Tải Nghiên cứu về mạng IP/WDM
MỤC LỤC
Mục lục . 1
BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT . 11
LỜI MỞ ĐẦU . . 14
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG VÀ
NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM . 16
1.1. Giới thiệu chương . . 16
1.2. Giới thiệu thông tin quang . 17
1.2.1. Định nghĩa . .1 7
1.2.2. Cấu trúc và các thành phần chính của hệ thống thông tin quang . .1 7
1.3. Giới thiệu Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM . . 19
1.3.1. Định nghĩa . .1 9
1.3.2. Sơ đồ khối tổng quát . .20
1.3.3. Phân loại hệ thống WDM . 2 1
1.3.4. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ WDM . 2 2
1.3.5. Vấn đề tồn tại của hệ thống WDM và hướng giải quyết trong tương
lai . 2 3
1.3.6. Chuyển mạch quang trong hệ thống WDM . 2 3
1.3.7. Các thành phần chính của hệ thống WDM . .24
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN MẠNG IP/WDM . . 31
2.1. Tổng quan mạng IP/WDM . 3 1
2.1.1. Lý do chọn IP/WDM . .31
2.1.2. Các thế hệ WDM . .33
2.1.3. Các ưu điểm của mạng IP over WDM . 3 4
2.1.4. Các giải pháp phát triển mạng IP over WDM . 3 4
2.1.5. Các chuẩn của mạng IP/WDM . 3 8
2.1.6. Các mô hình liên mạng IP/WDM . .39
2.2. Tổng quan cấu trúc mạng IP/WDM . 4 1
2.2.1. Kiến trúc tổng quát mạng IP/WDM . .4 1
2.2.2. Các kiểu kiến trúc của mạng IP/WDM . .42
9
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 3: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG
IP/WDM . . 47
3.1. IP và giao thức định tuyến . .4 7
3.1.1. IPv4 và IPv6 . .4 7
3.1.2. Các giao thức định tuyến IP . .47
3.2. MPLS, GMPLS và MP S . 5 1
3.2.1. MPLS . 5 1
3.2.2. GMPLS và MP S . 5 2
3.3. Định tuyến và gán bước sóng tĩnh trong IP/WDM . .52
3.3.1. Giới thiệu bài toán . 5 2
3.3.2. Bài toán Định tuyến và gán bước sóng tĩnh S-RWA . 5 3
3.4. Định tuyến và gán bước sóng động trong IP/WDM (D-RWA) . 6 1
3.4.1. Giới thiệu bài toán . 6 1
3.4.2. Bài toán Định tuyến động trong IP/WDM . .62
3.4.3. Bài toán Gán bước sóng động trong IP/WDM . .7 2
3.5. Sự giới hạn bước sóng (WR - Wavelength Reservation) trong IP/WDM . . 79
3.5.1. Phương pháp SIR . .79
3.5.2. Phương pháp DIR . .8 0
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG IP/WDM . 83
4.1. Khái niệm kỹ thuật lưu lượng IP/WDM . .83
4.2. Mô hình hóa kỹ thuật lưu lượng IP/WDM . .8 4
4.2.1. Kỹ thuật lưu lượng chồng lấn . .84
4.2.2. Kỹ thuật lưu lượng tích hợp . .86
4.2.3. Nhận xét . .87
4.3. Mô hình chức năng của kỹ thuật lưu lượng IP/WDM . 8 8
4.4. Tái cấu hình trong kỹ thuật lưu lượng IP/WDM . 9 1
4.4.1. Các điều kiện tái cấu hình mạng IP/WDM . . 91
4.4.2. Tái cấu hình mô hình ảo đường đi ngắn nhất . 92
4.4.3. Tái cấu hình cho các mạng WDM chuyển mạch gói . . 95
KẾT LUẬN . 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . 101
LỜI MỞ ĐẦU
Xu hướng giao thức IP trở thành tầng hội tụ cho các dịch vụ viễn thông
ngày càng trở nên rõ ràng. Phía trên tầng IP, vẫn đang xuất hiện ngày càng nhiều
các ứng dụng và dịch vụ dựa trên nền IP. Những ưu thế nổi trội của lưu lượng IP
đang đặt ra vấn đề là các hoạt động thực tiễn kỹ thuật của hạ tầng mạng nên
được tối ưu hoá cho IP. Mặt khác, quang sợi, như một công nghệ phân tán, đang
cách mạng hoá ngành công nghiệp viễn thông và công nghiệp mạng nhờ dung
lượng mạng cực lớn mà nó cho phép, qua đó cho phép sự phát triển của mạng
Internet thế hệ sau. Sử dụng công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM dựa
trên nền mạng hiện tại sẽ có thể cho phép nâng cao đáng kể băng thông mà vẫn
duy trì được hiện trạng hoạt động của mạng. Nó cũng đã được chứng minh là
một giải pháp hiệu quả về mặt chi phí cho các mạng đường dài.
