Một số phương pháp định vị liên kết lỗi trên mạng quang

1

MỞ ĐẦU
Trong vài thập kỷ qua, ảnh hưởng của “mạng” ngày càng rõ rệt trong việc tổ chức
hệ thống máy tính. Mạng máy tính là một hệ thống những máy tính độc lập được kết
nối với nhau nhằm đáp ứng công việc chung của tổ chức. Mạng đem lại những thuận
tiện trong cuộc sống như: cung cấp phương tiện liên lạc, chia sẻ những tài nguyên sẵn
có, cải tiến sự tin cậy của dịch vụ, giảm thiểu chi phí…
Mạng thông tin phát triển một cách mạnh mẽ cùng với sự phát triển nhanh chóng
của các công nghệ quang học, thiết bị giao tiếp liên tục phát triển hướng đến mạng cáp
quang (AONs). Trong những mạng cáp quang WDM (phương thức ghép kênh theo
bước sóng), hàng trăm bước sóng được tích hợp trên một sợi quang đơn. Vì vậy một
sợi quang bị đứt sẽ làm mất mát một lượng dữ liệu lớn. Chính vì thế mà việc phát hiện
và định vị lỗi nhanh chóng là một trong những vấn đề rất quan trọng trong quá trình
vận hành và khai thác mạng cáp quang.
Phát hiện lỗi liên kết trong mạng cáp quang có thể được thực hiện ở nhiều tầng
khác nhau: tầng quang, tầng vật lý, tầng mạng,… và hầu hết các phương pháp định
tuyến đều có cơ chế phát hiện lỗi. Để đẩy nhanh tốc độ phát hiện lỗi, người ta cũng đề
xuất thiết kế các tầng liên kết chéo (cross-layer). Tuy vậy, với kỹ thuật này thời gian
phát hiện lỗi trong vài giây và lâu hơn so với yêu cầu đặc trưng của mạng quang. Do
đó người ta hướng đến việc phát hiện lỗi ở tầng quang. Nói cách khác, các phương thức
đã thiết kế cho mạng cáp quang truyền thống không thể áp dụng trực tiếp cho mạng
cáp quang hoàn toàn( AONs).
Ở tầng quang, một lỗi có thể được phát hiện bằng việc đo năng lượng quang, phân
tích quang phổ,... Điều này được thực hiện bởi một thiết bị quang đặc biệt được gọi là
trạm kiểm soát (monitor). Phương pháp kiểm soát dựa trên kênh sử dụng trên mỗi kênh
bước sóng của một liên kết một trạm kiểm soát. Điều này yêu cầu quá nhiều trạm kiểm


2
soát. Phương thức kiểm soát trên liên kết là khái niệm tốt hơn, nhưng vẫn yêu cầu mỗi

liên kết một trạm kiểm soát.
Để giảm thiểu số lượng trạm kiểm soát cần thiết phải có, các tác giả đã đưa ra khái
niệm monitoring-cycle (m-cycle), m-tree, m-trail. Ý tưởng chính của các cách tiếp cận
này là: Đối với: m - cycle tìm tập M các m-cycle {c1, c2,… cM} sao cho tập này bao phủ
tất cả các liên kết trong mạng, và gán cho mỗi m-cycle một trạm kiểm soát. Mỗi liên
kết có thể được bao phủ bởi nhiều m-cycle. Nếu một liên kết bị lỗi nó sẽ gây ra mỗi mã
cảnh báo trên tất cả các m-cycle bao phủ lên liên kết này. Đối với m-tree chỉ cần một
diot laser duy nhất thường là đủ để theo dõi tất cả các mạng. Diot laser này được đặt tại
một nút và truyền tín hiệu giám sát một hướng duy nhất của mình trên một liên kết duy
nhất được gọi là "ngọn của cây" (head of the tree). Tại một nút dọc theo một liên kết
đầu vào, tín hiệu giám sát có thể bị dừng và chuyển tiếp qua một liên kết ra duy nhất,
nhân bản và gửi qua hai hay nhiều liên kết ra. Đối với m-trail: Cho một bộ các nút
giám sát MN ={MN0, . . ., MNn}, chúng ta cần thiết kế một giải pháp m-trail với số
lượng nhỏ nhất các bước sóng cần cho việc giám sát, như mỗi MN có thể thực hiện
nhanh và định vị rõ liên kết lỗi dựa trên tín hiệu báo động quang thu được một cách cục
bộ.
Trên cơ sở ý tưởng trên, đã có nhiều thuật toán xây dựng các m-cycle, m-tree, mtrail để phát hiện và định vị lỗi. Luận văn này là tìm hiểu các thuật toán xây dựng các
m-cycle, m-tree, m-trail với độ dài nhỏ nhất nhằm nhanh chóng phát hiện lỗi ở tầng
quang.
Bố cục vủa luận văn được trình bày như sau:
Chương 1: Mạng cáp quang
Giới thiệu tổng quan về mạng quang, kiến trúc của mạng quang và các vấn đề trong
mạng quang.
Chương 2: Một số phương pháp đinh vị liên kết lỗi trong mạng quang


3
Trình bày các phương pháp định vị liên kết lỗi trên mạng quang, phát biểu bài toán,
thuật toán xây dựng m- cycle, m - trail, m - tree.
Chương 3: Kết quả thực nghiệm

Thực nghiệm bằng thuật toán M2-CYCLE . Chương trình minh họa kết quả thực
nghiệm, đánh giá, nhận xét.


