thiet ke mang quang

Em xin cam oan n i dung c a án này không ph i là b n sao chép c a b t c

án ho c công trình ã có t tr c.

à N ng, tháng 5 n m 2007

Sinh viên th c hi n

c l cCH NG 1 ...........................................................................................................1T NG QUAN V H TH NG THÔNG TIN QUANG. ....................................1

1.1. Gi i thi u ch ng .........................................................................................11.2. Gi i thi u v thông tin quang........................................................................2

1.2.1. S phát tri n c a thông tin quang ...........................................................21.2.2. Nh ng u i m c a h th ng thông tin quang ........................................31.2.3. C u trúc và các thành ph n chính c a h th ng thông tin quang .............5

1.3. S i quang......................................................................................................71.3.1. S i d n quang ........................................................................................71.3.2. S truy n ánh sáng trong s i quang........................................................81.3.3. Các thông s c a s i quang. .................................................................10

1.3.3.1. Suy hao c a s i quang...................................................................101.3.3.1.1. nh ngh a.............................................................................101.3.3.1.2. c tuy n suy hao .................................................................111.3.3.1.3. Các nguyên nhân gây suy hao trên s i quang..........................12

1.3.3.2. Tán s c ánh sáng ...........................................................................131.3.4. nh h ng c a tán s c n dung lu ng truy n d n trên s i quang........14

1.4. K t lu n ch ng .........................................................................................14CH NG 2 .........................................................................................................15GI I THI U M NG WDM. ..............................................................................15

2.1. Gi i thi u ch ng .......................................................................................152.2. Nguyên lí ho t ng c a h th ng WDM ....................................................172.3. u i m c a h th ng WDM ......................................................................182.4. V n t n t i c a h th ng WDM và h ng gi i quy t trong t ng lai ......192.5. Chuy n m ch quang....................................................................................192.6. Các thành ph n chính c a h th ng WDM ..................................................21

2.6.1. Thi t b u cu i OLT..........................................................................212.6.2. B ghép kênh xen/r t quang OADM....................................................222.6.3. B khu ch i quang............................................................................262.6.4. Gi i thi u v b k t n i chéo quang OXC............................................29

2.6.4.1. Ch c n ng OXC............................................................................292.6.4.2. Phân lo i OXC ..............................................................................32

2.7. S chuy n i b c sóng............................................................................342.8. K t lu n ch ng..........................................................................................36

CH NG 3 .........................................................................................................37NH TUY N VÀ GÁN B C SÓNG.............................................................373.1. Gi i thi u ch ng .......................................................................................373.2. Gi i thi u v nh tuy n và gán b c sóng (Routing and WavelengthAssignment - RWA). .........................................................................................373.3. nh tuy n b c sóng.................................................................................393.4. nh tuy n (Routing) ..................................................................................41

3.4.1. Gi i thi u.............................................................................................41

3.4.2. Phân lo i nh tuy n.............................................................................423.4.3. Lí thuy t th .....................................................................................43

3.4.3.1. th vô h ng. ...........................................................................443.4.3.2. th có h ng. ...........................................................................443.4.3.3. th h n h p ..............................................................................45

3.4.4. Các thu t toán c b n trong nh tuy n ................................................463.4.4.1. Thu t toán tr ng thái liên k t LSA.................................................46

3.4.4.1.1. Bài toán..................................................................................463.4.4.1.2. Thu t toán ..............................................................................473.4.4.1.3. Ch ng minh............................................................................473.4.4.1.4. Các b c th c hi n.................................................................483.4.4.1.5. Ví d v thu t toán Dijkstra ....................................................48

3.4.4.2. Thu t toán nh tuy n vect kho ng cách DVA ............................503.4.4.2.1. Thu t toán ..............................................................................513.4.4.2.2.Ch ng minh.............................................................................52

3.4.5. K t lu n ...............................................................................................533.5. Gán b c sóng............................................................................................533.6. S thi t l p ng o (Virtual path)............................................................553.7. Phân lo i m ng quang WDM......................................................................56

3.7.1. M ng single- hop .................................................................................563.7.2. M ng Multi- hop ..................................................................................57

3.8. Gi i thu t cho v n nh tuy n và gán b c sóng v i l u l ng m ng thayi DRWA ........................................................................................................58

3.9. K t lu n ch ng .........................................................................................59CH NG 4 .........................................................................................................60TH C HI N MÔ PH NG.................................................................................60

4.1. Gi i thi u ch ng .......................................................................................604.2. Gi i thi u v ngôn ng Visual C++ ............................................................604.3. L u thu t toán........................................................................................604.4. K t qu mô ph ng.......................................................................................624.5. K t lu n ch ng..........................................................................................66

APD Avalanche Photodiode Diod tách sóng quang thác l

AS Autonomous System H th ng c l p

ATM Asynchronous Transfer Mode Ki u truy n b t ng b

BGP Border Gateway Protocol Giao th c nh tuy n vùng biên

CDM Code Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã

DVA Distance Vector Algorithm Thu t toán Vector kho ng cách

DWDM Dense WDM WDM m t cao

EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier B khu ch i quang s i có pha t p

Erbium

EIGRP Enhanced IGRP Giao th c IGRP nâng c p

IGRP Interior Gateway Routing Protocol Giao th c nh tuy n bên trong

ISDN Itegrated Servise Digital Network M ng s tích h p d ch v

I

E

D

C

A

B

LD Diod Laser

LED Light Emitting Diode Diod phát quang

LP Lightpath ng i ánh sáng

LSA Link State Algorithm Thu t toán tr ng thái liên k t

OADM Optical Add/Drop Multipler B ghép kênh xen/r t quang

OLT Optical Line Terminator Thi t b u cu i quang

OXC Optical Cross Connect B k t n i chéo quang

PIN Positive Intrinsic Negative

RIP Routing Information Protocol Giao th c thông tin nh tuy n

RWA Routing & Wavelength Assignment nh tuy n và gán b c sóng

SOA Semiconductor Optical Amplifier B khu ch i quang bán d n

TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo th i gian

WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo b c

sóng

P

O

L

R

T

W

S

H th ng thông tin quang ra i cùng v i nh ng u i m v t tr i c a nó ã và

ang áp d ng r ng rãi trên m ng l i thông tin toàn c u. Hi n nay, các h th ng

thông tin quang truy n d n t t c các tín hi u d ch v b ng h p, b ng r ng áp ng

yêu c u c a m ng s tích h p d ch v ISDN. Vì th , h th ng thông tin quang s là

m i t phá v t c truy n d n và c u hình linh ho t cho các d ch v vi n thông

c p cao.

i v i h th ng thông tin quang, môi tr ng truy n d n chính là s i quang, nó

th c hi n truy n ánh sáng mang tín hi u thông tin t phía phát t i phía thu. nh

tuy n và gán b c sóng tr thành ch c n ng không th thi u c trong m ng

quang WDM. V n t ra là nh tuy n ng i cho ánh sáng và gán b c sóng

cho nó trên m i tuy n nh th nào t c m t m ng t i u.

Trong án k thu t thông tin này, em xin trình bày v tài nh tuy n và gán

c sóng trong m ng WDM (Routing and Wavelength Assignment). án c

chia thành b n ch ng:

v Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang.

v Ch ng 2: Gi i thi u v h th ng WDM.

v Ch ng 3: nh tuy n và gán b c sóng trong m ng WDM.

v Ch ng 4: Th c hi n mô ph ng nh tuy n cho ng i ánh sáng lightpath.

tài “ nh tuy n và gán b c sóng trong m ng WDM” c a án này ã phân

tích s c n thi t c a ch c n ng nh tuy n và gán b c sóng trong m ng quang

WDM, tr thành ch c n ng không th thi u trong vi c i u hành m ng quang.

Ph ng pháp nghiên c u c a tài: d a vào ch c n ng c a nh tuy n và gán

b c sóng trong WDM, th c hi n mô ph ng ch c n ng nh tuy n trong m ng. Ánh

sáng i trong s i quang ph i i qua nhi u node m ng trung gian t i node ích,

t c là qua các tuy n trung gian. Vi c nh tuy n v i tiêu chí t i u hàm m c tiêu là

các tham s quen thu c nh b ng thông, tr , chi phí tuy n,... Vì th dùng thu t

toán tìm ng ng n nh t Dijkstra th c hi n mô ph ng nh tuy n t i u m ng.

Em xin chân thành c m n th y giáo Nguy n V n Phòng ã t n tình h ng d n,

cung c p tài li u, ng th i ng viên trong th i gian em nghiên c u tài này. Em

xin c m n t t c các th y cô giáo trong khoa n T Vi n Thông ã nhi t tình d y

d , cung c p trang b cho em nh ng ki n th c quí báu, cám n gia ình ã ng

viên em trong su t th i gian v a qua, cám n các b n ã góp nh ng ý ki n chân

thành góp ph n giúp em hoàn thành án.

Trong th i gian th c hi n án khá ng n án, m c dù có nhi u c g ng nh ng

án không kh i tránh nh ng thi u sót. Kính mong các th y cô giáo trong khoa

cùng các b n t n tình ch b o và góp ý ki n án c hoàn thi n h n. Em xin

chân thành c m n.

à N ng, ngày...tháng...n m 2007

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

1

CH NG 1

NG QUAN V H TH NG THÔNG TIN QUANG.1.1. Gi i thi u ch ng

ng thông tin trao i trong các h th ng thông tin ngày nay t ng lên r t

nhanh. Bên c nh gia t ng v s l ng, d ng l u l ng truy n thông trên m ng c ng

thay i. D ng d li u ch y u là l u l ng Internet. S ng i s d ng truy c p

Internet ngày càng t ng và th i gian m i l n truy c p thu ng kéo dài g p nhi u l n

cu c nói chuy n n tho i. Chúng ta ang h ng t i m t xã h i mà vi c truy c p

thông tin có th c áp ng m i lúc, m i n i chúng ta c n. M ng internet và

ATM ngày nay không dung l ng áp ng cho nhu c u b ng thông trong

ng lai.

Hình 1.1: S gia t ng l u l ng d li u và ti ng nói qua các n m.

K thu t thông tin quang có th c xem là v c u tinh c a chúng ta trong vi c

gi i quy t v n trên. B i vì h th ng thông tin quang ra i v i nh ng kh n ng

t tr i c a nó: b ng thông kh ng l (g n 50Tbps), suy gi m tín hi u th p (kho ng

0.2dB/km), méo tín hi u th p, òi h i n ng l ng cung c p th p, không b nh

ng c a nhi u n t , kh n ng b o m t cao… Vì v y thông tin quang c xem

là k thu t cho h th ng thông tin b ng r ng. Các h th ng thông tin quang không

ch c bi t phù h p v i các tuy n thông tin ng dài, trung k mà còn có ti m

ng to l n trong vi c th c hi n các ch c n ng c a m ng n i h t và áp ng m i

lo i hình d ch v hi n t i và trong t ng lai.


2

Vì v y vi c phát tri n và xây d ng h th ng thông tin s i quang là c n thi t cho

nhu c u phát tri n thông tin trong t ng lai. Trong ch ng này s nói rõ v h th ng

thông tin s i quang và vi c truy n ánh sáng trong s i quang.

1.2. Gi i thi u v thông tin quang

Khác v i thông tin h u tuy n hay vô tuy n - các lo i thông tin s d ng các môi

tr ng truy n d n t ng ng là dây d n và không gian nh hình 1.2 - thì thông tin

quang là h th ng truy n tin qua s i quang nh hình 1.3. i u ó có ngh a là thông

tin c chuy n thành ánh sáng và sau ó ánh sáng c truy n qua s i quang. T i

i nh n, nó l i c bi n i thành thông tin ban u.

1.2.1. S phát tri n c a thông tin quang

Các ph ng ti n s khai c a thông tin quang là kh n ng nh n bi t c a con

ng i v chuy n d ng, hình dáng và màu s c s v t qua ôi m t. Ti p ó m t h

th ng thông tin u ch n gi n xu t hi n b ng cách s d ng các èn h i ng,

các èn hi u. Sau ó, n m 1791, VC. Chape phát minh m t máy n báo quang.

Thi t b này s d ng khí quy n nh là m t môi tr ng truy n d n, do ó ch u nh

ng c a các u ki n v th i ti t. gi i quy t h n ch này, Marconi ã sáng

ch ra máy n báo vô tuy n có kh n ng th c hi n thông tin gi a nh ng ng i g i

và ng i nh n xa nhau.

u n m 1880, A.G. Bell- ng i phát minh ra h th ng n tho i ã ngh ra

m t thi t b quang tho i có kh n ng bi n i dao ng máy hát thành ánh sáng.

Hình 1.2: Thông tin h u tuy n

Hình 1.3: Thông tin quang


3

Tuy nhiên, s phát tri n ti p theo c a h th ng này ã b b bê do s xu t hi n h

th ng vô tuy n.

S nghiên c u hi n i v thông tin quang c b t u b ng s phát minh

thành công c a Laser n m 1960 và b ng khuy n ngh c a Kao và Hockham n m

1966 v vi c ch t o s i quang có t n th t th p. B n n m sau, Kapron ã có th

ch t o các s i quang trong su t có suy hao kho ng 20dB/km. c c v b i

thành công này, các nhà khoa h c và k s trên kh p th gi i ã b t u ti n hành

các ho t ng nghiên c u và phát tri n và k t qu là các công ngh m i v gi m suy

hao truy n d n, v t ng d i thông, v các Laser bán d n… ã c phát tri n thành

công trong nh ng n m 70, t n th t c a suy hao ã c gi m n 0.18dB/km.

n n a trong nh ng n m 70, Laser bán d n có kh n ng th c hi n dao ng liên

t c ã c ch t o, tu i th c a nó c l ng kho ng 100 n m và cho phép t o ra

c ly truy n xa h n v i dung l ng truy n l n h n mà không c n n các b tái t o.

Cùng v i công ngh ch t o các ngu n phát và thu quang, s i d n quang ã t o ra

các h th ng thông tin quang v i nhi u u i m v t tr i h n h n so v i các h

th ng thông tin cáp kim lo i.

Hi n nay các h th ng thông tin quang truy n d n t t c các tín hi u d ch v

ng h p, b ng r ng áp ng yêu c u c a m ng s liên k t a d ch v ISDN.

1.2.2. Nh ng u i m c a h th ng thông tin quang

Thông tin s i quang có nh ng u i m v t tr i. Trong ph n này, em a nh ng

u i m th hi n tính v t tr i c a nó:

v ng thông kh ng l y ti m n ng: t n s sóng mang quang trong

kho ng1013 n 1016 Hz (th ng g n vùng h ng ngo i quanh giá tr 1014 Hz), cung

c p b ng thông truy n l n h n nhi u so v i h th ng cáp kim lo i (b ng thông c a

cáp ng tr c kho ng 500Mhz). Hi n t i, giá tr b ng thông c a h th ng s i quang

ch a s d ng h t nh ng vi c m t vài GHz qua kho ng cách vài km và hàng tr m

Mhz qua kho ng cách hàng ch c Km mà không c n s can thi p v n (dùng b

l p) là có th . Vì th , dung l ng mang thông tin c a h th ng thông tin quang l n

n nhi u so v i h th ng cáp ng t t nh t. Do suy hao l n b ng thông r ng, h


4

th ng cáp ng tr c gi i h n kho ng cách truy n v i ch m t vài km b ng thông

trên 100Mhz.

v S i quang kích th c nh và nh : s i quang có bán kính r t nh , th ng

bán kính này không l n h n bán kính s i tóc con ng i. Vì th , th m chí khi s i

quang c ph thêm nh ng l p b o v thì chúng v n nh và nh h n nhi u so v i

cáp ng.

v S cách li v n: s i quang c ch t o t thu tinh ho c ôi lúc là ch t

d o, ó là nh ng ch t cách n, vì th không gi ng v i dây d n kim lo i, nó không

cho th y nh ng tr c tr c c b n. H n n a, c tính này làm cho vi c truy n thông

tin c a s i quang tr nên phù h p m t cách lí t ng cho s thông tin trong nh ng

môi tr ng m o hi m v n.

v Không b nh h ng b i nhi u và xuyên âm: s i quang c ch t o t

các ch t n môi phi d n nên chúng không b nh h ng b i nhi u n t , các

xung i n t , nhi u t n s vô tuy n. Vì th ho t ng c a h th ng thông tin quang

không b nh h ng khi truy n qua môi tr ng nhi u n. u ó có ngh a là nó

có th l p t cung ng v i cáp n l c và có th s d ng trong môi tr ng ph n

ng h t nhân.

v B o m t thông tin: ánh sáng t s i quang b b c x m t cách không áng k

nên chúng có tính b o m t tín hi u cao. c tính này thu hút i v i quân i, ngân

hàng và các ng d ng truy n d li u.

v Suy hao th p: s phát tri n c a s i quang qua nhi u n m ã t c k t

qu trong vi c ch t o ra s i quang có suy hao r t th p. S i quang c ch t o

v i suy hao 0.2dB/km và c tính này tr thành l i th chính c a thông tin

quang. i u này thu n l i cho vi c t b khu ch i cho m i kho ng cách trên

ng truy n mà không c n chuy n sang tín hi u n b c trung gian, do ó

gi m c c giá thành và c ph c t p c a h th ng.

v Tính linh ho t: m c dù các l p b o v là c n thi t, s i quang c ch t o

v i s c c ng cao, bán kính r t nh . V i l i th v kích th c và tr ng l ng, s i


5

quang nói chung là t t h n trong vi c l u tr , chuyên ch , x lí và l p t d h n h

th ng cáp ng.

v tin c y c a h th ng và d b o d ng: do c tính suy hao th p c a s i

quang nên có th gi m c yêu c u s b l p trung gian ho c s b khu ch i trên

ng truy n. Vì th , v i m t vài b l p thì tin c y c a h th ng có th c

nâng cao h n h n h th ng d n n. H n n a, tin c y c a các thi t b quang

không còn là v n , các thi t b quang có tu i th r t cao, kho ng 20-30 n m.

v Giá thành th p y ti m n ng: th y tinh cung c p cho thông tin quang

c l y t cát, không ph i là ngu n tài nguyên khan hi m. Vì th , s i quang em

l i giá thành th p.

