b. Phương phỏp Heuristic
3.2.2.3 Gỏn bước súng theo chiều dài luồng quang dài nhất (LF –Longest
First)
Ở đõy cỏc yờu cầu luồng quang được sắp xếp theo thứ tự chiều dài giảm dần trong số luồng quang chưa gỏn và sau đú gỏn bước súng cho cỏc luồng quang theo thứ tự này
[ { 1, 3 }, { 1, 2 }, { 4, 5 }, {3, 5 }, {2, 4 }, {3, 4} ] a b c d e f
1 2 3 4 5 Hỡnh 3.17 Gỏn bước súng theo chiều dài luồng quang đầu tiờn dài nhất
3.2.2.4 Gỏn bước súng dựa trờn bước súng sử dụng ớt nhất (LU- Least Used)
Phương phỏp LU là phương phỏp lựa chọn một bước súng được sử dụng ớt nhất trong mạng bằng cỏch thử cõn bằng tải giữa tất cả cỏc bước súng
Vớ dụ: trạng thỏi sử dụng hiện tại của hệ thống được chỉ ra trong hỡnh 3.18 (đường nột liền biểu thị bước súng trờn tuyến sợi đang được sử dụng bởi một kết nối, cỏc vựng khụng kẻ biểu thị bước súng cú thể sử dụng trờn cỏc tuyến sợi này). λ3 λ2 λ1 1…………2………….3………4…………..5………..6 Hỡnh 3.18 Trạng thỏi ban đầu của mạng
Bước súng λ1 được sử dụng trong 3 tuyến, λ2 được sử dụng trong 1 tuyến và bước súng λ3 được sử dụng trong 2 tuyến. Bõy giờ, giả sử rằng cỏc yờu cầu
f
b e c
kết nối đến như trong hỡnh 3.18. Sau đõy là quỏ trỡnh gỏn bước súng cho mỗi yờu cầu sử dụng thuật toỏn LU (đường nột chấm biểu thị cỏc bước súng mới được gỏn cho cỏc tuyến sợi tương ứng )
[{1,3}], {3,5}, {1,2}, {2,4}, {4,5}, {3,4} ] 3 λ 2 λ 1 λ 1………….2…………..3………4………5……….6 Hỡnh 3.19 Gỏn bước súng theo LU
Đối với cỏc yờu cầu từ 1-3, chỉ cú một bước súng khả thi đú là λ2 bởi vậy λ2 được gỏn.
Đối với yờu cầu tiếp theo từ 3-5 cả λ1 và λ3 đều khả thi, trong đú λ3 được gỏn bởi vỡ nú cú tải nhỏ hơn λ1.
Đối với yờu cầu từ 1-2 chỉ cú λ3 là rỗi nờn nú được gỏn.
Đối với yờu cầu giữa 2 và 4 khụng cú bước súng nào rỗi bởi vậy nú sẽ khụng được gỏn với bất cứ một bước súng nào.
Đối với yờu cầu tiếp theo 4-5 cả λ1 và λ2 đều khả thi và cả hai đều cú tải bằng nhau do đú bước súng cú số thứ tự nhỏ hơn được chọn λ1.
Đối với yờu cầu cuối cựng λ1 được gỏn vỡ chỉ duy nhất bước súng này cú thể dựng được.
3.2.2.5 Gỏn bước súng theo số bước súng sử dụng nhiều nhất (MU- Most Used)
Trong một số mặt MU làm tốt hơn LU. Nú lựa chọn bước súng sử dụng nhiều nhất trong mạng được gỏn cho lần gỏn tiếp theo. Vỡ thế phương phỏp MU sắp xếp cỏc kết nối đến với số cỏc bước súng ớt hơn và duy trỡ dung lượng dự trữ. Giả sử cú vớ dụ cho trong Hỡnh 3.20, cỏc kết nối đang sử dụng là cỏc đường liền nột như sau :
[ {1,3}, {3,5}, {1,2}, {2,4}, {4,5}, {3,4} ] 3 λ λ2 λ1 1……….2………..3…………4……….5………...6
Hỡnh 3.20 Trạng thỏi trước khi gỏn bước súng của mạng
Đối với cỏc yờu cầu từ 1-3, chỉ cú một bước súng khả thi đú là λ2. Bởi vậy 2
λ được gỏn.
Đối với yờu cầu tiếp theo từ 3-5, cả λ1 và λ3đều khả thi, nhưng λ1được gỏn bởi vỡ nú cú tải lớn hơn λ3.
