Tải bản đầy đủ (.pdf) (24 trang)

luận văn thạc sĩ thiết kế topo logic mạng quang wdm sử dụng phần mềm matplanwdm

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (716 KB, 24 trang )


HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG




Nguyễn Xuân Lập
THIẾT KẾ TOPO LOGIC MẠNG QUANG WDM
SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATPLANWDM


Chuyên ngành:
KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
Mã số:
60.52.02.08



TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ



HÀ NỘI - 2014



Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


Người hướng dẫn khoa học: Ts Vũ Tuấn Lâm




Phản biện 1: Ts. Hoàng Văn Võ

Phản biện 2: Ts.Vũ Văn San




Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện
Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày 15 tháng 02 năm 2014



Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

1
MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các dịch vụ viễn thông, đồng thời các
nhu cầu đòi hỏi cần có một băng thông lớn, tốc độ cao và ổn định để có thể đáp ứng một
cách tốt nhất cho những nhu cầu đó. Sợi quang với băng thông lớn, cùng với sự ra đời của
công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM đã mở ra giải pháp cho các nhà cung
cấp mạng. Sự ra đời của các bộ khuếch đại quang, các bộ xen rẽ kênh quang OADM, các bộ
chuyển đổi cùng với bộ kết nối chéo quang OXC, đã phần nào đem lại sự mềm dẻo và tính
linh hoạt cho các mạng thông tin quang hiện tại. Cấu trúc liên kết của các sợi quang đảm
bảo truyền thông trong một mạng cáp quang gọi là “topo mạng”. Việc thiết kế topo mạng tốt
sẽ mang lại hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng cao hơn.
Hiện tại đã có nhiều các tài liệu và báo cáo nghiên cứu về vấn đề Thiết kế topo logic

mạng quang với nhiều các giải thuật khác nhau. Nhưng hầu hết các báo cáo đó đều chỉ đề
cập, đánh giá được một vấn đề cụ thể của hệ thống topo mạng. Nếu ta muốn đánh giá nhiều
thông số và có cái nhìn tổng thể cả topo mạng hay để so sánh giữa các topo mạng khác nhau
thì có rất ít tài liệu, báo cáo đã thực hiện được. Trong luận văn này tôi xin trình bày một
phương pháp “Thiết kế topo logic mạng quang WDM sử dụng phần mềm MatplanWDM”
mà qua đó chúng ta có thể thực hiện được: các báo cáo dạng thông số của mạng, các sơ đồ
biểu thị mối quan hệ giữa các thông số, cũng như theo dõi từng bước cấu trúc topo logic của
cả quá trình định tuyến trong mạng
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG QUANG WDM
1.1 Giới thiệu hệ thống WDM
1.1.1. Nguyên lý cơ bản của công nghệ WDM

Trong các hệ thống thông tin quang điểm - điểm thông thường, mỗi sợi quang chỉ có
thể truyền tín hiệu từ một nguồn phát tới một bộ tách quang ở đầu thu. Để truyền các tín
hiệu từ các nguồn quang khác nhau đòi hỏi phải có các sợi quang khác nhau. Trong thực tế
thì nguồn quang có độ rộng phổ tương đối hẹp, vì vậy phương pháp này chỉ sử dụng một
phần rất nhỏ băng tần vốn rất rộng của sợi quang. Về mặt lý thuyết có thể làm tăng dung
lượng truyền dẫn của hệ thống lên nhiều lần bằng cách truyền đồng thời nhiều tín hiệu
2
quang trên cùng một sợi quang nếu các nguồn phát có phổ cách nhau một đoạn hợp lý và ở
đầu thu có các bộ tách bước sóng quang. Đây chính là cơ sở của kỹ thuật ghép kênh theo
bước sóng WDM.

Hình 1.1 : Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật ghép bước sóng WDM
1.1.2. Hệ thống WDM

* Cấu trúc hệ thống WDM
Một hệ thống WDM bao gồm các thành phần chính dưới đây tạo thành: máy phát
quang, bộ khuếch đại chuyển tiếp quang, máy thu quang, kênh tín hiệu điều khiển giám sát
quang và hệ thống quản lý.