4

CHƯƠNG 1 – MẠNG CÁP QUANG
1.1 Giới thiệu chung
Mạng cáp quang hoạt động dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần trong sợi quang.
Nó nhanh hơn mạng truyền thống vì dữ liệu được truyền qua sợi quang dưới dạng các
photon, còn trong mạng truyền thống dữ liệu được truyền qua cáp đồng dưới dạng các
electron. Photon có trong lượng nhỏ hơn electron, và hơn nữa giữa các photon không
có sự tương tác như giữa các electron. Mặt khác, ánh sáng có tần số cao hơn nên bước
sóng cũng ngắn hơn, do đó với cùng chiều dài, cáp quang truyền được nhiều thông tin
hơn cáp đồng. Cùng với những đặc tính ưu việt như: cung cấp băng thông cực lớn, chi
phí thấp, tỉ lệ lỗi bít cực thấp, độ nhiễu tín hiệu rất nhỏ, yêu cầu không gian nhỏ, khả
năng bảo mật cao…, hiện nay mạng cáp quang đang là công nghệ hứa hẹn cho tương
lai và được sử dụng rộng rãi trong mạng truyền thông backbone (mạng truyền thông
đường trục).
1.2 Công nghệ WDM
Xác định lỗi là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong việc đạt được khả năng
tồn tại mạng all-optical WDM (phân chia đa hợp bước sóng). Để đảm bảo chất lượng
cho người sử dụng dịch vụ (Qos) yêu cầu, thời gian dừng dịch vụ do một lỗi nên được
giảm đến mức tối thiểu để tránh mất dữ liệu lớn. Trong những lỗi kế hoạch sống sót
phụ thuộc, điều đó là cấp bách mà lỗi có thể được xác định một cách kịp thời, như kết
nối dịch vụ bị phá vỡ có thể ngay lập tức được định tuyến lại để bỏ qua các thành phần
lỗi. Để giảm thiểu thời gian xác định lỗi, chương trình giám sát lỗi quang học được
xem xét để tránh tín hiệu phức tạp. Mục đích là xác định được lỗi liên kết nhanh và rõ
ràng nhất, và trong lúc ấy giảm thiểu đến mức thấp nhất cả thời gian ước tính cho mỗi
lỗi liên kết có thể và tài nguyên giám sát yêu cầu.

5
Theo lý thuyết, sợi quang có băng thông cực lớn (khoảng 25THz), gấp khoảng 1000
lần so với băng thông tổng cộng của sóng radio trên các vệ tinh trái đất. Tuy nhiên do
tốc độ truy cập mạng của người dùng bị giới hạn bởi các tốc độ điện ở các nút mạng
(vài Gb/s ). Sự không tương đồng về băng thông giữa quang và điện này làm cho việc
khai thác hết băng thông khổng lồ của một sợi cáp quang mà chỉ dùng một kềnh truyền
song là rất khó khăn. Rất may cho người sử dụng là công nghệ WDM (wavelength
division multiplexing ) cùng với EDFA (erbium doped fiber amplifer ) ra đời đã giải
quyết vấn đề này.
WDM là phương thức ghép kênh quang theo bước sóng. Thông thường trong tuyến
thông tin quang điểm nối điểm, mỗi sợi quang cho một tia laser với một bước sóng ánh
sáng truyền qua, tại đầu thu, bộ tách sóng quang tương ứng sẽ nhận tín hiệu từ sợi này.
Mỗi một sóng laser mang một số tín hiệu điện với một phổ nhất định. Từ những năm
1980, công nghệ sợi quang có nhiều tiến bộ nên phương thức ghép kênh quang theo
bước sóng được ứng dụng trong mạng viễn thông đường trục và quốc tế. Ở đây, WDM
cho phép ta tăng dung lượng kênh mà không cần tăng tốc độ bít của đường truyền và
cũng không dùng thêm sợi dẫn quang. Nó cho phép khai thác một cách đơn giản và
kinh tế lượng thông tin vào một sợi quang đơn (sợi quang chỉ cho một chùm laser
truyền qua lõi của nó, còn sợi quang đa chế độ thì do nhiều chùm laser truyền qua lõi
của nó dưới các góc khác nhau ) trên cự ly dài và tăng độ mềm dẻo của cấu trúc phân
phối. Những đường truyền dẫn thử nghiệm đã đạt được tốc độ lưu lượng 160Gbit/s
phân phối trên 8 kênh ghép theo bước sóng. Hơn nữa, ghép kênh theo bước sóng
WDM không chỉ giảm bớt ảnh hưởng của tán sắc mà còn chống được tổn hao do phân
cực. Các hệ thống tin quang hiện đại có sử dụng bộ khuếch đại quang để ghép nhiều
kênh theo WDM. Nếu với lưu lượng là 2,5Gbit/s, ghép theo WDM từ 8 đến 16 luồng
thì ta thực hiện được một đường thông tin quang với lưu lượng là 20Gbit/s đến
40Gbit/s trên một sợi đơn mà vẫn dùng lại được cá thiết bị ghép kênh và phân kênh