Đối với yờu cầu từ 1-2 chỉ cú λ3là rỗi bởi vậy nú được gỏn.
Đối với yờu cầu 2-4 khụng cú bước súng nào rỗi bởi vậy nú khụng được gỏn với bất cứ bước súng nào.
Đối với yờu cầu tiếp theo 4-5 cả λ2và λ3 đều khả thi nhưng λ3 cú tải lớn hơn nờn nú được chọn.
Đối với yờu cầu cuối cựng λ3 được gỏn bởi vỡ chỉ duy nhất nú cú thể dựng được.
Dưới đõy là cỏch kết nối mới được gỏn (đường nột liền): λ3
λ2
λ1
1…………2………….3………….4………5
3.2.2.6 Thuật toỏn gỏn bước súng theo tớch số nhỏ nhất (MP- min-Product)
Thuật toỏn này được sử dụng trong mạng đa sợi, trong mạng đơn sợi MP trở thành FF. Mục đớch của MP là tập hợp cỏc bước súng thành cỏc sợi, sau đú tối thiểu số sợi trong mạng. Hoạt động của thuật toỏn như sau:
Vớ dụ: Cần gỏn một bước súng cho một yờu cầu kết nối riờng biệt đến. Thuật toỏn MP sẽ xem xột mỗi bước súng (trong số những bước súng khả thi) và tớnh số sợi quang đang mang bước súng đú ở mỗi tuyến sợi trong luồng quang Dij. Số cỏc sợi quang trờn mỗi tuyến sợi mang bước súng đú được nhõn tất cả với nhau để thu được giỏ trị ∏ Dij. Quỏ trỡnh này được lặp đi lặp lại cho tất cả cỏc bước súng. Chỳng ta phõn bổ bước súng đú với một kết nối mà cú giỏ trị ∏ Dij nhỏ nhất. Xột vớ dụ sau :
Giả sử trạng thỏi ban đầu của mạng với cỏc tuyến sợi từ 1→5 và số cỏc sợi quang mang bước súng tương ứng cho trong hỡnh 3-20.
1 2 3 4 5 1 λ= 2 λ1= 3 λ1= 1 λ1= 3 λ1= 5 2 λ = 3 λ2= 2 λ2= 4 λ2= 1 λ2= 2 3 λ = 1 λ3= 2 λ3= 1 λ3= 2 λ3= 1
Bảng 3.2 Trạng thỏi ban đầu của mạng
Đối với mỗi bước súng λ1, λ2, λ3 chỳng ta đi tớnh giỏ trị ∏ Dij Đối với λ1 : Ta cú : 2*3*1*3*5 = 90 Đối với λ2 Ta cú : 3*2*4*1*2 = 48 Đối với λ3 Ta cú : 1*2*1*2*1 = 4
Bởi vậy rừ ràng từ việc tớnh toỏn ở trờn lần gỏn bước súng tiếp theo sẽ sử dụng bước súng λ3
3.2.2.7 Gỏn bước súng đựa trờn tải ớt nhất (LL-Least Loaded)
Phương phỏp này cũng được thiết kế cho những mạng cú nhiều sợi quang. Phương phỏp này lựa chọn bước súng nào cú dung lượng dư lớn nhất cho cỏc nối kết tải dọc theo tuyến p.
Thuật toỏn LL lựa chọn bước súng cú chỉ số bước súng j nhỏ nhất trong tập cỏc bước súng cú thể sử dụng, Sp, bởi vậy sẽ cú : ( ) min ( ) p p j S l l lj max∈ ∈∏ M −D Trong đú : Ml : là số sợi/tuyến sợi
đlj : số sợi quang mang bước súng j/tuyến sợi
Xem xột một vớ dụ : Trong bảng cũng chỉ ra (phần trong ngoặc đơn) dung lượng dư tương ứng của mỗi bước súng trong từng kết nối.
Giả sử rằng số sợi/tuyến lớn nhất là giống nhau ở mọi tuyến sợi và đều bằng 7. Giả sử xột đến cỏch thiết lập một kết nối cho một tuyến bao gồm tuyến sợi 1 và tuyến sợi 2.