Thông tin quang c ng cho phép truy n ng th i các tín hi u có b c sóng khác

nhau. c tính này cùng v i kh n ng truy n d n b ng thông r ng c a s i quang

s n có làm cho dung l ng truy n d n c a tuy n tr nên r t l n.

1.2.3. C u trúc và các thành ph n chính c a h th ng thông tin quang

Các thành ph n c a tuy n truy n d n quang bao g m: ph n phát quang, cáp s i

quang và ph n thu quang.

-Ph n phát quang: c c u t o t ngu n phát tín hi u quang và các m ch u

khi n liên k t v i nhau. Ph n t phát x ánh sáng có th là: Diod Laser (LD), Diod

phát quang (LED: Light Emitting Diode). LED dùng phù h p cho h th ng thông

tin quang có t c bit không quá 200Mbps s d ng s i a mode. LED phát x t

phát, ánh sáng không nh h ng nên s d ng LED t t trong h th ng thông tin

quang thì nó ph i có công su t b c x cao, th i gian áp ng nhanh. LD kh c ph c

nh c m c a LED, th ng s d ng LD cho truy n d n t c cao. LD có nhi u

u i m h n so v i LED: ph phát x c a LD r t h p (kho ng t 1 n 4nm nên

Mãhoá

Gi imã

Phát Thu S iquang

Thi t bphát

quang S iquang

Bl p

Thi tb thuquang

Hình 1.4: C u trúc c a h th ng thông tin quang


6

gi m c tán s c ch t li u), góc phát quang h p (5- 100), hi u su t ghép ánh sáng

vào s i cao.

- Cáp s i quang: g m các s i d n quang và các l p v b c xung quanh b o

v kh i tác ng có h i t môi tr ng bên ngoài. Có th ch n các lo i s i sau: s i

quang a mode chi t su t nh y b c, s i quang a mode chi t su t gi m d n, s i

quang n mode.

- Ph n thu quang: do b tách sóng quang và các m ch khu ch i, tái t o tín

hi u h p thành. Trong h th ng thông tin quang, ng i ta quan tâm nh t i v i các

b tách sóng quang là các diod quang PIN và diod quang ki u thác APD c ch

t o t các bán d n c b n Si, Ge, InP.

Ngoài các thành ph n ch y u này, tuy n thông tin quang còn có các b n i

quang, các m i hàn, các b chia quang và các tr m l p. T t c t o nên m t tuy n

thông tin hoàn ch nh.

ng t nh cáp ng, cáp s i quang c khai thác v i u ki n l p t khác

nhau, có th c treo ngoài tr i, chôn tr c ti p d i t ho c t d i bi n,…tu

thu c vào các i u ki n l p t khác nhau mà ch t o c a cáp c ng khác nhau và

các m i hàn s k t n i các dài cáp thành dài t ng c ng c a tuy n c l p

t. Tham s quan tr ng nh t c a cáp s i quang tham gia quy t nh dài tuy n là

suy hao s i quang theo b c sóng.

Ngu n phát quang thi t b phát có th s d ng LED ho c laser bán d n. C hai

ngu n phát này u phù h p cho các h th ng thông tin quang, v i tín hi u quang

u ra có tham s bi n i t ng ng v i s thay i c a dòng i u bi n. B c

sóng làm vi c c a ngu n phát quang c b n ph thu c vào v t li u ch t o, n s i

quang ra c a ngu n phát quang ph i phù h p v i s i d n quang khai thác trên

tuy n.

Tín hi u ánh sáng ã c u ch t i ngu n phát quang s c lan truy n d c

theo s i quang t i ph n thu quang. Khi truy n trên s i d n quang, tín hi u

th ng b suy hao và méo do các y u t h p th , tán x , tán s c gây nên. B tách

sóng quang ph n thu th c hi n ti p nh n ánh sáng và tách l y tín hi u t h ng


7

phát t i. Tín hi u quang c bi n i tr l i thành tín hi u n. Các Photodiod

PIN và Photodiod thác APD u có th s d ng làm các b tách sóng quang trong

các h th ng thông tin quang. c tính quan tr ng nh t c a thi t b thu quang là

nh y thu quang.

Khi kho ng cách truy n d n khá dài, t i m t c ly nào ó, tín hi u quang trong

s i b suy hao khá nhi u thì c n thi t ph i có các tr m l p quang t trên tuy n.

Nh ng n m g n ây, các b khu ch i quang ã c s d ng thay th cho các

thi t b tr m l p quang.

1.3. S i quang

1.3.1. S i d n quang

S i quang là nh ng dây nh và d o truy n các ánh sáng nhìn th y c và các

tia h ng ngo i. Chúng có lõi gi a và có ph n bao b c xung quanh lõi. ánh

sáng có th ph n x m t cách hoàn toàn trong lõi thì chi t xu t c a lõi ph i l n h n

chi t su t áo m t chút.

V b c phía ngoài áo b o v s i quang kh i b m và n mòn, ng th i ch ng

xuyên âm v i các s i i bên c nh và làm cho s i quang d x lí. b c ngoài ta

dùng các nguyên li u m m.

Lõi và áo c làm b ng th y tinh hay ch t d o (silicat, ch t d o, kim lo i,

Flour, s i quang k t tinh). Ngoài ra chúng c phân lo i thành các lo i s i quang

Hình 1.5: C u t o s i quang


8

n mode và a mode t ng ng v i s l ng mode c a ánh sáng truy n qua s i

quang. Ngoài ra chúng còn c phân lo i thành s i quang có ch s b c sóng và

ch s l p tu theo hình d ng và chi t su t c a các ph n c a lõi s i quang.

1.3.2. S truy n ánh sáng trong s i quang.

S i quang là môi tr ng truy n thông c bi t so v i các môi tr ng khác nh

cáp ng hay không gian t do. M t s i quang cho suy hao tín hi u th p trên m t

ph m vi t n s l n, c tính này cho phép tín hi u c truy n qua các kho ng cách

xa t c cao tr c khi c n khu ch i ho c tái l p l i.

M t s i quang g m có m t lõi hình tr c bao quanh b i l p v . C ph n lõi

và ph n v c làm ch y u t silica (SiO2), có ch s khúc x (chi t su t) x p x

1.45. Ch s khúc x c a v t li u là t s v n t c ánh sáng trong chân không so v i

t c ánh sáng trong v t li u ó.

n =vc

n: chi t su t c a môi tr ng, không có n v .

c: v n t c ánh sáng trong chân không , n v : m/s

v : v n t c ánh sáng trong môi tr ng, n v : m/s.

Vì c v≥ nên n 1≥

Trong quá trình s n xu t s i, m t s t p ch t nào ó c a vào trong lõi ho c

v cho ch s khúc x trong lõi l n h n m t tí so v i v . Các nguyên li u nh

Germani ho c Photpho làm t ng chi t su t silica và c dùng thêm vào ph n lõi

c a s i quang, trong khi ch t Bo hay Flo làm gi m chi t su t c a Silica nên c

dùng t p ch t cho l p v .

Ánh sáng có th c xem nh m t chùm tia truy n theo nh ng ng th ng

trong m t môi tr ng và b ph n x ho c khúc x b m t gi a hai v t li u khác

nhau. M t tia sáng t môi tr ng 1 n m t phân cách c a môi tr ng 2, góc t i là

góc gi a tia t i và pháp tuy n v i b m t chung c a hai môi tr ng c bi u th

b ng 1θ . Ph n n ng l ng b ph n x vào môi tr ng 1 là m t tia ph n x , ph n còn


9

l i i xuyên qua môi tr ng 2 là tia khúc x . Góc ph n x r1θ là góc gi a tia ph n x

và pháp tuy n, t ng t góc khúc x là góc gi a tia khúc x và pháp tuy n.

Ta có: 11 θθ =r

Theo nh lu t Snell: 2211 sinsin θθ nn =

Khi góc t i 1θ t ng lên thì góc khúc x 2θ c ng t ng theo. N u °= 902θ thì

sin 1θ =1

2

nn , lúc này góc 1θ c g i là góc t i h n có giá tr

1

21sinnn

c−=θ , v i

21 nn > .

V i nh ng giá tr cθθ >1 , s không có tia khúc x và t t c n ng l ng t tia t i

c ph n x h t. Hi n t ng này c g i là hi n t ng ph n x toàn ph n.

i u ki n x y ra hi n t ng ph n x toàn ph n:

v Các tia sáng ph i i t môi tr ng có chi t su t l n sang môi tr ng có chi t

su t nh h n.

v Góc t i c a tia sáng ph i l n h n góc t i h n.

Ánh sáng truy n trong s i quang do hi n t ng ph n x toàn ph n x y ra gi a b

m t ph n lõi và v .

Hình 1.6: S ph n x và khúc x các tia sáng t i m t phân cách hai môi tr ng.


10

Hình trên cho th y ánh sáng c ghép t môi tr ng bên ngoài (không khí v i

chi t su t n0) vào s i.

1.3.3. Các thông s c a s i quang.

xác nh t c truy n d n và kho ng cách tr m l p c a h th ng thông tin

s i quang, có hai tham s c n ph i nghiên c u là t n hao quang và r ng b ng

truy n d n. o t n hao quang xác nh t n hao công su t ánh sáng lan truy n

trong s i quang.

1.3.3.1. Suy hao c a s i quang

1.3.3.1.1. nh ngh a

Công su t quang truy n t i s i c ng gi m d n theo c ly v i quy lu t hàm s m

ng ng nh tín hi u n. Bi u th c c a hàm s truy n công su t có d ng:

P(Z)= P(0)x 10 10zα

−

Trong ó:

P(0): Có công su t u s i.

P(z): công su t c ly z tính t u s i.

α : h s suy hao.

- H s suy hao c a s i c tính theo công th c:

A(dB)=2

1lg10PP

Trong ó:

P1: Công su t a vào s i.

Hình 1.7: Ánh sáng trong s i quang


11

P2: Công su t cu i s i.

- H s suy hao trung bình:

( ) ( )( )kmLdBAkmdB =/α

Trong ó:

A: Suy hao c a s i.

L: Chi u dài c a s i.

1.3.3.1.2. c tuy n suy hao

c tuy n suy hao c a s i quang khác nhau tu thu c vào lo i s i. Hình d i

cho th y suy hao trong s i quang nh m t hàm theo b c sóng. Ta th y r ng suy

hao nh nh t ba d i b c sóng dùng trong thông tin quang: 0.8 mµ , 1.3 mµ và

1.55 mµ .

.Hình 1.8: c tuy n suy hao c a s i quang


12

1.3.3.1.3. Các nguyên nhân gây suy hao trên s i quang

v Suy hao do h p th : S h p th ánh sáng x y ra do các nguyên nhân sau

gây ra: suy hao do s h p th c a các t p ch t kim lo i, s h p th c a ion OH, s

h p thu b ng c c tím và h ng ngo i.

S h p th c a các t p ch t kim lo i: các t p ch t kim lo i trong thu tinh là m t

trong nh ng ngu n h p th n ng l ng ánh sáng, các t p ch t th ng g p là s t

(Fe), ng (Cu), mangan (Mn), choromium (Cr), cobar (Co), niken (Ni). M c

h p th c a t ng t p ch t ph thu c vào n ng t p ch t và b c sóng ánh sáng

truy n qua nó. có s i quang có d suy hao nh h n 1dB/km c n ph i có thu

tinh th t tinh khi t v i n ng t p ch t không quá m t ph n t (10-9).

S h p th c a ion OH: các liên k t gi a SiO2 và các ion OH c a n c còn sót

l i trong v t li u khi ch t o s i quang c ng t o ra m t suy hao h p th áng k .

c bi t h p th t ng v t các b c sóng g n 950nm, 1240nm và 1400 nm.

S h p thu b ng c c tím và h ng ngo i: ngay c khi s i quang c ch t o t

thu tinh có tinh khi t cao thì s h p th v n x y ra. B n thân thu tinh tinh

khi t c ng h p th ánh sáng vùng c c tím và h ng ngo i. S h p th trong vùng

h ng ngo i gây tr ng i cho khuynh h ng s d ng các b c sóng dài trong thông

tin quang.

v Suy hao do tán x : Suy hao do tán x bao g m tán x Rayleigh, tán x do

m t phân cách gi a lõi và l p b c không hoàn h o.

Tán x Rayleigh: khi sóng n t truy n trong môi tr ng n môi g p nh ng

ch không ng nh t trong s i quang do cách s p x p các ph n t thu tinh, các

khuy t t t nh b t không khí, các v t n t s x y ra hi n t ng tán x . Khi kích

th c c a vùng không ng nh t vào kho ng m t ph n mu i b c sóng thì chúng

tr thành nh ng ngu n m tán x . Các tia truy n qua nh ng ch không ng

nh t này s t o ra nhi u h ng, ch m t ph n n ng l ng ánh sáng truy n theo

ng c , ph n còn l i truy n theo h ng khác th m chí còn truy n ng c l i

ngu n quang. tiêu hao do tán x Rayleigh t l ngh ch v i lu th a b c b n c a

c sóng.


13

Tán x do m t phân cách gi a lõi và l p b c không hoàn h o: khi tia sáng truy n

n nh ng ch không hoàn h o gi a lõi và l p b c tia sáng b tán x . Lúc ó 1 tia

t i có nhi u tia ph n x v i nhi u góc ph n x khác nhau.

v Suy hao do b u n cong: bao g m suy hao do vi u n cong và do u n cong.

Suy hao do vi u n cong: s i quang b chèn ép t o nên nh ng ch u n cong nh

thì suy hao c a s i c ng t ng lên. Suy hao này xu t hi n do tia sáng b l ch tr c i

qua nh ng ch vi u n cong ó. S i n mode r t nh y v i nh ng ch vi u n cong

nh t là v phía b c sóng dài.

Suy hao do u n cong: khi b u n cong v i bán kính cong càng nh thì suy hao

càng t ng.

1.3.3.2. Tán s c ánh sáng

ng t nh tín hi u n, tín hi u quang truy n qua s i quang c ng b bi n

d ng. Hi n t ng này c g i là tán s c. S tán s c méo d ng tín hi u analog và

làm xung b ch ng l p trong tín hi u digital. S tán s c làm h n ch d i thông c a

ng truy n d n quang.

.

Ø Tán s c mode: trong s i a mode, do xung ánh sáng vào m c dù ch có m t

c sóng nh ng lan truy n v i vài mode khác nhau v i t c truy n khác nhau,

nó làm kho ng tr ng th i gian gi a các xung c nh nhau tr nên ng n h n và t ng

theo kh u s c a s i. Hi n t ng này g i là tán s c mode. Do ó, r ng b ng

truy n d n c a nó b gi i h n ch y u do tán s c mode.

Ø Tán s c th : bao g m tán s c ch t li u và tán s c d n sóng.

