Một số phương pháp định vị liên kết lỗi trên mạng quang

1 MỞ ĐẦU Trong vài thập kỷ qua, ảnh hưởng “mạng” ngày rõ rệt việc tổ chức hệ thống máy tính Mạng máy tính hệ thống máy tính độc lập kết nối với nhằm đáp ứng công việc chung tổ chức Mạng đem lại thuận tiện sống như: cung cấp phương tiện liên lạc, chia sẻ tài nguyên sẵn có, cải tiến tin cậy dịch vụ, giảm thiểu chi phí… Mạng thông tin phát triển cách mạnh mẽ với phát triển nhanh chóng công nghệ quang học, thiết bị giao tiếp liên tục phát triển hướng đến mạng cáp quang (AONs) Trong mạng cáp quang WDM (phương thức ghép kênh theo bước sóng), hàng trăm bước sóng tích hợp sợi quang đơn Vì sợi quang bị đứt làm mát lượng liệu lớn Chính mà việc phát định vị lỗi nhanh chóng vấn đề quan trọng trình vận hành khai thác mạng cáp quang Phát lỗi liên kết mạng cáp quang thực nhiều tầng khác nhau: tầng quang, tầng vật lý, tầng mạng,… hầu hết phương pháp định tuyến có chế phát lỗi Để đẩy nhanh tốc độ phát lỗi, người ta đề xuất thiết kế tầng liên kết chéo (cross-layer) Tuy vậy, với kỹ thuật thời gian phát lỗi vài giây lâu so với yêu cầu đặc trưng mạng quang Do người ta hướng đến việc phát lỗi tầng quang Nói cách khác, phương thức thiết kế cho mạng cáp quang truyền thống áp dụng trực tiếp cho mạng cáp quang hoàn toàn( AONs) Ở tầng quang, lỗi phát việc đo lượng quang, phân tích quang phổ, Điều thực thiết bị quang đặc biệt gọi trạm kiểm soát (monitor) Phương pháp kiểm soát dựa kênh sử dụng kênh bước sóng liên kết trạm kiểm soát Điều yêu cầu nhiều trạm kiểm soát Phương thức kiểm soát liên kết khái niệm tốt hơn, yêu cầu liên kết trạm kiểm soát Để giảm thiểu số lượng trạm kiểm soát cần thiết phải có, tác giả đưa khái niệm monitoring-cycle (m-cycle), m-tree, m-trail Ý tưởng cách tiếp cận là: Đối với: m - cycle tìm tập M m-cycle {c1, c2,… cM} cho tập bao phủ tất liên kết mạng, gán cho m-cycle trạm kiểm soát Mỗi liên kết bao phủ nhiều m-cycle Nếu liên kết bị lỗi gây mã cảnh báo tất m-cycle bao phủ lên liên kết Đối với m-tree cần diot laser thường đủ để theo dõi tất mạng Diot laser đặt nút truyền tín hiệu giám sát hướng liên kết gọi "ngọn cây" (head of the tree) Tại nút dọc theo liên kết đầu vào, tín hiệu giám sát bị dừng chuyển tiếp qua liên kết nhất, nhân gửi qua hai hay nhiều liên kết Đối với m-trail: Cho nút giám sát MN ={MN0, , MNn}, cần thiết kế giải pháp m-trail với số lượng nhỏ bước sóng cần cho việc giám sát, MN thực nhanh định vị rõ liên kết lỗi dựa tín hiệu báo động quang thu cách cục Trên sở ý tưởng trên, có nhiều thuật toán xây dựng m-cycle, m-tree, mtrail để phát định vị lỗi Luận văn tìm hiểu thuật toán xây dựng m-cycle, m-tree, m-trail với độ dài nhỏ nhằm nhanh chóng phát lỗi tầng quang Bố cục vủa luận văn trình bày sau: Chương 1: Mạng cáp quang Giới thiệu tổng quan mạng quang, kiến trúc mạng quang vấn đề mạng quang Chương 2: Một số phương pháp đinh vị liên kết lỗi mạng quang Trình bày phương pháp định vị liên kết lỗi mạng quang, phát biểu toán, thuật toán xây dựng m- cycle, m - trail, m - tree Chương 3: Kết thực nghiệm Thực nghiệm thuật toán M2-CYCLE Chương trình minh họa kết thực nghiệm, đánh giá, nhận xét CHƯƠNG – MẠNG CÁP QUANG 1.1 Giới thiệu chung Mạng cáp quang hoạt động dựa