Tuyến sợi Bước súng λ1 Bước súng λ2 Bước súng λ3
1 2(5) 3(4) 1(6) 2 3(4) 2(5) 2(5) 3 1(6) 4(3) 1(6) 4 3(4) 1(6) 2(5) 5 5(2) 2(5) 1(6) Bảng 3.3 Bảng trạng thỏi • Đối với bước súng λ1
Dung lượng dư dọc theo tuyến sợi 1 + tuyến sợi 2 là 5, 4. Chọn giỏ trị nhỏ nhất trong (5, 4) tức là 4, nếu bước súng λ1được chọn :
min(M1- D12) = 4 • Đối với bước súng λ2
Dung lượng dư dọc theo tuyến sợi 1 + tuyến sợi 2 là 4, 5. Chọn giỏ trị nhỏ nhất trong (4, 5) tức là 4, nếu bước súng λ2 được chọn :
• Đối với bước súng λ3
Dung lượng dư dọc theo tuyến sợi 1 + tuyến sợi 2 là 6, 5. Chọn giỏ trị nhỏ nhất trong (6, 5) tức là 4, nếu bước súng λ3 được chọn :
min(M1- D13) = 5
Trong số những kết quả nhận được chọn bước súng mà cú giỏ trị min(M1- D1j) lớn nhất trong trường hợp này là bước súng λ3.
PHỤ LỤC
THUẬT TOÁN DIJKSTRA
Để thực hiện được thuật toỏn Dijkstra phải biểu diễn mạng dưới dạng đồ thị cú trọng số. Trọng số chớnh là tiờu chuẩn lựa chọn đường đi ngắn nhất. Nú cú thể là khoảng cỏch, độ rộng băng tần, độ trễ,… Bằng cỏch thay đổi trọng số cỏc cung đồ thị, thuật toỏn Dijkstra sẽ tớnh toỏn con đường ngắn nhất theo tiờu chuẩn trờn giữa hai nỳt được chọn lựa bất kỳ.
Thuật toỏn Dijkstra sẽ từng bước xõy dựng một cõy đường ngắn nhất cú nỳt gốc tại nỳt nguồn cho tới khi nỳt xa nhất trong mạng được đưa vào. Tại bước thứ k cỏc con đường ngắn nhất tới k nỳt gần nhất sẽ được tớnh và bổ xung vào cõy đường.
Gọi l(i,j) giỏ của đường kết nối trực tiếp từ nỳt i tới nỳt j • l(i,j) = ∞ (nếu khụng cú liờn kết nào từ i tới j)
• l(i,j) = 0 nếu i = j
Gọi Nk là tập hợp tạo thành bởi k+1 phần tử: 1 nỳt nguồn và k nỳt gần nguồn nhất sau khi thực hiện k bước giải thuật.
Dk(n) là giỏ từ nỳt nguồn tới nỳt n theo con đường ngắn nhất bao hàm trong tập Nk.
Giả sử nỳt l là nỳt nguồn thỡ cỏc bước tỡm đường đi ngắn nhất từ nỳt l tới tất cả cỏc nỳt cũn lại như sau : ắ Bước 0( khởi tạo ) : N0 ={ 1 } : Tập N ban đầu gồm 1 nỳt nguồn. ắ Bước k : Tớnh và cập nhật Nk = Nk-1 U {w} Trong đú w thoả món biểu thức : Dk-1(w) = min Dk-1(v), v khụng thuộc Nk-1. Do(v) = min [Dk-1(v), Dk-1(w) + l(w,v)], v khụng thuộc Nk. Thuật toỏn dừng lại khi tất cả cỏc nỳt đó nằm trong tập N
Vớ dụ mụ tả thuật toỏn Dijkstra với đồ thị vụ hướng cú trọng số
Giả sử ta muốn tỡm con đường ngắn nhất từ nỳt A tới nỳt D. Bắt đầu đỏnh dấu từ A (biểu diễn hỡnh trũn đậm, hỡnh ). Bước lặp thứ nhất : tập v bao gồm nỳt B va nỳt G, được gỏn nhón B(A, 2), G(A,6). Nỳt B gần nỳt A hơn nờn nỳt B được chọn vào tập N (hỡnh ).
Bước lặp thứ 2: bắt đầu bằng nỳt B xột cỏc nỳt gần b bao gồm E và C, được gỏn nhón E(B, 4), C(B,9). Lỳc này, w chớnh là nỳt E được bổ xung vào tập N vỡ E cú giỏ nhỏ nhất trong số tập v gồm G(A,6), E(B,4), C(B,9) (hỡnh …).
Tương tự như vậy, nỳt G (hỡnh 3.22), nỳt F (hỡnh 3.22), nỳt H (hỡnh 3.22), nỳt C (hỡnh 3.22), nỳt D (hỡnh 3.22) lần lượt được bổ xung vào tập N. Như vậy, đường đi ngắn nhất từ nỳt A tới nỳt D cú giỏ trị là 10 và đi theo đường A→B →E→F→H→D.