Tán s c ch t li u: ánh sáng s d ng trong thông tin quang không ph i là ánh

sáng hoàn toàn n s c. Chi t su t c a thu tinh thay i theo b c sóng nên v n

Hình 1.9: D ng xung vào và ra do tán s c


14

t c truy n c a ánh sáng có b c sóng khác nhau c ng khác nhau. Chính vì th , ánh

sáng có phân b t c lan truy n khác nhau c a các thành ph n b c sóng ánh

sáng khác nhau. Hi n t ng này c g i là tán s c ch t li u.

Tán s c d n sóng: s phân b n ng l ng ánh sáng trong s i quang ph thu c

vào b c sóng. S phân b này gây nên tán s c ng d n sóng.

1.3.4. nh h ng c a tán s c n dung lu ng truy n d n trên s i quang

Tán s c gây ra méo tín hi u và i u này làm cho các xung ánh sáng b giãn r ng

ra khi c truy n d c theo s i d n quang. Khi xung b giãn ra s d n t i ch ng l p

lên xung bên c nh. N u v t quá m t giá tr nào ó thì thi t b thu s không còn

phân bi t các xung k nhau n a và lúc này xu t hi n l i. Nh v y, các c tính tán

s c s xác nh gi i h n dung l ng truy n d n c a s i d n quang.

1.4. K t lu n ch ng

Qua ch ng này, chúng ta ã tìm hi u t ng quan v h th ng thông tin quang

v i nh ng u nh c m c a nó. H th ng thông tin quang d a vào nh ng u i m

t tr i c a mình ang phát tri n m nh m áp ng nhu c u thông tin b ng r ng

hi n nay.

Hình 1.10: nh h ng c a tán s c.

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

15

CH NG 2

GI I THI U M NG WDM.2.1. Gi i thi u ch ng

K thu t m ng ghép kênh phân chia theo b c sóng WDM (Wavelength

Division Mutiplexing) c coi là cu c cách m ng v b ng thông trong m ng

ng s ng Internet và h n th n a. Nhu c u b ng thông ang gia t ng m t cách

nhanh chóng v i nhi u ng d ng m i phong phú, ch ng h n nh th ng m i n

t , video theo yêu c u, các công vi c òi h i ho t ng ng b trên toàn c u.

M ng quang WDM ã a ra h a h n h t s c ý ngh a cho nhu c u b c thi t trên.

Khi s i quang c s d ng truy n thông tin thì thách th c c t ra i

v i chúng ta trong giai n m i tr c nhu c u thông tin ngày càng t ng m nh m

c a con ng i. Khi mà ngày càng có nhi u ng i b t u s d ng các m ng d li u

và c m i l n s d ng ó c ng ã chi m m t b ng thông áng k trong các ng

d ng thông tin c a h ch ng h n nh c l t thông tin trên các trang web, các ng

d ng s d ng Java, h i ngh truy n hình, … T ó cho th y nhu c u thông tin b ng

r ng t ra h t s c b c thi t, và nhu c u này còn v t xa h n n a trong t ng lai.

Hình 2.1 cho th y s gia t ng b ng thông c a các m ng khác nhau qua các n m. S

phát tri n m nh m này ch y u là do s tri n khai các h th ng thông tin quang.

Hình 2.1: S gia t ng b ng thông c a các m ng khác nhau qua các n m


16

thích ng v i s phát tri n không ng ng ó và tho mãn yêu c u tính linh

ho t v thay i m ng, các công ngh truy n d n khác nhau ã c nghiên c u,

tri n khai th nghi m và a vào ng d ng nh k thu t TDM, CDM. Công ngh

ghép kênh phân chia theo b c sóng WDM c a chu ng h n c . u này là do

công ngh TDM có chi phí k thu t và thi t b l p t h th ng t ng i cao, c

bi t trong TDM gây lãng phí m t s kênh thông tin khi m i khe th i gian c d

tr ngay c khi không có d li u g i và phía thu khó kh n khi phân bi t các khe

th i gian thu c v kênh nào gi i ghép kênh tín hi u. Bên c nh ó, ghép kênh

phân chia theo mã CDM còn t n t i nh ng h n ch v k thu t nh t c u ch

và suy hao trong mã hoá c ng nh gi i mã cao. WDM là ti n b r t l n trong công

ngh truy n thông quang, nó cho phép t ng dung l ng kênh mà không c n t ng t c

bit ng truy n c ng nh không c n dùng thêm s i d n quang.

V i WDM, m i kênh v i m t b c sóng khác nhau và các b c sóng ánh sáng

này không nh h ng l n nhau b i vì chu kì dao ng c a các các kênh khác nhau

là hoàn toàn c l p nhau. Khác v i h th ng TDM, m i ph n t kênh WDM có th

ho t ng t c b t kì và m i kênh c ng có th mang y dung l ng c a m i

c sóng. Ch ng này s trình bày rõ nguyên lí ho t ng c a h th ng WDM và

các thành ph n c a nó.

Hình 2.2: H th ng TDM

Hình 2.3: H th ng WDM


17

2.2. Nguyên lí ho t ng c a h th ng WDM

Ngày nay, nhu c u c a con ng i v các d ch v thông tin b ng r ng ngày m t

ng lên, thì m ng ghép kênh a b c sóng WDM ã tho mãn c nhu c u ó.

Theo k thu t này, các lu ng ánh sáng v i các b c sóng khác nhau c truy n

trên cùng m t s i quang. M i b c sóng mang m t dung l ng i n hình, thu ng là

2.5Gbps.

Nguyên lí c b n c a ghép kênh theo b c sóng là ghép t t c các b c sóng

khác nhau c a ngu n phát quang vào cùng m t s i d n quang nh b ghép kênh

MUX và truy n d n các b c sóng này trên cùng s i quang. Khi n u thu, b

tách kênh quang s phân tách thu nh n l i các b c sóng ó.

V i cùng m t nguyên lí ho t ng có hai lo i truy n d n trong WDM, ó là:

truy n d n m t chi u và truy n d n hai chi u m t s i.

v H th ng WDM m t chi u: có ngh a là t t c các kênh cùng trên m t s i

quang truy n d n theo cùng m t chi u.

v H th ng WDM hai chi u: có ngh a là kênh quang trên m i s i quang

truy n d n theo hai h ng khác nhau, dùng các b c sóng tách r i nhau thông

tin hai chi u.

Hình 2.4: Nguyên lí ghép kênh phân chia theo b c sóng


18

So v i h th ng WDM m t chi u, h th ng WDM hai chi u gi m c s l ng

b khu ch i và ng dây. Tuy nhiên, h th ng WDM hai chi u th ng b can

nhi u nhi u kênh, nh h ng ph n x quang, v n cách li gi a các kênh hai chi u,

tr s và lo i hình xuyên âm,… ng th i ph i s d ng b khu ch i quang hai

chi u.

2.3. u i m c a h th ng WDM

v Có kh n ng t o dung l ng l n ch trên m t s i quang, và có th t

dung l ng l n h n khi s d ng k thu t DWDM (Dense WDM: ghép kênh phân

chia theo b c sóng m t cao).

(b)

Ngu n λ1

Thu λ2

Thi t bWDM

Kênh vào

Kênh ra

Thi t bWDM

Ngu n λ2

Kênh vào

Kênh raThu λ1

t s iquang

λ1

λ2

(a)

Ngu n λ1Kênh 1

Thi t bWDM

t s iquang

quangnλλλ ,...,, 21

Kênh 2Ngu n λ2

Kênh nNgu n λn

Kênh 1Thu λ1

Thu λ2Kênh 2

Thu λnKênh n

Thi t bWDM

Hình 2.5: H th ng WDM theo m t h ng (a) và hai h ng (b)


19

v H th ng WDM thu n ti n khi cho phép truy n d n ng th i tín hi u không

ng nh t.

v Có kh n ng truy n d n tín hi u hai chi u.

2.4. V n t n t i c a h th ng WDM và h ng gi i quy t trong t ng lai

V i h th ng WDM, s i quang cung c p cho chúng ta t c truy n mong mu n

nh ng b ng thông m ng l i b gi i h n b i t c x lí các nút, do t c x lí

các nút c th c hi n b ng n t , mà t c n t l i th p h n r t nhi u so v i

t c thông tin truy n trong s i quang (kho ng vài Gbps). Nh v y, tín hi u quang

trên s i khi n nút s c chuy n thành tín hi u n th c hi n x lí n t (s

chuy n i quang- i n O/E), sau ó c chuy n l i thành tín quang truy n i.

i u này ã làm gi m t c m ng, gi i pháp t ra là xây d ng m ng mà trong ó

tín hi u c x lí hoàn toàn trong mi n quang, g i là m ng toàn quang.

Trong m ng toàn quang, d li u i t ngu n n ích hoàn toàn d i d ng

quang mà không c n b t c s chuy n i quang- i n nào trên ng i, vi c u

khi n x lí chuy n m ch c ng c th c hi n d i d ng quang. Tuy nhiên, m ng

toàn quang hi n t i v n ch a c ti n hành thành công b i nh ng t n t i c a nó.

Các thi t b logic hoàn toàn trong mi n quang khó th c hi n h n nhi u so v i các

thi t b logic n t . B i vì, khác v i các electron thì các photon không t ng tác

nh h ng l n nhau, th ng thì các thi t b logic ph c t p u c t o ra b ng

cách s d ng công ngh n t . Bên c nh ó, các tr m l p b ng quang c ng r t khó

th c hi n h n nhi u so v i các tr m l p n t m c dù các tr m l p trong m ng

toàn quang c t nh ng kho ng cách nh kì r t xa nhau.

2.5. Chuy n m ch quang

H u h t các thi t b m ng ngày nay u d a trên tín hi u n, u ó có ngh a

tín hi u quang c n chuy n i sang tín hi u n c khu ch i, tái t o ho c

chuy n m ch và sau ó c chuy n i tr l i tín hi u quang. u này nói n s

chuy n i optical-to-electronic-to-optical (O-E-O) và là công vi c c t lõi h t s c

có ý ngh a trong vi c truy n tín hi u. S l ng l n tín hi u i qua m ng quang c n

c chuy n m ch qua các m khác nhau, c g i là các node. Thông tin n


20

node s c chuy n v phía tr c theo h ng n n i mà nó c g i t i qua

ng t t nh t có th , con ng này có th xác nh b i các y u t nh kho ng

cách, chi phí, tin c y,b ng thông… c a tuy n ó. Cách chuy n i tín hi u

th c hi n chuy n m ch là tách ánh sáng t nh ng u vào s i quang, chuy n i

nó sang tín hi u n và sau ó chuy n i tr l i tín hi u ánh sáng laser, tín hi u

này c g i i trong s i quang.

V n c b n c a chuy n m ch quang là thay th s t n t i c a chuy n m ch

m ng i n b ng m ng toàn quang, s c n thi t c a vi c chuy n i O-E-O c

lo i b . Nh ng thu n l i c a kh n ng này khi tránh c vi c chuy n i O-E-O là

i u h t s c ý ngh a. u tiên chuy n m ch quang có th r h n b i vì không c n

nhi u tín hi u n t c cao t ti n.

Các b chuy n m ch quang cho nhi u ng d ng trong m ng quang. M i ng

d ng yêu c u th i gian chuy n m ch và s c ng chuy n m ch khác nhau. M t ng

d ng c a chuy n m ch quang là cung c p các lightpath. V i ng d ng này, chuy n

m ch c s d ng bên trong b k t n i chéo nh m c u hình l i chúng cung c p

các lightpath m i. M t ph n m m c thêm vào qu n lí m ng t u cu i n

u cu i. Vì th v i ng d ng này, các b chuy n m ch v i th i gian chuy n m ch

ms có th ch p nh n, nh ng các b chuy n m ch ây òi h i ph i có kích th c

l n.

M t ng d ng quan tr ng khác là chuy n m ch b o v . ây các chuy n m ch

c s d ng chuy n các lu ng l u l ng t s i chính sang s i khác trong

tr ng h p s i chính g p s c . Toàn b ho t ng nh th i gian tìm ra l i, thông

tin l i n các ph n t m ng u khi n vi c chuy n m ch và quá trình chuy n

m ch th c s òi h i ph i hoàn thành trong th i gian r t ng n. Có th có nhi u d ng

chuy n m ch b o v khác nhau, ph thu c vào ph ng pháp c s d ng, s các

c ng chuy n m ch c n thi t có th thay i t hàng tr m n hàng ngàn c ng khi s

d ng trong các b k t n i chéo b c sóng.


21

2.6. Các thành ph n chính c a h th ng WDM

C u trúc c a m ng WDM g m có các thành ph n: thi t b u cu i OLT, các b

ghép kênh xen/r t quang OADM, các b k t n i chéo quang OXC liên k t v i nhau

qua các k t n i s i quang. Ngoài ra còn có b khu ch i bù suy hao trên ng

truy n.

2.6.1. Thi t b u cu i OLT

Thi t b u cu i OLT (Optical Line Terminator) là thi t b c dùng u

cu i c a m t liên k t m n i m ghép và phân kênh các b c sóng. Thi t b

u cu i g m có ba ph n t : b ti p sóng (transponder), b ghép kênh các b c

sóng (wavelength multiplexer) và b khu ch i (optical amplifier).

B ti p sóng làm nhi m v thích ng tín hi u i vào t m t ng i s d ng m ng

thành m t tín hi u phù h p s d ng trong m ng. Và h ng ng c l i nó làm thích

ng tín hi u t m ng quang thành tín hi u phù h p v i ng i s d ng. Giao di n

gi a ng i s d ng và b ti p sóng có th thay i d a vào ng i s d ng, t c

bít và kho ng cách ho c suy hao gi a ng i dùng và b chuy n ti p. Giao di n ph

bi n nh t là giao di n SONET/SDH.

S thích ng bao g m nhi u ch c n ng, tín hi u có th c chuy n i thành

c sóng thích h p trong m ng quang, nó c ng có th thêm vào các ph n u

header nh m qu n lí m ng. B ti p sóng c ng có th giám sát t l l i bit c a tín

Hình 2.6: OLT


22

hi u m i vào và i ra trong m ng. Vì nh ng lí do này nên b chuy n ti p th c

hi n chuy n i quang- i n- quang.

hình trên, s làm thích ng ch cho theo h ng i vào và b c sóng h ng

ng c l i c g i tr c ti p n h ng ng i dùng. Trong m t s tr ng h p, ta có

th tránh s d ng b ti p sóng b ng cách th c hi n ch c n ng thích ng bên trong

thi t b ng i dùng, nh ph n t m ng SONET nh hình trên, i u này làm gi m

c chi phí áng k .

Tín hi u ra kh i b ti p sóng c ghép kênh v i các tín hi u khác các b c

sóng khác nhau s d ng b ghép kênh theo b c sóng trên m t s i quang. Thêm

vào ó b khu ch i có th c dùng khu ch i công su t lên n u c n thi t

tr c khi chúng c a n b phân kênh. Nh ng b c sóng này l i c k t

thúc trong m t b ti p sóng n u có ho c k t thúc tr c ti p trong thi t b ng i s

d ng.

Cu i cùng OLT c ng k t thúc m t kênh giám sát quang (OSC). OSC c mang

c sóng riêng l , khác v i các b c sóng mang l u l ng th c s . Nó dùng

giám sát vi c th c hi n c a các b khu ch i d c theo liên k t c ng nh cho các

ch c n ng qu n lí khác.

2.6.2. B ghép kênh xen/r t quang OADM

B ghép kênh xen/r t quang cung c p m t ph ng ti n u khi n l u l ng

trong m ng. OADM có th c dùng các v trí khu ch i trong các m ng ng

dài nh ng c ng có th s d ng nh ng ph n t m ng c l p. hi u c l i ích

c a b xen/r t quang, ta xét m t m ng gi a ba node A, B và C nh hình v d i,

u l ng m ng gi a A và C i qua node B, gi thi t các tuy n liên k t hoàn toàn

song công.

Gi s yêu c u l u l ng nh sau: m t b c sóng gi a A và B, m t b c sóng

gi a B và C, ba b c sóng gi a A và C. Bây gi tri n khai các h th ng WDM

i m n i m cung c p nhu c u l u l ng này. V i gi i pháp trong hình (a), hai

h th ng m n i m c tri n khai, m t gi a A và B, m t gi a B và C. M i

liên k t m n i i m s d ng m t OLT cu i liên k t. Node B có hai OLT, m i


23

OLT k t thúc b n b c sóng, vì th c n yêu c u b n b ti p sóng. Tuy nhiên ch có

m t trong b n b c sóng là dành cho node B, các b ti p sóng còn l i dùng cung

c p l u l ng gi a A và C. Vì th sáu trong tám b ti p sóng node B c dùng

u khi n l u l ng. ây là vi c r t t n kém.

