86 Trang 12 1MỞ ĐẦU Mạng quang học sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng WDM - Wavelength Division Multiplexing [5] và bộ khuếch đại quang để truyền tải dữ liệu trên một số l
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đặng Tuấn Linh Đặng Tuấn Linh Chuyên Ngành Kỹ Thuật Máy Tính Và Truyền Thơng Đánh Giá Hiệu Năng Những Thuật Tốn Cấp Phát Động Băng Thơng Hỗ Trợ Đa Bước Sóng Cài Đặt Cho Mạng WDM-PON LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên Ngành Kỹ Thuật Máy Tính Và Truyền Thơng 2011B Hà Nội- 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131912501000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đặng Tuấn Linh Đánh Giá Hiệu Năng Những Thuật Toán Cấp Phát Động Băng Thơng Hỗ Trợ Đa Bước Sóng Cài Đặt Cho Mạng WDM-PON Chuyên ngành : Kỹ Thuật Máy Tính Và Truyền Thơng LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chun Ngành Kỹ Thuật Máy Tính Và Truyền Thơng NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Nguyễn Tuấn Dũng Hà Nội – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung luận văn cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn trực tiếp TS Nguyễn Tuấn Dũng Mọi tham khảo dùng luận văn trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm công bố Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin chịu hồn toàn trách nhiệm Tác giả luận văn i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ADM Add / Drop Multiplexer ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line APON ATM Passive Optical Network ATM Asynchronous Transfer Mode BPON Broadband Passive Optical Network CO Central Office CoS Class of Service CBR Content Bit Rate DBA Dynamic Bandwidth Allocation DSL Digital Subscriber Loop DTMC Discrete Time Markov Chain DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing eDBA enhanced Dynamic Bandwidth Allocation ELAN Ethernet Local Area Network EPON Ethernet Passive Optical Network FDL Fiber Delay Line FIFO First In First Out FTTB Fiber to the Building FTTH Fiber to the Home FTTx Fiber To The x GPON Gigabit Passive Optical Network IP Internet Protocol IPACT Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time Limited Service Agreement AC IPP SA Interrupted Poisson Process ISP LAN Internet Service Provider Local Area Network MAC Medium Access Control MAN Metropolitan Area Network MEF Metro Ethernet Forum ii MTU Maximum Transmission Unit MTW Maximum Transmission Window NS Network Simulator OBS Optical Burst Switching OC Optical Channel OCS Optical Circuit Switching oDBA older Dynamic Bandwidth Allocation OE Opto-Electronic OLT Optical Line Terminal OMAN Optical Metropolitan Area Network ONU Optical Network Unit OPS Optical Packet Switching OTN Optical Transport Network OWS Optical Wavelength Switching P2P Peer to Peer PDF Probability Density Function PDU Protocol Data Unit PLR Packet Loss Ratio PON Passive Optical Network PtMT Point to Multipoint PtP Point to Point QoS Quality of Service RTP Real-time Transport Protocol RTT Round Trip Time TCP User Datagram Protocol TDM Time Division Multiplexing UDP UNI Transmission Control Protocol User Network Interface VoIP Voice Over IP WADM Wavelength Add / Drop Multiplexer WAN Wide Area Network iii WDM Wavelength Division Multiplexing WDM IPACT Wavelength Division Multiplexing Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time WDBA-C Wavelength Dynamic Bandwidth Allocation with Controlled WDBA-UC Wavelength Dynamic Bandwidth Allocation with UnControlled WDBA-CwE Wavelength Dynamic Bandwidth Allocation with EnhancedControlled WDM-PON Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình – Các lớp quang Hình – Minh họa OPS Hình – Minh họa