6
hiện có. Nói một cách khác, WDM cho phép tăng tích số lưu lượng nhân với cự ly trên
một sợi quang
1.3 Một số khái niệm trong mạng cáp quang
1.3.1 Định tuyến và gán bước sóng
Trong mạng cáp quang, một kết nối được thực hiện bởi một lightpath. Thuật toán
để chọn tuyến (path) và bước sóng (wavelength) cho việc thiết lập các lightpath được
gọi là thuật toán định tuyến và ấn định bước sóng (RWA).
Yêu cầu kết nối (hay lưu lượng) mạng có thể là tĩnh hoặc động. Đối với lưu lượng
mạng là tĩnh, những yêu cầu kết nối thường được biết trước. Lưu lượng mạng được xác
định theo những cặp nguồn-đích dựa trên sự đánh giá chiều dài liên kết giữa chúng.
Chúng ta cần chọn các tuyến và các bước sóng sao cho tất cả các nhu cầu được đáp
ứng với số bước sóng cần sử dụng ít nhất, hoặc cực đại số nhu cầu được thỏa mãn với
số bước sóng cố định. Vấn đề này nằm trong bài toán thiết lập các lightpath tĩnh (SLE).
Bài toán SLE đã được chứng minh là NP đầy đủ, do vậy các thuật toán giải gần đúng
với thời gian đa thức thường được sử dụng.
Khi nhu cầu lưu lượng mạng là động, những yêu cầu kết nối mạng là ngẫu nhiên.
Các lightpath được thiết lập chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian có hạn. Khi nhu cầu
lưu lượng mạng thay đổi hoặc một thành phần nào đó của mạng bị hỏng, một số
lightpath đang tồn tại có thể bị loại bỏ, và một số lightpath mới được thiết lập để phù
hợp với sự thay đổi đó. Không giống như bài toán RWA tĩnh, bất cứ lời giải nào cho
bài toán RWA động cũng đều là những tính toán đơn giản, vì những yêu cầu cần được
xử lý trực tuyến. Thuật toán RWA động thực hiện đơn giản hơn thuật toán RWA tĩnh
vì nó không biết những yêu cầu kết nối trong tương lai, trong khi tất cả những yêu cầu
kết nối đều được biết trước trong thuật toán RWA tĩnh. Thuật toán RWA động xử lý
các yêu cầu kết nối hoàn toàn theo thứ tự mà chúng đến, trong khi thuật toán RWA tĩnh
xử lý các yêu cầu đó theo thứ tự được quyết định bởi một vài thuật toán heuristic. Các

7
thuật toán Heuristic gán các bước sóng cho các tuyến theo trật tự không tăng chiều dài
hop của chúng (hop là một bước truyền, 2 nút mạng được kết nối trực tiếp với nhau bởi
một lightpath tạo nên một hop), vì những kết nối có số hop lớn hơn thường khó tìm
được một bước sóng rỗi trên toàn tuyến của nó so với các kết nối có số hop nhỏ. Ví dụ
sau đây sẽ chứng minh cho những vấn đề đã nói ở trên.
Ví dụ: Xét mạng với 4 nút và 2 bước sóng w0 và w1 như trong hình 1.3. Cần thiết
lập các lightpath giữa những cặp nút <0,1>,<2,3>,<1,3>,<0,2>. Giả thiết rằng các
yêu cầu đến theo thứ tự trên. Một thuật toán RWA động thiết lập các lightpath p0, p1, p2
cho 3 yêu cầu đến đầu tiên như trong hình 1.4(a). Thuật toán này sử dụng bước sóng
rỗi đầu tiên cho tuyến được chọn. Các lightpath p0, p1 sử dụng w0, p2 sử dụng w1.
Không có lightpath được thiết lập giữa nút 0 và nút 2, vì tuyến giữa 2 nút này không
đảm bảo sự liên tục bước sóng. Một thuật toán RWA tĩnh thiết lập các lightpath q0, q1,
q2 và q3 cho 4 cặp nút như trong hình 1.1(b). Thuật toán này xét các kết nối trong thứ
tự không tăng chiều dài hop, và bước sóng rỗi đầu tiên được gán cho một kết nối. Ở
đây các cặp nút được xét theo thứ tự <1,3>,<0,2>,<0,1>,<2,3>.

Hình 1.1: Các lightpath được thiết lập với a) RWA động b) RWA tĩnh
Bài toán RWA là bài toán NP-đầy đủ, vì vậy để giải nó người ta thường được chia
thành hai bài toán con: Định tuyến và ấn định các bước sóng.
Có 3 phương pháp định tuyến quan trọng: định tuyến cố định (fixed routing), định
tuyến luân phiên (fixed alternate routing), và định tuyến đầy đủ (exhaust routing).
Phương pháp định tuyến cố định chọn một tuyến duy nhất giữa một cặp nút, và thông


8
thường tuyến đó là tuyến ngắn nhất giữa cặp nút này. Phương pháp định tuyến luân
phiên dùng hai hay nhiều tuyến giữa một cặp nút. Những tuyến này được tìm lần lượt
theo một thứ tự định trước, thường là theo thứ tự không tăng chiều dài hop của chúng.
Phương pháp định tuyến đầy đủ tìm kiếm trên tất cả các tuyến có thể giữa một cặp nút

và chọn tuyến ngắn nhất (cái mà có thể ấn định được một wavelength) theo trạng thái
của mạng. Phương pháp định tuyến đầy đủ có tính khả thi cao hơn hai phương pháp kia
nhưng nó lại yêu cầu sự tính toán phức tạp hơn. Tương tự phương pháp định tuyến cố
định yêu cầu tính toán đơn giản hơn phương pháp định tuyến chọn lọc, nhưng tính khả
thi của nó lại thấp hơn.
Phương pháp ấn định bước sóng được chia thành bốn loại: bước sóng được sử dụng
nhiều nhất (most used), bước sóng được sử dụng ít nhất (least used), thứ tự các bước
sóng là cố định (fixed oder) và thứ tự các bước sóng là ngẫu nhiên (random oder).
Trong phương pháp thứ nhất, các bước sóng được tìm theo thứ tự không tăng khả năng
tận dụng nó trong mạng. Các lightpath được nhóm lại để có nhiều bước sóng sẵn sàng
cho những yêu cầu kết nối sau. Trong phương pháp thứ hai, các bước sóng cũng được
tìm theo thứ tự không tăng khả năng tận dụng nó trong mạng. Phương pháp này ấn
định bước sóng cho các lightpath để sự khác nhau về bước sóng giữa chúng là nhiều
nhất có thể. Ý tưởng ở đây là một yêu cầu mới có thể tìm được một tuyến ngắn nhất
với một bước sóng còn rỗi trên nó. Phương pháp thứ ba ấn định các bước sóng theo
một thứ tự cố định. Mỗi bước sóng được gán một chỉ số, bước sóng với chỉ số thấp
nhất được kiểm tra đầu tiên. Trong phương pháp thứ tư, các bước sóng được gán theo
một thứ tự ngẫu nhiên. Theo các tài liệu báo cáo khoa học, với một thuật toán định
tuyến, hiệu quả của các phương pháp ấn định các bước sóng là như nhau.
1.3.2. Sự cần thiết của wavelength converter
Nếu không có các thiết bị chuyển đổi bước sóng (wavelength converters), thì một
lightpath sẽ yêu cầu sử dụng duy nhất một wavelength trên tất cả các liên kết mà nó
trải qua. Điều này được biết như là sự ràng buộc liên tục của bước sóng. Và sự rằng