V i gi i pháp trong hình (b), thay vì s d ng các h th ng WDM m n i m,

ta tri n khai m t m ng nh tuy n b c sóng. M ng s d ng m t OLT node A và

C, m t OADM node B. OADM r t m t trong b n b c sóng, sau ó k t thúc

các transponder. Ba b c sóng còn l i i xuyên qua trong mi n quang mà không

c n k t thúc trong các transponder. u này th y c hi u qu là ch s d ng hai

transponder thay vì s d ng n tám transponder nh gi i pháp (a), do ó gi m

c chi phí áng k .

Câu h i t ra là t i sao các b ti p sóng c n thi t gi i pháp (a) u khi n

u l ng i qua. Nói cách khác là t i sao chúng ta không n gi n lo i b các b

ti p sóng và th c hi n k t n i tr c ti p các b ghép kênh và tách kênh WDM gi a

Hình 2.7: Vai trò c a OADM trong m ng


24

hai b ti p sóng node B nh trong hình (b), h n là thi t k m t OADM riêng bi t.

i u này là có th , các OLT c thi t k h tr kh n ng này. L p v t lí c

xây d ng trong các m ng ph c t p h n nhi u các h th ng m n i m.

Có nhi u ki n trúc xây d ng nên OADM, các ki n trúc này i n hình s d ng

các b ghép/b l c. Ta xét OADM nh m t h p en có hai c ng mang m t t p h p

các b c sóng và m t s c ng n i b . Các thu c tính chính c a OADM g m có:

Ø T ng s b c sóng có th cung c p c là bao nhiêu.

Ø S b c sóng l n nh t có th xen/ r t là bao nhiêu.

Ø Có ràng bu c trên m t b c sóng nào ó c xen/r t. M t ki n trúc ch cho

phép m t s b c sóng xác nh nào ó c xen/ r t ch không ph i b t kì b c

sóng tu ý nào c ng c.

Ø Có d dàng xen/ r t các kênh thêm vào. Có c n thi t phá v m t kênh ang

t n t i xen/ r t các kênh thêm vào.

Ø Tính n chi phí.

Ø Tính ph c t p c a vi c thi t k OADM l p v t lí và khi thêm vào các kênh

m i thì nh h ng n vi c thi t k này nh th nào.

Hình d i ây cho ta th y các ki n trúc c a OADM:


25

hình 2.8(a), m t s kênh c ch n có th c tách ra và nh ng kênh khác

c i qua. Vì th không có s ràng bu c trên các kênh c r t và xen. Vì v y

c u trúc này áp t nh ng ràng bu c nh nh t trong vi c thi t l p các lightpath

trong m ng. Ngoài ra suy hao qua OADM c nh, c l p v i s kênh c r t và

xen là bao nhiêu. Tuy nhiên ki n trúc này l i không hi u qu v chi phí trong vi c

i u khi n m t s nh các kênh c r t, vì b t k bao nhiêu kênh c r t, t t c

các kênh u c n ph i c tách và ghép l i v i nhau. Do ó ta ph i t n chi phí cho

Hình 2.8: Các ki n trúc OADM


26

vi c tách và ghép cho t t c nh ng kênh i vào. i u này c ng d n n suy hao cao

n. Tuy nhiên khi m t s l ng l n s kênh c r t và linh ho t trong vi c thêm

vào ho c l y ra b t c kênh nào thì c u trúc này c ng cho ta hi u qu kinh t .

Hình 2.8(b) là s c i ti n c a hình 2.8(a) nh m gi m chi phí thi t k trên, vi c

ghép và tách kênh c th c hi n qua hai giai n. Giai n th nh t tách riêng

các b c sóng thành nh ng d i (bands), giai n th hai tách nh ng d i thành các

c sóng riêng l . Ví d nh h th ng 16 kênh, có th th c hi n s d ng b n d i,

m i d i g m b n kênh. N u ch có b n kênh c r t m t v trí, thì 12 kênh có

th gi nguyên trong các d i, thay vì ph i tách xu ng thành t ng kênh riêng l . u

này cho th y ta ã ti t ki m c chi phí cho b MUX và DEMUX. Ngoài ra, vi c

s d ng các d i cho phép tín hi u c i qua v i suy hao quang th p h n. Khi

m ng có s kênh l n thì c u trúc hình 2.8(b) ghép kênh nhi u giai n tr nên c n

thi t.

Trong c u trúc hình 2.8(c), m t kênh riêng l c tách và ghép t m t t p các

kênh i vào. Ta g i thi t b này là b xen r t n kênh (SC - OADM). tách và

ghép nhi u kênh thì các SC - OADM c n i liên ti p nhau. Ki n trúc này b sung

cho ki n trúc c a hình 2.8(a). Vi c tách và ghép kênh nh hu ng n các kênh ang

t n t i, nên nh m gi m t i thi u nh h ng này thì lên k ho ch t p b c sóng nào

c n c l y ra t ng v trí. Tuy nhiên n u s kênh c n c tách ra là l n thì ki n

trúc này không còn phù h p n a, do chúng ta ph i s d ng nhi u thi t b riêng l

n i l i v i nhau. u ó cho th y nó không hi u qu v kinh t . Ngoài ra suy hao

c ng gia t ng theo.

2.6.3. B khu ch i quang

Nh m bù l i s suy hao tín hi u trên ng truy n s i quang c ng nh t i các

thi t b (nh các b ghép kênh) thì các b khu ch i c t gi a các k t n i s i

quang nh ng kho ng cách nh kì. Tr c khi các b khu ch i quang ra i thì

l a ch n duy nh t là tái t o l i tín hi u, ngh a là nh n tín hi u và sau ó phát l i nó.

Quá trình này c th c hi n b ng các b l p tái sinh. M t b l p chuy n tín hi u


27

quang thành tín hi u n, khôi ph c sau ó chuy n l i thành tín hi u quang

truy n ti p. u này h n ch tính trong su t và t ng chi phí b o trì c a h th ng.

K thu t khu ch i quang chi m u th h n nhi u các b l p. B khu ch i

quang không ph thu c vào t c bit và các nh d ng tín hi u. M t h th ng s

d ng khu ch i quang có th d nâng c p h n nhi u, ví d n m t t c bit cao

n mà không c n ph i thay th b khu ch i. H n n a các b khu ch i quang

có b ng thông l n nên có th c dùng khu ch i ng th i nhi u tín hi u

WDM. N u không v i m i b c sóng ta ph i s d ng m t b l p.

Lo i khu ch i quang n hình là b khu ch i quang s i EDFA (Erbium

Doped Fiber Amplifier - khu ch i quang s i có pha t p Erbium).

B EDFA th c ch t là s i quang có pha t p có ch c n ng khu ch i c tín

hi u ánh sáng, chúng có th thay i các c tính v t lí c a s i theo nhi t , áp su t

và chúng có tính ch t b c x ánh sáng. c m c a s i này là chúng có kh n ng

t khu ch i ho c tái t o tín hi u khi có kích thích phù h p.

Theo hình v thì ánh sáng b m vào t laser c k t h p v i tín hi u vào nh

s d ng b ghép WDM trên h th ng s d ng m t b ghép. Ánh sáng b m này

c truy n d c theo s i có pha Eribium và tín hi u b m này kích thích các các ion

Eribium lên m c n ng l ng cao h n. S d ch chuy n m c n ng l ng c a n t

t cao xu ng th p s phát ra photon, c g i là b c x t phát n u không có b t c

tác ng nào t phía bên ngoài, còn g i là b c x kích thích khi do s có m t các

Hình 2.9: EDFA

u vào

B cách li

WDMEDF

B cách li

u ra


28

photon ch a n ng l ng b ng n ng l ng d ch chuy n. Khi tín hi u d li u c

truy n n EDFA, tín hi u d li u này n g p các ion Er3+ ã c kích thích

m c n ng l ng cao. Quá trình này làm cho các ion nh y t tr ng thái n ng l ng

cao xu ng m c tr ng thái n ng l ng th p nên phát ra photon, do ó s khu ch i

công su t tín hi u lên r i truy n i ti p trong s i quang.

Thông th ng, m t b cách li c dùng tr c ngõ vào ho c ngõ ra c a b

khu ch i tín hi u EDFA ng n s ph n x vào trong b khu ch i này.

EDFA cho h s khu ch i l n, công su t ra l n và nhi u th p, nó làm vi c

c sóng 1550nm. Trong các h th ng thông tin quang, cho các EDFA ho t

ng thì c n có ngu n b m. Các ngu n b m th c t là các diod laser bán d n công

su t cao dùng cung c p ngu n ánh sáng cho EDFA.

EDFA có các c m sau:

Ø Không có m ch tái t o th i gian, m ch ph c h i (b chuy n i O/E và

E/O).Do ó m ch s tr nên linh ho c h n.

Ø Công su t ngu n nuôi nh nên khi áp d ng cho các tuy n thông tin v t

bi n, cáp s có c u trúc nh và nh h n cáp th ng.

Ø Giá thành c a h th ng th p do c u trúc c a EDFA n gi n, tr ng l ng

nh , kho ng l p và dung l ng truy n d n c nâng cao.

Ngoài ra do EDFA có kh n ng khu ch i nhi u b c sóng trong cùng m t s i

nên nó có kh n ng t ng dung l ng t c lên n 20Gbps ho c cao h n khi s

d ng k thu t WDM.

Ngoài lo i khu ch i EDFA còn có d ng khu ch i SOA (Semiconductor

Optical Amplifiers- b khu ch i quang bán d n). V c b n, SOA là m t m i n i

P-N. L p gi a c hình thành m i n i ho t ng nh là m t vùng tích c c. Ánh

sáng c khu ch i do s phát x kích thích khi nó lan truy n qua vùng tích c c

này. i v i m t b khu ch i, hai u cu i c a vùng tích c c c ph m t l p

không ph n x lo i b g n sóng trong l i b khu ch i.


29

2.6.4. Gi i thi u v b k t n i chéo quang OXC

2.6.4.1. Ch c n ng OXC

Trong m ng nh tuy n b c sóng WDM, hình trên g m có hai lo i node là:

OXC và Edge node. OXC là node mà óng vai trò k t n i các s i quang trong

m ng. Edge node óng vai trò cung c p giao di n gi a nh ng h th ng k t cu i phi

quang (nh là các IP Router, chuy n m ch ATM, hay các siêu máy tính) v i lõi

quang. Các Edge node th ng n m u cu i c a h th ng và các lightpath c

thi t l p gi a hai edge node qua các node trung gian nh hình trên. ây c mong

i mang l i c u trúc c a m ng toàn quang, thông tin truy n i trên lightpath không

c n s chuy n i nào t tín hi u n sang quang ho c ng c l i t quang sang tín

hi u n.

OXC cung c p ch c n ng chuy n m ch và nh tuy n h tr các liên k t

logic gi a hai Edge. M t OXC làm nhi m v truy n thông tin trên m i b c sóng

m t u vào và nó có th chuy n m ch n m t c ng ra riêng bi t. M t OXC v i N

c ng vào- N c ng ra mà các c ng này có kh n ng x lí W b c sóng trên m i c ng

OXC ( optical cross connect) là thành ph n dùng u khi n các c u trúc m t

i ph c t p và m t s l ng l n các b c sóng. OXC là thành ph n m ng chính

cho phép c u hình l i m ng quang, mà ó các lightpath có th thi t l p và k t thúc

Hình 2.10: M ng WDM nh tuy n b c sóng


30

khi c n thi t mà không ph i c cung c p c nh. OXC c c u trúc v i m ch

tích h p r t l n và kh n ng n i k t hàng ngàn u vào v i hàng ngàn u ra t o

nên ch c n ng chuy n m ch và nh tuy n. Trong thông tin quang, b n m i kênh

quang có th c truy n i trong m t s i n, OXC là thi t b c n thi t có th

ti p nh n nhi u b c sóng khác nhau các u vào và nh tuy n các b c sóng

này n các u ra thích h p trong m ng. th c hi n u này, OXC c n thi t xây

d ng các kh i ch c n ng:

§ Chuy n m ch s i: kh n ng nh tuy n t t c các b c sóng trên m t s i

quang u vào t i m t s i quang khác ngõ ra.

§ Chuy n m ch b c sóng: kh n ng chuy n m ch các b c sóng c th t

m t s i quang u vào t i nhi u s i quang khác u ra.

§ Chuy n i b c sóng: kh n ng nh n các b c sóng u vào và chuy n i

chúng thành t n s quang khác ngõ ra, i u này là c n thi t tho mãn các ki n trúc

b t ng kh i khi s d ng chuy n m ch b c sóng.

M t OXC có các ch c n ng sau:

§ Cung c p d ch v : M t OXC có th dùng cung c p các lightpath trong

m t m ng l n m t cách t ng, mà không ph i thao tác b ng tay. Kh n ng này tr

nên quan tr ng khi gi i quy t s b c sóng l n trong m t nút ho c v i s nút trong

Hình 2.11: Các kh i ch c n ng c a OXC


31

m ng l n. Nó c ng quan tr ng khi các lightpath trong m ng c n c u hình l i áp

ng v i s thay i l u l ng c a m ng.

§ B o v : Ch c n ng quan tr ng c a b k t n i chéo là b o v các lightpath

khi s i b t ho c thi t b g p s c trong m ng. B OXC là ph n t m ng thông

minh mà nó có th phát hi n s c trong m ng và nhanh chóng nh tuy n l i các

lightpath.

§ Trong su t i v i t c bit: kh n ng chuy n m ch các tín hi u v i t c

bit.

§ Giám sát th c hi n, nh v l i: OXC cho th y tham s c a m t tín hi u

nh ng nút trung gian, OXC cho phép ki m tra thi t b và giám sát các tín hi u i

xuyên qua nó.

§ Chuy n i b c sóng: ngoài kh n ng chuy n tín hi u t c ng này sang

c ng khác, OXC còn kh n ng có th chuy n i b c sóng bên trong.

§ Ghép kênh: các OXC i u khi n các tín hi u ngõ vào và ngõ ra t c

ng dây quang, tuy nhiên nó có kh n ng ghép kênh chuy n m ch l u l ng

n i t i.

M t OXC c phân theo ch c n ng thành m t trung tâm chuy n m ch và m t

khu liên h p c ng. Trung tâm chuy n m ch ch a b chuy n m ch mà nó th c hi n

ch c n ng k t n i chéo th c s . Khu liên h p c ng ch a các card c dùng nh

các giao di n liên l c v i các thi t b khác. Các c ng giao ti p có th bao g m

các b chuy n i quang- i n, n- quang ho c không.

M t ph n t k t n i chéo c b n 2 x 2 g i các tín hi u quang t hai ngõ vào n

hai ngõ ra và có hai tr ng thái, ó là: tr ng thái cross và tr ng thái bar. Trong tr ng

thái cross, tín hi u t c ng vào phía trên c g i n c ng ra phía d i, và tín hi u

t c ng vào phía d i c g i n ngõ ra phía trên. Trong tr ng thái bar, tín hi u

t c ng vào phía trên c g i n c ng ra phía trên, và tín hi u t c ng phía d i

c g i t i c ng ra bên d i.


32

2.6.4.2. Phân lo i OXC

OXC c chia làm hai lo i:

- Hybrid OXC (hay OXC không trong su t): hi n ang r t ph bi n, nó th c hi n

chuy n i tín hi u quang sang tín hi u n, th c hi n k t n i b ng cách s d ng k

thu t k t n i n t và sau ó l i chuy n i tín hi u n sang tín hi u quang.

- All optical OXC (hay OXC trong su t): là cách k t n i tr c ti p các kênh quang

trong mi n photonic. Tín hi u d ng photonic trong su t quá trình chuy n m ch

mà không c n thi t quá trình chuy n i O-E-O. OXC này có th phân thành các

thành ph n thi t b chuy n m ch quang Free Space, thi t b quang tr ng thái r n và

các thi t b g ng c i n. Trong s các thi t b chuy n m ch ph bi n nh t k t n i

nhi u u vào v i nhi u u ra là WRG. V i thi t b này, m t b c sóng cho tr c

Hình 2.13: Hybrid OXC

Hình 2.12: Tr ng thái c a OXC


33

c ng vào b t kì s xu t hi n m t c ng ra xác nh nh hình 2.13. Lo i chuy n

m ch quang Free Space này c bi t nh là ch c n ng nh tuy n b c sóng.

§ Các thi t b chuy n m ch quang Free Space: nó c hi u là làm nhi m v

nh tuy n b c sóng, m t lo i khác thì chùm laser c chi u m t cách c h c vào

m t trong nh ng s i quang. Trong tr ng h p này, m t ma tr n c a các chùm tia

trên n k t h p m t ma tr n c a các s i quang, lúc ó m t trong nh ng chùm tia

ng l ng và m t s i quang thu s c nh h ng chúng k t h p v i nhau

t c m t k t n i trong không gian.

