5. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.5.Thuật toán quy hoạch động cấp phép băng thông tiết kiệm năng lƣợng [5]
Gọi là sự chênh lệch về thời gian truyền dẫn đƣợc cấp phép giữa hƣớng upstream và downstream của ONU thứ i. Ta có:
= ( - )/R (3.17)
Với thứ tự xoay vòng ONU σ đã cho, đƣợc tính nhƣ sau:
∑ = | ∑ | (3.18)
Vấn đề này có thể đƣợc xem nhƣ là một quá trình giải quyết theo nhiều tầng riêng rẽ để tạo điều kiện thuận lợi trong việc kích thích quy hoạch động. Số lƣợng tầng bằng với N. Nội dung của thuật toán nhƣ sau:
Đoàn Đức Sinh 66
Ở tầng thứ k, chúng ta giả sử thứ tự xoay vòng tối ƣu của các ONU là ở trong , là tập con gồm k phần tử của tất cả ONU. Tổng số lƣợng của là .
Giả thiết rằng opt( và V( tƣơng ứng là thứ tự xoay vòng tối ƣu của tất cả các ONU ở trong và ∑ theo thứ tự opt( .
Ở dòng 6 đến 8, cho k = 1, điều kiện ban đầu có thể đƣợc mô tả nhƣ sau: V ({i}) = | |, với mọi i (1 ≤ i ≤ N) (3.19)
Khi chỉ có duy nhất một ONU để quay vòng, opt({i}) = {i}.
Ở dòng 10 đến 16, chúng ta đi qua tất cả các phần tử ở trong và sau đó dùng
opt( và V( của tầng thứ (k-1) để lấy opt( và V( cho
. Áp dụng phƣơng pháp đệ quy ta có:
V( = + | pos( + |) (3.20)
Với là tập con (k-1) thành phần của , không gồm ONU thứ j.
pos( là sự chênh lệch thời gian kết thúc truyền dẫn giữa hƣớng
upstream và downstream của ONU đƣợc cấp phép cuối cùng trong tập .
pos( ) đƣợc tính nhƣ sau:
pos( ) = ∑ (3.21)
pos( ) chỉ liên quan duy nhất đến bởi vì giá trị không thay đổi bởi băng thông cấp phép của ONU thứ i trong công thức (3.17).
V( đƣợc tìm ra với ϵ khi mà ONU đƣợc xoay vòng cuối cùng, thứ tự xoay vòng tối ƣu là sự kết hợp của opt( và .
Trong thuật toán của chúng ta, quyết định tối ƣu có thể đƣợc thực hiện bởi kết quả ở tầng trƣớc đó. Vì vậy, chúng ta có thể có đƣợc opt(N) và V(N) bằng cách lặp đi lặp lại sử dụng thuật toán quy hoạch động.
Đoàn Đức Sinh 67
3.6. Kết luận chƣơng
Trong chƣơng này, chúng ta đã thiết kế một cơ chế DBA (Dynamic Bandwidth Allocation), bao gồm phƣơng pháp điều khiển lớp MAC, chính sách xác định độ lớn băng thông cấp phép và thuật toán tạo lịch trình cấp phép. Phƣơng pháp điều khiển lớp MAC định kỳ đặt các ONU vào chế độ sleep/doze để làm giảm tiêu thụ năng lƣợng. Dựa trên giao thức điều khiển đa điểm (MPCP - Multi Point Control Protocol), cho phép các ONU với chức năng ngủ cùng tồn tại với các ONU trong mạng PON truyền thống. Việc đặt vấn đề cho tạo lịch trình cấp phép tiết kiệm năng lƣợng có thể đạt đƣợc đúng với mục đích tối ƣu của hệ thống, và đƣợc đơn giản hóa cho việc tính toán có hiệu quả cao. Để đạt đƣợc hiệu quả năng lƣợng cao, chúng ta giới thiệu thuật toán với sự suy giảm hoạt động mạng trong giới hạn có thể chấp nhận đƣợc.
Đƣa các ONU không có tải vào trạng thái ngủ xem nhƣ là một giải pháp hứa hẹn đạt đƣợc hiệu quả năng lƣợng cao trong các mạng PON. Để thời gian ONU ở chế độ
active nhỏ nhất, cửa sổ truyền dẫn hƣớng upstream và downstream của mỗi ONU nên để chồng chéo lẫn nhau khi có thể. Tuy nhiên, cơ chế phân bổ băng thông động (DBA) đang tồn tại cho các mạng PON chỉ xem xét đến các yêu cầu băng thông hƣớng upstream. Trong chƣơng này, chúng ta đã xây dựng một cơ chế DBA hiệu quả để làm giảm tiêu thụ năng lƣợng, và trong khi đó vẫn đảm bảo hoạt động mạng dựa trên yêu cầu băng thông theo cả hai hƣớng upstream và downstream.
Mục tiêu cuối cùng là xây dựng quy trình cho ONU truyền và nhận lƣu lƣợng đạt đƣợc hiệu quả tiết kiệm năng lƣợng cao nhất đồng thời mạng vẫn đảm bảo hoạt động bình thƣờng.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đoàn Đức Sinh 68
CHƢƠNG IV - MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG PON
4.1. Giới thiệu
Chƣơng này sẽ giới thiệu chƣơng trình mô phỏng và các kết quả mô phỏng hiệu năng của mạng PON dựa trên cơ chế cấp phát băng thông động, cụ thể là phƣơng pháp kiểm tra vòng xen kẽ với chu kỳ đáp ứng – IPACT (Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time). Mục đích của chƣơng trình mô phỏng là khảo sát chất lƣợng của mạng PON theo từng loại dịch vụ dựa trên các đánh giá về kích thƣớc hàng đợi, thời gian của một chu kỳ và trễ của gói tin. Thông qua việc khảo sát, ngƣời đọc có thể hiểu rõ hơn về đặc tính của chúng trên cùng các thông số mô phỏng. Chƣơng trình mô phỏng đƣợc thực hiện trên môi trƣờng MATLAB.
Đoàn Đức Sinh 69
MATLAB: Đây là môi trƣờng thực hiện toàn bộ quá trình mô phỏng. Chƣơng trình mô phỏng đƣợc viết dƣới dạng file.m và liên kết với giao diện ngƣời dùng (sử dụng công cụ GUI – Guide User Interface của MATLAB). Ƣu điểm của phần mềm này là hỗ trợ rất đầy đủ các hàm cũng nhƣ là công cụ mô phỏng.