OBS Hình – Mạng truy cập tới hộ gia đình 10 Hình – Mơ hình mạng quang thụ động 11 Hình – Các coupler 12 Hình – Coupler 8x8 12 Hình – Một vài mơ hình PON 14 Hình – Lưu lượng hướng xuống EPON 18 Hình 10 – Lưu lượng hướng tải lên EPON 19 Hình 11 – Thời gian Round-trip 21 Hình 12 – Giao thức MPCP hoạt động tin GATE 22 Hình 13 – Giao thức MPCP hoạt động tin REPORT 23 Hình 14 – Kiến trúc WDM-PON 24 Hình 15 – Kịch thử nghiệm cân tải với bước sóng 27 Hình 16 – Thời gian đáp ứng đo nút 28 Hình 17 – Kịch thử nghiệm với bước sóng (TH5) 29 Hình 18 – Kịch thử nghiệm với bước sóng (TH6) 30 Hình 19 – Kết thử nghiệm 30 Hình 20 – Cấu trúc logic ONU 31 Hình 21 – Cấu trúc logic OLT 32 Hình 22 – Mơ hình mạng truy nhập EPON 33 Hình 23 – Cấp phát lưu lượng ONU 34 Hình 24 – Các bước thuật toán IPACT 38 Hình 25 – DBA với thời gian tính tốn 39 Hình 26 – Mơ hình eDBA OLT 42 Hình 27 –Truyền liệu bổ sung với ONU 44 v Hình 28 –Truyền liệu bổ sung với ONU 44 Hình 29 – Thuật tốn WDM IPACT 48 Hình 30 – Kiến trúc NS2 53 Hình 31 – Nguồn IPP 55 Hình 32 – Sơ đồ khối file Agent-edba.h/Agent-edba.cc 59 Hình 33 – Mối liên hệ lớp Agent-Dborn 63 Hình 34 – Trễ truy nhập với DBA (TH1) 67 Hình 35 – Trễ truy nhập với IPACT-LSA (TH1) 68 Hình 36 – Độ trễ gói tin DBA (TH2) 69 Hình 37 – Độ trễ gói tin IPACT-LSA (TH2) 69 Hình 38 – Độ trễ trung bình gói tin ONU cài đặt eDBA (TH1) 70 Hình 39 – Độ trễ trung bình gói tin ONU cài đặt eDBA (TH2) 71 Hình 40 – Tỷ lệ gói tin IPACT, DBA, eDBA (TH1) 72 Hình 41 – Tỷ lệ gói tin IPACT, DBA, eDBA (TH2) 72 Hình 42– Cài đặt IPACT-LSA với tải không đồng ONU 74 Hình 43 – Cài đặt EDBA với tải không dồng ONU 75 Hình 44 – Tỷ lệ băng thông sử dụng (đo coupler) 75 Hình 45 – 2-kênh WDM-PON 76 Hình 46 – Pdf ONU có u cầu băng thơng lớn 77 Hình 47 – Độ trễ trung bình đo ONU với thuật tốn WDBA-UC 78 Hình 48 –Độ trễ trung bình đo ONU với thuật tốn WDBA-C 78 Hình 49 – Độ trễ trung bình đo ONU với thuật tốn WDBA-CwE 79 Hình 50 – Tỷ lệ gói tin ONU với thuật toán WDBA-UC 80 Hình 51 – Tỷ lệ gói tin ONU với thuật toán WDBA-C 80 Hình 52 – Tỷ lệ gói tin ONU với thuật toán WDBA-CwE 81 Hình 53 – Phân bố chu kỳ truyền dẫn theo tỷ lệ điền đầy (tải mạng 50%) 81 Hình 54 – Phân bố chu kỳ truyền dẫn theo tỷ lệ điền đầy (tải mạng 80%) 82 Hình 55 – Độ trễ trung bình gói tin Premium K thay đổi với thuật toán 83 Hình 56 – Độ trễ trung bình lớp dịch vụ BestEffort K thay đổi với thuật toán 83 vi Hình 57 – Tỷ lệ gói tin BestEffort K thay đổi với thuật toán 84 Hình 58 – Lượng băng thơng lãng phí với K=2,4,6 85 vii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ MẠNG QUANG 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Ưu điểm mạng quang .5 1.1.2 Các lớp mạng quang 1.1.3 Các công nghệ chuyển mạch quang 1.2 Hiện trạng mạng quang Việt Nam 1.2.1 Mạng truy nhập quang thụ động( PON) 1.2.2 Khái quát chung công nghệ PON 11 1.2.3 Bộ tách ghép quang .12 1.2.4 Mơ hình PON 13 1.2.5 Các thiết bị đầu cuối mạng PON 14 1.2.6 So sánh giải pháp truy nhập mạng PON .15 1.3 Kết luận chương 16 CHƯƠNG - MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG E-PON VÀ WDM-PON .17 2.1 Giới thiệu chung EPON 17 2.1.1 Ưu điểm mạng quang thụ động Ethernet .17 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 18 2.1.3 Giao thức điều khiển đa điểm MPCP (Mutil Poit Control Protocol) 19 2.2 Giới thiệu WDM-PON 24 2.2.1 Sự cần thiết WDM- PON .25 2.2.2 Ưu điểm WDM -PON 26 2.2.3 Cấu trúc logic ONU WDM-PON 30 2.2.4 Cấu trúc OLT WDM-PON 31 2.3 Kết luận chương 32 CHƯƠNG 3: PHÂN PHỐI BĂNG THÔNG TRONG EPON 33 3.1 Mơ hình cấp phát lưu lượng 33 3.2 Thuật toán cấp phát băng thông động (DBA) .35 3.2.1 Thuật toán IPACT 35 3.2.2 Thuật toán DBA 39 3.2.3 Thuật toán eDBA 41 viii