tượng phản xạ toàn phần sợi quang Nó nhanh mạng truyền thống liệu truyền qua sợi quang dạng photon, mạng truyền thống liệu truyền qua cáp đồng dạng electron Photon có lượng nhỏ electron, photon tương tác electron Mặt khác, ánh sáng có tần số cao nên bước sóng ngắn hơn, với chiều dài, cáp quang truyền nhiều thông tin cáp đồng Cùng với đặc tính ưu việt như: cung cấp băng thông cực lớn, chi phí thấp, tỉ lệ lỗi bít cực thấp, độ nhiễu tín hiệu nhỏ, yêu cầu không gian nhỏ, khả bảo mật cao…, mạng cáp quang công nghệ hứa hẹn cho tương lai sử dụng rộng rãi mạng truyền thông backbone (mạng truyền thông đường trục) 1.2 Công nghệ WDM Xác định lỗi nhiệm vụ quan trọng việc đạt khả tồn mạng all-optical WDM (phân chia đa hợp bước sóng) Để đảm bảo chất lượng cho người sử dụng dịch vụ (Qos) yêu cầu, thời gian dừng dịch vụ lỗi nên giảm đến mức tối thiểu để tránh liệu lớn Trong lỗi kế hoạch sống sót phụ thuộc, điều cấp bách mà lỗi xác định cách kịp thời, kết nối dịch vụ bị phá vỡ định tuyến lại để bỏ qua thành phần lỗi Để giảm thiểu thời gian xác định lỗi, chương trình giám sát lỗi quang học xem xét để tránh tín hiệu phức tạp Mục đích xác định lỗi liên kết nhanh rõ ràng nhất, lúc giảm thiểu đến mức thấp thời gian ước tính cho lỗi liên kết tài nguyên giám sát yêu cầu Theo lý thuyết, sợi quang có băng thông cực lớn (khoảng 25THz), gấp khoảng 1000 lần so với băng thông tổng cộng sóng radio vệ tinh trái đất Tuy nhiên tốc độ truy cập mạng người dùng bị giới hạn tốc độ điện nút mạng (vài Gb/s ) Sự không tương đồng băng thông quang điện làm cho việc khai thác hết băng thông khổng lồ sợi cáp quang mà dùng kềnh truyền song khó khăn Rất may cho người sử dụng công nghệ WDM (wavelength division multiplexing ) với EDFA (erbium doped fiber amplifer ) đời giải vấn đề WDM phương thức ghép kênh quang theo bước sóng Thông thường tuyến thông tin quang điểm nối điểm, sợi quang cho tia laser với bước sóng ánh sáng truyền qua, đầu thu, tách sóng quang tương ứng nhận tín hiệu từ sợi Mỗi sóng laser mang số tín hiệu điện với phổ định Từ năm 1980, công nghệ sợi quang có nhiều tiến nên phương thức ghép kênh quang theo bước sóng ứng dụng mạng viễn thông đường trục quốc tế Ở đây, WDM cho phép ta tăng dung lượng kênh mà không cần tăng tốc độ bít đường truyền không dùng thêm sợi dẫn quang Nó cho phép khai thác cách đơn giản kinh tế lượng thông tin vào sợi quang đơn (sợi quang cho chùm laser truyền qua lõi nó, sợi quang đa chế độ nhiều chùm laser truyền qua lõi góc khác ) cự ly dài tăng độ mềm dẻo cấu trúc phân phối Những đường truyền dẫn thử nghiệm đạt tốc độ lưu lượng 160Gbit/s phân phối kênh ghép theo bước sóng Hơn nữa, ghép kênh theo bước sóng WDM không giảm bớt ảnh hưởng tán sắc mà chống tổn hao phân cực Các hệ thống tin quang đại có sử dụng khuếch đại quang để ghép nhiều kênh theo WDM Nếu với lưu lượng 2,5Gbit/s, ghép theo WDM từ đến 16 luồng ta thực đường thông tin quang với lưu lượng 20Gbit/s đến 40Gbit/s sợi đơn mà dùng lại cá thiết bị ghép kênh phân kênh có Nói cách khác, WDM cho phép tăng tích số lưu lượng nhân với cự ly sợi quang 1.3 Một số khái niệm mạng cáp quang 1.3.1 Định tuyến gán bước sóng Trong mạng cáp quang, kết nối thực lightpath Thuật toán để chọn