* Vị trí của hệ thống WDM trong mạng truyền dẫn:
1.1.3. Đặc điểm chính của hệ thống WDM
- Hệ thống WDM tận dụng tài nguyên dải tần rất rộng của sợi quang.
- Hệ thống WDM truyền dẫn đồng thời nhiều tín hiệu và sử dụng các bước sóng độc
lập với nhau.
- Hệ thống WDM với công nghệ có nhiều ứng dụng như: mạng xương sống, mạng
quảng bá, mạng cục bộ nhiều đường, nhiều địa chỉ.
- Hệ thống WDM ghép kênh những bước sóng truyền dẫn trong sợi đơn mode, khi
truyền đường dài dung lượng lớn có thể tiết kiệm số lượng lớn sợi quang.
- Sử dụng hệ thống WDM làm giảm bớt yêu cầu xử lý tốc độ cao đối với linh kiện
điện tử, đồng thời có thể truyền dẫn dung lượng lớn.
- Có thể thực hiện công nghệ IP trên WDM.
3
1.2. Cấu trúc mạng WDM
1.2.1. Cấu trúc mạng WDM điểm nối điểm
1.2.2. Cấu trúc mạng WDM có định tuyến bước sóng quang
1.3. Cấu trúc mạng toàn quang WDM
M
ạng toàn quang phân thành 3 lớp con: lớp 0, lớp 1, lớp 2. Mỗi lớp con là một vùng
toàn quang có khả năng hoạt động.
Lớp 0: Biểu diễn mạng nội hạt (LAN) có số lượng rất lớn các mạng truyền tải quang.
Lớp 1: Biểu diễn mạng đô thị (MAN) lấy thành phố hay khu vực hành chính làm đơn
vị, thường có cự ly vài Km đến vài chục Km.
Lớp 2: Biểu diễn mạng diện rộng (WAN) là mạng đường trục trong phạm vi quốc
gia, cự ly thường vài trăm đến vài nghìn Km.
Hai đặc điểm quan trọng của sợi trong mạng này là suy hao thấp và dải thông rộng.
1.4. Mạng truy nhập toàn quang WDM
Về cấu trúc mạng truy nhập quang có thể được chia thành 2 loại: mạng truy nhập thụ
động WDM và mạng truy nhập tích cực WDM.
1.4.1. Mạng truy nhập toàn quang thụ động WDM

1.4.2. Mạng truy nhập toàn quang tích cực WDM
1.5. Mạng định tuyến bước sóng
1.6. Cấu trúc phân lớp của mạng quang
1.7. Lớp quang
1.7.1. Định nghĩa
1.7.2. Các đường quang
4
Lớp quang cung cấp các đường quang đến lớp cao hơn [7]. Đường quang là một kênh
thông tin quang tạm thời được thiết lập trên mạng. Ngoài ra, nó cũng có nghĩa cung cấp
đường truyền điểm tới điểm xuyên qua một mạng quang. Tính linh hoạt của đường quang
có thể làm cho lớp quang cung cấp sử dụng đầy đủ dải thông của mạng.
1.7.3. Dịch vụ
1.7.4. Cấu trúc của lớp quang
1.8. Ứng dụng của WDM trong mạng viễn thông
Kết luận chương
(*) Ta nhận thấy động lực để thúc đNy mạng WDM phát triển chính là nhờ vào các
ưu điểm vượt trội của WDM như:
- Tăng dung lượng kênh truyền trên một sợi quang mà không cần tăng tốc độ bít của
đường truyền và cũng không dùng thêm sợi cáp quang.
- Tính trong suốt: do công nghệ WDM thuộc kiến trúc lớp mạng vật lý nên nó có thể
hỗ trợ các định dạng số liệu như: ATM, IP….
- Khả năng mở rộng: những tiến bộ trong công nghệ WDM hứa hẹn tăng băng thông
truyền trên sợi quang lên đến hàng Tbs để đáp ứng nhu cầu mở rộng mạng ở nhiều cấp độ
khác nhau.
- Hiện tại chỉ có công nghệ WDM là cho phép xây dựng mô hình mạng truyền tải
quang OTN giúp truyền tải trong suốt nhiều loại hình dịch vụ, quản lý mạng hiệu quả, định
tuyến linh động.
(*) Qua chương này, luận văn đi sâu nghiên cứu về lý thuyết mạng quang WDM để
từ đó làm dõ cơ sở căn cứ khoa học cho bài toán thiết kế topo logic mạng quang WDM tại
chương 3.

