Trang 1 TRẦN QUỐC TUẤNTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- ---*TRẦN QUỐC TUẤN Xử lý thông tin & truyền thôngĐỊNH TUYẾN MULTICAST VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM VỚI PHƯƠNG PHÁP Tra
TRẦN QUỐC TUẤN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -* TRẦN QUỐC TUẤN Xử lý thông tin & truyền thông ĐỊNH TUYẾN MULTICAST VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM VỚI PHƯƠNG PHÁP GIỚI HẠN CÁC SỰ PHÂN PHỐI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH: XỬ LÝ THƠNG TIN & TRUYỀN THƠNG Khóa: 2007 2009 Hà nội 2009 Hà Nội, 2009 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205161441000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -*** - TRẦN QUỐC TUẤN ĐỊNH TUYẾN MULTICAST VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM VỚI PHƯƠNG PHÁP GIỚI HẠN CÁC SỰ PHÂN PHỐI LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGÔ HỒNG SƠN HÀ NỘI 2009 LỜI CẢM ƠN Trước hết tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Ngô Hồng Sơn, thầy giáo hướng dẫn khoa học, người nhiệt tình hướng dẫn, bảo đưa đóng góp q báu để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo công tác Khoa Công nghệ thông tin, Đại học Bách Khoa Hà Nội trang bị cho kiến thức suốt thời gian học tập Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn anh, chị đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Hà nội ngày 21 tháng 11 năm 2009 Sinh viên thực Trần Quốc Tuấn Luận văn Cao học chuyên ngành Xử lý thông tin truyền thông 2007 - 2009 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Giới thiệu chung Công nghệ multicast mạng WDM Mục tiêu phạm vi luận văn Kết luận văn 10 Nội dung luận văn .10 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH TUYẾN MULTICAST VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRÊN MẠNG QUANG WDM 11 1.1 Giới thiệu mạng quang học WDM 11 1.1.1 Sự phát triển WDM 11 1.1.2 Phân loại hệ thống WDM 13 1.1.3 Sơ đồ chức hệ thống WDM 16 1.1.4 Các phần tử mạng WDM 18 1.1.5 Ưu nhược điểm công nghệ WDM 24 1.2 Giới thiệu chung multicast 26 1.2.1 Các mơ hình truyền thơng mạng 26 2.2.2 So sánh phương thức truyền 27 2.2.3 Đặc điểm multicast 27 2.2.4 Các vấn đề định tuyến multicast 28 1.3 Định tuyến gán bước sóng 34 1.3.1 Các phương pháp định tuyến toán SLE 36 1.3.2 Các phương pháp gán bước sóng tốn SLE 40 Luận văn Cao học chuyên ngành Xử lý thông tin truyền thông 2007 - 2009 CHƯƠNG II: ĐỊNH TUYẾN MULTICAST VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRÊN MẠNG QUANG WDM VỚI PHƯƠNG PHÁP GIỚI HẠN CÁC SỰ PHÂN PHỐI .44 2.1 Các khái niệm 44 2.1.1 Khái niệm Light–Tree: Optical Multicasting 44 2.1.2 Cây Steiner 47 2.1.3 Cây Light-Trees cho truyền thông Multicast 48 2.2 Vấn đề định tuyến multicast gán bước sóng mạng WDM 49 2.2.1 Tổng quan vấn đề 49 2.2.2 Khả multicast với chuyển mạch quang 53 2.2.3 Multicast mạng WDM single-hop 56 2.2.4 Multicast toàn quang mạng WDM diện rộng 60 2.2.5 Gán bước sóng 63 2.3 Định tuyến multicast gán bước sóng mạng quang WDM với phương pháp giới hạn phân phối (Limited Drop-offs) 64 2.3.1 Giới thiệu toán 64 2.3.2 Điều kiện toán 67 2.3.3 Giải pháp tối ưu cho k-MTR với k =3 72 2.3.5 Gán bước sóng cho multi-tree 74 CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .77 3.1 Mô thử nghiệm 77 3.1.1 Ma trận biểu diễn đồ thị 77 3.1.2 Mơ hình mơ 77 3.1.3 Cài đặt mô 80 3.1.4 Kết mô 81 3.2 Phân tích đánh giá .81 KẾT LUẬN 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 TÓM TẮT LUẬN VĂN .86 ABSTRACT .87 Luận văn Cao học chuyên ngành Xử lý thông tin truyền thông 2007 - 2009 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Viết đầy đủ viết tắt ATM Asynchronous Transfer Module Giải thích Chế độ truyền khơng đồng DEMUX Demultiplexer Giải ghép kênh DVMRP Distance Vector Multicast Giao thức định tuyến phát đa Routing Protocol phương theo vectơ khoảng cách DWDM Desen Walength Division Ghép kênh phân chia theo Multiplexing bước sóng mật độ cao EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Khuếch đại sợi pha tạp erbium FWM Four – Wave Mixing Trộn bốn bước sóng ILP Integer Linear Program Quy hoạch tuyến tính nguyên ISDN Integrated Service Digital Mạng số liên kết dịch vụ Network LAN Local Area