KẾT LUẬN
Như vậy, sau một thời gian tỡm hiểu, nghiờn cứu em đó hoàn thành đồ ỏn
“ Định tuyến và gỏn bước súng trong mạng quang WDM”. Đồ ỏn đó trỡnh bày được cỏc nội dung sau:
Chương I: Đưa ra một cỏch tổng quan về hệ thống ghộp kờnh theo bước
súng, cỏc kỹ thuật cơ bản, nguyờn ký hoạt động của cỏc phần tử cơ bản của hệ thống quang WDM. Giới thiệu tổng quan cấu trỳc hệ thống, cỏc phần tử mạng WDM, cỏc kiến trỳc của mạng lừi điển hỡnh, cỏc tham số đặc trưng của mạng như tụpo mạng, giới hạn vật lý, nhu cầu lưu lượng....
Chương II: Trỡnh bày cỏc giải phỏp WCA trong định tuyến gỏn bước
súng, cỏc thuật toỏn được ỏp dụng như FFWF, LEC, LCC. Định tuyến gỏn bước súng động, định tuyến gỏn bước súng tĩnh. Định truyến gỏn bước súng với bộ chuyển đổi bước súng bao gồm: Dựng chung cỏc bộ chuyển đổi, chuyển đổi bước súng giới hạn.
Chương III: Trỡnh bày hai nội dung chớnh đú là cỏc phương phỏp định
tuyến, cỏc phương phỏp gỏn bước súng. +Phương phỏp định tuyến:
Định tuyến trong mạng MESH bao gồm: Định tuyến luõn phiờn cố định, định tuyến thớch nghi, định truyến bảo vệ. Đưa ra cỏc hàm trọng thớch nghi cho thuật toỏn định tuyến
Định tuyến trong mạng cấu trỳc RING WDM, phương phỏp định tuyến trong mạng đa Ring, định tuyến trong mạng Ring đơn bao gồm: Phương phỏp định tuyến tối ưu, phương phỏp Heuristic, thich nghi, khụng thớch nghi.
+ Phương phỏp gỏn bước súng:
Gỏn bước súng tĩnh bao gồm: Phương phỏp gỏn bước súng từ bậc lớn nhất, phương phỏp gỏn bước súng trong mạng Ring, phương phỏp tụ màu đồ thị, phương phỏp Heuristic
Gỏn bước súng động bao gồm: Gỏn bước súng ngẫu nhiờn, gỏn bước súng theo cỏch phự hợp nhất, gỏn bước súng dựa trờn bước súng sử dụng ớt nhất, thuật toỏn gỏn bước súng theo tớch số nhỏ nhất, gỏn bước súng dựa trờn tải ớt nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TS. Vũ Văn San, “Kỹ thuật thụng tin quang – nguyờn lý cơ bản cơ bản kỹ thuật tiờn tiến”. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1997.
2. TS. Vũ Văn San, “Hệ thống thụng tin quang sử dụng kỹ thuật WDM”, tạp chớ bưu chớnh viễn thụng số 9-1999
3. Dương Đức Tuệ –Mạng thụng tin toàn quang- Học viện cụng nghệ bưu chớnh viễn thụng.NXB Bưu Điện, Hà nội 4-2001
4. P.T.S Hoàng ứng Huyền- Kỹ thuật thụng tin quang- Tổng cục bưu điện,Hà nội-1993
5. Cao Mạnh Hựng- Cụng nghệ truyền dẫn quang- Tổng cục bưu điện, Hà nụi-1997
6. Biswanath Mukherjee – Optical Communication Networks, June 1997 7. Dương Đức Tuệ – Hệ thống ghộp kờnh theo bước súng quang- Hoc viện
cụng nghệ bưu chớnh viễn thụng, NXB Bưu Điện, Hà Nội 5-2001
8. Cụng nghệ truyền dẫn quang- Tụng cục Bưu Điện, NXB Khoa hoc kỹ thuật
9. Kết Quả Nghiờn Cứu Khoa Hoc và Cụng Nghệ- Viện Khoa Hoc Kỹ Thuật Bưu Điện, Số 21
10.Multiwavelength Optiacal Network A layered Approach. Thomas E Stern Krishna Bala
11.Ths. Bựi Tiến Dũng “Giải phỏp WCA trong định truyến và gỏn bước súng ”, tạp chớ bưu chớnh viễn thụng số 3-2005