9
buộc này làm giảm hiệu năng sử dụng các tài nguyên mạng. Chúng ta có thể thấy rõ
điều này qua ví dụ đơn giản sau đây:
4

2
w 1& w 0

w0

w1

w1

w0

1

w1
w0

3

Hình 1.2: Mạng quang không có wavelength converter
Ví dụ: Giả sử chúng ta có mạng quang như hình 1.2 và không có các
wavelength converters ở trên mạng. Mỗi một liên kết có hai wavelength là w0 và w1.
Giả sử chúng ta có 2 kết nối giữa các cặp nút (1, 4) và (2, 3). Giả sử kết nối giữa cặp
nút (1,4) sử dụng lightpath theo đường (1, 3, 4) với wavelength w0. Kết nối giữa cặp
nút (2, 3) sử dụng lightpath theo đường (2, 1, 3) với wavelength w1. Bây giờ, giả sử có
một yêu cầu kết nối mới giữa nút (1, 3). Rõ ràng chúng ta không thể thiết lập được kết
nối cho yêu cầu này bởi vì: Liên kết (1,3) đang bận (cả w0 và w1 đều đang sử dụng),
đường (1,2,4,3) thì không tồn tại một wavelength cho tất cả các liên kết vì liên kết (3,4)
và liên kết (1,2) có hai wavlength rỗi lại khác nhau là w0 và w1 tương ứng.
Rõ ràng, trong trường hợp này tài nguyên mạng đang còn rỗi nhưng lại không phục
vụ được nhu cầu kết nối. Bây giờ ta lại giả sử mạng có wavelength converter tại nút số

2. Khi đó, yêu cầu kết nối giữa nút (1, 3) trong ví dụ trên như hình vẽ 1.3 dưới đây.

Hình 1.3: Mạng quang với wavelength converters


10
Mạng cáp quang có bị lỗi do đứt cáp vật lý hay lỗi vật lý các nút mạng. Do vậy, để
an toàn cho dữ liệu người ta thường phải sử dụng hai lightpaths cho mỗi kết nối. Một
lightpath dùng chính (primary) và một dùng làm dự phòng (backup). Điều này được
biết như là bài toán định tuyến và gán bước sóng trong mạng quang đàm bảo tính chịu
lỗi.

Hình 1.4: Kỹ thuật chia sẻ dự phòng
Trong thực tế, các nút mạng hoặc các liên kết giữa chúng bởi các sợi quang có thể
hỏng bởi các hiện tượng tự nhiên. Khi sự hỏng hóc này xảy ra, các lightpath liên quan
đến chúng cũng sẽ bị hỏng theo, và như hệ một hệ quả, truyền thông dựa trên các
lightpath này cũng bị cắt và thông tin có thể bị mất mát. Vì vậy, để trách sự mất mát
thông tin, truyền thông giữa hai nút mạng thường được xây dựng dựa trên hai lightpath
khác nhau. Ví dụ, truyền thông giữa hai nút (0, 5) sẽ được thiết lập theo hai lightpath
dọc theo hai tuyến (0, 1, 4, 5) và (0, 2, 3, 5). Với cách thiết lập như vậy, truyền thông
giữa nút 0 và 5 luôn luôn được đảm bảo.
Mặt khác, các mạng cáp quang thường có độ an toàn cao, vì vậy, rất hiếm khi nút
mạng hoặc hai liên kết mạng cùng hỏng đồng thời, vì vậy các đường backup có thể
chia sẽ các liên kết nếu các đường primary của chúng rời nhau (ko có liên kết nào


11
chung). Kỹ thuật này được biết đến như kỹ thuật chia sẻ dự phòng (backup
multiplexing technique). Ví dụ, trong hình 1.4, lightpath thứ nhất sử dụng đường
primary P1 (0, 1, 4) và lightpath thứ hai sử dụng đường primary P2 (0,4,5). Hai đường

primary này là rời nhau, do vậy chúng có thể sử dụng hai đường backup B1 (0, 2, 3, 4)
và B2 (0, 2, 3, 5) có hai liên kết chung là 0-2 và 2-3.
1.3.4. Định tuyến công bằng
Trong một mạng máy tính đa người sử dụng cùng sử dụng các dịch vụ được cung
cấp bởi hệ thống mạng thông qua các kết nối vật lý khác nhau. Mỗi kết nối vật lý có
thể trải qua nhiều lần chuyển mạch, và mỗi lần chuyển mạch như vậy gọi là một hop.
Rõ ràng, các kết nối vật lý có nhiều hops sẽ có nguy cơ không được phục vụ bằng các
kết nối có ít hợp hơn (dễ tắc nghẽn hơn). Điều này có nghĩa, những người ở xa có nguy
cơ không được phục vụ như là những người ở gần. Vì vậy, việc định ra các mức độ ưu
tiên lại là một bài toán vô cùng khó khăn. Vì vậy, bài toán fairness trong mạng máy
tính vẫn là một vấn đề còn nhiều thách thức đối với các nhà nghiên cứu và phát triển
công nghệ.
1.3.5. Vấn đề multicast
Như đã trình bày ở trên, mạng cáp quang dựa trên công nghệ WDM đã và đang
được xem như là công nghệ chính cho việc xây dựng thế hệ tiếp theo của Internet
(Next-Generation Internet Backbone). Vì vậy các mạng này phải có khả năng để hỗ trợ
cả truyền thông unicast (điểm - điểm) và các truyền thông multcast (điểm - nhiều điểm)
để thích hợp với nhiều ứng dụng Internet như là audio và video theo yêu cầu, các hệ
thống điều khiển thời gian thực, bán hàng trực tuyến, ...
Mỗi truyền thông multicast sẽ liên quan đến một nút tài nguyên và một tập các nút
đích. Đưa ra một nút tài nguyên và một tập các nút đích, bài toán multicast là tìm một
tập các liên kết và bước sóng trên các liên kết này để thiết lập các kết nối từ tài nguyên