Khi sự phát triển trên toàn thế giới của sợi quang và các công nghệ WDM,
ví dụ như các hệ thống điều khiển và linh kiện WDM trở nên chín muồi, thì các
mạng quang dựa trên WDM sẽ không chỉ được triển khai tại các đường trục mà
còn trong các mạng nội thị, mạng vùng và mạng truy nhập. Các mạng quang
WDM sẽ không chỉ còn là các các đường dẫn điểm - điểm, cung cấp các dịch vụ
truyền dẫn vật lý nữa mà sẽ biến đổi lên một mức độ mềm dẻo mới. Tích hợp IP
và WDM để truyền tải lưu lượng IP qua các mạng quang WDM sao cho hiệu
quả đang trở thành một nhiệm vụ cấp thiết.
Do vậy, đồ án tốt nghiệp của em là “Nghiên cứu về mạng IP/WDM”. Đồ
án trình bày các vấn đề cơ bản, kiến trúc, các kỹ thuật định tuyến cũng như vấn
đề truyền tải lưu lượng trong mạng IP/WDM. Đồ án bao gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang và nguyên
lý ghép kênh theo bước sóng WDM. Chương này sẽ trình bày sơ đồ, các
ưu nhược điểm và các thành phần chính của hệ thống WDM.
Chương 2: Tổng quan mạng IP/WDM. Chương này sẽ trình
bày khái niệm chung mạng IP/WDM, lý do chọn mạng IP/WDM, các thế
hệ, ưu điểm, các giải pháp phát triển, các chuẩn và các kiểu kiến trúc của
mạng IP/WDM.
Chương 3: Các giao thức định tuyến trong mạng IP/WDM.
Chương này tập trung tìm hiểu việc định tuyến và gán bước sóng trong
mạng IP/WDM. Trình bày chi tiết bài toán định tuyến và gán bước sóng
tĩnh - động, sự giới hạn bước song WR trong mạng IP/WDM.
Chương 4: Kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM. Chương
này chỉ ra khái niệm, mô hình hóa kỹ thuật lưu lượng, tái cấu hình mô hình
ảo đường đi ngắn nhất, tái cấu hình cho mạng WDM chuyển mạch gói.
Thông qua đồ án em đã trình bày những hiểu biết của mình về một công
nghệ mạng mới - mạng IP/WDM. Tuy nhiên, do năng lực và kiến thức còn
nhiều hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận
được những đóng góp quý báu của các Thầy - Cô giáo và toàn thể các bạn.
Em xin chân thành Thank thầy giáo Thạc sĩ Đoàn Hữu Chức người đã
trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em
cũng xin Thank tất cả các Thầy - Cô, gia đình và các bạn đã tận tình giúp đỡ
em trong suốt quá trình học tập tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn!
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
1 ----------- 2 -----------3 ----------- 4 ----------- 5
Giả sử các yêu cầu lightpath là như sau:
{1,3}, {1,2}, {4,5}, {3,5}, {2,4}, {3,4}
Ký hiệu:
Các bước sóng được gán theo giải thuật First – Fit như hình 3.12.
1 2 3 4 5
a
b
c
d
e
f
0 12
Hình 3.12. Các bước sóng được gán bởi giải thuật First – Fit
c) Giải thuật Least – Used (LU)
Giải thuật này chọn ra bước sóng ít được sử dụng nhất trong mạng nhằm
cố gắng cân bằng tải giữa các bước sóng. So với giải thuật Random thì LU kém
hiệu quả hơn trong khi yêu cầu thông tin tổng thể và độ phức tạp tính toán cao
hơn, do đó ít được ưu chuộng trong thực tế.
Ví dụ minh họa:
Cho trạng thái sử dụng hiện thời của đường đi như trong hình 3.13.
