d ng thu t toán Dijkstra có ch nh sả cò ử ụ ậ ỉ ửa, để xác định đường đi ngắn nh t và kho ng cách t i thi u t i điấ ả ố ể ớ ểm đích.

V i vớ ấn đề ổ b sung các HAP m b o tính d phòng, tác gi s d ng để đả ả ự ả ử ụphương pháp hình học Euclid để xác định tọa độ các HAP c n b sung trong quá trình ầ ổxây d ng topo m ng ự ạ

Trong quá trình xây d ng thu t toán, tác gi ự ậ ả đề xuất phương pháp sử ụ d ng các liên kết m t đ t (có dây ho c không dây) gi a các thi t b FSO nguặ ấ ặ ữ ế ị ồn/đích trong các

cụm lân cận, trong điều ki n cho phép v kho ng cách và kh ệ ề ả ả năng ắp đặt l

Mục đích của phương pháp trên là sử ụng các đườ d ng truy n m t đ t (n u có) ề ặ ấ ế

để truy n d li u sang c m bên c nh, tái s dề ữ ệ ụ ạ ử ụng đường đi sẵn có c a các thi t b ủ ế ịFSO khác tại cụm lân c n, giậ ảm bớt số HAP c n xây d ng ầ ự

Để xây d ng các liên k t gi a các thi t b FSO nguự ế ữ ế ị ồn (đích) tại hai c m lân ụ

c n, tác gi t o các k t n i 1-1 gi a các FSO nguậ ả ạ ế ố ữ ồn (đích) tại hai c m ụ Giớ ạ ối h n s

kết nối là số FSO ngu n ồ (đích) nh nhỏ ất của các cụm

Để đánh giá thuật toán, tác gi xu t s d ng hai b d li u ả đề ấ ử ụ ộ ữ ệ

- B d u tộ ữliệ ổng quát: Trong đó các thiế ịt b FSO trên mặt đất không có liên

kết với nhau

- B d u có liên k t ch n l c: ộ ữ liệ ế ọ ọ Các FSO đóng vai trò thiế ịt b ngu n hoồ ặc đích tại các c m lân c n s có liên k t 1-1 v i nhau (t ng c p liên k t), trong gi i h n ụ ậ ẽ ế ớ ừ ặ ế ớ ạ

v kho ng cách ề ả

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Truyền quang qua không gian t do (FSO) hay giao ti p quang không dây ự ếđược gi i thi u lớ ệ ần đầu b i Alexander Graham Bell cu i th k 19 Thí nghi m ở ở ố ế ỷ ệFSO của Bell đó là ông đã chuyển đổi tín hi u âm thanh (gi ng nói) thành tín hi u ệ ọ ệđiện tho i và phát chúng gi a các b thu phát qua không gian t do d c theo m t ạ ữ ộ ự ọ ộluồng sáng trong kho ng cách kho ng 183m Thi t b thí nghi m cả ả ế ị ệ ủa ông được g i là ọ

“photophone”, Bell coi trọng công ngh quaệ ng này hơn là điện tho i ạ – phát minh vĩ

đạ ủi c a ông vì công ngh này không cệ ần đến dây d n cho vi c truy n tín hi u ẫ ệ ề ệ

Truyền thông không dây là công ngh s d ng s lan truy n ánh sáng trong ệ ử ụ ự ềkhông gian để truy n d liề ữ ệu Đây là công nghệ truy n ề thông băng thông rộng t m ầnhìn th ng: Line of Sight (LOẳ S), trong đó ánh sáng được truyền tr c ti p thông qua ự ếkhông khí Các chùm sáng trong h ệ thống FSO được truy n b i ánh sáng laser t p ề ở ậtrung vào vùng phát hiện photon có độ nh y cao ạ