12
tới tất cả các nút đích sao cho tổng chi phí là nhỏ nhất. Tổng chi phí có thể được định
nghĩa như là tổng số các bước sóng phải dùng trên mỗi liên kết.
Để tránh việc gửi riêng rẻ các bản sao tới mỗi đích, một truyền thông multicast
thường được thực hiện bởi một cây multicast (multicast tree) với gốc là nút tài nguyên
và các nhánh vươn tới tất cả các nút đích. Một cây multicast như vậy được gọi là lighttree nếu có đúng một bước sóng được ấn định tới mọi liên kết. Chú ý rằng, nó thường

là khó để xây dựng một cây multcast đơn cho một truyền thông multcast, vì vậy thường
một tập các light-tree (mỗi cái được ấn định một bước sóng khác nhau) sẽ được xây
dựng để phục vụ cho một truyền thông multicast. Tập các light-trees được gọi là rừng
(light-forest).
Để hỗ trợ truyền thông multicast được hiểu quả, mỗi nút trong mạng WDM cần có
khả năng của việc phân chia bước sóng (light splitting). Một nút với khả năng này có
thể chuyển một tín hiệu ở cổng đến thành nhiều tín hiệu ở nhiều cổng ra trên cùng một
bước sóng và được gọi là Multicast-Capable (MC). Bởi vì xây dựng một nút mạng với
khả năng MC là rất đắt, nên trong các mạng quang chỉ có một số nút mạng chiến lược
là có khả năng này. Các nút mạng khác không có khả năng MC được gọi là Multicast
Incapable (MI). Các nút mạng MI chỉ chuyển một tín hiệu từ cổng đến đến đúng một
cổng ra. Một mạng cáp quang như vậy được biết như là mạng cáp quang với khả năng
chia bước sóng thưa (optical network with sparse light splitting). Thêm nữa, một nút
MI có thể là trích - hoặc – tiếp tục (Tap-or-Continue -ToC) hoặc trích – và – tiếp tục
(Tap-and-Continue -TaC), nghĩa là ToC không thể vừa trích hiệu năng quang từ cổng
đến vừa chuyển tín hiệu tới cổng ra. Một nút MC với khả năng chuyển đổi bước sóng
(wavelength conversion) được gọi là tài nguyên ảo (Virtual Source -VS) nút bởi nó có
khả năng chuyển tìn hiệu từ một cổng đến tới bất kỳ cổng ra nào sử dụng một bước
sóng bất kỳ.


13
1.3.6. Định vị liên kết lỗi
Như mục 1.3.3 đã đề cập, các lỗi trong mạng quang có thể là dây dẫn bị đứt (nếu
một sợi bị lỗi thì tất cả những sợi khác được nối với sợi này cũng sẽ bị lỗi), các thiết bị
đầu cuối bị lỗi, nút mạng bị lỗi (có thể là do lỗi của WXC), các kênh bước sóng đang
dùng bị lỗi (do lỗi chuyển đổi bước sóng được kết nối trong WXC). Khi một thành
phần bị lỗi thì tất cả lightpath sử dụng thành phần lỗi đó đều bị lỗi và dữ liệu có thể
mất mát. Chính vì thế mà việc phát hiện và định vị lỗi nhanh chóng là một trong những
vấn đề rất quan trọng trong quá trình vận hành và khai thác mạng cáp quang.

Phát hiện lỗi liên kết trong mạng cáp quang có thể được thực hiện ở nhiều tầng
khác nhau: tầng quang, tầng vật lý, tầng mạng,… Để đẩy nhanh tốc độ phát hiện lỗi,
người ta cũng đề xuất thiết kế các tầng liên kết chéo (cross-layer). Tuy vậy, với kỹ
thuật này thời gian phát hiện lỗi trong vài giây và lâu hơn so với yêu cầu đặc trưng của
mạng quang. Do đó người ta hướng đến việc phát hiện lỗi ở tầng quang. Nói cách khác,
các phương thức đã thiết kế cho mạng cáp quang truyền thống không thể áp dụng trực
tiếp cho mạng cáp quang hoàn toàn (AONs).
Ở tầng quang, một lỗi có thể dược phát hiện bằng việc đo năng lượng quang, phân
tích quang phổ,... Điều này được thực hiện bởi một thiết bị quang đặc biệt được gọi là
trạm kiểm soát (monitor). Phương pháp kiểm soát dựa trên kênh sử dụng trên mỗi kênh
bước sóng của một liên kết một trạm kiểm soát. Điều này yêu cầu quá nhiều trạm kiểm
soát. Phương thức kiểm soát trên liên kết là khái niệm tốt hơn, nhưng vẫn yêu cầu mỗi
liên kết một trạm kiểm soát.
Để giảm thiểu số lượng trạm kiểm soát cần thiết phải có, các tác giả trong [17] đã
đưa ra khái niệm monitoring-cycle (m-cycle), monitoring-Tree (m-Tree), monitoringTrail (m-Trail). Trên cơ sở ý tưởng trên, đã có nhiều thuật toán xây dựng các m-cycle,
m-tree, m-trail để phát hiện và định vị lỗi. Luận văn này tìm hiểu các phương pháp
định vị liên kết lỗi trên mạng quang, đặc biệt quan tâm đến thuật toán xây dựng các mcycle.