tuyến (path) bước sóng (wavelength) cho việc thiết lập lightpath gọi thuật toán định tuyến ấn định bước sóng (RWA) Yêu cầu kết nối (hay lưu lượng) mạng tĩnh động Đối với lưu lượng mạng tĩnh, yêu cầu kết nối thường biết trước Lưu lượng mạng xác định theo cặp nguồn-đích dựa đánh giá chiều dài liên kết chúng Chúng ta cần chọn tuyến bước sóng cho tất nhu cầu đáp ứng với số bước sóng cần sử dụng nhất, cực đại số nhu cầu thỏa mãn với số bước sóng cố định Vấn đề nằm toán thiết lập lightpath tĩnh (SLE) Bài toán SLE chứng minh NP đầy đủ, thuật toán giải gần với thời gian đa thức thường sử dụng Khi nhu cầu lưu lượng mạng động, yêu cầu kết nối mạng ngẫu nhiên Các lightpath thiết lập tồn khoảng thời gian có hạn Khi nhu cầu lưu lượng mạng thay đổi thành phần mạng bị hỏng, số lightpath tồn bị loại bỏ, số lightpath thiết lập để phù hợp với thay đổi Không giống toán RWA tĩnh, lời giải cho toán RWA động tính toán đơn giản, yêu cầu cần xử lý trực tuyến Thuật toán RWA động thực đơn giản thuật toán RWA tĩnh yêu cầu kết nối tương lai, tất yêu cầu kết nối biết trước thuật toán RWA tĩnh Thuật toán RWA động xử lý yêu cầu kết nối hoàn toàn theo thứ tự mà chúng đến, thuật toán RWA tĩnh xử lý yêu cầu theo thứ tự định vài thuật toán heuristic Các thuật toán Heuristic gán bước sóng cho tuyến theo trật tự không tăng chiều dài hop chúng (hop bước truyền, nút mạng kết nối trực tiếp với lightpath tạo nên hop), kết nối có số hop lớn thường khó tìm bước sóng rỗi toàn tuyến so với kết nối có số hop nhỏ Ví dụ sau chứng minh cho vấn đề nói Ví dụ: Xét mạng với nút bước sóng w0 w1 hình 1.3 Cần thiết lập lightpath cặp nút ,,, Giả thiết yêu cầu đến theo thứ tự Một thuật toán RWA động thiết lập lightpath p0, p1, p2 cho yêu cầu đến hình 1.4(a) Thuật toán sử dụng bước sóng rỗi cho tuyến chọn Các lightpath p0, p1 sử dụng w0, p2 sử dụng w1 Không có lightpath thiết lập nút nút 2, tuyến nút không đảm bảo liên tục bước sóng Một thuật toán RWA tĩnh thiết lập lightpath q0, q1, q2 q3 cho cặp nút hình 1.1(b) Thuật toán xét kết nối thứ tự không tăng chiều dài hop, bước sóng rỗi gán cho kết nối Ở cặp nút xét theo thứ tự ,,, Hình 1.1: Các lightpath thiết lập với a) RWA động b) RWA tĩnh Bài toán RWA toán NP-đầy đủ, để giải người ta thường chia thành hai toán con: Định tuyến ấn định bước sóng Có phương pháp định tuyến quan trọng: định tuyến cố định (fixed routing), định tuyến luân phiên (fixed alternate routing), định tuyến đầy đủ (exhaust routing) Phương pháp định tuyến cố định chọn tuyến cặp nút, thông thường tuyến tuyến ngắn cặp nút Phương pháp định tuyến luân phiên dùng hai hay nhiều tuyến cặp nút Những tuyến tìm theo thứ tự định trước, thường theo thứ tự không tăng chiều dài hop chúng Phương pháp định tuyến đầy đủ tìm kiếm tất tuyến cặp nút chọn tuyến ngắn (cái mà ấn định wavelength) theo trạng thái mạng Phương pháp định tuyến đầy đủ có tính khả thi cao hai phương pháp lại yêu cầu tính toán phức tạp Tương tự phương pháp định tuyến cố định yêu cầu tính toán đơn giản phương pháp định tuyến chọn lọc, tính khả thi lại thấp Phương pháp ấn định bước sóng chia thành bốn loại: bước sóng sử dụng nhiều (most used), bước sóng sử dụng (least used), thứ tự bước sóng cố định (fixed