H ệthống quang không dây cung c p kh ấ ả năng truyề ả ừ 100 Mbps đến t i t n 2,5 Gbps, t m hoầ ạt động v i t ớ ừ vài trăm mét đến vài kilomet Điểm c t lõi trong h ố ệthống FSO là giữa đường truy n c a hai thi t b không có v t c n (Line of sight) H ề ủ ế ị ậ ả ệthống FSO hoạt động với bước sóng 1550nm, mắt người ít b ịảnh hưởng bởi bước sóng này,

và bước sóng này ít ch u ị ảnh hưởng c a b c x m t trủ ứ ạ ặ ời và tương thích với cơ sở ạ h

t ng hi n nay ầ ệ

Việc truy n d li u b ng công ngh ề ữ ệ ằ ệ FSO được th c hiự ện khá đơn giản H ệ

thống bao g m hai thi t b có nhi m v ồ ế ị ệ ụtruyền và nh n tín hi u quang M i thi t b ậ ệ ỗ ế ị

s d ng nguử ụ ồn phát ánh sáng (thường là ánh sáng laser) để phát tín hi u và mệ ột thấ ukính để thu nh n tín hi u Kênh truy n tín hiậ ệ ề ệu là môi trường không khí bên ngoài Chùm sáng được phát ra để truy n tín hi u là chùm sáng phân k , d ng hình nón, có ề ệ ỳ ạgóc m r ng h p, c vài mradở ộ ẹ ỡ

Hình 2: Mô hình truyền d li u quang không dây ữ ệ

Các đặc điểm cơ bản c a h thủ ệ ống FSO như sau:

•Băng thông điều ch r ng ế ộ

•Búp sóng hẹp

•Không yêu cầ ấu c p phép ph tổ ần

• H ệthống tri n khai d dàng, nhanh chóng ể ễ

•Phụ thuộc vào các điều kiện môi trường

Ngoài các điểm trên, các đặc điểm khác c a FSO bao g m: ủ ồ

• Lợi ích từ truy n thông s i quang hi n tề ợ ệ ại

• Không bị ảnh hưởng c a nhiễu điệ ừủ n t

• Không giống như hệ ố th ng có dây, FSO là m t h thộ ệ ống không c nh có ố đị

th thu hể ồi tài s n ả

• Phát x phạ ải nằm trong giới hạn an toàn quy định

• Trọng lượng nh và nh g n ẹ ỏ ọ

• Tiêu thụ ện năng thấ đi p

• Yêu cầ ầu t m nhìn thẳng và liên kết chặt ch ẽ như là một kết qu c a vi c ả ủ ệ

B phát tín hiộ ệu:

B phát tín hi u có nhi m v chính là chuyộ ệ ệ ụ ển đổi tín hiệu điện thành tín hi u ệquang, sau đó truyền qua kênh truy n t i b ề ớ ộ thu Phương thức điều ch đượ ửế c s d ng ụ

r ng rãi t i b ộ ạ ộ phát là điều ch ế cường độ, trong đó cường độ phát x c a ngu n quang ạ ủ ồ

s ẽ được điều ch b i s u c n truyế ở ố liệ ầ ền đi Bộ phát tín hi u bao g m b ệ ồ ộ điều ch , ế

mạch điều khi n, ngu n quang, b phát tín hi u ể ồ ộ ệ

Kênh truyền:

Trong h ệ thống quang không dây, kênh truy n tín hiề ệu là môi trường không khí Tín hi u ch u ệ ị ảnh hưởng, hao t n b i các y u t ổ ở ế ố môi trường Ngoài ra, tín hi u ệcòn chị ảnh hưởu ng b i các hiện tưởở ng h p th , tán x ấ ụ ạ

B thu tín hiộ ệu:

B thu tín hi u có nhi m v chính là thu, l c, khôi ph c tín hiộ ệ ệ ụ ọ ụ ệu được phát đi

t b phát, chuyừ ộ ển đổi tín hiệu quang thu được sang tín hiệu điện Các tín hi u sau ệkhi được chuyển đổ ẽ đượi s c chuy n t i các thi t b u cu i B thu bao g m b ể ớ ế ị đầ ố ộ ồ ộthu tín hiệu quang, b l c tín hi u, b tách sóng và b gi i đi u ch ộ ọ ệ ộ ộ ả ề ế