14
CHƯƠNG 2 – MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ LIÊN KẾT LỖI
TRÊN MẠNG QUANG
2.1 Lỗi và định vị lỗi
Mạng thông tin phát triển một cách mạnh mẽ cùng với sự phát triển nhanh chóng
của các công nghệ quang học, thiệt bị giao tiếp liên tục phát triển hướng đến mạng toàn
quang (AON – All Optical Networks). Trong những mạng toàn quang sử dụng công
nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing) cho phép
hàng trăm bước sóng được tích hợp trên một sợi quang đơn. Vì vậy lỗi mạng quang có
thể gây ra sự mất mát một lượng dữ liệu lớn. Chính vì thế mà việc phát hiện và định vị
lỗi nhanh chóng là một trong những vấn đề rất quan trọng trong quá trình vận hành và

khai thác mạng cáp quang.
Lỗi mạng quang có thể gây ra bởi sự lỗi của các nút mạng, sự đứt của các liên
kết quang giữa các nút. Bởi tính an toàn trong thiết kế, các nút mạng thường có các
thiết bị dự phòng (backup), do vậy, khi lỗi xảy ra hệ thống sẽ được chuyển qua
(switch) chạy ở chế độ dự phòng. Thêm nữa, các liên kết quang thường chuyển một
lượng thông tin khổng lồ, vì vậy để xảy ra việc đứt nhiều liên kết cùng lúc là khó xảy
ra. Chính vì vậy, trong thực tế, người ta thường chỉ quan tâm đến mô hình lỗi mạng
quang là: lỗi liên kết đơn (single link fail). Nghĩa là tại một thời điểm chỉ có nhiều nhất
một liên kết có thể bị lỗi.
Ở tầng quang, một lỗi có thể dược phát hiện bằng việc đo năng lượng quang, phân
tích quang phổ,... Điều này được thực hiện bởi một thiết bị quang đặc biệt được gọi là
trạm kiểm soát (monitor). Phương pháp kiểm soát dựa trên kênh sử dụng trên mỗi kênh
bước sóng của một liên kết một trạm kiểm soát. Điều này yêu cầu quá nhiều trạm kiểm
soát. Phương thức kiểm soát trên liên kết là khái niệm tốt hơn, nhưng vẫn yêu cầu mỗi
liên kết một trạm kiểm soát. Để giảm thiểu số lượng trạm kiểm soát cần thiết người ta
thường xây dựng m-trail, m-tree, hay m - cycle, để phát hiện và định vị lỗi.


15
Hầu hết các phương pháp tiếp cận hiện [10] -[13] bao gồm trong việc triển khai
giám sát quang chịu trách nhiệm tạo ra báo động khi có lỗi liên kết. Bộ giám sát
(monitor) sẽ đưa ra các cảnh báo cho hệ thống điều khiển để bất kỳ thực thể định tuyến
có thể định vị lỗi liên kết và thực hiện phục hồi lưu lượng truy cập thời gian thực.
Trong các tiếp cận được đề xuất thì các kênh giám sát chuyên dụng được sử dụng cho
mục đích giám sát tại các lỗi của lightpath hoạt động. Nói cách khác, các kênh giám sát
không thể mang lưu lượng mạng của người sử dụng. Cơ chế giám sát như vậy được
hiểu là giám sát ngoài luồng (out-of-band), trái ngược với giám sát bên trong (in-band),
bộ giám sát sẽ giám sát hoạt động của các lightpath. Mục đích chính của các phương
pháp này là để tối thiểu hóa chi phí giám sát khi định vị được lỗi cụ thể. Các chi phí
giám sát thường bao gồm số lượng bộ giám sát quang học, số lượng điốt-laser cũng

như số lượng của các kênh giám sát được yêu cầu.
Việc giám sát truyền thống dựa vào liên kết thì vị trí của các điốt laser / bộ giám
sát là đơn giản. Mỗi liên kết quang (fiber-link) được trang bị với một điốt laser và một
bộ giám quang học tại mỗi đầu của nó. Như vậy, một kênh giám sát quang duy nhất
được dành riêng trên mỗi liên kết hai chiều để phát hiện bất kỳ một lỗi nào xảy ra trên
cả hai hướng của liên kết đó. Do đó, phương pháp này có thể phát hiện và xác định vị
trí mà không cần bất kỳ sự không rõ ràng nào về lỗi liên kết duy nhất cũng như nhiều
liên kết lỗi trong mạng. Mặc dù phương pháp này sử dụng số lượng tối thiểu các kênh
giám sát quang học, nhưng nó sử dụng một số lượng quá nhiều điốt laser và bộ giám
sát quang học, vì vậy, làm cho nó không được quan tâm nhiều đối với các mạng lớn.
Một cách tiếp cận tinh vi hơn nhằm giảm số lượng bộ giám sát trong mạng trong khi
đạt được định vị liên kết cụ thể. Vào những năm cuối năm 2000, hai mô hình cho phát
hiện lỗi và định vị đã được đề xuất, cụ thể là m-cycles và m-trail.
Các m-cycles [10] -[11] đã được đề xuất với mục tiêu để giảm số lượng các yêu
cầu điốt laser và bộ giám sát quang học, và sau đó để giảm chi phí giám sát mạng. Mcycle là một kết nối cycle quang sử dụng một kênh quang giám sát trên mỗi đường nó