5
CHƯƠNG 2: TOPO MẠNG QUANG WDM
2.1. Topo mạng
2.1.1. Topo là gì?
Topo tức là hình thù mạng, bất kì mạng thông tin nào cũng có 2 loại kết cấu topo:
topo vật lý và topo logic (hay topo ảo).
2.1.2. Topo vật lý
Topo vật lý của mạng là một tập các nút đầu cuối, nút định tuyến và các liên kết sợi
quang kết nối các nút với nhau về mặt vật lý mà trên đó, người ta có thể thiết lập đường
quang giữa các nút đầu cuối.
Topo vật lý thực hiện trên bộ ghép/ tách quang (OADM) và bộ kết nối chéo quang
(OXC). Ngoài phương thức kết nối đơn giản điểm nối điểm, các topo vật lý sử dụng trong
mạng quang còn có mấy loại dưới đây :
2.1.2.a Hình tuyến tính
2.1.2.b Hình sao
2.1.2.c Hình vòng
2.1.2.d Hình cây
2.1.2.e Hình lưới
2.1.3. Topo logic
Topo logic là sự phân bố dịch vụ giữa các điểm nút của mạng và quan hệ mật thiết
với topo vật lý, thường có các loại sau :
2.1.3.a Hình sao
2.1.3.b Topo kiểu cân bằng
2.1.3.c. Topo hình lưới

6
2.1.4. So sánh topo vật lý với topo logic
Bảng 2.1: So sánh topo vật lý với topo logic
Topo vật lý Topo logic
Có liên quan trực tiếp với việc định

tuyến khi đặt đường cáp quang, tuy
nhiên topo vật lý không thể theo kịp sự
phát triển của dịch vụ vì topo vật lý có
thể xem là topo “cứng”.
Có liên quan đến khái niệm kênh quang
với sự phân bố dịch vụ giữa các điểm
nút, có thể thay đổi topo logic từ chương
trình phần mềm nên có thể xem topo
logic là topo “mềm”.
Cơ sở của topo vật lý là kết nối vật lý
giữa các điểm nút.
Cơ sở thiết kế của topo logic là quan hệ
kết nối logic giữa các điểm nút.
Phản ánh quan hệ kết nối trong lớp vật
lý, mức độ phức tạp của topo vật lý phụ
thuộc vào số lượng đầu dây của điểm nút
mạng.
Phản ánh các kết nối trong lớp kênh
quang của mạng. Chất lượng truyền dẫn
và xử lí, độ phức tạp của kết nối logic
phụ thuộc vào số lượng đầu dây của
điểm nút mạng, số lượng bước sóng
ghép kênh, chức năng và kết cấu của
mạng.
Mục đích thiết kế topo vật lý là để đáp
ứng nhu cầu dịch vụ mạng, do đó yêu
cầu thiết kế các kết nối sao cho tối ưu
giữa các điểm nút mạng.
Mục đích thiết kế topo logic là để nâng
cao khả năng vận hành và kinh doanh

của mạng, tối ưu hoá chức năng mạng
của lớp kênh quang dựa trên topo vật lý.
2.2 Bài toán thiết kế topo logic thông thường
Bài toán thiết kế topo logic đã được mô tả ở dạng công thức là một bài toán tối ưu
loại MILP

7
a) Các giả định chung:
b) Thông số đầu vào
c) Thông số đầu ra
d) Các điều kiện ràng buộc có thể
e) Mục tiêu bài toán thiết kế
Bài toán thiết kế mạng tối ưu thường được xây dựng theo một trong các mục tiêu sau:
tối thiểu độ nghẽn, tối thiểu độ trễ, tối thiểu số nút trung bình
Để giảm độ phức tạp của bài toán người ta chọn lựa phương án thực hiện ý tưởng
phân tích bài toán thiết kế lớn, phức tạp thành 3 bài toán con: Thiết kế topo logic đơn thuần,
định tuyến cho traffic, định tuyến cho đường quang.

Hình 2.5 Bài toán thiết kế topo logic thông thường
2.2.1 Thiết kế topo logic
2.2.2 Định tuyến cho lưu lượng trên topo logic
2.2.3 Định tuyến cho các đường quang trên topo vật lý
Kết luận chương
Qua chương này, cơ bản ta hiểu được lý thuyết topo mạng và phân biệt rõ các khái
niệm về topo logic, topo vật lý. Mô hình topo mạng đã chỉ ra các đường kết nối quang từ nút
này đến nút khác và qua các nút mạng trung gian. Một đường quang gồm có một kênh thông
8
tin quang, bước sóng giữa hai nút mạng và được định tuyến qua các nút trung gian. Tại các
nút trung gian có thể chuyển mạch và chuyển đổi bước sóng.
Bài toán thiết kế topo mạng là một bài toán rất phức tạp, đặc biệt là với các mạng có