2.3 H Ệ THỐ NG H T NG M Ạ Ầ Ạ NG TRÊN CAO HAP

High-altitude platform (HAPs) là nh ng máy bay, khinh khí cữ ầu được đặt ở

độ cao trên 20km, trong tầng bình lưu của khí quy n, ể đượ ử ụng đểc s d thi t l p m t ế ậ ộ

m ng vi n thông ho c th c hi n vi n thám ph c v ạ ễ ặ ự ệ ễ ụ ụ người dân hay quân đội Nó có

thể là máy bay, tàu bay ho c khí cầu, có ngườ ạặ i l i hoặc không có người lái

HAP hoạt động trong tầng bình lưu, nơi mà nhiệt độ gi m dả ần theo độ cao, HAP nằm ngay trên đỉnh c a tủ ầng đối lưu, nơi mà nhiệt độ duy trì -60 C, t ng bình ở o ầlưu bắ ầ ở đột đ u cao 7km các đ a c c và 18km ở ị ự ở xích đạo, cho đến độ cao 50km

Trong luận văn, tác giả ả gi thiết độ cao c a HAP nủ ằm ở độ cao 20km, tại độ cao này, tốc độ gió là không đáng kể nên các HAP không t n nhiố ều năng lượng để duy trì v trí M t th m nh quan trị ộ ế ạ ọng khác là độ bao ph r ng cho vi c truy n thông ủ ộ ệ ềcũng như nằm trên độ cao thương ạm i

Hình 4: Hệ ố th ng HAP High Altitude Platform –Trong trường h p s d ng nhi u HAP, khi các thi t b FSO trên mợ ử ụ ề ế ị ặt đất muốn

k t n i v i nhau, thì thi t b ngu n s truy n d ế ố ớ ế ị ồ ẽ ề ữliệu lên HAP tương ứng trên không gian c a c m mủ ụ ặt đất, r i các thi t b FSO trên các HAP s ồ ế ị ẽtruyền d u cho nhau ữliệ

rồi truyề ới thiế ị FSO đích trên mặ ấn t t b t đ t

Hình 5: Hệ ố th ng nhi u HAP ề

FSO là m t công ngh t m nhìn thộ ệ ầ ẳng nên các điểm k t n i bu c ph i nhìn ế ố ộ ả

thấy nhau Hơn ữ n a, khi ánh sáng truy n qua không gian, nó phề ả đối i m t v i các ặ ớthách th c l n do s ứ ớ ự thay đổ ủi c a b u khí quyầ ển như: sương mù, mưa tuyết, ự ô s nhiễm, ự ấ s h p th , s tán x , s nhi u lo n, v t c n v t lý hay s lụ ự ạ ự ễ ạ ậ ả ậ ự ệch hướng phát thu khi tòa nhà dao động…

Trong th c t ự ếchất lượng các liên k t FSO ph ế ụthuộc khá nhiều vào điều ki n ệthời ti Các liên k t FSO s ết ế ẽchịu suy hao đường truyền trong các điều kiện như mưa, sương mù, tuy t ế

Hình 6: Ảnh hưởng c a môi trư ng t i hệ ốủ ờ ớ th ng FSO

Phân c m là k ụ ỹthuậ ất r t quan ng trong khai phá d u, nó thu c l p các trọ ữliệ ộ ớphương pháp Unsupervised Learning trong Machine Learning Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về ỹ k thuật này, nhưng về ả b n ch t ta có th hi u phân c m là các ấ ể ể ụqui trình tìm cách nhóm các đối tượng đã cho vào các cụm (clusters), sao cho các đối tượng trong cùng 1 cụm tương tự (similar) nhau và các đối tượng khác c m thì không ụtương tự (Dissimilar) nhau

K-Means là thu t toán r t quan trậ ấ ọng và đượ ửc s d ng ph bi n trong k ụ ổ ế ỹthuật phân cụm Tư tưởng chính c a thu t toán K-ủ ậ Means là tìm cách phân nhóm các đối tượng (objects) đã cho vào K cụm (K là s các cố ụm được xác đinh trước, K nguyên dương) sao cho tổng bình phương khoảng cách giữa các đối tượng đến tâm nhóm (centroid) là nhỏ nh t ấ

Khởi tạo n tâm cụm ngẫu nhiên

Gán các node vào cụm gần nhất

Các cụm ổn định, không thay đổi

Tính lại tọa độ tâm cụm

- S ốthiết bị FSO ối đa t trong một cụm

- S c m là s t i thiố ụ ố ố ểu để ả gi m chi phí lắp đặt, duy trì và thiết bị

Khi áp d ng mô hình thu t toán K-mean vào vi c phân c m các thi t b ụ ậ ệ ụ ế ịFSO dưới mặt đất, tác gi ả đưa thêm các điều ki n ràng buệ ộc để ả gi i quy t yêu c u lu n ế ầ ậvăn:

Điều ki n 1: Gi thi t r ng các liên k t t thi t b ệ ả ế ằ ế ừ ế ị FSO dưới mặt đấ ớt t i HAP

có băng thông tối đa là bằng nhau và m i HAP ch cung c p mỗ ỉ ấ ột ngưỡng băng thông

nhất định Theo tài li u ITU [2], tệ ại độ cao 20km, khẩu độ ở ủ m c a thi t b ế ị FSO đặt trên HAP là 25o, thì băng thông tối đa cho mỗi liên k t v i các thi t b ế ớ ế ị FSO dưới m t ặ

đất là 2Mb/s đến 45Mb/s Vì th trong luế ận văn, để th nghi m tác gi ch n ử ệ ả ọ băng thông tối đa cho mỗi liên k t là 10Mb/s, gi i hế ớ ạn băng thông cho tổng băng thôngliên k t t các thi t b FSO t i HAP là 1000Mb/s V i l a ch n này, t ng s ế ừ ế ị ớ ớ ự ọ ổ ốthiế ịt b FSO trong một cụm không vượt quá 100 thi t b ế ị

Điều ki n 2: Trong luệ ận văn, tác giả ử th nghi m vệ ới độ bao ph c a thi t b ủ ủ ế ịHAP là 30km, d a trên tài li u: ITU [2]ự ệ , tài liệu này khuy n khích m t s tham s ế ộ ố ốtriển khai HAP v i khớ ẩu độ ở m c a thi t b ủ ế ị FSO đặt trên HAP là 25otại độ cao 20km, thì bán kính bao phủ ủa HAP đặ ạ c t t i tâm của khu v c là 30km.ự

2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ PHÒNG ĐƯỜNG ĐI

Trong vi c thi t k topo m ng, việ ế ế ạ ệc đưa ra các phương pháp dự phòng và khôi

phục là vô cùng quan trọng, để đảm bảo tính ổn định c a mủ ạng lưới

Các s c ự ố thường gặp trên đường truy n rề ất đa dạng, như đứt cáp, nhi u tín ễ

hi u, ệ ảnh hưởng b i th i ti tở ờ ế : mây, mưa, sương mù, Các s c có th x y ra t i các ự ố ể ả ạnút m ng, ho c k t n i giạ ặ ế ố ữa các điểm v i nhau Có th x y ra lớ ể ả ỗi đơn hoặc đồng thời nhi u l i cùng lúc ề ỗ

Các y u t ế ố đánh giá chất lượng m ng: Thạ ời gian gián đoạn càng nh càng t t, ỏ ốtính sẵn sàng c a dủ ịch v và kh ụ ả năng duy trì dịch vụ khi x y ra l i ả ỗ

d phòng m phòng sau:

Để ự ạng lưới, có thể có các phương pháp dự

- D phòng theo topo: ự

✓ D phòng vòng ự

✓ D phòng tuyự ến tính: Link, đoạn, đường

- D phòng theo viự ệc sử ụ d ng tài nguyên:

✓ D phòng dành riêng ự

✓ D phòng chia s ự ẻ

2.5.1 D phòng topo theo vòng ự

c n i v i nhau qua các link t o thành vòng tròn, d u

được truyền ngượ ạc l i khi có s c : ự ố

Hình 9: Dự phòng theo vòng

2.5.2 D phòng tuy n tính: ự ế

Là dự phòng thi t kế theo đườế ng th ng, g m 3 lo i: link, đoẳ ồ ạ ạn, đường

Hình 10: D phòng tuy n tính ự ế2.5.3 D phòng theo tài nguyên: ự

- D phòng dành riêng: M t tài nguyên d phòng ch ự ộ ự ỉ được dùng để ả b o v ệ

Hình 11: Dự phòng dành riêng và d phòng chia s ự ẻ

Với các phương pháp dự phòng như trên, áp dụng các yêu c u, ràng buầ ộc của bài toán: Có th x y ra l i k t nể ả ỗ ế ối ở ấ ứ điểm nào trên đường đi Tác giả ự b t c l a chọn