16
đi qua, với một điốt laser và một bộ giám sát quang học đặt tại bất kỳ nút dọc theo
cycle. Tuy nhiên, nhược điểm chính của m-cycles là không có khả năng để phân biệt
trong một số trường hợp giữa lỗi liên kết liên kết đơn xảy ra trên các liên kết khác
nhau. Để khoanh vùng từng lỗi liên kết mà không cần bất kỳ sự nhập nhằng, thêm bộ
giám sát liên kết được yêu cầu.
Các m-trails [12] - [13] đã được đề xuất như là một thay thế cho m-cycle với mục
tiêu rõ ràng địa phương hóa mà không với bất kỳ sự nhập nhằng nào của lỗi liên kết
đơn trong khi vẫn giảm số lượng các yêu cầu điốt laser và bộ giám sát quang. Một mtrail hoạt động trong cùng một cách như là một m-cycle, nhưng kết nối quang học của
các kênh giám sát không phải là nhất thiết phải là một cycle. Như vậy, các điốt laser và
bộ giám sát quang của một m-trail không nhất thiết phải đặt ở cùng một nút. Kết quả
là, cả hai giám sát dựa trên liên kết và và m-cylce có thể được coi là trường hợp đặc
biệt của m- rail. Tuy nhiên số điốt laser càng thấp và bộ giám sát quang được triển khai

trong mạng, cao hơn số lượng kênh giám sát quang học cần thiết cho việc phát hiện rõ
ràng. Vì vậy, cách tiếp cận m-trail cố gắng để tìm một sự cân bằng giữa chi phí bất lợi
khi thêm các kênh giám sát quang học và chi phí có lợi khi giảm số lượng các điốt laser
và bộ giám sát quang.
Cách tiếp cận m-tree, lợi dụng các khả năng quảng bá của một nút mạng quang
để tối ưu chi phí giám sát trong khi vẫn phát hiện được các lỗi rõ ràng. Các vấn đề của
thiết kế m-tree được xây dựng như một chương trình nguyên tuyến tính (ILP).
2.2 Định vị lỗi dựa vào m-trail
2.2.1 Phát biểu bài toán
Cho một tập các nút giám sát {MN0, . . ., MNn}, chúng ra cần thiết kế một giải pháp
m-trail với số lượng nhỏ nhất tổng bước sóng giám sát, sao cho mỗi MN có thể thực
hiện nhanh và rõ định vị liên kết lỗi chỉ dựa trên tín hiệu báo động quang cục bộ của


17
nó. Nếu hai giải pháp đều có số bước sóng như nhau, thì giải pháp với số m-trail ít hơn
sẽ được ưu tiên.
Mỗi nút giám sát được phục vụ bằng tập m-trail đi qua nó. Nó xác định các lỗi liên
kết bằng cách tham chiếu đến bảng mã báo động cục bộ (local alarm code table LACT). Mỗi hàng trong LACT lưu trữ một mã báo động cục bộ (local alarm code LAC) cho mỗi liên kết và mỗi cột được gọi là mã trail cho một m-trail. Ví dụ trong
hình 2.1b, liên kết (0,1) của LAC là "001" và m-trail t0 có mã trail là "0001111".
L.kết
phân

(a)

Giải pháp m-trail

t0,

t1, t2

Phần thập

(b)Bảng mã báo động
Hình 2.1.M - Trail Demo

2.2.2 Nguyên lý bước sóng nhỏ thông tin lớn
Xét một tập các bộ giám sát {MN0, . . ., MNn}. Sau khi một m-trail mới được
sinh ra, nó giúp xác định một vài liên kết lỗi mà có thể không phân biệt được (không
với m-trail này). Do đó mã báo động khác nhau trong mỗi MN LACT có thể tăng bởi
số δi , nó được định nghĩa như độ lợi thông tin cho MNi. Do đó thông tin toàn cục lấy
được từ m-trail là δ =

. Dường như, thông tin lấy được là tỷ lệ thuận với sự đóng

góp m-trail cho việc định vị lỗi liên kết.


18
Nguyên lý bước sóng nhỏ thông tin lớn có nghĩa là một m-trail với lượng thông
tin thu được và giá trị bước sóng thấp là thích hợp hơn. Do vậy, hiệu suất của trail : η =
được tính và nó phục vụ như là một độ đo để chọn những m-trail tốt, khi mà ω
biểu diễn cho giá trị bước sóng của trail hiện tại . Trong hình 2.3 sau khi thêm một mã
trail "0101001", giải pháp có thể phân biệt một kịch 1 liên kết lỗi MN0 và 2 hay nhiều
kịch bản cho MN1. Nếu trail có 4 bước nhảy (có thể nếu một liên kết được đi qua 2 lần)
hiệu suất của nó có thể tính bằng

=

2.2.3 Thuật toán xác định m-trail

2.2.3.1 Ý tưởng của thuật toán
Thuật toán xác định m-trail trong [12] được mô tả như hình 2.2 dưới đây.
Chúng ta xét tuần tự mỗi MN dựa trên giải pháp chưa hoàn chỉnh giành được đối với
tất cả những MNs được xem xét trước đó. Với những MN đang được xét, một LACT
trước tiên được sinh ra với mã ngẫu nhiên. Nó bao gồm một tập các liên kết, mỗi một
bộ bao gồm đồ thị con để biểu thị một trail. Trail sau đó chia thành các phần liên thông
(CC) bằng tìm kiếm theo chiều sâu ngẫu nhiên (RDFS) trong đồ thị con, và những ứng
cử trail (TC) trải qua MN hiện tại được rút từ CCs. Sau khi cải tiến TCs bằng việc tách
trail và lặp trail, những trail hợp lệ cho MN hiện tại đã được thu lại. Nếu một trail có
thể đạt được thông tin có lợi lớn nhất, nó được chọn dựa trên nguyên lý bước sóng nhỏ
thông tin lớn. Ngược lại, nó bị xóa bỏ. Với mỗi trail được chọn, LACTs của tất cả MNs
được phục vụ bởi nó được cập nhật. Kế tiếp, mã ngẫu nhiên được phát lại để tìm được
nhiều ứng cử trail và thủ tục ở trên được lặp lại cho đến khi MN hiện tại có thể xác
minh tất cả các liên kết lỗi. Sau đó thủ tục fix-zero được gọi để điều chỉnh giải pháp
nếu LAC của một số liên kết bằng 0, và thủ tục code-shringking sẽ loại bỏ những trail
dư thừa.


