Viết phần mềm thiết kế mạng onpology sử dụng thuật toán men tor
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐIỆN TỬ - VIỄN BÀI TẬP LỚN TỔ CHỨC VÀ QUY HOẠCH VIỄN THÔNG Đề tài : Viết phần mềm thiết kế mạng TOPOLOGY sử dụng thuật toán MenTor Giảng viên hướng dẫn : T.S Nguyễn Văn Thắng Hà Nội 11 – 2010 THÔNG MỤC LỤC I.GIỚI THIỆU CHUNG Công nghệ viễn thông điện tử tiếp tục tiến nhanh chóng kể từ có phát minh hệ thống điện tín điện thoại đến mức cách mạng hoá phương tiện thông tin truyền thông khoảng kỷ trước Ngày hệ thống thông tin viễn thông điện tử xem phương tiện kinh tế có để trao đổi tin tức số liệu Ngoài ra, song song với phát triển, tăng trưởng kinh tế việc hình thành phương tiện cần thiết cho viễn thông điện tử tăng dịch vụ có chất lượng dịch vụ viễn thông tiên tiến Do đó, việc tổ chức mạng viễn thông nhằm tạo mạng viễn thông có đủ khả đáp ứng yêu cầu đóng vai trò quan trọng Đồng thời, tổ chức mạng lưới phát triển trở thành phần quan trọng xã hội thông tin hóa cao tương lai Hệ thống mạng viễn thông tập hợp trang bị thiết bị kỹ thuật để cung cấp dịch vụ viễn thông cho người sử dụng • Các phận cấu thành hệ thống mạng viễn thông Nhìn từ quan điểm phần cứng, hệ thống viễn thông bao gồm thiết bị: + Thiết bị đầu cuối thông tin: để đưa thông tin người sử dụng vào mạng nhận thông tin mạng cho người sử dụng + Thiết bị chuyển mạch : để liên hệ đầu cuối theo yêu cầu + Thiết bị truyền dẫn : để liên kết nhóm a nhóm b ( a-b ) : đường dây thuê bao ( b-b ) : đường trục ( trung kế ) ( a-b ) : mạng AN mạng lõi có LE làm biên giới phân cách • Các phần mềm ( Kỹ thuật mạng ) + Cho biết phần cứng liên hệ với -> Topo mạng Với Topo mạng ta phân biệt rõ mạng AN mạng lõi AN (a-b), lõi (b-b) + Các giao thức mạng : Cung cấp dịch vụ viễn thông cho người sử dụng + Giao thức để liên kết + Giao thức để trao đổi thông tin, hai giao thức tách rời, kết hợp với + Quản lý khai thác mạng Về phần mềm việc tổ chức mạng viễn thông ngày trở thành phần quan trọng hệ thống viễn thông giới Để xây dựng mạng ta phải xây dựng cấu hình phần tử mạng MENTOR Mesh Network Topology Optimization Routing thuật toán thích hợp cho việc thiết kế mạng thông tin không phụ thuộc vào đặc điểm công nghệ hay kiến trúc mạng thay vào phụ thuộc vào nguyên tắc thiết kế mạng MENTOR ứng dụng nhiều loại mạng, đặc biệt mạng ATM Chương trình MENTOR ứng dụng tin học việc thiết kế Topology cho mạng thuật toán tên Tất nhiên nhiều hạn chế nên chương trình mang tính chất mô phỏng, giả thiết , điều kiện chưa thể giống hoàn toàn yêu cầu thực tế giúp nắm trình xây dựng Topology cho mạng II YÊU CẦU CỦA BÀI TOÁN +Thiết kế mạng Topology theo thuật toán MenTor +Viết phần mềm tạo topology mạng viễn thông theo thuật toán Mentor + INPUT : N(nxn) : Số lượng nút mạng Cost : Ma trận [ n x n ] chi phí kết nối nút W : Ma trận lưu lượng [ n x n ] Pc ,W , R ,D : tham số xác định nút BACKBONE α : Tham số xác định Cmax[ nx n] : Giá trị tối đa dung lượng liên kết nút (hiệu dụng ) +Tìm kết nối nút α cho biết dạng MST hay PST, MenTor Tổng chiều dài , chiều dài đường +Direct link : Tìm kết nối Direct link +Đường +Tất thể hình đồ hoạ III TỔNG QUAN VỀ THUẬT TOÁN MENTOR III.1 LÝ THUYẾT CHUNG Trong mạng viễn thông có nút mạng liên kết với tạo thành hệ thống mạng Trong hệ thống mạng có nhiều mạng truy nhập ( Access Network ) mạng access liên hệ với thông qua mạng đường trục ( Backbone Network ) Vì nút mạng chia làm loại, nút truy nhập (Access) nút Backbone Trong mạng truy nhập (AN) có nút Backbone nút Access khác, nút Access muốn kết nối với nút mạng truy nhập khác phải thông qua nút Backbone Mạng Backbone cầu nối để mạng truy nhập kết nối với nhau, mạng thiết lập qua nút Backbone Các tiêu, yêu cầu kĩ thuật tính chất hai mạng khác nhau, toán đặt thiết lập hệ thống mạng nút mạng cho trước để đảm bảo số tiêu chuẩn, yêu cầu định tối ưu hoá số mặt cần thiết Chương trình sử dụng thuật toán MENTOR để giải toán để thiết lập mạng Backbone ta dùng thuật toán Mentor Ta có thông số giả thiết sau + Tổng số nút mạng toàn hệ thống mạng kí hiệu N đánh số từ ÷ ( N – 1) + Để biểu diễn liên hệ nút mạng với ta có ma trận sau : + Ma trận chi phí Cost[NxN] Đây ma trận chiều đối xứng, chứa chi phí kết nối nút Hàng i cột j chứa giá trị chi phí từ nút i đến nút j + Ma trận lưu lượ n g W[NxN] Là ma trận chiều đỗi xứng, chứa mức độ yêu cầu liên lạc nút với Hàng i cột j chứa giá trị yêu cầu từ nút i đến nút j + Ma trận dung lượng tối đa CMAX[NxN] Cũng ma trận đối xứng chiều Chứa giá trị ( hiệu dụng ) tối đa dung lượng kênh liên kết nút + Từ ma trận yêu cầu CMAX ma trận chi phí Cost ta xây dựng ma trận trọng số W nút Là ma trận chiều, trọng số nút thứ i tính theo công thức là: III.2 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THUẬT TOÁN Thuật toán gồm bước : • Bước Xắp xếp tất liên kết tăng dần theo chi phí, lưu vào danh sách có thứ tự • Bước Kiểm tra xem tất nút kết nối o Nếu : Kết thúc thuật toán o Nếu sai : Thực bước • Bước Chọn kết nối danh sách ( kết nối có chi phí nhỏ lại danh sách ) • Bước Kiểm tra liên kết thêm vào tạo thành chu trình hay liên kết vừa tạo có làm cho tổng trọng số nút vượt mức giới hạn W hay không ? o Nếu : Xoá liên kết vừa tạo, quay lại bước o Nếu sai : Thêm liên kết vừa kiểm tra vào III.3 THUẬT TOÁN MENTOR + Thuật toán dùng để thiết lập mạng nút Backbone Thuật toán gồm bước : Bước 1:Tìm tâm C mạng Ta tính: + Nút C tâm mạng có giá trị tương ứng nhỏ tất nút + Tâm mạng nút có chi phí đến nút khác bé ( Cij nhỏ ) có khả xử lý thêm nhiều lưu lượng ( Wj nhỏ ) Bước 2: Tìm nút Backbone Cho giá trị : − Ngưỡng ( threshold ) W − Bán kính R + Tìm nút Backbone nút có trọng số W + Sau dùng nút Backbone vừa tìm quay vòng tròn tâm R Các nút vòng tròn mà Backbone nút Access nút Backbone + Đối với nút lại chưa thiết lập Ta tính giá trị : +(1- ) Với : • : chi phí từ nút j đến nút tâm mạng • D đường kính mạng ( chi phí lớn nút ) • tham số điều khiển mối quan hệ tương đối việc chọn nút Backbone theo khoảng cách hay theo trọng số, có giá trị từ đến Chọn nút j có Fj MAX nút backbone Và quay bán kính R để chọn thêm nút Access cho nút