Đồ án tốt nghiệp
74
1 2 3 4 5
0 12
6
Hình 3.13. Trạng thái sử dụng bước sóng hiện thời của đường đi
Giả sử ta cần cấp phát bước sóng cho yêu cầu kết nối {4,5}. Ta thấy
1w
được sử dụng ở ba liên kết,
2w
dùng ở một liên kết,
3w
dùng ở hai liên kết. Do đó
giải thuật LU sẽ gán bước sóng
2w
cho yêu cầu này.
d) Giải thuật Most – Used (MU)
Giải thuật này ngược lại với LU. Nó cố gắng chọn ra bước sóng được sử
dụng nhiều nhất trong mạng tại thời điểm đó nhằm tạo ra nhiều bước sóng rảnh cho
các yêu cầu về sau. Độ phức tạp tính toán và hiệu quả của giải thuật này cũng
tương tự như LU. Như vậy, ta thấy trên hình vẽ 3.13 thì giải thuật MU sẽ gán bước
sóng
1w
cho yêu cầu kết nối {4,5} do
1w
được sử dụng ở nhiều liên kết nhất.
e) Giải thuật Min – Product (MP)
Giải thuật này được đưa ra chủ yếu cho các mạng đa sợi. Trong mạng đơn
sợi, giải thuật này tương đương với giải thuật First – Fit. Mục đích của giải thuật
này là cố gắng gán các bước sóng vào cùng các sợi quang nhằm hạn chế số
lượng sợi sử dụng trong mạng. Để thực hiện việc này, giải thuật MP tính tích
lj
pl
D
)(
cho mỗi bước sóng j (
Wj 1
). MP sẽ chọn bước sóng có tích nhỏ
nhất. Tuy nhiên, đã có nghiên cứu chứng tỏ được rằng giải thuật MP không hiệu
quả bằng giải thuật First – Fit phiên bản cho mạng đa sợi (trong đó cả sợi và
bước sóng đều được đánh số). Mặt khác, MP lại có chi phí tính toán cao hơn.
Ví dụ minh họa:
Xét một đường gồm 5 liên kết. Mỗi liên kết có 3 bước sóng và được giả
sử có nhiều sợi quang. Bảng ma trận D được cho như sau:
Đồ án tốt nghiệp
75
Bảng 3.3. Ma trận D trong ví dụ giải thuật Min – Product
Liên kết Bước sóng 1 Bước sóng 2 Bước sóng 3
1 2 3 1
2 3 2 2
3 1 4 1
4 3 1 2
5 5 2 1
Các tích được tính cho mỗi bước sóng:
Với bước sóng 1: 2*3*1*3*5 = 90.
Với bước sóng 2: 3*2*4*1*2 = 48.
Với bước sóng 3: 1*2*1*2*1 = 4.
Như vậy bước sóng 3 sẽ được gán. Rõ ràng khi bước sóng 3 được gán thì
ta chỉ sử dụng 3 sợi, trong khi nếu bước sóng 1 hay 2 được gán thì phải cần đến
6 hay 5 sợi quang.
f) Giải thuật Least – Loaded (LL)
Giải thuật này cũng được đưa ra chủ yếu cho các mạng đa sợi. LL sẽ chọn
bước sóng có dung lượng dư lớn nhất (residual capacity), tức là ít được sử dụng
trên các sợi nhất, của liên kết có tải có tải nhiều nhất trên đường p. Với mạng đơn
sợi, giá trị của residual capacity là 0 hay 1, do đó giải thuật chọn bước sóng có chỉ
số thấp nhất với residual capacity bằng 1. Như vậy, giải thuật LL cũng trở thành FF
trong mạng đơn sợi. Tóm lại, LL sẽ chọn bước sóng j nào thỏa mãn:
)}(min{max
)(
ljl
plSj
DM
p
. Giải thuật LL đã được chứng minh là hiệu quả
hơn MU và FF trong việc giảm xác suất tắc nghẽn trong mạng đa sợi.
Ví dụ minh họa:
Ta cũng xét bảng ma trận D được cho trong phần giải thuật Min –
Product. Giả sử mỗi liên kết có tối đa 7 sợi quang (
5,.....,171 lM
). Giả sử ta
cần thiết lập một lightpath qua hai liên kết 1 và 2.
Với bước sóng 1: min {(M1-D11),(M1-D21)}=min{(7-2),(7-3)} = 4.
