Nghiên cứu phân bổ tối ưu bộ chuyển đổi bước sóng trong mạng quang AON dựa trên thuật toán di truyền

Chuyển đổi bước sóng O-E

Trong phương pháp này, tín hiệu quang trước tiên được chuyển thành tín hiệu điện sử dụng một bộ tách sóng. Sự tiêu hao nhiều công suất hơn và các thủ túc phức tạp là một số trở ngại củ phương pháp này khi so với các phương pháp khác.

Chuyển đổi bước sóng toàn quang

 Bộ khuêch đại quang bán dẫn (SOA) ở chế độ XGM và XPM : Nguyên tắc sử dụng một bộ khuêch dại ở chế độ điều chế chéo độ lợi hay hệ số khuêch đại (XGM) như sau : tớn hiệu ngừ vào điều chế độ lợi trong SOA. Sự chuyển dịch mức năng lượng của điện tử từ cao xuống thấp sẽ phát ra một photon, được goi là bức xạ tự phát nếu như không có bất cử một tác động nào khác chen vào, hoặc bức xạ kích thích do sự có mặt của các photon chứa năng lượng bằng năng lượng dịch chuyển.

Cấu trúc mạng DWDM

Có rất nhiều công nghệ tách/ghép kênh như: dùng bộ lọc, FBG (Fiber Bragg Gratings) với các bộ Circulator quang, … Cũng có rất nhiều các công nghệ chuyển mạch hay cấu hình lại: Fiber Patch Panel, công nghệ MEMS, các chuyển mạch quang nhiệt và tinh thể lỏng trong các mạch dẫn sóng phẳng. Cuối cùng các tín hiệu điện chuyển mạch được chuyển đổi trở lại tín hiệu quang bằng cách sử dụng chúng để điều chế các bộ laser và sau đó các tín hiệu quang thu được sẽ được ghép kênh với nhau trước khi đưa vào sợi quang để truyền đi.

Một số công nghệ quan trọng trong mạng AON 1. Công nghệ kênh quang

Kênh quang

Đặc tính dị bộ này cho phép chúng ta thiết kế hệ thống chuyển mạch với khả năng tăng thông lượng (số bước sóng trên một sợi quang, số sợi quang, và tốc độ của kênh) bằng cách lắp thêm các module vào hệ thống (xem hình 1.21). Thứ nhất là sự đơn giản hoá mạng truyền dẫn lừi ( ở đú chỉ cần định tuyến bước súng và do vậy chỉ cần dựng một loại thiết bị định tuyến OXC (Optical cross-connect)/OADM (Optical Add/Drop Multiplexer)), định tuyến cho các dạng tín hiệu điện khác nhau trong lớp quang.

Đường dẫn bước sóng và đường dẫn bước sóng ảo Các đường dẫn quang được tách biệt với nhau bằng bước sóng của

Trên môi trường truyền dẫn quang, ta có các loại chuyển mạch quang: Chuyển mạch kênh quang, Chuyển mạch quang gói (Optical Packet Switching), Chuyển mạch quang nhãn (Optical Label Switching), và chuyển mạch nhóm quang ( Optical Burst Switching). Một hệ thống OPXC điển hình (xem hình 1.25) gồm bộ chuyển mạch quang (OXC), bộ chuyển đổi bước sóng (W/C), truyền dẫn WDM (WDM-T), và các chức năng ghép/tách tải (PAD- Payload Assembler/Disassembler).

Cấu trúc hệ thống chuyển mạch WP/VWP

Các tín hiệu WDM trên mỗi sợi quang đầu vào được phân phối cho MxN cổng với hai tầng ghép nối quang, và sau đó mỗi tín hiệu được chọn ra bởi khối chuyển mạch Nx1. Kết hợp chức năng của tunalbe filter (hoặc fixed filter) và opto-electronic 3R có thể tạo thành một bộ chuyển đổi bước sóng dựa trên mô hình lựa chọn bước sóng tại đầu vào.

Cấu trúc chuyển mạch ma trận đầy đủ

Mô hình chuyển mạch thứ 3 (hình 1.32c) có bộ đệm được dùng chung cho tất cả cỏc ngừ vào và ngừ ra. Mỗi ngừ vào lưu tất cả cỏc gúi ở bộ đệm trung tõm, và mỗi ngừ ra truy cập bộ đệm này theo kiểu FIFO. Mụ hỡnh này có hiệu suất sử dụng bộ nhớ tốt hơn hai mô hình trên, tuy nhiên việc quản lý bộ nhớ của bộ đệm trung tâm phức tạp hơn rất nhiều. b) Công nghệ chuyển mạch gói quang (Optical Packet-Switching). Một kênh bước sóng cố định được gán cho mỗi ngừ vào, cỏc gúi quang vào được ghộp với nhau theo cỏch ghộp WDM và được phõn phối tú mỗi ngừ ra qua broadcast bus (bộ ghộp quang- optical coupler ).

ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SểNG

Giới thiệu bài toán RWA

Tuy nhiên nếu một node chuyển mạch/định tuyến (WR) được trang bị với một bộ chuyển đổi bước sóng, thì điều kiện ràng buộc về tính liên tục bước sóng sẽ không còn và một lightpaht có thể chuyển sang nhiều bước sóng khác nhau trên lộ trình từ nguồn đến đích. Một trong những thách thức liên quan đến thiết kế mạng với nhu cấu lưu lượng mạng động là phải xây dựng một thuật toán và giao thức hiệu quả để thiết lập các lightpaths sao cho xác suất nghẽn mạng là nhỏ nhất.

NGHIấN CỨU PHÂN BỔ TỐI ƯU BỘ CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SểNG

Vai trò bộ chuyển đổi bước sóng

Do đó so với mạng chuyển mạch kênh truyền thống, xác suất nghẽn cuộc gọi (hay kết nối) trong mạng WDM cao hơn rất nhiều do ràng buộc về tính liên tục bước sóng- “một lightpath phải sử dụng cựng một bước súng từ nguồn đến đớch “ Vớ dụ sau sẽ giải thớch rừ hơn về khả năng xảy ra không thể thiết lập lightpath. Trong ví dụ ở trên nếu node 2 có khả năng chuyển đổi tín hiệu có bước sóng λ3 trên Link 1 thành tín hiệu có bước sóng λ1 phát trên Link 2, thì yêu cầu thiết lập lighpath cho kết nối node 1 và node 3 sẽ được chấp nhận, vì vậy sẽ làm giảm xác suất nghẽn.

KM max min

Thuật giải phân bổ WMSL

Các nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng thuật toán RWA và thuật toán phân bổ tối ưu bộ chuyển đổi là hai nhân tố quyết định đến chất lượng mạng (làm giảm xác suất nghẽn). Một thuật toán RWA hiệu quả cần phải xét cùng với chuyển đổi bước sóng với hai lí do: 1) việc đặt hay trang bị bộ chuyển đổi bước sóng thường được thực hiện ở đầu tiên trong quá trình quy hoạch dung lượng hệ thống; 2) một trong những lợi thế của mạng toàn quang là khả năng cấu hình lại Topo logic của mạng trong quá trình định tuyến và gán bước sóng. Trong mục này tác giả chỉ muốn giới thiệu các mô hình toán học mà công trình [3] đã sử dụng để ta nắm cụ thể được cách giải quyết bài toán phân bổ tối ưu bộ WC, đặc biệt là thấy được mối liên hệ giữa các thuật toán RWA và thuật toán phân bổ.