số nút lớn. Để giảm độ phức tạp của bài toán người ta chọn lựa phương án thực hiện ý tưởng
phân tích bài toán thiết kế lớn, phức tạp thành nhiều bài toán con. Lúc đó thay vì giải bài
toán lớn người ta lần lượt giải các bài toán con. Lời giải của các bài toán trước là dữ liệu
đầu vào cho các bài toán con kế tiếp. Một cách chặt chẽ mà nói thì các bài toán con không
hoàn toàn độc lập nhau nên phương pháp tìm lời giải lần lượt qua các bài toán con này có
thể chỉ đưa ra kết quả gần đúng. Tuy nhiên phương pháp phân tích này giúp người ta có cái
nhìn trực tiếp vào từng vấn đề cụ thể và là cơ sở cho việc áp dụng các thuật toán được lựa
chọn khi giải quyết những bài toán phức tạp.
Sự kết hợp giữa lý thuyết topo mạng với kiến thức về công nghệ WDM để tạo nên
bài toán thiết kế topo mạng quang WDM.
9
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG TOPO LOGIC MẠNG
QUANG WDM SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATPLANWDM
3.1
Giới thiệu tổng quát về MatPlanWDM:
- MatplanWDM là phần mềm giúp thiết kế tuyến ảo và định tuyến trong WDM. Nó
chạy trên nền nền Matlab cho phép người dùng có thể thiết kế mạng quang WDM một cách
trực quan và chi tiết. Ứng dụng này được dành riêng cho nghiên cứu cũng như giảng dạy tại
các khóa học về thiết mạng quang.
3.2 Cài đặt và các tính năng chính của MatplanWDM:
3.2.1 Cài đặt:
3.2.2 Các tính năng chính:
Ở đây ta chọn chạy tệp startup.m, với mặc định là giao diện Design Virtual Topology
and Flow Routing Mode

Hình 3.1: Giao diện của MatPlanWDM 0.51
Thanh công cụ với các menu đơn giản gồm: File - Mode - Tools - Help.
10

Hình 3.2: Thanh công cụ của MatPlanWDM 0.51

Các thông số đầu vào: Gồm có 3 thông số
- Topo vật lý được chương trình hiểu dưới dạng tập tin .xml và phải bao gồm các
thông tin về nút mạng và đường truyền trong mạng.
- Ma trận lưu lượng là tập tin (.traff) dùng để xác định lưu lượng ra vào ở mỗi cặp nút
- Các thuật toán sử dụng là tập tin (.m) mã Matlab
Các chế độ làm việc chính: Gồm có 4 chế độ
3.2.2.a Thiết kế mạng ảo và định tuyến luồng “Design Virtual Topology and
Flow Routing”
- Chế độ này cho phép hiện thị một cách trực quan về topo vật lý, ma trận lưu lượng,
topo logic sau khi định tuyến và các thông số báo cáo chi tiết của mạng.
- Để thực hiện thiết kế mạng tại chế độ này, chúng ta phải cung cấp các dữ liệu đầu
vào để chương trình có thể tính toán gồm:
• Topo vật lý
mô tả các cấu trúc liên kết vật lý

• Ma trận lưu lượng
• Thuật toán và các thông số về giải thuật kèm theo để thực hiện các kế hoạch
định tuyến
Kết quả của quá trình định tuyến được thể hiện: Topo vật lý, topo ảo được thể hiện ở
giữa của giao diện, các báo cáo trình bày ở phần còn lại như:
11
• Các thông số trên một đường quang: định tuyến nút, định tuyến đường, số
lượng chuyển đổi bước sóng, khoảng cách, danh sách các luồng, dung lượng
sóng mang.
• Các thông số trên một liên kết: Bước sóng sử dụng, lưu lượng được định
tuyến.
• Các thông số trên một nút: Số lượng thiết bị phát, thu, chuyển đổi bước sóng
sử dụng
• Các thông số trên một luồng: suy hao lưu lượng, số lượng nút ảo.
3.2.2.b Phân tích có điều kiện “What if Analysis”