Với bước sóng 2: min {(M2-D12),(M2-D22)}=min{(7-3),(7-2)} = 4
Với bước sóng 3: min {(M3-D13),(M1-D21)}=min{(7-1),(7-2)} = 5.
Vậy ta chọn bước sóng 3.
Đồ án tốt nghiệp
76
g) Giải thuật Max – Sum
)( M
Giải thuật
)( M
được đề xuất cho các mạng đa sợi nhưng cũng có thể áp
dụng cho mạng đơn sợi. Giải thuật này xem xét tất cả các đường có thể và cố
gắng gán bước sóng sao cho cực đại hóa dung lượng đường còn lại sau khi
lightpath được thiết lập. Giải thuật này giả sử rằng ma trận lưu lượng được biết
trước và đường đi cho mỗi kết nối đã được lựa chọn trước. Yêu cầu này có thể đạt
được nếu giả sử ma trận lưu lượng là ổn định trong một khoảng thời gian nào đó.
Gọi
là trạng thái mạng với các lightpath đang tồn tại. Trong
)( M
,
dung lượng liên kết (link capacity) của bước sóng j tại liên kết l được định nghĩa
là số lượng sợi tại liên kết l mà bước sóng j cón rỗi trên đó.
ljl DMjlr )(),,(
trong đó
)(D
là ma trận D ở trạng thái
.
Dung lượng đường đi (path capacity)
),,( jpr
của bước sóng j là số sợi mà
bước sóng j không được sử dụng tại liên kết bị nghẽn nhiều nhất trên đường p.
)},,({min),,(
)(
jlrjpr
pl
Dung lượng đường dẫn của đường p tại trạng thái
là tổng của dung
lượng đường dẫn của tất cả các bước sóng.
),,(),(
max
1
jprpR
j
Gọi
)(' j
là trạng thái kế tiếp của mạng nếu bước sóng j được gán cho kết
nối. Giải thuật
)( M
sẽ chọn bước sóng nào làm cực đại giá trị:
)),('( pjR
Pp
Trong đó P là tập các đường của các yêu cầu kết nối ở trạng thái hiện tại.
Một khi lightpath đã được thiết lập thì trạng thái mạng sẽ được cập nhật
và đến lượt yêu cầu kết nối tiếp theo được xem xét.
Ví dụ minh họa:
Xét một đường gồm 6 nút được đánh số từ 0 đến 6 liên tiếp. Có một số
bước sóng đã được gán như trên hinh 3.14.
Đồ án tốt nghiệp
77
1 2 3 4 5
0 12
6
3
0
Hình 3.14. Ví dụ minh họa cho giải thuật Max – Sum
Để đơn giản, ta giả sử mỗi liên kết chỉ gồm 1 sợi quang và 4 bước sóng.
Giả sử ta cần thiết lập lightpath P1: {2,4}. Các lightpath cần được thiết lập sau
đó là P2: (1,5), P3: (3,6), và P4: (0,3). Bảng 3.3 cho ta tổn thất dung lượng tổng
cộng khi chọn lần lượt các bước sóng để thiết lập lightpath P1.
Ta thấy rằng nếu thiết lập lightpath P1 trên bước sóng
0
thì sẽ làm tắc
nghẽn P4 trên
0
. Nếu thiết lập lightpath P1 trên bước sóng
1
sẽ làm tắc nghẽn
P3. Thiết lập P1 trên
2
sẽ làm tắc nghẽn cả P2 và P3. Thiết lập P1 trên
3
sẽ
làm tắc nghẽn P2. Như vậy chọn bước sóng
2
sẽ khiến cho tổn thất dung lượng
tổng cộng lớn nhất, tức là khả năng nghẽn mạch của các kết nối tương lai cao
hơn. Do đó, bất kì trong ba bước sóng còn lại với tổn thất dung lượng tổng cộng
như nhau đều có thể được chọn bởi
)( M
.
Bảng 3.4. Tổn thất dung lƣợng tổng cộng trong giải thuật
)( M
:
Bước
sóng
Tổn thất dung lượng cho từng đường Tổn thất dung lượng tổng
cộng cho mỗi bước sóng P2: (1,5) P3: (3,6) P4: (0,3)
3
1 0 0 1
2
1 1 0 2
1
0 1 0 1
...