oder) thứ tự bước sóng ngẫu nhiên (random oder) Trong phương pháp thứ nhất, bước sóng tìm theo thứ tự không tăng khả tận dụng mạng Các lightpath nhóm lại để có nhiều bước sóng sẵn sàng cho yêu cầu kết nối sau Trong phương pháp thứ hai, bước sóng tìm theo thứ tự không tăng khả tận dụng mạng Phương pháp ấn định bước sóng cho lightpath để khác bước sóng chúng nhiều Ý tưởng yêu cầu tìm tuyến ngắn với bước sóng rỗi Phương pháp thứ ba ấn định bước sóng theo thứ tự cố định Mỗi bước sóng gán số, bước sóng với số thấp kiểm tra Trong phương pháp thứ tư, bước sóng gán theo thứ tự ngẫu nhiên Theo tài liệu báo cáo khoa học, với thuật toán định tuyến, hiệu phương pháp ấn định bước sóng 1.3.2 Sự cần thiết wavelength converter Nếu thiết bị chuyển đổi bước sóng (wavelength converters), lightpath yêu cầu sử dụng wavelength tất liên kết mà trải qua Điều biết ràng buộc liên tục bước sóng Và buộc làm giảm hiệu sử dụng tài nguyên mạng Chúng ta thấy rõ điều qua ví dụ đơn giản sau đây: w 1& w w0 w1 w1 w0 w1 w0 Hình 1.2: Mạng quang wavelength converter Ví dụ: Giả sử có mạng quang hình 1.2 wavelength converters mạng Mỗi liên kết có hai wavelength w0 w1 Giả sử có kết nối cặp nút (1, 4) (2, 3) Giả sử kết nối cặp nút (1,4) sử dụng lightpath theo đường (1, 3, 4) với wavelength w0 Kết nối cặp nút (2, 3) sử dụng lightpath theo đường (2, 1, 3) với wavelength w1 Bây giờ, giả sử có yêu cầu kết nối nút (1, 3) Rõ ràng thiết lập kết nối cho yêu cầu vì: Liên kết (1,3) bận (cả w0 w1 sử dụng), đường (1,2,4,3) không tồn wavelength cho tất liên kết liên kết (3,4) liên kết (1,2) có hai wavlength rỗi lại khác w0 w1 tương ứng Rõ ràng, trường hợp tài nguyên mạng rỗi lại không phục vụ nhu cầu kết nối Bây ta lại giả sử mạng có wavelength converter nút số Khi đó, yêu cầu kết nối nút (1, 3) ví dụ hình vẽ 1.3 Hình 1.3: Mạng quang với wavelength converters 10 Mạng cáp quang có bị lỗi đứt cáp vật lý hay lỗi vật lý nút mạng Do vậy, để an toàn cho liệu người ta thường phải sử dụng hai lightpaths cho kết nối Một lightpath dùng (primary) dùng làm dự phòng (backup) Điều biết toán định tuyến gán bước sóng mạng quang đàm bảo tính chịu lỗi Hình 1.4: Kỹ thuật chia sẻ dự phòng Trong thực tế, nút mạng liên kết chúng sợi quang hỏng tượng tự nhiên Khi hỏng hóc xảy ra, lightpath liên quan đến chúng bị hỏng theo, hệ hệ quả, truyền thông dựa lightpath bị cắt thông tin bị mát Vì vậy, để trách mát thông tin, truyền thông hai nút mạng thường xây dựng dựa hai lightpath khác Ví dụ, truyền thông hai nút (0, 5) thiết lập theo hai lightpath dọc theo hai tuyến (0, 1, 4, 5) (0, 2, 3, 5) Với cách thiết lập vậy, truyền thông nút luôn đảm bảo Mặt khác, mạng cáp quang thường có độ an toàn cao, vậy, nút mạng hai liên kết mạng hỏng đồng thời, đường backup chia liên kết đường primary chúng rời (ko có liên kết 52 xây dựng bao phủ vài nút liên kết d e Khi c-d e-f không phân biệt sau cy thêm vào, cy phải kết nối với VST lần hình 9c Vì lại thêm hai chord thêm vào cy, m2-cycle cy xây dựng Nếu thêm m2-cycle mở rộng để phân biệt hai lỗi này, số lượng m2-cycle không vượt số chord đồ G(V,E) Việc liên kết chứng đưa cho ba draft lý tưởng hình 2.15, số m2-cycle sinh thuật toán M2-CYCLE không lớn số m2-cycle sinh bới