Chế độ cho phép ta lựa chọn một tham số của topo mạng số rồi tiến hành khảo sát
đánh giá sự ảnh hưởng, phụ thuộc lẫn nhau giữa các tham số trong mạng với tham số đã
chọn dưới dạng đồ thị.
Chức năng này giúp người dùng có thể mô phỏng mạng WDM dựa trên các thông số
ngõ vào thay đổi. Giao diện được trình bày thành 4 vùng:
Tại vùng nhập dữ liệu cho Matplan WDM, chế độ này cho phép người dùng chọn
tham số để tiến hành khảo sát như: số lượng thiết bị phát, số lượng thiết bị thu, chuyển đổi
bước sóng trên mỗi node, số lượng bước sóng trên mỗi sợi quang, dung lượng bước sóng
trên kênh (Gbps), lưu lượng yêu cầu (Gbps).
Sau khi thực hiện mô phỏng, các kết quả được trình bày dưới dạng đồ thị tại phần
Performance Curves. Trong phần này, người dùng có thể lựa chọn các đồ thị của 8 loại tham
số được định sẵn: tỷ lệ phần trăm lưu lượng được vận chuyển, số nút ảo, tắc nghẽn mạng, tỷ
lệ phần trăm node đơn, số đường quang, số bước sóng sử dụng, số đường quang trên mỗi sợi
liên kết, trễ trên đường truyền.
3.2.2c) Phân tích nhiều giờ “Multi-hour Analysis”
Chế độ phân tích nhiều giờ cho phép thực hiện một thử nghiệm đầy đủ nhiều giờ cho
một thuật toán lập kế hoạch nhiều giờ được xây dựng trước. Giao diện của chế độ hoạt động
này bao gồm các lựa chọn để nhập dữ liệu ban đầu cho chương trình, các tham số cần thiết
cho quá trình thử nghiệm.
12
Sau khi mô phỏng hoàn thành báo cáo mỗi giờ được cung cấp trong bảng điều khiển
bằng cách lựa chọn thời gian tại nút lựa chọn. Kết quả báo cáo topo logic nói lên sự thay đổi
về số lượng sử dụng thiết bị phát, thiết bị thu và thiết bị chuyển đổi bước sóng tại mỗi nút.
3.2.2.d) Phân tích động “Dynamic Analysis”
Chế độ phân tích động cho phép phân tích trực tuyến các thuật toán tối ưu hóa. Khảo
sát khả năng đáp ứng của các thuật toán này khi lưu lượng trên ngõ vào và ra tăng dần. Các
vấn đề cần khảo sát là các diễn biến của topo ảo và khả năng định tuyến luồng của thuật
toán. Chế độ này tự động đánh giá hiệu quả của các thuật toán động dùng để tối ưu hệ
thống.
3.2.3 Khởi tạo ma trận lưu lượng

3.2.4 Thư viện thuật toán:
3.3 Thiết kế mô phỏng topo logic mạng 9 nút WDM:
3.3.1 Thiết kế mạng ảo và định tuyến luồng cho mạng 9 nút WDM
Chế độ này cho phép hiện thị một cách trực quan về topo vật lý, ma trận lưu lượng,
topo logic sau khi định tuyến và các thông số báo cáo chi tiết của mạng.
- Chọn topo vật lý là file INTERNET2net.xml
- Chọn ma trận lưu lượng là file INTERNET2net_1T.traff
- Chọn thuật toán testingAlgorithm1.m
Chạy chương trình ta thu được kết quả như sau :
Các thông số topo vật lý và ma trận lưu lượng của mạng:
Thông số của 2 file
INTERNET2net.xml v
à
INTERNET2net_1T
.traff:
######### PHYSICAL TOPOLOGY FILE "INTERNET2net.xml" ##########
- PHYS INFO: (Thông tin vật lý)
Nr of Nodes: 9 ( số node)
Nr of Fibre Links: 28 (số đường cáp quang liên kết)
13
Nr of Node Levels: 1 (độ ưu tiên giữa các node)
NODES: (Nút)

Hình 3.11: Thiết kế mạng ảo và định tuyến luồng cho mạng 9 nút WDM
Bảng 3.1: Báo cáo thông số về nút mạng WDM 9 nút WDM
Cột
1
Cột

2

Cột
3
Cột
4
Cột
5
Cột
6
Cột
7
Cột
8
Cột
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Nút 1
Nút 2
Nút 3
Nút 4
Nút 5
Nút 6
Nút 7

Nút 8
Nút 9
(-122.33,47.61)
(-118.25,34.05)
(-111.88,40.75)
(-94.59,39.11)
(-95.38,29.76)
(-87.63,41.88)
(-74.00,40.72)
(-77.04,38.90)
(-84.39,33.76)
3309347
12875587