Download miễn phí Nghiên cứu về mạng IP/WDM
MỤC LỤC
Mục lục . 1
BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT . 11
LỜI MỞ ĐẦU . . 14
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG VÀ
NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM . 16
1.1. Giới thiệu chương . . 16
1.2. Giới thiệu thông tin quang . 17
1.2.1. Định nghĩa . .1 7
1.2.2. Cấu trúc và các thành phần chính của hệ thống thông tin quang . .1 7
1.3. Giới thiệu Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM . . 19
1.3.1. Định nghĩa . .1 9
1.3.2. Sơ đồ khối tổng quát . .20
1.3.3. Phân loại hệ thống WDM . 2 1
1.3.4. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ WDM . 2 2
1.3.5. Vấn đề tồn tại của hệ thống WDM và hướng giải quyết trong tương
lai . 2 3
1.3.6. Chuyển mạch quang trong hệ thống WDM . 2 3
1.3.7. Các thành phần chính của hệ thống WDM . .24
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN MẠNG IP/WDM . . 31
2.1. Tổng quan mạng IP/WDM . 3 1
2.1.1. Lý do chọn IP/WDM . .31
2.1.2. Các thế hệ WDM . .33
2.1.3. Các ưu điểm của mạng IP over WDM . 3 4
2.1.4. Các giải pháp phát triển mạng IP over WDM . 3 4
2.1.5. Các chuẩn của mạng IP/WDM . 3 8
2.1.6. Các mô hình liên mạng IP/WDM . .39
2.2. Tổng quan cấu trúc mạng IP/WDM . 4 1
2.2.1. Kiến trúc tổng quát mạng IP/WDM . .4 1
2.2.2. Các kiểu kiến trúc của mạng IP/WDM . .42
9
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 3: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG
IP/WDM . . 47
3.1. IP và giao thức định tuyến . .4 7
3.1.1. IPv4 và IPv6 . .4 7
3.1.2. Các giao thức định tuyến IP . .47
3.2. MPLS, GMPLS và MP S . 5 1
3.2.1. MPLS . 5 1
3.2.2. GMPLS và MP S . 5 2
3.3. Định tuyến và gán bước sóng tĩnh trong IP/WDM . .52
3.3.1. Giới thiệu bài toán . 5 2
3.3.2. Bài toán Định tuyến và gán bước sóng tĩnh S-RWA . 5 3
3.4. Định tuyến và gán bước sóng động trong IP/WDM (D-RWA) . 6 1
3.4.1. Giới thiệu bài toán . 6 1
3.4.2. Bài toán Định tuyến động trong IP/WDM . .62
3.4.3. Bài toán Gán bước sóng động trong IP/WDM . .7 2
3.5. Sự giới hạn bước sóng (WR - Wavelength Reservation) trong IP/WDM . . 79
3.5.1. Phương pháp SIR . .79
3.5.2. Phương pháp DIR . .8 0
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG IP/WDM . 83
4.1. Khái niệm kỹ thuật lưu lượng IP/WDM . .83
4.2. Mô hình hóa kỹ thuật lưu lượng IP/WDM . .8 4
4.2.1. Kỹ thuật lưu lượng chồng lấn . .84
4.2.2. Kỹ thuật lưu lượng tích hợp . .86
4.2.3. Nhận xét . .87
4.3. Mô hình chức năng của kỹ thuật lưu lượng IP/WDM . 8 8
4.4. Tái cấu hình trong kỹ thuật lưu lượng IP/WDM . 9 1
4.4.1. Các điều kiện tái cấu hình mạng IP/WDM . . 91
4.4.2. Tái cấu hình mô hình ảo đường đi ngắn nhất . 92
4.4.3. Tái cấu hình cho các mạng WDM chuyển mạch gói . . 95
KẾT LUẬN . 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . 101
LỜI MỞ ĐẦU
Xu hướng giao thức IP trở thành tầng hội tụ cho các dịch vụ viễn thông
ngày càng trở nên rõ ràng. Phía trên tầng IP, vẫn đang xuất hiện ngày càng nhiều
các ứng dụng và dịch vụ dựa trên nền IP. Những ưu thế nổi trội của lưu lượng IP
đang đặt ra vấn đề là các hoạt động thực tiễn kỹ thuật của hạ tầng mạng nên
được tối ưu hoá cho IP. Mặt khác, quang sợi, như một công nghệ phân tán, đang
cách mạng hoá ngành công nghiệp viễn thông và công nghiệp mạng nhờ dung
lượng mạng cực lớn mà nó cho phép, qua đó cho phép sự phát triển của mạng
Internet thế hệ sau. Sử dụng công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM dựa
trên nền mạng hiện tại sẽ có thể cho phép nâng cao đáng kể băng thông mà vẫn
duy trì được hiện trạng hoạt động của mạng. Nó cũng đã được chứng minh là
một giải pháp hiệu quả về mặt chi phí cho các mạng đường dài.