§ Các thi t b quang tr ng thái r n: là các c p thi t b bán d n nh h ng,

các thi t b này có th thay i m t trong nh ng c tính quang trên ng i d a

vào các ng d ng u khi n tín hi u nh nhi t , ánh sáng, dòng i n hay n áp.

Các c tính quang bao g m s phân c c, s truy n ánh sáng, s h p th , ch s

khúc x .

§ H th ng vi c i n: d a vào s ph n x ánh sáng trên m t b m t sáng bóng

làm thay i tính nh h ng c a ánh sáng. K thu t này d a trên h th ng g ng

i n (MEMS – Micro Electro Mechanical Systems).

Xét m t trung tâm cung c p d ch v l n, ây có th k t thúc nhi u k t n i,

m i k t n i mang nhi u b c sóng. M t s b c sóng này không c n c k t thúc

Hình 2.14: OXC toàn quang WGR


34

v trí ó mà mu n i n node khác. OXC th c hi n ch c n ng này, nó làm vi c

k bên các ph n t m ng SONET/ SDH, b nh tuy n IP và các chuy n m ch

ATM, các thi t b u cu i WDM và b ghép kênh xen/ r t. M t cách n hình,

m t s c ng OXC c k t n i n các thi t b WDM, các c ng khác c n i n

các thi t b k t cu i. Vì th OXC cung c p dung l ng hi u qu h n nhi u.

2.7. S chuy n i b c sóng

Chuy n i b c sóng là kh ng chuy n tín hi u t b c sóng này( 1λ ) trên

m t ngõ vào sang b c sóng khác t i ngõ ra ( 2λ ). B chuy n i r t có ích trong

vi c gi m xác su t t c ngh n m ng. N u các b chuy n i c tích h p vào trong

b k t n i chéo quang trong m ng WDM, các k t n i có th c thi t l p gi a

ngu n và ích ngay c khi trên t t c các tuy n c a ng i không có s n cùng m t

c sóng. Các b chuy n i b c sóng giúp lo i tr s b t bu c tính liên t c v

c sóng.

B chuy n i b c sóng y giúp cho vi c gi m xác su t t c ngh n t t h n

nh ng th c t b chuy n i này r t khó th c hi n b i các lí do v chi phí và gi i

h n k thu t. Trong m t m ng có r t ít node m ng c trang b b chuy n i b c

sóng, do ó c n ph i có s l a ch n các node t các b chuy n i b c sóng

các v trí thích h p sao cho t i u m ng, th ng t các b chuy n i b c sóng

nh ng node mà l u l ng m ng x y ra c c i.

tr--

Ví d nh hình trên, m t lightpath c thi t l p gi a Node A và Node B trên

c sóng 1λ , và m t ng lightpath khác c thi t l p gi a Node B v i Node C

trên b c sóng 2λ . N u có m t yêu c u Node A n Node C, yêu c u không th

1λ

2λ

1λ

2λ

Node A Node B Node C

Hình 2.15: S chuy n i b c sóng


35

thi t l p c v s b t bu c tính liên t c v b c sóng. N u có b chuy n i b c

sóng c t Node B mà nó có kh n ng chuy n i t b c sóng 1λ sang 2λ , thì

yêu c u có th th c hi n thành công. Rõ ràng các b chuy n i b c sóng có th

c i thi n c hi u su t khi các b c sóng r i có s n trên các tuy n, và m t b c

sóng chung thì không có.

Chuy n i b c sóng c chia ra làm hai lo i:

Ø Chuy n i b c sóng quang - i n: theo ph ng pháp này, tín hi u tr c

tiên c chuy n sang tín hi u n s d ng b tách sóng. Lu ng bit c l u tr

trong b m. Sau ó tín hi u n c dùng lái ngõ ra c a m t tunable laser

t o thành m t b c sóng mong mu n ngõ ra. Ph ng pháp này không thích h p

cho t c bit cao h n 10Gbps, tiêu hao công su t l n và th c hi n ph c t p h n

các ph ng pháp khác.

Ø Chuy n i b c sóng toàn quang: quá trình chuy n i b c sóng c

th c hi n hoàn toàn trong mi n quang. Ph ng pháp này d a vào hi u ng tr n

c sóng t o ra m t b c sóng khác.

Kh n ng chuy n i b c sóng có th th c hi n qua nhi u m c khác nhau.

Hình d i ây minh ho s khác nhau gi a u vào và u ra, tr ng h p nhi u

c ng thì càng ph c t p h n nh ng c ng t ng t . Kh n ng chuy n i b c sóng

hoàn toàn t c là có th chuy n i m t b c sóng ngõ vào thành m t b c sóng

b t kì ngõ ra. Kh n ng chuy n i b c sóng gi i h n qui nh r ng m i b c

sóng u vào có th c chuy n i thành m t s b c sóng xác nh tr c ngõ

ra. Tr ng h p c bi t c a chuy n b c sóng gi i h n là chuy n i b c sóng c

nh khi mà m t b c sóng u vào ch có th chuy n i thành m t b c sóng c

nh u ra. N u m i b c sóng c “chuy n i ” thành chính nó thì chúng ta

g i không có s chuy n i nào.


36

2.8. K t lu n ch ng.

Qua ch ng này, ta ã th y c ng l c thúc y m ng WDM hi n nay.

Nh ng m ng này cung c p các lightpath t u cu i này n u cu i kia qua các

node m ng trung gian. M t lightpath g m có m t kênh thông tin quang, ho c b c

sóng, gi a hai node m ng mà c nh tuy n qua nh ng node trung gian. Các node

m ng trung gian có th chuy n m ch và chuy n i b c sóng. Vì v y các m ng

này c xem là các m ng nh tuy n b c sóng.

Hình 2.16: Các kh n ng chuy n i b c sóng

Ch ng 3: nh tuy n và gán b c sóng

37

CH NG 3

NH TUY N VÀ GÁN B C SÓNG.3.1. Gi i thi u ch ng

Trong m ng quang nh tuy n b c sóng, ng i s d ng liên l c v i nhau qua các

kênh thông tin quang c g i là các lightpath. Lightpath là m t ng i c a tín

hi u ánh sáng t ngu n n ích d i d ng quang thông qua các k t n i trung gian.

M t lightpath có th kéo dài qua nhi u tuy n truy n d n cung c p m t k t n i

chuy n m ch m ch gi a hai node mà có th ch a m t lu ng l u l ng l n gi a

chúng.

Khi các lightpath th c hi n vi c mang thông tin t m t node ngu n n m t node

ích nào ó thì nó c n c nh tuy n và gán b c sóng. nh tuy n và gán b c

sóng cho lightpath là v n h t s c quan tr ng và x y ra th ng xuyên trong m ng.

Ch ng này s nói rõ v vi c nh tuy n và gán b c sóng cho các lightpath, các

thu t toán th c hi n nh tuy n và các ph ng pháp gán b c sóng trong m ng

WDM.

3.2. Gi i thi u v nh tuy n và gán b c sóng (Routing and Wavelength

Assignment - RWA).

Khi m t lightpath c ch n và xác nh, m i lightpath c n c nh tuy n và

gán b c sóng cho nó. T ó t ra bài toán nh tuy n và gán b c sóng.

nh tuy n là v n tìm ng gi a hai node b t kì trong m ng tho mãn m t

m c ích nào ó, thu t ng g i là t i u hàm m c tiêu (cost function). V n này

r t quen thu c và r t quan tr ng trong m ng. Thông th ng nh tuy n trong IP s

d ng thu t toán tìm ng Dijkstra, v i hàm m c tiêu là các metric quen thu c nh

ng thông, tr , chi phí tuy n, …

Trong m ng quang, tìm ng c hi u theo hai khía c nh, ó là tìm ng v t

lí mang c m u l u l ng yêu c u (Routing) và a ra b c sóng phù h p mang

u l ng trên m i link d c path (Wavelength Assignment) trong s các b c sóng

cho phép (b i m i path g m m t s fiber, mà trên m i fiber này, b n có th có W

sub-chanels, c ng là W b óc sóng và W l a ch n cho yêu c u k t n i hi n t i). V n


38

này c vi t t t là RWA. Khi tìm c m t path v t lí và ánh d u b c sóng

trên các link d c theo path ó, thì chúng ta có m t ng quang, còn g i là lightpath

(LP). R c r i t ra i v i bài toán RWA là nó a ra hai i u ki n sau:

v i u ki n tính liên t c b c sóng: m t lightpath ph i s d ng chung m t

c sóng trên t t c các link d c theo ng i c a nó t ngu n n ích. u ki n

này c minh ho nh hình d i b ng cách m i lightpath c th hi n b ng m t

màu nh t nh trong su t ng i.

Hình 3.1: i u ki n tính liên t c b c sóng

v i u ki n tính riêng bi t v b c sóng: t t c các lightpath s d ng cùng m t

link (fiber) ph i c gán các b c sóng riêng bi t. u ki n c minh ho nh

(hình 2.10) mà nó c tho mãn khi hai lightpath cùng chia s cùng m t link c

th hi n b ng hai màu khác nhau (hai b c sóng khác nhau).

V n x y ra khi các b c sóng trên hai link k c n khác nhau, lúc ó c n dùng

n b chuy n i b c sóng, là tài nguyên t c a m ng. Các gi i thu t luôn tìm

cách gi m thi u chi phí này.

Bài toán RWA có th a ra nh sau: cho m t s h u h n các lightpath c thi t

l p trên m ng và m t s gi i h n các b c sóng. Ta ph i xác nh ng i cho m i

lightpath và xác nh s b c sóng nên c gán cho cho các lightpath này t

c s lightpath có th thi t l p là l n nh t. M c dù nh ng lightpath có ng i


39

ng n nh t có v t i u h n, nh ng ôi khi ta ành ph i lo i b s l a ch n này

nhi u lightpath h n có th thi t l p. Vì th các gi i thu t th ng cho phép nhi u

ng i thay phiên nhau i v i m i lightpath c thi t l p.

Các ng i ánh sáng (lightpath) mà không th c thi t l p vì nh ng ràng

bu c v ng i và b c sóng c g i là ngh n, do v y v n t i u m ng t ng

ng h n ch n m c th p nh t xác xu t t c ngh n này.

Khi hai lightpath mà chúng có tuy n truy n d n trùng nhau thì chúng s không

c gán cùng m t b c sóng. Thông th ng m t ng i ánh sáng (lightpath) ho t

ng v i cùng m t b c sóng trên nh ng s i quang mà nó i qua. Tr ng h p này ta

nói r ng lightpath thoã mãn s ràng bu c v tính liên t c b c sóng. Tuy nhiên n u

m t nút chuy n m ch/ nh tuy n c trang b v i m t b chuy n i b c sóng thì

i u ki n ràng bu c v tính liên t c b c sóng không còn n a, lightpath này có th

chuy n sang nhi u b c sóng khác nhau trên ng i t ngu n n ích c a nó.

M ng lõi c mô hình b ng Graph G(E,V) v i E (edge) là t p các c nh và V là

t p các nh (vertical). V i m i c p node b t kì S-D trong m ng (và t ng ng trong

Graph), t n t i m t t p các ng i (path) v t lí có th gi a chúng (m i path bao

g m m t s fiber hay link, edge trung gian), kí hi u: R. T p các ng i này có th

tìm theo m t gi i thu t tìm ng ph bi n nh Dijkstra, Prim hay Mentor v i m t

hàm m c tiêu tu ch n.

3.3. nh tuy n b c sóng

Trong m t m ng không có b chuy n i b c sóng, các lightpath ph i s d ng

cùng m t b c sóng t ngu n n ích. Khi có nhu c u cho cu c g i, b nh tuy n

c sóng WR ph i s d ng gi i thu t c thi t l p t tr c ch n m t c ng ra và

c sóng t ng ng. S l a ch n b c sóng óng vai trò quan tr ng i v i toàn b

xác su t t c ngh n. Vì v y m t WR ph i tìm ra ng i cho yêu c u thi t l p

lightpath và th c hi n gán b c sóng sao cho t i thi u hoá xác su t t c ngh n. Ch c

ng này có t m quan tr ng trong vi c thi t k các m ng toàn quang.

Bài toán RWA c chia làm hai lo i nh sau:


40

§ RWA dành cho l u l ng m ng c nh (static traffic): v i lo i này thì các

yêu c u v lightpath c bi t tr c, t t c m i ng i và b c sóng gán cho các

lightpath ã c thi t l p c nh t tr c ( ví d nh yêu c u truy n t Router này

n Router là không i, tính theo n v LP, xét trên toàn m ng ta có ma tr n h ng

N*N ). Khi có yêu c u i n, m t ng i và b c sóng ã ch nh t tr c ó

c gán cho yêu c u t ng ng ó. Vì v y, qui trình nh tuy n và gán b c sóng là

c nh, không thay i theo th i gian. V i lo i này, công vi c th c hi n không ph c

t p, nó n gi n là gán m t ng i nào ó cho lightpath. M c ích c a ph ng

pháp này là t ng c c i toàn b dung l ng c a m ng, t c là có th thi t l p ng

th i s lightpath là l n nh t. ây là bài toán trong m ng không có s chuy n i b c

sóng.

§ RWA dành cho l u l ng m ng thay i (dynamic traffic): trong m ng

quang nh tuy n b c sóng, các yêu c u v lightpath i n theo m t qui trình riêng

bi t và th i gian chi m b i các yêu c u này c ng theo m t qui lu t riêng. V i d ng

u l ng m ng thay i thì c n có m t gi i thu t ng nh tuy n các lightpath

qua nh ng ng i khác nhau d a vào s t c ngh n trên các tuy n truy n d n. T ó

gi i thu t cho bài toán RWA ng c a ra, nó d a vào tr ng thái hi n th i c a

m ng xác nh ng i cho m i yêu c u thi t l p lightpath. M t k t n i b ngh n

n u không có ng i nào có th dùng mang nó. M t trong nh ng thách th c

gi i quy t bài toán nh tuy n và gán b c sóng v i l u l ng m ng thay i là phát

tri n các gi i thu t và giao th c thi t l p các lightpath, nh m h n ch n m c th p

nh t xác su t t c ngh n trong m ng (t c là s yêu c u k t n i s b t ch i/ t ng s

yêu c u), nâng cao hi u su t s d ng tài nguyên (cùng m t l ng fiber, node, b

chuy n i b c sóng,…có th t o ra nhi u lightpath nh t) và c i thi n hi u n ng

t ng th c a m ng (hi u n ng = xác su t t c ngh n c a m ng + ph c t p c a gi i

thu t) . M t ph ng pháp n gi n là d a vào gi i thu t tìm ng i b ngh n ít nh t

thi t l p các lightpath ng. Trong gi i thu t này, m t lightpath c thi t l p trên

ng i ít b ngh n nh t t t p các lightpath khác nhau gi a c p ngu n - ích. B c


41

sóng c c p phát là b c sóng u tiên còn r i gi a nh ng tuy n liên k t trong

ng này.

Bài toán RWA ( Routing and Wavelength Assignment) c chia làm hai ph n:

nh tuy n và gán b c sóng.

3.4. nh tuy n (Routing)

3.4.1. Gi i thi u

nh tuy n c coi là thành ph n c t y u c a ki n trúc m ng, thi t k m ng và

i u hành m ng c a m i m ng thông tin, là thành ph n không th thi u trong m ng

vi n thông. Các y u t thúc y cho quá trình thay i và phát tri n nh tuy n m ng

ch y u do nhu c u c i thi n hi u n ng m ng, các d ch v m i a vào khai thác và

s thay i công ngh m ng, và ây c ng là m t trong nh ng thách th c khi xây d ng

và khai thác m ng. H u h t các m ng vi n thông truy n th ng c xây d ng theo

mô hình m ng phân c p mô hình này cho phép s d ng nh tuy n t nh trên qui mô

l n.

Trong khi nh tuy n t nh v n còn t n t i thì tính ch t c l p gi a ng i s d ng

và m ng v n m c cao; nh tuy n t nh ch y u d a trên mong mu n c a ng i s

d ng nhi u h n là tình tr ng c a m ng hi n th i. M ng hi n i hi n nay có xu h ng

h i t các d ch v m ng, yêu c u t ra t phía ng i s d ng là r t a d ng và ph c

t p. Các ph ng pháp nh tuy n ng c s d ng nh m nâng cao hi u n ng m ng

c a m ng m i này, t ng thêm tính ch ng, m m d o áp ng t t h n yêu c u ng i

s d ng d ch v .

nh tuy n ch s l a ch n ng i trên m t k t n i m ng th c hi n vi c

g i d li u. nh tuy n ch ra h ng, s d ch chuy n c a các gói (d li u) c ánh

a ch t m ng ngu n n ích thông qua các node trung gian; thi t b chuyên dùng

là b nh tuy n (router). Ti n trình nh tuy n th ng ch h ng i d a vào b ng

nh tuy n, ó là b ng ch a các l trình t t nh t n các ích khác nhau trên m ng. Vì

v y vi c xây d ng b ng inh tuy n, c t ch c trong b nh c a router, tr nên vô

cùng quan tr ng cho vi c nh tuy n hi u qu .