1099973
1985429
5628101
9524673
18815988

5306565
5278904
-8
-8
-7
-6
-6
-6
-5
-5

-5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
100000000

100000000

100000000

100000000

100000000

100000000

100000000

100000000

100000000

100000000


100000000

100000000

100000000

100000000

100000000

100000000

100000000

100000000

0
0
0
0
0
0
0
0
0
14
· FIBRE LINKS:
Column 1: Fibre Link ID (số thứ tự từng tuyến)
Column 2: Origin Node ID (địa chỉ nút nguồn)
Column 3: Destination Node ID (địa chỉ nút đích)

Column 4: Link Length (Km) (độ dài tuyến)
Column 5: Nr Available Wavelengths (số bước sóng có thể sử dụng)
Bảng 3.2: Báo cáo thông số về liên kết quang của mạng 9 nút WDM
Cột 1

Cột 2

Cột 3

Cột 4

Cột 5


Cột 1

Cột 2

Cột 3

Cột 4

Cột 5

1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
11
12
13
14
6
7
7
8
6
8
8
9
6
9
4
6
4
6
7
6
8
7
8
6
9
8

9
6
6
4
6
4
1400
1400
278
278
905
905
700
700
1045
1045
690
690
689
689
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32

32
32
32
32

15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
3
4
4
5
5
9
2
5
1
2
2

3
1
3
4
3
5
4
9
5
5
2
2
1
3
3
3
1
71330

1330
818
818
1385
1385
1705
1705
1342
1342
1303
1303

913
913
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
· Lightpath Capacity (Gbps): 10 (công suất đường quang)


15
####### TRAFFIC FILE "INTERNET2net_1T.traff" ##########
(ma trận lưu lượng file INTERNET2net_1T.traff)
// Information File (thông tin file)
//Number of Nodes 9 (số nút)
//Traffic Table - Traffic (bảng lưu lượng)
Bảng 3.3: Bảng ma trận lưu lượng của mạng 9 nút WDM
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 0 16,122

13,834


8,724 8,574 8,574 7,398 6,222 7,056
2 16,122

0 16,357

10,990

14,241

14,283

16,507

8,895 10,584

3 13,834

16,357

0 11,782

11,204

10,114

7,591 7,505 8,831
4 8,724 10,990

11,782


0 16,015

17,833

12,915

12,273 14,839

5 8,574 14,241

11,204

16,015

0 16,913

16,208

12,466 16,357

6 8,574 14,283

10,114

17,833

16,913

0 29,593


18,602 20,056

7 7,398 16,507

7,591 12,915

16,208

29,593

0 30,555 22,216

8 6,222 8,895 7,505 12,273

12,466

18,602

30,555

0 17,769

9 7,056 10,584

8,381 14,839

16,357

20,256


22,216

17,769 0

Các thông số báo cáo sau khi thiết kế topo logic hoàn thành:
Bảng 3.4: Các thông số báo cáo minh họa của mạng 9 nút WDM
(Báo cáo đầy đủ của bảng này xem trong phần Phụ lục luận văn)
PER LIGHTPATH REPORT:
DISTANCES
(Báo cáo từng đường quang về: Khoảng
cách)
PER FLOW REPORT: LOST TRAFFIC

(Báo cáo về luồng tín hiệu: Mất lưu
lượng)

16

Column 1: Lightpath ID (số thứ tự)
Column 2: Ingress node (nút đến )
Column 3: Egress node (nút đi)
Column 4: Capacity (công suất)
Column 5: Number of physical hops (số
node vật lý)
Column 6: Distance (khoảng cách)


Cột
1

Cột
2
Cột
3
Cột
4
Cột
5
Cột
6
1
2
3
4
5
6

8
7
7
6
9
7

7
8
6
7
7
9


10
10
10
10
10
10

1
1
1
1
2
2

278
278
1400

1400

2445

2445


Summary information: (tóm tắt thông
tin)

Average Virtual Hops: 1.0759 (số nút

ảo trung bình)
Average Distance(km): 2073.2193
(khoảng cách trung bình)



Column 1: Serial number of the flow (số
thứ tự luồng)
Column 2: IngressNode (nút đến)
Column 3: EgressNode (nút đi)
Column 4: Offered traffic (Gbps) (lưu
lượng được cung cấp)
Column 5: Lost traffic (Gbps) (lưu
lượng bị mất)
Cột 1 Cột 2 Cột 3 Cột 4 Cột 5
1
2
3
4

9
10
11

1
1
1
1

2

2
2

2
3
4
5

1
3
4

16,1
13,8
8,7
8,6

16,1
16,4
11,0

0
0
0
0

0
0
0


Summary information: (tóm tắt thông
tin)