thuật toán sở spanning tree Thêm , bước cải tiến thuật toán M2-CYCLE có lẽ bỏ thêm vài m2-cycle dư thừa Định lý 3: So sánh với thuật toán xây dựng m-cycle sở spanning tree nào, độ dài m2-cycle độ dài bao phủ LC thuật toán M2-CYCLE nhỏ Chứng minh: Từ phần khai triển thuật toán M2-CYCLE, độ dài m2cycle xây dựng cớ sở liên kết đồ thị nhỏ Trong bước 3c phần khải triển, cần thêm m2-cycle mở rộng vào B, xây dựng theo cách thức có độ dài nhỏ Chú ý LC tổng độ dài tất m-cycle Khi số m2-cycle M2-CYCLE không lớn m-cycle cách tiếp cận sở spanning tree, dộ dài m2-cycle nhỏ nhất, theo LC M2-CYCLE nhỏ Định lý 4: Bước sóng kiểm soát W không lớn thuật toán sở spanning-tree Chứng minh: Cho CM Cs kết luận tương ứng thuật toán M2-CYCLE thuật toán sở spanning tree Bởi độ dài m2-cycle CM tối thiểu hóa, mở rộng vài m2-cycle CM biến CM thành Cs Trong hình 10, c1: b-a-e-b, c2: c-b-e-f-c c3: d-c-f-g-d ba m2-cycle CM c1 m-cycle Cs bao phủ chord Nếu thay 53 chord b-e c2 đường dẫn b-a-e, c-f c3 c-b-a-e-f, sau c2 c3 chuyển thành m-cycle Không tính tổng quát, xem xét b-a-e-b hình 10 Giả sử b-a, a-e, b-e bao phủ CM với só lần tương ứng là: 1 lần, 2 lần, x lần, tương ứng Để biến đổi CM thành Cs cần chuyển hướng vài cycle từ b-e thành b-a-e qua x-1 lần Sau đó, số lần bao phủ lên liên kết là:  b  a :   ( x  1)  a  e :   ( x  1)  b  e :1  Bên cạnh b-e, chord khác c-f c3 có lẽ cần chuyển hướng qua b-a-e Cho WM WS biểu diễn yêu cần bước sóng kiểm soát cho CM Cs Chúng ta có: WS ≥ max{1, 2}+(x-1) (2) Khi giá trị 1, 2 x phải nhất, có: WS ≥ max{1, 2} WS ≥x (3) Hình 2.16: Một m2-cycle tăng lên m-cycle 54 Công thức (3) cho thấy WS không nhỏ số lần mà b-a, a-e b-e chuyển đổi CM Chú ý b-a-e-b m-cycle CS Thực tế mở rộng phân tích cho cs  CS Khi CS bao phủ liên kết hình, từ (3) có WM ≤WS Định lý 5: Mức độ định vị DL M2-CYCLE không lớn thuật toán sở spanning tree Chứng minh: Trong thuật toán M2-CYCLE, hai liên kết có mã cảnh báo giống nhau, liên kết phải tạm thời xóa bỏ, m2-cycle thêm vào xây dựng liên kết khác để phân biệt hai lỗi Nếu m2-cycle thêm vào làm thuật toán sở vòng hay spanning tree làm Khi DL nhỏ nghĩa mức độ định vị tốt hơn, DL M2-CYCLE không lớn thuật toán sở spanning-tree 55 CHƯƠNG –KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Trong phần này, luận văn trình bày kết mô thuật toán M2-Cycle trình bày mục 2.3 Chương trình viết ngôn ngữ Dev C++, chạy máy tính với cấu hình Intel (R) Core (TM) i7-4790 CPU 3.6GHz; RAM 8GB, HDD 150 GB Trong kịch thử nghiệm, chọn trước topo mạng vật lý đồ thị có thước kích thước khác cho dạng ma trận kề 3.1 Kịch 1: Mạng G với 10 nút, 22 liên kết Hình 3.1: Mạng G(10 nút, 22 liên kết) 56 Hình 3.2: Tập sở m2-cycle khởi tạo Sau tìm tập m-cycle khởi tạo ban đầu ta tìm tập m2-cycle sở Sau bước làm: 57 Kết thu tập sở là: Hinh 3.3: Tập m2-cycle sở Trong ví dụ ta xét thấy m2-cycle dư thừa Kết sau: Hình 3.4: Tập m2-cycle sau loại bỏ m2-cycle dư thừa 58 Tiếp theo ta tìm tập m2-cycle cần tìm số liệu để đánh giá độ tốt thuật toán Trong mạng không tồn cặp liên kết two-edge cut mà khả định vị đạt đến mức lý tưởng, ứng với liên kết có mã cảnh báo Hình 3.5: Kết áp dụng thuật toán M2-CYCLE cho mạng hinh 3.1 3.2 Kịch 2: Mạng G với 13 nút, 19 