42

Khi có nhu c u cho cu c g i n, b nh tuy n xác nh ng i cho yêu c u

thi t l p lightpath. Nh v y bài toán nh tuy n là xác nh ng i cho m i yêu c u

thi t l p lightpath. M i ng i là m t chu i các tuy n truy n d n t m ngu n

n m ích. Nh m gi m s ph c t p trong tính toán, ng th i bài toán n

gi n h n, ta s xét ng i ng n nh t gi a hai m u cu i này. th c hi n u

này, ta s d ng m t gi i thu t tìm ng i ng n nh t d a trên gi i thu t Dijkstra.

hi u rõ v thu t toán dùng trong nh tuy n, ta tìm hi u v lí thuy t th .

3.4.2. Phân lo i nh tuy n

Có nhi u cách phân lo i nh tuy n, có th a ra m t s lo i nh tuy n nh sau:

§ D a vào ch c n ng thích nghi v i tr ng thái hi n th i c a m ng phân lo i

thành: nh tuy n t nh và nh tuy n ng

nh tuy n t nh: v i nh tuy n t nh, ng d n c ch n tr c cho m i c p

ngu n – ích c a các node trong m ng. Các gi i thu t nh tuy n chi phí t i thi u có

th c s d ng. K ho ch nh tuy n t nh c s d ng h u h t các m ng truy n

th ng, trong k ho ch nh tuy n này ch y u v i m c ích làm gi m các h th ng

chuy n m ch ph i i qua v i yêu c u k t n i ng dài. K thu t nh tuy n t nh b c

l m t s nh c m nh : quy t nh nh tuy n t nh không d a trên s ánh giá l u

ng và topo m ng hi n th i. Các b nh tuy n không phát hi n ra các b nh

tuy n m i, chúng ch có th chuy n thông tin n t i các các b nh tuy n c ch

nh tr c c a nhà qu n lí m ng.

nh tuy n ng: nh tuy n ng l a ch n tuy n d a trên thông tin tr ng thái

hi n th i c a m ng. Thông tin tr ng thái có th o ho c d oán và tuy n ng có

th thay i khi topo m ng thay i ho c l u l ng m ng thay i. nh tuy n ng

th hi n tính linh ho t và d dàng m r ng m ng.

§ D a vào ph m vi nh tuy n, ta phân lo i thành: nh tuy n trong và nh

tuy n ngoài.

nh tuy n trong: nh tuy n x y ra bên trong m t h th ng c l p (AS –

Autonomous System), các giao th c th ng dùng là RIP (Router Information


43

Protocol), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), OSPF (Open Shortest Path

First), EIGRP (Enhanced IGRP),…

nh tuy n ngoài: nh tuy n x y ra gi a các h th ng c l p (AS), liên quan t i

d ch v c a nhà cung c p m ng s d ng giao th c nh tuy n ngoài r ng và ph c t p.

Giao th c th ng dùng là BGP (Border Gateway Protocol).

3.4.3. Lí thuy t th

Trong toán h c và tin h c, th là i t ng nghiên c u c b n c a lí thuy t

th . M t cách không chính th c, th là m t t p các i t ng g i là nh n i v i

nhau b i các c nh. Thông th ng th th ng c v d i d ng t p các m

nh, nút) n i v i nhau b i các n th ng (c nh). Tu theo ng d ng mà m t s

c nh có th có h ng.

Hình 3.3: Lí thuy t th

Hình 3.2: nh tuy n trong và nh tuy n ngoài


44

Có 3 lo i th : th có h ng, th vô h ng và th h n h p.

3.4.3.1. th vô h ng.

th vô h ng ho c th G là m t c p có th t (order pair) G=(V,E), trong

ó:

§ V là t p các nh ho c nút.

§ E là t p các c p không th t ch a các nh phân bi t, c g i là c nh. Hai

nh thu c m t c nh c g i là các nh u cu i c a c nh ó.

3.4.3.2. th có h ng.

th có h ng G là m t c p có th t G=(V,A), trong ó:

§ V là t p các nút ho c nh.

§ A là t p các c nh có th t ch a các nh, c g i là các c nh có h ng ho c

cung.

Hình 3.5: th có h ng

Hình 3.4: th vô h ng


45

M t c nh e=(x,y) c coi là có h ng t x n y, x c g i là i m u/g c và

y c coi là i m cu i/ng n c a c nh.

T ó ta phân lo i ra: th n và a th .

v th n: là th mà gi a hai nh ch có t i a m t c nh.

v a th : là th mà gi a hai nh có th có nhi u h n m t c nh.

a th có h ng là m t th có h ng mà trong ó n u x và y là hai nh thì

th c phép có c hai cung (x,y) và (y,x). th n có h ng là m t th có

ng, trong ó, n u x và y là hai nh thì th ch c phép có t i a m t trong

hai cung (x,y) và (y,x).

3.4.3.3. th h n h p

th h n h p G là b ba có th t G=(V,E,A) v i V,E,A c nh ngh a nh

trên.

3.4.3.4. Ví d

V i hình trên, ta có các giá tr sau:

- V={1,2,3,4,5,6}

- E={{1,2},{1,5},{2,3},{2,5},{3,4},{4,5},{4,6}}

ôi khi thông tin n i t nh 1 n nh 2 c kí hi u là 1~2.

Hình 3.6: Ví d


46

Bài toán nh tuy n gán b c sóng có liên h ch t ch v i bài toán tô màu cho các

nút trong th . Bài toán c a chúng ta là tô màu cho các nút thu c G sao cho hai

node k c n nhau ph i mang màu khác nhau th hi n m i tr ng thái c a node.

3.4.4. Các thu t toán c b n trong nh tuy n

Các m ng chuy n m ch gói và internet d a trên quy t nh nh tuy n c a nó t

các tiêu chí t i thi u. ây ta xét n chi phí tuy n c s d ng nh tham s ngõ

vào c a thu t toán nh tuy n chi phí t i thi u mà có th phát bi u n gi n nh sau:

Cho m t m ng g m các node c n i b i các tuy n song công, trong ó, m i

tuy n có m t chi phí c gán cho m i h ng, nh ngh a chi phí c a ng d n gi a

hai node là t ng chi phí c a các tuy n h p thành ng d n. V i m i c p node, tìm

ng d n v i chi phí t i thi u.

H u h t các thu t toán chi phí t i thi u ang s d ng trong các m ng chuy n m ch

gói và internet là Dijkstra ho c Bellman-Ford. Ta s xét hai thu t toán này d i ây.

3.4.4.1. Thu t toán tr ng thái liên k t LSA

Trong thu t toán tr ng thái liên k t, các node m ng qu ng bá giá tr liên k t c a nó

v i các node xung quanh t i các node khác. Sau khi qu ng bá, t t c các node u

bi t rõ topo m ng và thu t toán s d ng tính toán con ng ng n nh t t i node

ích là thu t toán Dijkstra.

Thu t toán Dijkstra, mang tên c a nhà khoa h c máy tính ng i Hà Lan Edsger

Dijkstra, là m t thu t toán gi i quy t bài toán tìm ng i ng n nh t trong m t th

có h ng không có c nh mang tr ng s âm.

3.4.4.1.1. Bài toán

Cho m t th có h ng G=(V,E), m t hàm tr ng s w: E [0, ) và m t nh

ngu n s. C n tính toán c ng i ng n nh t t nh ngu n s n m i nh c a

th . Ví d : chúng ta dùng các nh c a th mô hình các thành ph và các c nh

mô hình các ng n i gi a chúng. Khi ó tr ng s các c nh có th xem nh dài

c a các con ng hay có th là chi phí (và do ó là không âm). Chúng ta c n v n

chuy n t thành ph s n thành ph t. Thu t toán Dijkstra s giúp ch ra ng i

ng n nh t chúng ta có th i.


47

Tr ng s không âm c a các c nh c a th mang tính t ng quát h n kho ng cách

hình h c gi a hai nh u mút c a chúng. Ví d , v i 3 nh A, B, C ng i A-B-C

có th ng n h n so v i ng i tr c ti p A-C.

3.4.4.1.2. Thu t toán

Thu t toán Dijkstra có th mô t nh sau:

Ta qu n lý m t t p h p ng S. Ban u S={s}.

V i m i nh v, chúng ta qu n lý m t nhãn d[v] là dài bé nh t trong các ng

i t ngu n s n m t nh u nào ó thu c S, r i i theo c nh n i u-v.

Trong các nh ngoài S, chúng ta ch n nh u có nhãn d[u] bé nh t, b sung vào

t p S. T p S c m r ng thêm m t nh, khi ó chúng ta c n c p nh t l i các nhãn

d cho phù h p v i nh ngh a.

Thu t toán k t thúc khi toàn b các nh ã n m trong t p S, ho c n u ch c n tìm

ng i ng n nh t n m t nh ích t, thì chúng ta d ng l i khi nh t c b sung

vào t p S.

Tính ch t không âm c a tr ng s các c nh liên quan ch t ch n tính úng n

c a thu t toán. Khi ch ng minh tính úng n c a thu t toán, chúng ta ph i dùng n

tính ch t này.

3.4.4.1.3. Ch ng minh

Ý t ng c ch ng minh nh sau:

Chúng ta s ch ra, khi m t nh v c b sung vào t p S, thì d[v] là giá tr c a

ng i ng n nh t t ngu n s n v.

Theo nh ngh a nhãn d, d[v] là giá tr c a ng i ng n nh t trong các ng i

t ngu n s, qua các nh trong S, r i theo m t c nh n i tr c ti p u-v n v.

Gi s t n t i m t ng i t s n v có giá tr bé h n d[v]. Nh v y trong ng

i, t n t i nh gi a s và v không thu c S. Ch n w là nh u tiên nh v y.

ng i c a ta có d ng s - ... - w - ... - v. Nh ng do tr ng s các c nh không âm

nên o n s - ... - w có dài không l n h n h n toàn b ng i, và do ó có giá tr

bé h n d[v]. M t khác, do cách ch n w c a ta, nên dài c a n s - ... - w chính là


48

d[w]. Nh v y d[w] < d[v], trái v i cách ch n nh v. ây là i u mâu thu n. V y

i u gi s c a ta là sai. Ta có i u ph i ch ng minh.

3.4.4.1.4. Các b c th c hi n

Thu t toán Dijkstra dùng trong giao th c nh tuy n 0SPF i qua các b c sau:

1. B nh tuy n xây d ng th c a m ng và xác nh các node ngu n – ích, ví d

nh V1 và V2. Sau ó nó xây d ng m t ma tr n, c g i là ma tr n li n k . Ma tr n

này th hi n tr ng s c a các c nh, ví d nh [i,j] là tr ng s c a c nh n i Vi v i Vj.

N u không có k t n i tr c ti p gi a Vi và Vj, tr ng s này c xác nh là vô cùng.

2. B nh tuy n xây d ng b ng tr ng thái cho t t c các node trong m ng. B ng này

g m các ph n:

v Chi u dài: th hi n l n c a tr ng s t ngu n n node ó.

v Nhãn c a node: th hi n tr ng thái c a node, m i m t node có th có m t

trong hai tr ng thái là c nh hay t m th i.

3. B nh tuy n gán thông s ban u c a b ng tr ng thái cho t t c các node và thi t

l p chi u dài c a chúng là vô cùng và nhãn c a chúng là t m th i.

4. B nh tuy n thi t l p m t T-node. Ví d nh V1 là node ngu n T-node, b nh

tuy n s chuy n nhãn c a V1 sang c nh. Khi m t nhãn chuy n sang c nh, nó s

không thay i n a.

5. B nh tuy n s c p nh t b ng thái tr ng thái c a t t c các node t m th i mà các

node này liên k t v i node ngu n T-node.

6. B nh tuy n nhìn vào các node t m th i và ch n m t node duy nh t mà node này

có tr ng s n V1 là nh nh t. Node này sau ó tr thàn node ích T-node.

7. N u node này không ph i là V2 thì b nh tuy n tr l i b c 5.

8. N u node này là V2 thì b nh tuy n tách node tr c ó c a nó kh i b ng tr ng

thái và c th c hi n u này cho n khi n node V1. M t l t các node ch ra tuy n

t i u nh t t V1 n V2.

3.4.4.1.5. Ví d v thu t toán Dijkstra

i ây ta s tìm ng ng n nh t gi a A và E.


49

c 1: Theo hình sau, node A làm node ngu n T-node, nhãn c a nó chuy n

sang c nh và c ánh d u b ng

c 2: Trong b c này, ta s th y c b ng tr ng thái c a các node n i tr c

ti p v i node A là c p node (B,C). ng t A n B là ng n nh t (có tr ng s nh

nh t), do ó nó c ch n làm T-node và sau ó nhãn c a nó chuy n sang c nh.

c 3: gi ng nh b c 2, d a trên b ng tr ng thái c a các node k t n i tr c ti p

v i node B là c p node (D,E).T ng t nh th , node D k t n i v i node B là ng

ng n nh t (mang tr ng s 2 nên nh h n tr ng s c a c nh BE), do ó node D c

làm T-node, và sau ó nhãn c a nó chuy n sang c nh.

c 4: trong b c này chúng ta không có node t m th i nào, vì th ta ch có th

ch n T-node ti p theo. Node E c ch n vào th , c nh DE có tr ng s nh nh t.


50

c 5: Node E là node ích nên chúng ta k t thúc quá trình nh tuy n này.

3.4.4.2. Thu t toán nh tuy n vect kho ng cách DVA

Là m t thu t toán nh tuy n t ng thích nh m tính toán con ng ng n nh t

gi a các c p node trong m ng, c bi t n nh là thu t toán Bellman-Ford. Các

node m ng th c hi n quá trình trao i thông tin trên c s c a a ch ích, node k

ti p, và con u ng ng n nh t t i ích. M i node trong m ng có b ng nh tuy n cho

th y ng t t nh t n m i ích và m i node ch g i b ng nh tuy n c a nó n các

node láng gi ng.

V n t n t i c a thu t toán DV là nó th c hi n m n vô cùng khi có m t k t

n i b h ng. V n này có th th y rõ ví d sau:

V i hình 3.8 cho th y có duy nh t m t tuy n gi a node A n nh ng node khác.

Gi s tr ng s trên m i c nh u b ng 1, m i node (Router) u ch a b ng nh

tuy n. Bây gi , n u ta c t k t n i gi a A và B thì node B s hi u ch nh l i b ng nh

tuy n c a nó. Sau kho ng th i gian, các node trao i thông tin b ng nh tuy n và B

nh n b ng nh tuy n c a C. Khi C không bi t gì x y ra v i k t n i gi a k t n i gi a

A và B, nó s cho r ng có m t tuy n k t n i v i tr ng s là 2 (1 cho k t n i C-B và 1

cho k t n i B-A), nó không bi t r ng k t n i A-B ã b c t. B nh n b ng nh tuy n

này và ngh r ng có m t tuy n khác gi a C và A, vì th nó s a l i b ng nh tuy n và

thay i giá tr tr ng s c a k t n i B-A v 3 (1 cho k t n i B-C, 2 cho k t C-A). M t

Hình 3.8: Ví d c a thu t toán DVA


51

l n n a các node thay i b ng nh tuy n c a nó. Khi C nh n b ng nh tuy n c a B,

nó th y r ng b ng B thay i tr ng s c a tuy n B-A t 1 thành 3, vì th nó c p nh t

b ng nh tuy n và thay i tr ng s c a tuy n C-A thành 4 (1 cho k t n i C-B và 3

cho k t n i B-A). Quá trình này c x y ra mi t cho n khi t t c các node tìm ra

tr ng s c a tuy n n A là vô cùng.

Thu t toán Bellman-Ford là m t thu t toán tính các ng i ng n nh t trong m t

th có h ng có tr ng s (trong ó m t s cung có th có tr ng s âm).Thu t toán

Dijksta òi h i tr ng s c a các cung ph i có giá tr không âm. Do ó thu t toán

Bellman-Ford th ng dùng khi có các cung v i tr ng s âm.