Fraction of lost traffic: 0 (phần lưu
lượng bị mất)
17
PER NODE REPORT: USED
TRANSMITTERS/RECEIVERS/WCS
(Báo cáo về mỗi nút: số thiết bị phát/ số
thiết bị thu/ số bộ chuyển đổi bước sóng)

Column 1: Node ID (số thứ tự node)
Column 2: Used transmitters (số thiết bị
phát)
Column 3: Used receivers (số thiết bị
thu)
Column 4: Used TWCs (số bộ chuyển
đổi bước sóng)

Cột 1

Cột 2 Cột 3 Cột 4

1
2
3
4
5
6
7

8
9
9
12
10
13
12
15
16
14
13
10
12
10
12
12
15
16
14
13
0
0
0
0
0
0
0
0
0



PER LINK REPORT: WAVELENGTH
UTILIZATION
(Báo cáo mỗi tuyến về: Số bước sóng
được sử dụng)

Column 1: Link ID (số thứ tự tuyến)
Column 2: Origin node (node nguồn)
Column 3: Destination node (node đích)
Column 4: Distance (khoảng cách)
Column 5: Existing wavelengths (số
bước sóng hiện có)
Column 6: Used wavelengths (số bước
sóng sử dụng)
Cột
1
Cột
2
Cột
3
Cột
4
Cột
5
Cột
6
1
2
3
4

5
6

6
7
7
8
6
8

7
6
8
7
8
6

10
10
10
10
10
10

1400

1400

278
278

905
905

13
13
3
3
6
5

Summary information: (tóm tắt thông tin)

Average used wavelength per link:
7.6429 (số bước sóng trung bình sử
dụng trên một tuyến)
18
3.3.2 Phân tích có điều kiện mạng 9 nút WDM
Chế độ này cho phép ta lựa chọn một tham số của topo mạng số rồi tiến hành khảo
sát đánh giá sự ảnh hưởng, phụ thuộc lẫn nhau giữa các tham số trong mạng với tham số đã
chọn dưới dạng đồ thị.
- Chọn topo vật lý là file INTERNET2net.xml
- Chọn ma trận lưu lượng là file INTERNET2net_1T.traff
- Chọn thuật toán testingAlgorithm1.m
Chạy chương trình ta được các báo cáo đồ thị như sau:

Hình 3.12: Phân tích có điều kiện mạng 9 nút WDM
- Chọn một tham số đánh giá là số bước sóng trên tuyến quang với: giới hạn dưới là
20, số bước nhảy là 5, số điểm khảo sát là 15

19

Đồ thị : Tỷ lệ % lưu lượng sóng mang với số
bước sóng trên tuyến
Nhận xét: Khi số lượng bước sóng trên tuyến
tăng đến giá trị 55 thì tỷ lệ % lưu lượng sóng
mang trên lưu lượng cung cấp đạt cực đại

Đồ thị : Số lượng node ảo với số bước sóng
trên tuyến.
Nhận xét: Khi số lượng bước sóng trên tuyến
tăng đến giá trị 65 thì số nút đạt giá trị cân
bằng

Đồ thị : Số lượng bước sóng sử dụng với số
lượng bước sóng trên tuyến
Nhận xét: Khi số lượng bước sóng trên tuyến
tăng thì số lượng bước sóng sử dụng cũng
tăng theo nhưng chỉ đến một giá trị xác định.

Đồ thị : Số lượng đường quang với số bước
sóng trên tuyến.
Nhận xét: Số lượng đường quang đạt cực đại
khi số lượng bước sóng trên tuyến đạt giá trị
65
Hình 3.13: Một số báo cáo dưới dạng đồ thị mạng 9 nút WDM
20
3.3.3 Phân tích nhiều giờ mạng 9 nút
Chế độ này cho phép ta kiểm tra toàn bộ thời gian giải thuật thiết kế mạng được xây
dựng trước.
- Chọn topo vật lý là file INTERNET2net.xml
- Chọn ma trận lưu lượng là file INTERNET2net_1T.traff

- Chọn thuật toán testingAlgorithm1.m
Chạy chương trình chế độ phân tích nhiều giờ ta thu được :

Hình 3.15: Phân tích nhiều giờ mạng 9 nút
Kết quả của quá trình phân tích nhiều giờ được thể hiện dưới dạng các báo cáo, các
topo logic, các lựa chọn về thời gian, các thông tin về các nút hoặc các liên kết…
Tại mỗi thời điểm 0h, 1h, 2h, ……23h chương trình sẽ cho ta một điểm báo cáo về
tiến trình của topo mạng.