Khi sự phát triển trên toàn thế giới của sợi quang và các công nghệ WDM,
ví dụ như các hệ thống điều khiển và linh kiện WDM trở nên chín muồi, thì các
mạng quang dựa trên WDM sẽ không chỉ được triển khai tại các đường trục mà
còn trong các mạng nội thị, mạng vùng và mạng truy nhập. Các mạng quang
WDM sẽ không chỉ còn là các các đường dẫn điểm - điểm, cung cấp các dịch vụ
truyền dẫn vật lý nữa mà sẽ biến đổi lên một mức độ mềm dẻo mới. Tích hợp IP
và WDM để truyền tải lưu lượng IP qua các mạng quang WDM sao cho hiệu
quả đang trở thành một nhiệm vụ cấp thiết.
Do vậy, đồ án tốt nghiệp của em là “Nghiên cứu về mạng IP/WDM”. Đồ
án trình bày các vấn đề cơ bản, kiến trúc, các kỹ thuật định tuyến cũng như vấn
đề truyền tải lưu lượng trong mạng IP/WDM. Đồ án bao gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang và nguyên
lý ghép kênh theo bước sóng WDM. Chương này sẽ trình bày sơ đồ, các
ưu nhược điểm và các thành phần chính của hệ thống WDM.
Chương 2: Tổng quan mạng IP/WDM. Chương này sẽ trình
bày khái niệm chung mạng IP/WDM, lý do chọn mạng IP/WDM, các thế
hệ, ưu điểm, các giải pháp phát triển, các chuẩn và các kiểu kiến trúc của
mạng IP/WDM.
Chương 3: Các giao thức định tuyến trong mạng IP/WDM.
Chương này tập trung tìm hiểu việc định tuyến và gán bước sóng trong
mạng IP/WDM. Trình bày chi tiết bài toán định tuyến và gán bước sóng
tĩnh - động, sự giới hạn bước song WR trong mạng IP/WDM.
Chương 4: Kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM. Chương
này chỉ ra khái niệm, mô hình hóa kỹ thuật lưu lượng, tái cấu hình mô hình
ảo đường đi ngắn nhất, tái cấu hình cho mạng WDM chuyển mạch gói.
Thông qua đồ án em đã trình bày những hiểu biết của mình về một công
nghệ mạng mới - mạng IP/WDM. Tuy nhiên, do năng lực và kiến thức còn
nhiều hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận
được những đóng góp quý báu của các Thầy - Cô giáo và toàn thể các bạn.
Em xin chân thành Thank thầy giáo Thạc sĩ Đoàn Hữu Chức người đã
trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em
cũng xin Thank tất cả các Thầy - Cô, gia đình và các bạn đã tận tình giúp đỡ
em trong suốt quá trình học tập tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn!
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
sóng.1 ----------- 2 -----------3 ----------- 4 ----------- 5
Giả sử các yêu cầu lightpath là như sau:
{1,3}, {1,2}, {4,5}, {3,5}, {2,4}, {3,4}
Ký hiệu:
Các bước sóng được gán theo giải thuật First – Fit như hình 3.12.
1 2 3 4 5
a
b
c
d
e
f
0 12
Hình 3.12. Các bước sóng được gán bởi giải thuật First – Fit
c) Giải thuật Least – Used (LU)
Giải thuật này chọn ra bước sóng ít được sử dụng nhất trong mạng nhằm
cố gắng cân bằng tải giữa các bước sóng. So với giải thuật Random thì LU kém
hiệu quả hơn trong khi yêu cầu thông tin tổng thể và độ phức tạp tính toán cao
hơn, do đó ít được ưu chuộng trong thực tế.
Ví dụ minh họa:
Cho trạng thái sử dụng hiện thời của đường đi như trong hình 3.13.