3.4.4.2.1. Thu t toán

Gi i thu t Bellman-Ford có th phát bi u: Tìm các ng d n ng n nh t t node

ngu n cho tr c v i ràng bu c ch ch a m t tuy n, sau ó tìm ng d n ng n nh t

v i ràng bu c ch ch a t i a hai tuy n và c th ti p t c. N u ng d n tr c ó là

ng n nh t thì l i còn không thì c p nh t ng d n m i. Thu t toán c ti n hành

qua các t ng c bi u di n nh sau:

function BellmanFord (danh_sách _ nh, danh_sách_cung, ngu n)

// hàm yêu c u th a vào d i d ng m t danh sách nh, m t danh cung

// hàm tính các giá tr kho ng_cách và nh_li n_tr c c a các nh, sao cho các

//giá tr nh_li n_ tr c s l u l i các ng i ng n nh t.

// b c 1: kh i t o th

for each v in danh_sách_ nh:

if v is ngu n then kho ng_cách (v) := 0

else kho ng_cách (v) := infinity

nh_li n_tr c (v) := null

// b c 2: k t n p c nh

for i from 1 to size (danh_sách_ nh) :

for each (u, v) in danh_sách_cung :


52

if kho ng_cách (v) > kho ng_cách (u) + tr ng_s (u, v) :

kho ng_cách (v) := kho ng_cách (u) + tr ng_s (u, v)

nh_li n_tr c (v) := u

// b c 3: ki m tra chu trình âm

for each (u, v) in danh_sách_cung :

if kho ng_cách (v) > kho ng_cách (u) + tr ng_s (u, v) :

error th ch a chu trình có tr ng s âm”

3.4.4.2.2.Ch ng minh

Tính úng n c a thu t toán có th ch ng minh b ng qui n p. Thu t toán có th

phát bi u chính xác theo ki u qui n p nh sau:

nh lý: Sau i l n l p vòng for:

1. N u Kho ng_cách(u) không có giá tr vô cùng l n, thì nó b ng dài c a m t

ng i nào ó t s t i u;

2. N u có m t ng i t s t i u qua nhi u nh t i cung, thì Kho ng_cách (u) có giá

tr không v t quá dài c a ng i ng n nh t t s t i u qua t i a i cung.

Ch ng minh:

Tr ng h p c b n: Xét i =0 và th i m tr c khi vòng for c ch y l n u

tiên. Khi ó, v i nh ngu n kho ng_cách (ngu n) := 0, u này úng. i v i các

nh u khác, kho ng_cách (u) := infinity, u này c ng úng vì không có ng i

nào t ngu n n u qua 0 cung.

Tr ng h p quy n p:

Ch ng minh câu 1: Xét th i m khi kho ng cách t i m t nh c c p nh t b i

công th c kho ng_cách (v) := kho ng_cách (u) + tr ng_s (u,v). Theo gi thi t quy

n p, kho ng_cách (u) là dài c a m t ng i nào ó t ngu n t i u. Do ó,

kho ng_cách (u) + tr ng_s (u, v) là dài c a ng i t ngu n t i u r i t i v.

Ch ng minh câu 2: Xét ng i ng n nh t t ngu n t i u qua t i a i cung. Gi

s v là nh li n ngay tr c u trên ng i này. Khi ó, ph n ng i t ngu n t i

v là ng i ng n nh t t ngu n t i v qua t i a i-1 cung. Theo gi thuy t quy n p,


53

kho ng_cách (v) sau i-1 vòng l p không v t quá dài ng i này. Do ó,

tr ng_s (v, u) + kho ng_cách (v) có giá tr không v t quá dài c a ng i t s

t i u. Trong l n l p th i, kho ng_cách (u) c l y giá tr nh nh t c a kho ng_cách

(v) + tr ng_s (v, u) v i m i v có th . Do ó, sau i l n l p, kho ng_cách (u) có giá tr

không v t quá dài ng i ng n nh t t ngu n t i u qua t i a i cung. Khi i

b ng s nh c a th , m i ng i tìm c s là ng i ng n nh t toàn c c, tr

khi th có chu trình âm. N u t n t i chu trình âm mà t nh ngu n có th i n

c thì s không t n t i ng i nh nh t (vì m i l n i quanh chu trình âm là m t

l n gi m tr ng s c a ng).

3.4.5. K t lu n

C hai thu t toán này u ho t ng d i u ki n t nh c a topo m ng và chi phí

tuy n thì c hai h i t v m t nghi m. Khi m ng có nhi u s thay i thì thu t toán s

c g ng bám theo s thay i, tuy nhiên, n u chi phí tuy n ph thu c vào l u l ng,

t c là nó l i ph thu c vào ng d n c ch n thì v i áp ng làm cho m ng

không n nh.

3.5. Gán b c sóng

Vi c gán b c sóng là nhân t chính nh h ng n xác su t t c ngh n và tính

th c thi c a m ng. Gán b c sóng thích h p có th làm gi m s b c sóng s d ng

ho c không c n dùng n b chuy n i b c sóng, nên ta có th gi m c chi phí

c a m ng xu ng r t nhi u. Gán b c sóng c chia làm hai lo i cho l u l ng m ng

c nh và l u l ng m ng thay i. Khi l u l ng m ng c nh thì phép gán c

nh, cùng m t b c sóng c gán n u( n u có s n) cho m i yêu c u c t o ra

m t nút, n u không thì yêu c u b ch n. Khi l u l ng m ng thay i, lúc có yêu c u

n m t nút m ng nào ó thì nút ó s dùng m t gi i thu t ch n m t b c sóng

riêng bi t còn r i nút ó và gán cho lightpath ó nh tuy n nó, n u không thì

yêu c u không c gi i quy t. Gi i thu t cho ph ng pháp gán qu n lí m t danh

sách các b c sóng c s d ng, các b c sóng còn r i m i nút.

Các ph ng pháp gán b c sóng c chia làm các lo i nh sau:


54

Ø Ki u gán Random: khi có yêu c u n m t nút, nút ó s xác nh nh ng

c sóng còn hi u l c ( t c là còn r i) và ch n ng u nhiên m t iλ trong nh ng b c

sóng ó gán cho yêu c u ó. Các b c sóng còn r i m i nút c xác nh b ng

cách lo i b b c sóng iλ ã s d ng ra kh i danh sách b c sóng còn r i; khi cu c

g i k t thúc, iλ c lo i ra kh i danh sách b c sóng b b n và c thêm vào tr l i

danh sách b c sóng r i ban u. Ph ng pháp này không c n òi h i nh ng thông

tin v toàn b tr ng thái c a m ng khi th c hi n gán b c sóng. Phép gán này phân

ph i l u l ng m t cách tu ý, do v y s t n d ng b c sóng c cân b ng và tranh

ch p b c sóng th p nên xác su t t c ngh n c ng th p h n.

Ø Ki u gán First - Fit: phép gán này s tìm và gán nh ng b c sóng theo m t

trình t c nh. T t c các b c sóng c ánh s t th p n cao và các b c sóng

c ch n gán c ng theo ch s t th p n cao, t c là b c sóng u tiên c

ch n là b c sóng có ch s nh nh t trong s b c sóng r i và gán cho yêu c u.

C ng t ng t nh ph ng pháp gán Random, phép gán này không c n b t kì thông

tin nào v thông tin tr ng thái m ng. H n ch c a ph ng pháp này là các b c sóng

có ch s nh h n c dùng nhi u, trong khi nh ng b c sóng có ch s l n h u nh

không c s d ng. H n n a s gia t ng s b c sóng trong s i c ng không mang

l i hi u qu nào b i vì nh ng b c sóng có ch s cao r t ít khi c dùng. Do ó s

tranh ch p i v i nh ng b c sóng có ch s nh t ng lên, làm xác su t t c ngh n

c ng t ng lên. Phép gán này cho chi phí th p h n so v i phép gán Random b i vì nó

không c n ph i ki m tra t t c các b c sóng trong m i tuy n, vì th nó c a

chu ng h n.

Ø Phép gán Least - used: Phép gán này ch n nh ng b c sóng mà nh ng b c

sóng này ít c s d ng nh t trong m ng. M c ích c a phép gán này là cân b ng t i

trên t t c nh ng b c sóng. Phép gán này òi h i thông tin tr ng thái v m ng tìm

ra b c sóng ít c s d ng nh t. Tuy nhiên ph ng pháp này ph i t n kém cho chi

phí l u tr và tính toán.

Ø Phép gán Most - used: nó là phép gán ch là ng c v i phép gán Least-used,

nó tìm ch n nh ng b c sóng c s d ng nhi u nh t trong m ng. Phép gán này


55

ph i òi h i nh ng thông tin v tr ng thái m ng tìm ra b c sóng c s d ng

nhi u nh t. Nó c ng t n nh ng chi phí t ng t nh trong phép gán Least- used, tuy

nhiên nó th c hi n t t h n so v i phép gán Least- used.

V i các phép gán b c sóng k trên, ph ng pháp Random và First - Fit là th c t

n vì d th c hi n. Không gi ng nh hai ph ng pháp Least- used và Most- used

òi h i ph i có các thông tin v m ng. Nó n gi n ch d a vào tr ng thái nút lúc ó

và ch n m t b c sóng t nh ng b c sóng r i k t n i ngõ ra ó. M t cách t ng

i, ph ng pháp ng u nhiên Random cho hi u qu t t h n ph ng pháp First - Fit.

th c hi n hai ph ng pháp gán Least - used và Most - used, m i nút c n trang

b thông tin toàn b m ng. Nên nh ng ph ng pháp này ph thu c vào s thông minh

và hi u bi t chính xác c a các nút. Vì tr ng thái m ng thay i m t cách nhanh chóng

nên khó có th bi t c m t cách chính xác thông tin m ng t t c các th i m, do

v y nh h ng n vi c gán b c sóng. H n n a các nút trao i thông tin v i nhau

v m ng sau m i kho ng th i gian c nh và nh ng thông tin này s tiêu th m t

ng thông áng k , vì th làm gi m b ng thông s n có truy n d li u.

3.6. S thi t l p ng o (Virtual path)

M t ng o c xem nh m t ng i c a ánh sáng t ngu n n ích. Khi

có yêu c u cu c g i c t o ra nút, nút s d ng gi i thu t nh tuy n và gán b c

sóng tìm ra m t ng i và m t b c sóng cho cu c g i ó. Nút s gán b c

sóng ã c ch n cho cu c g i ó và nh tuy n nó n nút k ti p. m i nút trung

gian c a ng i, b c sóng c a lightpath i t i c ki m tra xem có s n c

gán và t ó có th i ti p hay không. N u b c sóng ó không có s n, và n u nút

có b chuy n i b c sóng, nó có th chuy n sang b c sóng khác nh tuy n

lightpath. ng i v a thi t l p c g i là ng o, c thi t l p s n tr c khi

b t kì d li u nào c truy n qua.

M t ng v t lí bao g m t t c các tuy n truy n d n (link) hình thành trên l

trình t ngu n n ích, nh ng ng o có th ch a các b c sóng gi ng ho c khác

nhau t ngu n n ích. Hai yêu c u cho cu c g i có cùng chung i m u cu i ích

và ngu n có th có cùng ng v t lí nh ng có các ng o khác nhau. Hình sau ch


56

ra s hành thành c a m t lightpath. ây hai cu c g i c t o ra t nút 1 và ng

o cho m i cu c g i t o thành c v ra. i v i cu c g i th nh t, nút 1 gán b c

sóng 1λ và g i nó n nút 2. Gi s nút 2 có m t b chuy n i b c sóng nh ng

không có s n b c sóng 1λ , vì th nó chuy n sang b c sóng 2λ và g i n nút 3. Nút

3 gán ti p 2λ vì nó có s n và nh tuy n lightpath n n i. B ng cách này ng o

th nh t c thi t l p. N u cu c g i th hai c t o ra nút 1 ngay sau ó, thì m t

ng o th hai c t o ra ng t . Ta th y r ng ng v t lí thì gi ng nhau

nh ng các ng o thì khác nhau. T ng s các ng o c thi t l p t ngu n n

ích ph thu c vào s b c sóng s n có trên s i. S ng o c thi t l p th t s

ph thu c vào t c cu c g i i n. Các b chuy n i b c sóng giúp thi t l p

c nhi u ng o h n.

3.7. Phân lo i m ng quang WDM

3.7.1. M ng single- hop

Trong m ng quang WDM single- hop, m t khi lu ng d li u c phát i d i

d ng ánh sáng s n c ích tr c ti p mà không c n ph i chuy n sang d ng n

nh ng node trung gian. truy n d n m t gói, m t trong nh ng laser phát c a nút

g i và m t trong nh ng b thu c a node nh n ph i c ch nh n cùng m t b c

sóng trong kho ng th i gian truy n d n gói.

Trong các m ng chuy n m ch m ch, t c u ch nh c a các b thu phát th ng

yêu c u th p. Ng c l i trong các m ng chuy n m ch gói, các b thu phát các node

Hình 3.9: S thi t l p ng o


57

c n c ch nh n các b c sóng khác nhau m t cách nhanh chóng g i và nh n

các gói tin khác ti p theo. Bên c nh v n k thu t c a vi c chuy n i b c sóng

nhanh, m t thách th c quan tr ng khác n a là phát tri n các giao th c ph i h p

hi u qu nh ng k t n i các b c sóng khác nhau trong m ng.

m t h th ng single- hop ho t ng hi u qu , b ng thông c c p phát gi a

các node ang tranh ch p ph i c qu n lí linh ng. Các h th ng này có th phân

thành hai lo i: có ph i h p tr c khi truy n d n và không yêu c u ph i h p tr c khi

truy n d n.

Các lo i ph i h p dùng m t kênh i u khi n n dùng chung gi a các node và s

truy n d li u th t s x y ra thông qua m t s các kênh d li u. Các node r i c n

giám sát kênh i u khi n. Tr c khi phát ho c thu gói d li u, m t gói ch nh b phát

hay b t thu c a nó n kênh d li u thích h p. Ng c l i trong h th ng lo i th hai,

không có s t n t i c a kênh i u khi n và các node phát ho c thu t các kênh c

nh tr c.

3.7.2. M ng Multi- hop

M ng multi- hop kh c ph c c nh c m này b ng cách tránh s d ng b thu

phát i u ch nh b c sóng. M i node c trang b m t s các b thu phát quang

c ch nh c nh. M i b phát trong m ng c ch nh n m t b c sóng khác

nhau. K t n i tr c ti p single- hop gi a hai node ch có th x y ra khi n u nút n có

m t trong nh ng b thu c a nó c ch nh n m t trong nh ng b c sóng c a node

g i. S k t n i gi a m t c p node b t kì trong m ng t c b ng cách nh tuy n

thông qua các node trung gian. ó kênh thông tin quang c chuy n thành d ng

i n, a ch n c a gói c gi i mã, sau ó gói c chuy n m ch i n và c

phát l i trên b c sóng n node ích ho c n các node trung gian khác mà ó

quá trình này c l p l i. Vì v y, m t gói s tr i qua nhi u b c sóng thông qua m t

s node trung gian tr c khi n c node ích.


58

3.8. Gi i thu t cho v n nh tuy n và gán b c sóng v i l u l ng m ng thay

i DRWA

B n có th hình dung các v n mà m t gi i pháp cho DRWA c n ph i gi i

quy t, m c ích c a nó là t i thi u t c ngh n t i node m ng (t c là s yêu c u k t n i

s b refuse/t ng s yêu c u), nâng cao hi u su t s d ng tài nguyên (cùng m t l ng

fiber, node, chuy n i b c sóng,...có th t o ra nhi u LP nh t) và c i thi n hi u

ng t ng th c a m ng (hi u n ng = xác su t t c ngh n + ph c t p c a gi i thu t).

Gi i thu t c trình bày nh sau:

Gi s m i LP có t i a H hop (link). Trên m i link (fiber) s d ng W b c sóng

(sub-channel). T p các ng i có th gi a hai node b t k là R*.

Tr ng thái c a m i b c sóng trên link (fiber) c mã hoá b ng hai bit b0b1. Khi

có yêu c u LP, node ngu n s g i b n tin c p nh t tr ng thái d c theo các path ti m

ng t p h p thông tin tr ng thái ng truy n (b n tin có th nhúng trong giao

th c báo hi u nào ó)

Hai bit tr ng thái nh sau:

b0b1= 00: b c sóng ang b n.

b0b1= 01: có th dùng liên t c không c n chuy n i b c sóng.

b0b1= 10: mu n dùng ph i chuy n i b c sóng

b0b1= 11: có th dùng c hai cách

T i m i node trung gian thu c LP, 2*W bít tr ng thái b c sóng c ghi (tagged)

vào sau b n tin này, và g i n ích. N u th i m ó node không th thi t l p

kênh (do h t b c sóng ch ng h n), nó lo i b (discard) gói tin báo hi u và g i b n

tin thông báo (notification) t i ngu n ho c ích x lý.