liên kết Hình 3.6: Mạng G(13 nút, 19 liên kết) 59 Hình 3.7: Tập m2-cycle khởi tạo Hình 3.8: Tập m2-cycle sở 60 Không tồn m2-cycle bị dư thừa: Hình 3.9: Tập m2-cycle sau loại bỏ m2-cycle dư thừa Tập m2-cycle cần tìm số liệu để đánh giá độ tốt thuật toán: (chú ý: ứng với đồ thị ví dụ này, bước khai triển ta thêm vào m2-cycle c7 để phân biệt liên kết 1-9 liên kết 9-10) 61 Hình 3.10: Kết áp dụng thuật toán M2-CYCLE cho mạng hinh 11 Trong mạng tồn nhiều cặp liên kết two-edge cut như: 1-2 2-3, 3-4 4-5, 5-6 6-7, , mà khả định vị thấp Cặp liên kết định nghĩa two-edge cut bao phủ tập m-cycle giống 62 3.3 Kịch 3: Mạng G với nút, 12 liên kết Hình 3.11: Mạng G (6 nút, 12 liên kết) Sử dụng thuật toán M2-CYCLE ta tìm kết sau: Hình 3.12: Kết áp dụng thuật toán M2-CYCLE cho mạng hình 3.11 63 Trong theo tác giả [1], thiết kế m-cycle cho mạng sử dụng thuật toán HST ta tìm kết sau: Tập m-cycle: C1: 2-5-1-2 C4:2-3-1-2 C2:4-5-1-4 C5: 2-6-5-1-2 C3:3-4-1-3 C6: 4-6-5-1-4 C7: 3-6-5-1-3 DL = 1, kết tốt, đạt khả định vị xác áp dụng thuật toán M2-CYCLE Tuy nhiên áp dụng thuật toán HST ta cần sử dụng tới trạm kiểm soát, tài nguyên mạng tốn (LC=24, thuật toán M2-CYCLE cần trạm kiểm soát LC=18) Nếu ta chọn r=5 tổng giá kiểm soát áp dụng thuật toán M2-CYCLE 48, áp dụng thuật toán HST tổng giá kiểm soát lên tới 59 Qua ví dụ ta thấy thuật toán M2-CYCLE tiết kiệm tài nguyên so với thuật toán HST 64 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Mạng cáp quang với hàng trăm bước sóng tích hợp sợi quang đơn cung cấp băng thông khổng lồ đáp ứng ngày cao yêu cầu người dùng mạng băng thông rộng Tuy nhiên, lỗi mạng quang sợi quang bị đứt làm mát lượng liệu lớn Chính mà việc phát định vị lỗi nhanh chóng vấn đề quan trọng trình vận hành khai thác mạng cáp quang Luận văn tập trung nghiên cứu việc định vị lỗi mạng quang dựa vào khái niệm m - tree, m - trail, m - cycle kết thu sau: Trình bày tổng quan mạng quang, vấn đề mạng quang Đặc biệt quan tâm đến vấn đề định vị lỗi mạng quang Nghiên cứu thuật toán để định vị liên kết lỗi mạng quang dựa vào khái niệm m - tree, m - trail, m – cycle (nghĩa thuật toán xác định m-tree, m-trail hay m-cycle mạng cáp quang) Cài đặt thử nghiệm thuật toán M2-Cycle với topo mạng khác cho việc định vị lỗi mạng quang Bên cạnh kết đạt thí nghiệm sâu rộng so sánh thuật toán với nên thực Chúng hy vọng thời gian tới tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện vấn đề 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO A TIẾNG ANH [1] H Zeng , C Huang and A Vukovic, “Monitoring cycles for fault detection in meshed all-optical networks”, Proc Int Conf Parallel Processing Workshop (ICPP), vol 1, pp 434-439, 2004 [2] B Wu, K.L Yeung and P.-H Ho, “Monitoring cycle design for fast link failure localization in all-optical networks”, IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, vol 27, no 10, pp 1392-1401, May 2009 [3] S Ahuja, S Ramasubramanian, and M Krunz, “Link Failure Detection in AllOptical Networks Using Monitoring Cycles and Paths”, IEEE/ACM Transactions on Networking, 2009, pp 1080-1093 [4] B Wu, P.-H Ho and K.L Yeung, “Monitoring trail: on fast link failurelocalization in WDM mesh networks”, IEEE/OSA Journal of LightwaveTechnology, vol 27, no 18, pp 4175-4185, Sep 2009 [5] J Tapolcai, B Wu, P.