Network Mạng cục MOD Modulation Điều chế MUX Multiplexer Ghép kênh OADM Optical add-drop multiplexer Bộ tách ghép kênh quang OCX Optical Cross Connect Kết nối chéo quang OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang PIM Protocol Independent Multicast Giao thức multicast độc lập RDF Reverse Path Forwarding Thuật tốn tìm đường đảo ngược RWA Routing and Wavelength Định tuyến gán bước sóng Assignment Luận văn Cao học chuyên ngành Xử lý thông tin truyền thông 2007 - 2009 SDH Synchronous Phân cấp đồng số SONET Synchronous optical networking Đồng kết nối mạng quang TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia thời gian VPN Vitual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WCA Wavelength Conveter Awave Bộ chuyển đổi bước sóng WDM Wavelength Division Ghép kênh phân chia bước Multiplexing sóng Luận văn Cao học chuyên ngành Xử lý thông tin truyền thông 2007 - 2009 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1- Sự phát triển hệ thống WDM 11 Hình 1.2- Mạng WDM định tuyến bước sóng 12 Hình 1.3 Sơ đồ truyền dẫn hai chiều hai sợi quang 14 Hình 1.4 Sơ đồ truyền dẫn hai chiều sợi quang 15 Hình 1.5: Sơ đồ chức hệ thống WDM 17 Hình 1.6: Sơ đồ khối đầu cuối đường quang (OLT) 18 Hình 1.7: Sơ đồ khối khuếch đại đường dây quang 20 Hình 1.8: Bộ xen rẽ quang OADM 21 Hình 1.9: Bộ xen rẽ quang sử dụng cách tử Bragg 21 Hình 1.10: Sơ đồ OADM điều khiển 22 Hình 1.11- Mơ hình mạng có sử dụng OXC 23 Hình 1.12: Mơ hình broadcast 26 Hình 1.13: Mơ hình multicast 27 Hình 1.14: Giao thức PIM - SM 32 Hình 1.15: Định tuyến cố định từ nút tới nút 36 Hình 1.16: Định tuyến luân phiên cố định 37 Hình 1.17: Định tuyến thích nghi từ nút tới nút 39 Hình 1.18: Yêu cầu thiết lập kết nối đồ thị chuyển đổi tương ứng 42 Hình 2.1: Topology NSFNET 46 Hình 2.2: Các đường dẫn ảo bao gồm light-tree bao gồm node nguồn UT, node đích NE, TX IL 46 Hình 2.3: Mạng node với light-tree (đường nét đậm) 48 Hình 2.4: Một chuyển mạch chia chuyển cách sử dụng 1xM cổng chuyển quang (G) 1x2 chuyển mạch 52 Hình 2.5: Ba mơ hình multicast (a) MSW (b) MSDW (c) MAW 55 Hình 2.6: Mơ hình topology hình 57 Luận văn Cao học chuyên ngành Xử lý thông tin truyền thông 2007 - 2009 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: So sánh giá mạng multicast WDM đa trang thái crossbar mơ hình khác (CB: crossbar, MS: đa trạng thái) 56 Bảng 3.1: Topology mạng NSFnet 78 Bảng 3.2: Topology mạng sinh ngẫu nhiên 79 Bảng 3.3 Kết mô với mạng NSFnet 81 Bảng 3.4 Kết mô với mạng ngẫu nhiên 81 Luận văn Cao học chuyên ngành Xử lý thông tin truyền thông 2007 - 2009 MỞ ĐẦU Giới thiệu chung Trong năm cuối kỷ 20, đầu kỷ 21, cơng nghệ truyền thơng, tin học có bước phát triển mạnh mẽ, có ảnh hưởng sâu sắc đến đời sống kinh tế xã hội Sự phát triển làm thay đổi hẳn cách sống, cách làm việc người đưa loài người sang kỷ nguyên – kỷ nguyên kinh tế trí thức Để đáp ứng vai trò động lực thúc đẩy phát triển kỷ nguyên thông tin, thời gian qua công nghệ điện tử - viễn thông – tin học phát triển vũ bão tạo nên nhiều thay đổi kinh tế nói chung thân ngành Viễn thơng nói riêng Mặt khác, cơng nghệ truyền dẫn quang ghép kênh phân chia theo bước sóng – WDM (Wavelength Division Multiplexing) đời với ưu điểm vượt trội chất lượng truyền dẫn cao, đặc biệt băng thông rộng/tốc độ lớn (tới hàng ngàn Terabit) cách mạng không cơng nghệ truyền dẫn mà cịn giải pháp phát triển mạng viễn thơng Nó giúp cho khả tổ chức mạng trở nên đơn giản, tính hiệu kinh tế chất lượng dịch vụ cao so với giải pháp tích hợp dịch vụ cách truyền dẫn độc lập dịch vụ bước sóng khác Tuy nhiên, đời WDM với ưu điểm vượt trội băng thông khơng thể khiến ta lãng phí nguồn tài ngun q giá Khi luồng âm thanh, hình ảnh cần truyền tới máy tính nằm phân tán Internet, lưu lượng phải gửi theo cách hiệu nhất, nghĩa dùng băng thơng tốt Multicast công nghệ tiêu chuẩn tiêu biểu cho phép truyền dẫn đa điểm-đa điểm hội nghị truyền hình, truyền dẫn điểm-đa điểm quảng bá âm thanh, video Internet Truyền thông Multicast đời cải tiến đáng kể yếu điểm hai mơ hình truyền thơng Unicast Broadcast Việc triển khai multicast WDM mang lại kết tốt, cho phép xây dựng mô Luận văn Cao học chuyên ngành Xử lý thông tin truyền thông 2007 - 2009