T i ích, thông tin trong m i b n tin c p nh t tr ng thái c a ra d ng ma tr n:

Toàn b hình nh v tr ng thái tài nguyên ng truy n t node 0 n node H-1

c ph n ánh trên ma tr n này. Gi i thu t ánh d u b c sóng th c hi n d a trên

các ma tr n (thành công) t R* path ti m n ng c a m i c p node.

Ký hi u CS c a b c sóng lamda(m) là b c liên t c c a b c sóng, t c là có th

dùng nó liên t c trong dãy liên ti p các node nào ó d c theo path. Gi i thu t nh sau:


59

1. Tìm t p t t c các t h p CS c a m i b c sóng, trên m i path, ký hi u CSij

2. Tìm t p các t h p CS* thu c {CSij} (i =1: W; j =1:R*) ph kín LP v i s ph n t

t i thi u (t c là ít o n CS nh t, u này t ng ng ít ph i dùng b chuy n i

c sóng nh t)

3. Áp d ng hàm m c tiêu (trong gi i thu t là t ng chi phí) cho m i t h p CS tìm

th y trong b c 2 ch n ra t h p có t ng chi phí t i thi u.

3.9. K t lu n ch ng

Qua ch ng này, chúng ta ã tìm hi u v ph ng pháp nh tuy n và gán b c

sóng trong m ng WDM, khi có yêu c u thi t l p lightpath t node ngu n n node

ích thì b nh tuy n b c sóng có nhi m v xác nh ng i và gán b c sóng

cho lightpath ó. Trong m ng quang WDM, vi c s d ng thu t toán nh tuy n b c

sóng t c t i u m ng là i u h t s c ý ngh a.

Thu t toán Dijkstra v i vi c nh tuy n tìm ng ng n nh t có nhi u u i m

trong m ng t p trung nên em s s d ng mô ph ng vi c nh tuy n trong m ng

quang.

Ch ng 4: Th c hi n mô ph ng

60

CH NG 4

TH C HI N MÔ PH NG4.1. Gi i thi u ch ng

nh tuy n là công vi c h t s c quan tr ng trong m ng quang WDM, nó th c

hi n tìm ng cho lightpath mang l u l ng thông tin t ngu n n ích v i m c

ích t i u m ng. Trong ch ng này, d a trên ph n m m Visual C++, em mô

ph ng ph n nh tuy n cho các lightpath v i hàm m c tiêu chúng ta có th tu ch n

nh chi phí, tr , l ng l u l ng… qua các tuy n t ngu n n ích. Thu t toán

s d ng th c hi n nh tuy n là thu t toán Dijkstra.

Các tr ng s trên các tuy n không ch là dài ng i c a tuy n mà tu theo

m t tiêu chí nào ó c a m ng nh chi phí tuy n, tr , b ng thông, l u l ng

thông tin... N u l y theo tiêu chí là chi phí th p nh t thì tr ng s trên các tuy n

(c nh) là chí phí c a tuy n ó.

4.2. Gi i thi u v ngôn ng Visual C++

Visual C++ là ngôn ng l p trình d a trên n n t ng c b n c a C++, ó là l p

trình h ng i t ng. N u các b n ã l p trình trên C++ thì vi c xây d ng các ng

d ng trên Visual C++ r t thu n l i.

Khi th c hi n l p trình C/C++, t o các giao di n ph c t p, trình bày p hoàn

toàn không n gi n. Nh ng i v i Visual C++ thì vi c ó khá n gi n. B n ch

c n s d ng các i u khi n hay xây d ng m t menu a vào ng d ng c a mình mà

các mã l nh c n vi t không quá dài dòng và ph c t p nh trong C/C++.

Trong ch ng trình mô ph ng c a em có th s d ng b t kì ngôn ng l p trình

nào. Em ch n ngôn ng Visual C++ do kh n ng c a nó t o giao di n d dàng h n

C/C++.

4.3. L u thu t toán

Gi s b nh tuy n mô ph ng tìm ng i v i ng i ng n nh t qua các

tuy n gi a node ngu n và node ích. Các tr ng s trên các c nh là dài c a tuy n

thông tin t node này n node kia.


61

B t u

Xác nh node ngu n và ích nhV1 và V2

Thi t l p V1 là T-node

Thi t l p nhãn c a T-node sang cnh, sau ó c p nh t b ng tr ng

thái các node lân c n.

Xác nh node t m th i n i v i V1mà có tr ng s nh nh t và thi t

l p thành T-node

D a vào thông tin trong b ng tr ngthái, làm nh th cho n khi t i

node V1, dãy các node ó là ngi ng n nh t

K t thúc

NO

YES

T-node cóph i là V2


62

Thu t toán s th c hi n tìm nh u trong t p h p Q mà có giá tr d[u] nh nh t.

nh này c lo i ra kh i Q và c a vào t p S. T p S ch a m t b ng các nh

t o thành m t trong nh ng ng i ng n nh t t s n node ngu n t nào ó.

1 function Dijkstra(G, w, s) 2 for each vertex v in V[G] 3 d[v] := infinity // Gán các giá tr ban u 4 previous[v] := undefined 5 d[s] := 0 // Kho ng cách t s n s b ng 0 6 S := empty set // Thi t l p S là t p h p r ng 7 Q := V[G] // T p Q ch a t t c các node c a th 8 while Q is not an empty set 9 u := Extract_Min(Q) 10 S := S union {u} 11 for each edge (u,v) outgoing from u 12 if d[u] + w(u,v) < d[v] 13 d[v] := d[u] + w(u,v) 14 previous[v] := u

4.4. K t qu mô ph ng

Thu t toán Dijkstra tìm ng i ng n nh t t node ngu n n node ích c

th c hi n nh sau:

1.Click vào bi u t ng ”THEM NODE” l y node ra nh sau:


63

2.Click vào bi u t ng “THEM CANH” n i các c nh l i v i nhau.


64

3.Click vào bi u t ng “DUONG NGAN NHAT” th c hi n tìm ng ng n nh t

gi a hai c p node b t kì.


65

4.Click “OK” nh n c k t qu .


66

4.5. K t lu n ch ng.

Ta th y c thu t toán nh tuy n Dijkstra c ng d ng hi u qu trong vi c

nh tuy n các lightpath trong m ng WDM tìm c ng i t i u v i các

hàm m c tiêu (cost function) c a m ng mà ta có th áp t cho nó. Hàm m c tiêu

này ta có th theo tiêu chí nào ó c a m ng nh là chi phí tuy n, l ng l u l ng,

ng thông… S áp t này th c hi n b ng cách t tr ng s trên các tuy n là giá

tr c a các hàm m c tiêu trên. Sau quá trình nh tuy n n các node m ng, các

node m ng th c hi n gán b c sóng cho lightpath. Vi c gán b c sóng ph i tho

mãn i u ki n liên t c b c sóng n u không node m ng ó ph i s d ng b chuy n

i b c sóng.

tài “ nh tuy n và gán b c sóng trong m ng quang WDM” ã cho th y

c vai trò quan tr ng c a nh tuy n và gán b c sóng trong m ng quang WDM,

hi u c m t s gi i thu t nh tuy n và các ph ng pháp gán b c sóng cho các

lightpath trong m ng quang. ng th i ch ng trình mô ph ng ã th hi n quá trình

nh tuy n c a các lightpath t node ngu n n node ích c m t ng i t i

u theo m t hàm m c tiêu nào ó. K t thúc quá trình nghiên c u tài, em a ra

m t s nh n xét nh sau:

v Ch ng trình mô ph ng th c hi n nh tuy n v i m c ích tìm ng i t i

u t node ngu n n node ích, ây là ng i duy nh t. Tuy v y, t ng c ng

hi u n ng m ng thì không th n thu n ch n duy nh t m t tuy n t i u ó mà ph i

ánh giá c các tuy n còn l i th c hi n phân t i, tránh tình tr ng m t tuy n

ho t ng h t công su t trong khi ó có nh ng tuy n kh thi còn r i.

v Sau khi th c hi n nh tuy n cho lightpath, ph i th c hi n gán b c sóng

cho nó. N u toàn b node m ng không s d ng b chuy n i b c sóng thì toàn b

các tuy n trên ng i t ngu n n ích ch c gán m t b c sóng duy nh t.

Tuy nhiên, tài nguyên s b c sóng trên m i node m ng có h n, u này làm xác

su t t c ngh n r t cao khi m t node m ng không cung c p b c sóng ã ràng bu c

t tr c. Vì th , các m ng hi n nay luôn tìm cách th c hi n nh tuy n và gán b c

sóng sao cho t c t i u m ng là gi m xác su t t c ngh n.

Ngày nay, ng i ta ang h ng t i m ng toàn quang mà m i công vi c x lí u

th c hi n hoàn toàn trong mi n quang. M ng toàn quang h a h n s em l i t c

cao, giá thành m ng s c gi m xu ng m t cách áng k .

án c hoàn thành trong th i gian h n ch , t n n móng cho vi c nghiên

c u và phát tri n sau này, vì th không th tránh kh i nh ng thi u sót. Hi v ng

trong th i gian t i v i kinh nghi m th c ti n, em s c g ng hoàn thi n h n tài

c a mình.

[1] Nguy n c Ngh a- Nguy n Tô Thành, “Toán R i R c”, Nhà xu t B n i H cQu c Gia Hà N i_2004[2] http://www.2cool4u.ch/[3] Senior, John.M, “Optical fiber communications”, Library of CongressCataloging in Publication Data.[4] George N. Rouskas, “Routing and Wavelength Assignment in Optical WDMNetworks”, Department of Computer Science_2000.[5] Krishna M.Sivalingam, SureshSubramaniam, “Optical WDM Networks-Principles and Practice”, Kluwer Academic Publishers_2000.[6] http://HowStuffWork/HowRoutingAlgorithmsWork[7] “H th ng thông tin quang/Vô tuy n”, LG Information and CommunicationLTD (LGIC)[8] Nguy n Duy Nh t Vi n, “K thu t chuy n m ch trong m ng di n r ng”, i h cBách Khoa à N ng[9] Regis J. BUD Bates, “Optical Switching and Networking Handbook”, McGraw-Hill Companies[10] http://en.wikipedia.org/wiki/Dijkstra’s algorithm[11] http://vi.wikipedia.org/wiki/[12] Jun Zheng, Hussien T. Mousftah, “Distributed lightpath control forwavelength-routed WDM network”, University of Ottawa[13] Jin seek Choi, Nada Golmie, Francois Lapeyrere, Frederic Mouveaux andDavid Su, “A functional Classification of Routing and Wavelength AssignmentShemes in DWDM networks: Static Case”, National Institute of Standards andTechnology, Gaithersburg, MD, USA

http://www.2cool4u.ch/

http://en.wikipedia.org/wiki/

http://vi.wikipedia.org/wiki/

PH L C§ Th c hi n thêm bi n và th c hi n mã l nh sau:

void CAlgorithmsView::OnAddNode()

{

m_Dijkstra.StartAddNodes();

}

void CAlgorithmsView::OnAddEdge()

{

m_Dijkstra.StartAddEdges();

}

void CAlgorithmsView::OnShortestPath()

{

CShorthestPath dlg;

if(dlg.DoModal()==IDOK)

//

{

m_Dijkstra.ShortestPath(dlg.m_node1, dlg.m_node2);

}

}

§ Th c hi n v các node và các c nh b ng mã nh sau:

class CGraph

{

public:

long GetNrNodes();

CGraph();

virtual ~CGraph();

VTYPE_NODE m_nodes; // dãy các node

VTYPE_EDGE m_edges; // dãy các c nh

VTYPE_NODE_P d; // array of longs that contain

// the shortest path at every step

VTYPE_NODE_P pi; // array of longs that contain

// the predecessor of each node for the shortest path

};

// // // // // // // // // // // // // //

class CNode

{

public:

CNode Copy();

double m_cost; // gia tri trong so

long m_NodeNr; // so node

POINT m_p; // diem do hoa cho node

CNode();

virtual ~CNode();

};

// // // // // // // // // // //

class CEdge

{

public:

bool m_red; // ve duong di ngan nhat

// (neu mot canh la mot phan cua duong di ngan nhat thi no duoc ve mau do)

double m_cost; // trong so cua canh (lay gia tri ngau nhien tu 0-9)

long m_secondNode;

long m_firstNode;

POINT m_secondPct;

POINT m_firstPct;

CEdge();

virtual ~CEdge();

};

// ve canh bat dau tu node dau den node cuoi

§ Thu t toán Dijkstra:

// The Dijkstra's algorithm

STDMETHODIMP CDijkstra::ShortestPath(long node1, long node2)

{

ReleaseGraph();

InitializeSource(g, g.m_nodes[node1-1]);

// Thiet lap S ve rong

VTYPE_NODE S;

// Dat cac node vao Q

VTYPE_NODE Q;

VTYPE_NODE::iterator kl;

for(kl=g.m_nodes.begin(); kl<g.m_nodes.end(); kl++)

{

CNode node = (*kl).Copy();

Q.push_back(node);

}

// Algorithm

while(Q.size())

{

CNode nod = ExtractMin(Q); // tach node tim duoc ra khoi tap Q

// dua node nay vao tapS

S.push_back(nod);



{

if(ExistEdge(nod, (*kl)))

{

bool gasit = false;

VTYPE_NODE::iterator kll;

for(kll=Q.begin(); kll<Q.end(); kll++)

{

if((*kll).m_NodeNr == (*kl).m_NodeNr)

gasit = true;

}

if(gasit)

Relax(nod, (*kl), GetEdgeVal(nod, (*kl)));

}

}

}

RefreshDone(node1, node2);

return S_OK;

}

§ L nh th c hi n v :

// Draw

HDC dc = ::GetDC(m_hWnd);

HPEN pen=CreatePen(PS_SOLID,0,RGB(0,0,0));

HPEN penred=CreatePen(PS_SOLID,2,RGB(255,0,0));

HBRUSH brush=CreateSolidBrush(RGB(0,0,0));

HPEN oldpen;

HPEN oldbrush;

oldpen=(HPEN)SelectObject(dc,pen);

RECT rc;

::GetClientRect(m_hWndCD, &rc);

Rectangle(dc, rc.left, rc.top, rc.right, rc.bottom);

HFONT OldFont = (HFONT)::SelectObject(dc, m_lmfont);

long nr = 0;



{

char s[5];

ltoa((*kl).m_NodeNr, s, 10);;

Ellipse(dc, (*kl).m_p.x-10, (*kl).m_p.y-10, (*kl).m_p.x+10,

(*kl).m_p.y+10);

if(nr<9)

TextOut(dc, (*kl).m_p.x-5, (*kl).m_p.y-8, s, 1);

else

TextOut(dc, (*kl).m_p.x-8, (*kl).m_p.y-8, s, 2);

nr++;

}

oldbrush=(HPEN)SelectObject(dc,brush);

VTYPE_EDGE::iterator kll;

for(kll=g.m_edges.begin(); kll<g.m_edges.end(); kll++)

{

HPEN temp;

if((*kll).m_red)

temp=(HPEN)SelectObject(dc,penred);

MoveToEx(dc, (*kll).m_firstPct.x, (*kll).m_firstPct.y, NULL);

LineTo(dc, (*kll).m_secondPct.x, (*kll).m_secondPct.y);

Ellipse(dc, (*kll).m_secondPct.x-5, (*kll).m_secondPct.y-5,

(*kll).m_secondPct.x+5, (*kll).m_secondPct.y+5);

POINT po;

po.x = ((*kll).m_firstPct.x+(*kll).m_secondPct.x)/2;

po.y = ((*kll).m_firstPct.y+(*kll).m_secondPct.y)/2;

char s[5];

ltoa((*kll).m_cost, s, 10);

TextOut(dc, po.x, po.y, s, 1);

if((*kll).m_red)

SelectObject(dc,temp);

}

::SelectObject(dc, OldFont);

SelectObject(dc,oldpen);

SelectObject(dc,oldbrush);

DeleteObject(pen);

DeleteObject(brush);

::ReleaseDC(m_hWnd, dc);

}

}

void CDijkstra::ReleaseGraph()

{

g.d.clear();

g.pi.clear();

VTYPE_EDGE::iterator kll;

for(kll=g.m_edges.begin(); kll<g.m_edges.end(); kll++)

{

(*kll).m_red = false;

}

Refresh();

}

thiet ke mang quang

Documents