Đồ án tốt nghiệp
74
1 2 3 4 5
0 12
6
Hình 3.13. Trạng thái sử dụng bước sóng hiện thời của đường đi
Giả sử ta cần cấp phát bước sóng cho yêu cầu kết nối {4,5}. Ta thấy
1w
được sử dụng ở ba liên kết,
2w
dùng ở một liên kết,
3w
dùng ở hai liên kết. Do đó
giải thuật LU sẽ gán bước sóng
2w
cho yêu cầu này.
d) Giải thuật Most – Used (MU)
Giải thuật này ngược lại với LU. Nó cố gắng chọn ra bước sóng được sử
dụng nhiều nhất trong mạng tại thời điểm đó nhằm tạo ra nhiều bước sóng rảnh cho
các yêu cầu về sau. Độ phức tạp tính toán và hiệu quả của giải thuật này cũng
tương tự như LU. Như vậy, ta thấy trên hình vẽ 3.13 thì giải thuật MU sẽ gán bước
sóng
1w
cho yêu cầu kết nối {4,5} do
1w
được sử dụng ở nhiều liên kết nhất.
e) Giải thuật Min – Product (MP)
Giải thuật này được đưa ra chủ yếu cho các mạng đa sợi. Trong mạng đơn
sợi, giải thuật này tương đương với giải thuật First – Fit. Mục đích của giải thuật
này là cố gắng gán các bước sóng vào cùng các sợi quang nhằm hạn chế số
lượng sợi sử dụng trong mạng. Để thực hiện việc này, giải thuật MP tính tích
lj
pl
D
)(
cho mỗi bước sóng j (
Wj 1
). MP sẽ chọn bước sóng có tích nhỏ
nhất. Tuy nhiên, đã có nghiên cứu chứng tỏ được rằng giải thuật MP không hiệu
quả bằng giải thuật First – Fit phiên bản cho mạng đa sợi (trong đó cả sợi và
bước sóng đều được đánh số). Mặt khác, MP lại có chi phí tính toán cao hơn.
Ví dụ minh họa:
Xét một đường gồm 5 liên kết. Mỗi liên kết có 3 bước sóng và được giả
sử có nhiều sợi quang. Bảng ma trận D được cho như sau:
Đồ án tốt nghiệp
75
Bảng 3.3. Ma trận D trong ví dụ giải thuật Min – Product
Liên kết Bước sóng 1 Bước sóng 2 Bước sóng 3
1 2 3 1
2 3 2 2
3 1 4 1
4 3 1 2
5 5 2 1
Các tích được tính cho mỗi bước sóng:
Với bước sóng 1: 2*3*1*3*5 = 90.
Với bước sóng 2: 3*2*4*1*2 = 48.
Với bước sóng 3: 1*2*1*2*1 = 4.
Như vậy bước sóng 3 sẽ được gán. Rõ ràng khi bước sóng 3 được gán thì
ta chỉ sử dụng 3 sợi, trong khi nếu bước sóng 1 hay 2 được gán thì phải cần đến
6 hay 5 sợi quang.
f) Giải thuật Least – Loaded (LL)
Giải thuật này cũng được đưa ra chủ yếu cho các mạng đa sợi. LL sẽ chọn
bước sóng có dung lượng dư lớn nhất (residual capacity), tức là ít được sử dụng
trên các sợi nhất, của liên kết có tải có tải nhiều nhất trên đường p. Với mạng đơn
sợi, giá trị của residual capacity là 0 hay 1, do đó giải thuật chọn bước sóng có chỉ
số thấp nhất với residual capacity bằng 1. Như vậy, giải thuật LL cũng trở thành FF
trong mạng đơn sợi. Tóm lại, LL sẽ chọn bước sóng j nào thỏa mãn:
)}(min{max
)(
ljl
plSj
DM
p
. Giải thuật LL đã được chứng minh là hiệu quả
hơn MU và FF trong việc giảm xác suất tắc nghẽn trong mạng đa sợi.
Ví dụ minh họa:
Ta cũng xét bảng ma trận D được cho trong phần giải thuật Min –
Product. Giả sử mỗi liên kết có tối đa 7 sợi quang (
5,.....,171 lM
). Giả sử ta
cần thiết lập một lightpath qua hai liên kết 1 và 2.