21
Tại thời điểm 23h:

Hình 3.22: Định tuyến mạng 9 nút WDM tại thời điểm 23h
Như vậy một lần nữa MatPlanWDM cho chúng ta thấy một cách rất rõ ràng cấu trúc
topo logic tại từng thời điểm trong mạng theo kế hoạch mà thuật toán đã được xây dựng.
Ngoài ra nếu lựa chọn báo cáo các thông tin về nút kết hợp với thời gian thì chương
trình còn cung cấp cho ta những thông tin có liên quan như sự phát triển trong thời gian số
lượng sử dụng thiết bị phát, thiết bị thu hoặc số bộ chuyển đổi bước sóng.
Kết luận chương
Trong chương này, luận văn đi sâu vào việc nghiên cứu các tính năng ứng dụng phần
mềm MatPLanWDM gồm có:
• các tham số đầu vào (topo vật lý, ma trận lưu lượng, thuật toán)
• các tham số đầu ra ( topo logic, các báo cáo về những thông số của
mạng ở dạng Bảng số liệu và dạng Biểu đồ, các dạng topo logic tại
từng thời điểm trong quá trình định tuyến trong chế dộ phân tích nhiều

giờ)
Ứng dụng MatPlanWDM để thiết kế mô phỏng mạng quang 9 nút, sau đó thực hiện
báo cáo ở dạng Bảng số liệu, Biểu đồ và hình dạng của topo logic tại từng thời điểm trong
quá trình định tuyến.
22
KẾT LUẬN VÀ CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
1. KẾT LUẬN ĐỀ TÀI
Luận văn đã mở ra một hướng mới trong việc thiết kế topo mạng quang WDM sử
dụng phần mềm MatPlanWDM. Đây là một phần mềm giúp thiết kế tuyến ảo và định tuyến
mạng WDM, nó chạy trên nền Matlab cho phép người dùng có thể thiết kế mạng quang
WDM một cách trực quan và hiệu quả với các báo cáo rất chi tiết. Vì vậy, ứng dụng này sẽ
được sử dụng rất nhiều trong công việc thiết kế mạng WDM cũng như nghiên cứu và giảng
dạy về thiết kế topo mạng trong các trường đại học.
MatPlanWDM giúp ta tính toán các tham số đầu vào trong vấn đề quy hoạch mạng
và đưa ra những cấu trúc liên kết mạng vật lý, lưu lượng ma trận, và tối ưu về công nghệ
như số lượng các thiết bị phát, thu và chuyển đổi bước sóng quang.
MatplanWDM gồm có một thư viện các thuật toán để thực hiện các kế hoạch thiết kế
cấu trúc liên kết ảo, định tuyến. Ngoài ra, thực hiện các vấn đề quy hoạch mạng tuyến tính,
mạng hỗn hợp từ đó có những giải pháp tối ưu của thiết kế hoàn chỉnh hệ thống.
Trong một chừng mực nào đó, luận văn đã cố gắng trình bày một cách đơn giản, cụ
thể và có hệ thống về thiết kế topo mạng bằng cách sử dụng phần mềm MatplanWDM
nhưng do sản phNm là thử nghiệm nên việc chạy tính năng của chương trình có những hạn
chế nhất định, mặt khác do điều kiện về thời gian, trình độ có hạn nên không thể tránh được
những hạn chế nhất định. Các ý kiến đóng góp, bổ sung của các thầy cô, bạn bè sẽ được tôi
xem xét nghiên cứu để làm sáng tỏ các vấn đề liên quan.
2. CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
- Tiếp tục nghiên cứu sâu một cách toàn diện phần mềm MatPlan WDM để phục vụ
cho công việc thiết kế mạng cũng như giảng dạy topo mạng tại các trường đại học.
- Tiếp tục nghiên cứu cách lập trình để khởi tạo các tham số đầu vào của phần mềm
gồm 3 file với các định dạng khác nhau: topo vật lý (.xml), ma trận lưu lượng (.traff), thuật

toán (.m) để từ đó có thể thực hiện công việc thiết kế topo mạng một cách mềm dẻo hơn.
- Liên tục cập nhật những thông tin, điều chỉnh của MatPlanWDM từ web site và bạn
bè. Theo dõi, cập nhật các thông tin khuyến nghị, các đề xuất của các tổ chức viễn thông
quốc tế và khu vực về vấn đề phát triển và triển khai dịch vụ mạng quang WDM.

×