-H Ho, and L Ronyai,“A novel approach for failure localization in all-optical mesh networks”, IEEE/ACM Transactions on Networking, to appear [6] B Wu, P.-H Ho, K.L Yeung, J Tapolcai, and H.T Mouftah, “Optical layer monitoring schemes for fast link failure localization in all-optical networks”, IEEE Communications Surveys and Tutorials, to appear [7] B Wu, P.-H Ho, J Tapolcai and X Jiang, “A Novel Framework of Fast and Unambiguous Link Failure Localization via Monitoring Trails”, IEEE INFOCOM 2010, pp 1-5 [9] S Skiena, The Algorithm Design Manual, 2nd Edition, Springer, 2008 [10] P Demeester et al., “Resilience in multilayer networks,” IEEE Communications Magazine, vol 37, no 8, pp 70–76, Aug 1999 66 [11] H Zeng, C Huang, A Vukovic, and M Savoie, “Fault detection and path performance monitoring in meshed all-optical networks,” inProc Of IEEE Globecom, vol 3, Nov 2004, pp 2014–2018 [12] B Wu and K L Yeung, “M2-cycle: an optical layer algorithm for fast link failure detection in all optical mesh networks,” in Proc of IEEE Globecom, Nov 2006, pp 1–5 [13] B Wu, P H Ho, and K L Yeung, “Monitoring trail: a new paradigm for fast link failure localization in WDM mesh networks,” in Proc of IEEE Globecom, Nov 2008, pp 2709–2713 [14] B Wu, P H Ho, and K L Yeung, “Monitoring trail: on fast link failure localization in all-optical mesh networks,” IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, vol 27, no 18, pp 4175–4185, Sep 2009 [15] Mehta, Dinesh P and Sahni, Sartaj, Handbook Of Data Structures And Applications Chapman & Hall/Crc Computer and Information Science Series., Jan 2005 [16] H Zeng, C Huang, A Vukovic, “Spanning tree based monitoring-cycle construction for fault detection and location in mesh AONs” IEEE ICC’05, 2005 [17] Bin Wu and Kwan L Yeung Dept of Electrical and Electronic Engineering The University of Hong Kong Pokfulam, Hong Kong, M2-CYCLE: an Optical Layer Algorithm for Fast Link Failure Localization in All-Optical Mesh Networks [18] Y.Hamazumi, M.Koga, K.Kawai, H.Ichino and K.Sato, “Optical path fault management in layered networks”, IEEE Globecom’98, vol 4, pp.2309-2314, Nov 1998 [...]... hiện và định vị lỗi Luận văn này tìm hiểu các phương pháp định vị liên kết lỗi trên mạng quang, đặc biệt quan tâm đến thuật toán xây dựng các mcycle 14 CHƯƠNG 2 – MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ LIÊN KẾT LỖI TRÊN MẠNG QUANG 2.1 Lỗi và định vị lỗi Mạng thông tin phát triển một cách mạnh mẽ cùng với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ quang học, thiệt bị giao tiếp liên tục phát triển hướng đến mạng. .. một liên kết xâm nhập được chuyển dọc theo một liên kết đi ra duy nhất, báo động mã của cả hai liên kết đi vào và liên kết đi ra sẽ nhỏ hơn một màn hình đặt ở cuối của liên kết vào Do đó, nó là bắt buộc để đặt một màn quang vào cuối mỗi liên kết đó có một liên kết đi ra duy nhất để có thể định vị mà không có sự không rõ ràng của bất kỳ lỗi liên kết Hơn nữa, nếu các tín hiệu giám sát cùng một liên kết. .. lỗi của 'liên kết f' Do đó, các mã báo động kết hợp với lỗi của 'liên kết f' bằng tổng của các