backbone Lặp lại bước vừa tất nút chọn Bước : Tìm Mentor Khởi tạo : − Tìm lại tâm C nút Backbone theo cách bước − Gọi N tập nút nằm Khởi tạo N = {} − Thêm nút gốc C vào N Thực : − Gán nhãn cho nút lại tập L, ( i nút nằm chi phí từ nút i đến nút tâm, − Chọn nút j mà chi phí từ i đến j ) nhỏ thêm vào tập N, thêm cạnh ( j, nút liền trước ) vào − Lặp lại đến N chứa tất nút Backbone • Nếu = thuật toán Dijkistra tìm PST • Nếu = thuật toán Prim tìm MST Bước : Thêm Direct Link Tìm tập nút không lân cận Thêm Direct Link ( Link trực tiếp ) cho cặp nút lưu lượng bị tải Lưu lượng liên kết bị tải tổng lưu lượng qua liên kết ( tổng giá trị Req link khác qua liên kết ) lớn băng thông hiệu dụng liên kết : Trong : hệ số sử dụng băng thông có liên kết ( thường lấy = 80% ) IV THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH Vì chương trình đòi hỏi nhiều thuật toán, sử dụng nhiều cấu trúc liệu phức tạp nên ta lựa chọn ngôn ngữ lập trình mạnh Visual C# 2008 A Giao diện chương trình B.Với chức : Nhập vào số lượng nút (N) Và nhấn nút tạo chương trình sinh ngẫu nhiên N nút đánh số từ đến N-1 hiển thị lên hình Sau ta nhập thông số đầu vào : + Pc : Hệ số lựa chọn nút backbone + Alpha : Là hệ số α dùng thuật toán Mentor + W ( threshold ) giá trị ngưỡng để chọn nút Backbone + R : Bán kính mạng truy nhập + Gamma : Là hệ số sử dụng băng thông γ Sau nhập thông số đầu vào ta nhấn nút Make Topology để chương trình hiển thị node 10 Để thực thuật toán Mentor thiết lập mạng nút Backbone ta nhấn nút Run 11 4.Chương trình có chức tìm đường nút với (đường hiển thị màu ) 12 Sau ta thiết lập Quá tả i hiển thị hình cách đánh dấu vào ô hiển thị phần Quá tải Thông tin chương trình 13 V KẾT LUẬN Trong trình viết chương trình có nhiều khó khăn nhờ hướng dẫn tận tình Thầy nỗ lực thân mà chúng em hoàn thành tập lớn này, thời gian trình độ sinh viên có hạn nên tránh khỏi vài sai sót Chúng em mong nhận lời khuyên Thầy để chúng em hiểu thêm tập lớn nói riêng môn học nói chung Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Thầy 14 [...]...3 Để thực hiện thuật toán Mentor thiết lập mạng giữa các nút Backbone ta nhấn nút Run 11 4.Chương trình còn có chức năng tìm đường đi giữa 2 nút bất kì với nhau (đường đi được hiển thị màu ) 12 Sau đó ta có thể thiết lập các Quá tả i và hiển thị ra màn hình bằng cách đánh dấu vào ô hiển thị trong phần Quá tải 5 Thông tin về chương trình 13 V KẾT LUẬN Trong quá trình viết chương trình tuy ... kiến trúc mạng thay vào phụ thuộc vào nguyên tắc thiết kế mạng MENTOR ứng dụng nhiều loại mạng, đặc biệt mạng ATM Chương trình MENTOR ứng dụng tin học việc thiết kế Topology cho mạng thuật toán tên... nhau, toán đặt thiết lập hệ thống mạng nút mạng cho trước để đảm bảo số tiêu chuẩn, yêu cầu định tối ưu hoá số mặt cần thiết Chương trình sử dụng thuật toán MENTOR để giải toán để thiết lập mạng. .. giả thiết , điều kiện chưa thể giống hoàn toàn yêu cầu thực tế giúp nắm trình xây dựng Topology cho mạng II YÊU CẦU CỦA BÀI TOÁN +Thiết kế mạng Topology theo thuật toán MenTor +Viết phần mềm