Với bước sóng 1: min {(M1-D11),(M1-D21)}=min{(7-2),(7-3)} = 4.
Với bước sóng 2: min {(M2-D12),(M2-D22)}=min{(7-3),(7-2)} = 4
Với bước sóng 3: min {(M3-D13),(M1-D21)}=min{(7-1),(7-2)} = 5.
Vậy ta chọn bước sóng 3.
Đồ án tốt nghiệp
76
g) Giải thuật Max – Sum
)( M
Giải thuật
)( M
được đề xuất cho các mạng đa sợi nhưng cũng có thể áp
dụng cho mạng đơn sợi. Giải thuật này xem xét tất cả các đường có thể và cố
gắng gán bước sóng sao cho cực đại hóa dung lượng đường còn lại sau khi
lightpath được thiết lập. Giải thuật này giả sử rằng ma trận lưu lượng được biết
trước và đường đi cho mỗi kết nối đã được lựa chọn trước. Yêu cầu này có thể đạt
được nếu giả sử ma trận lưu lượng là ổn định trong một khoảng thời gian nào đó.
Gọi
là trạng thái mạng với các lightpath đang tồn tại. Trong
)( M
,
dung lượng liên kết (link capacity) của bước sóng j tại liên kết l được định nghĩa
là số lượng sợi tại liên kết l mà bước sóng j cón rỗi trên đó.
ljl DMjlr )(),,(
trong đó
)(D
là ma trận D ở trạng thái
.
Dung lượng đường đi (path capacity)
),,( jpr
của bước sóng j là số sợi mà
bước sóng j không được sử dụng tại liên kết bị nghẽn nhiều nhất trên đường p.
)},,({min),,(
)(
jlrjpr
pl
Dung lượng đường dẫn của đường p tại trạng thái
là tổng của dung
lượng đường dẫn của tất cả các bước sóng.
),,(),(
max
1
jprpR
j
Gọi
)(' j
là trạng thái kế tiếp của mạng nếu bước sóng j được gán cho kết
nối. Giải thuật
)( M
sẽ chọn bước sóng nào làm cực đại giá trị:
)),('( pjR
Pp
Trong đó P là tập các đường của các yêu cầu kết nối ở trạng thái hiện tại.
Một khi lightpath đã được thiết lập thì trạng thái mạng sẽ được cập nhật
và đến lượt yêu cầu kết nối tiếp theo được xem xét.
Ví dụ minh họa:
Xét một đường gồm 6 nút được đánh số từ 0 đến 6 liên tiếp. Có một số
bước sóng đã được gán như trên hinh 3.14.
Đồ án tốt nghiệp
77
1 2 3 4 5
0 12
6
3
0
Hình 3.14. Ví dụ minh họa cho giải thuật Max – Sum
Để đơn giản, ta giả sử mỗi liên kết chỉ gồm 1 sợi quang và 4 bước sóng.
Giả sử ta cần thiết lập lightpath P1: {2,4}. Các lightpath cần được thiết lập sau
đó là P2: (1,5), P3: (3,6), và P4: (0,3). Bảng 3.3 cho ta tổn thất dung lượng tổng
cộng khi chọn lần lượt các bước sóng để thiết lập lightpath P1.
Ta thấy rằng nếu thiết lập lightpath P1 trên bước sóng
0
thì sẽ làm tắc
nghẽn P4 trên
0
. Nếu thiết lập lightpath P1 trên bước sóng
1
sẽ làm tắc nghẽn
P3. Thiết lập P1 trên
2
sẽ làm tắc nghẽn cả P2 và P3. Thiết lập P1 trên
3
sẽ
làm tắc nghẽn P2. Như vậy chọn bước sóng
2
sẽ khiến cho tổn thất dung lượng
tổng cộng lớn nhất, tức là khả năng nghẽn mạch của các kết nối tương lai cao
hơn. Do đó, bất kì trong ba bước sóng còn lại với tổn thất dung lượng tổng cộng
như nhau đều có thể được chọn bởi
)( M
.
Bảng 3.4. Tổn thất dung lƣợng tổng cộng trong giải thuật
)( M
:
Bước
sóng
Tổn thất dung lượng cho từng đường Tổn thất dung lượng tổng
cộng cho mỗi bước sóng P2: (1,5) P3: (3,6) P4: (0,3)
3
1 0 0 1
2
1 1 0 2
1
0 1 0 1
...