mã báo lỗi liên quan đến lỗi của 'liên kết a', 'liên kết b', 'liên kết c', 'liên kết d', và 'liên kết e' và các mã báo động kết hợp với các màn hình đặt tại cuối 'liên kết f' Hình 2.9 Cấu trúc mã báo động Nói chung, các mã báo động kết hợp với lỗi của một liên kết bằng tổng của các mã báo động kết hợp với các... bất kỳ 'liên kết d', 'liên kết c', 'liên kết a ', và 'liên kết e' Trong ví dụ này, 'liên kết e ' tương ứng với ngọn của m-tree trong khi 'liên kết b', 'liên kết d', 'liên kết f', và 'liên kết g' là lá của m-tree Trong hình 2.9, đó là các giải 27 pháp m-tree và một bảng tóm tắt các liên kết được giám sát bởi mỗi giám sát và màn hình đã được thông báo cho từng lỗi liên kết 2.3.1.2 Mã Thông báo Một mã thông... hình lỗi mạng quang là: lỗi liên kết đơn (single link fail) Nghĩa là tại một thời điểm chỉ có nhiều nhất một liên kết có thể bị lỗi Ở tầng quang, một lỗi có thể dược phát hiện bằng việc đo năng lượng quang, phân tích quang phổ, Điều này được thực hiện bởi một thiết bị quang đặc biệt được gọi là trạm kiểm soát (monitor) Phương pháp kiểm soát dựa trên kênh sử dụng trên mỗi kênh bước sóng của một liên kết. .. một bộ giám quang học tại mỗi đầu của nó Như vậy, một kênh giám sát quang duy nhất được dành riêng trên mỗi liên kết hai chiều để phát hiện bất kỳ một lỗi nào xảy ra trên cả hai hướng của liên kết đó Do đó, phương pháp này có thể phát hiện và xác định vị trí mà không cần bất kỳ sự không rõ ràng nào về lỗi liên kết duy nhất cũng như nhiều liên kết lỗi trong mạng Mặc dù phương pháp này sử dụng số lượng... trong mạng trong Để có thể phân biệt giữa các lỗi liên kết duy nhất khác nhau Một liên kết với một màn hình được triển khai vào cuối mỗi liên kết được gọi là một "lá của cây" Tóm lại, đối với một mạng lưới gồm: |E| liên kết, các phương pháp m-tree đòi hỏi một điốt laser duy nhất, |E| kênh giám sát quang học, và ít hơn |E| quang màn hình để định vị mà không cần bất kỳ sự không rõ ràng cho mỗi liên kết lỗi. .. cùng' liên kết f' được nhân đôi và chuyển hướng tới 'nút 2', 'nút 3', 'nút 4', 'nút 5', và 'nút 6' Tất cả các quang màn hình có khả năng phát hiện lỗi của 'liên kết a' cũng có khả năng phát hiện lỗi của liên kết 'f' Nó cũng đúng với 'liên kết b', 'liên kết c', 'liên kết d', và 'liên kết e' Hơn nữa, nếu có một màn quang tại 'nút 1' giám sát 'liên kết f', màn hình này cũng có khả năng phát hiện lỗi của 'liên. .. là một vector gồm một số bit, mỗi bit đại diện cho trạng thái của một bộ giám sát quang Ví dụ, mỗi dòng của bảng trong hình 2.9 tương ứng với một mã thông báo Để định vị từng liên kết lỗi mà không cần bất kỳ sự nhập nhàng nào, mỗi liên kết trong mạng phải có một mã thông báo duy nhất Vì số lượng các bộ giám sát quang học không được xác định trước, giả thiết rằng mỗi liên kết hai hướng được gắn một. .. dứt bởi một màn hình có thể phát hiện bất kỳ lỗi xảy ra vào bất kỳ 'liên kết f' và 'liên kết e' Các tín hiệu giám sát đến lúc 'nút 1' được nhân đôi và gửi tới với 'nút 0' và 'nút 3' cùng 'liên kết b' và 'liên kết c', tương ứng Tại'nút 0', các tín hiệu giám sá tcùng 'liên kết b' được kết thúc bởi một màn hìnhcó thể phát hiện bất kỳsự thất bại mà xảy ra trong 'liên kết b', 'liên kết a', và 'liên kết e'