19

Hình 2.2. Biểu đồ thực hiện của thuật toán

Hình 2.3: Cách tính độ tăng thông tin (Information Gain)


20
2.2.3.2 Gán mã ngẫu nhiên
Gán mã ngẫu nhiên gồm 3 bước: 1) ấn định những mã báo động thích hợp đến
những liên kết liên quan đến MN hiện tại; 2) mã ngẫu nhiên được ấn định đến những
liên kết còn lại như trong [5]; và 3) quá trình trộn ngẫu nhiên được sử sụng để thêm

tính ngẫu nhiên bằng cách sắp xếp lại các mã thu được. Tùy theo kỹ thuật mã hóa nhị
phân, ít nhất r = [log 2 E] + 1 bits/trails là cần thiết cho MN hiện tại để xác định một
cách chính xác tất cả những liên kết lỗi có thể E trong mạng. Do đó, ấn định mã với r′ ≥
r bít tới liên kết, khi mà ban đầu r′ = r.

Hình 2.4: Trau chuốt lại các Trail ứng viên

Gán mã cho các liên kết qua MN

Link Dec

Dec

Link

t0 t1 t2 Dec

(0,1) 1

1

10(0,1)

0 0

(0,2) 2

7

1

1

……………………………
13(1,2)

1 0

1

5

14(1,3)

1 1

0

6

……………………………
RND#

3 1

6

Gán mã cho các
liên kết còn lại

(0,3) 3
(1,2) 5

Trộn ngẫu
nhiên

2
5

(1,3) 6

6

(2,4)4

3

(3,4) 7

4

Hình 2.5: Ví dụ về gán mã ngẫu nhiên


21
Để sinh ra trail r′ đi qua MN hiện tại, mỗi trail phải đi qua ít nhất một liên kết
liền kề của MN. Sự tiếp cận đơn giản là sinh ngẫu nhiên mã trail r′ trong khoảng 1 đến
2d 1 với d là bậc nút của MN. Hình 2.5 là một ví dụ dựa trên mạng lưới của Hình
2.1a, nút 1 là nút MN hiện tại và kết nối trực tiếp tới liên kết l0(0,1), l3(1,2) và l4(1,3).
Do vậy, nếu những số ngẫu nhiên {3,1,6} được sinh ra, mã trail cho những trails

{t0, t1, t2} có thể được được sinh ra không hoàn chỉnh. Vì vậy, mã báo động đầu tiên
cho {l0, l3, l4} có thể đạt được là {1,5,6}. Chú ý rằng nếu hai liên kết liền kề của MN
có mã báo động ban đầu là giống nhau chúng ra có thể tiếp tục sinh ra những bộ mã
trail khác cho đến khi mỗi liên kết liền kề có mã báo động duy nhất. Hình 2.5 cũng chỉ
ra sự gán mã ngẫu nhiên cho những liên kết còn lại và quá trình trộn lẫn ngẫu nhiên.
2.2.3.3 Hình thành M-trail bởi RDFS
Biểu đồ trình tự của cho việc xây dựng m-trail là trong hình 2.6. Sự ấn định mã
ngẫu nhiên ban đầu có thể không bảo đảm tập các liên kết là một m-trail hợp lệ, và tập
các liên kết này liên kết có thể chứa đựng vài thành phần liên thông rời nhau (CCs).
Bởi vậy, bước đầu tiên trong việc dạng m-trail là tách CCs khác nhau vào trong các
tập liên kết. Tiếp theo, với mỗi CC vượt qua MN hiện tại (CCs khác bị loại bỏ), nếu đó
là một m-trail hợp lệ, nó chuyển sang giai đoạn lọc trail. Mặt khác, các nút bậc lẻ của
một CC được ghi lại trong một bộ các nút lẻ. Mỗi CC với N nút bậc lẻ có thể tách
thành N/2 trails (đường đi đơn hoặc không) [5] bằng cách chọn tuần tự hai nút bậc lẻ
và sử dụng RDFS (random depth first search) để tìm kiếm một trail giữa chúng
(những trails hợp lệ được tìm thấy được lưu lại). RDFS khác với tìm kiếm theo chiều
sâu khác bằng cách tìm những bước nhảy từ danh sách kề thay vì theo một trật tự cố
định. Sau khi trích một trail, phần dư của đồ thị con có thể rơi vào một vài CC hoặc
vẫn được kết nối. Các thành phần được lưu nếu chúng đều là những m-trail hợp lệ. Mặt
khác, quá trình tạo nên những trail giống nhau thực hiện một cách đệ quy trên những
bộ phận hợp thành.
Hình 2.6 là một ví dụ về sự tạo thành m-trail trong một CC với 6 nút bậc lẻ. Kết quả
khác nhau có thể được thu được như những cặp nút bậc lẻ có thể được chọn ngẫu nhiên
trong bước đầu tiên và những trails được tìm trong quá trình hình thành của RDFS.
Hình 2.6 có thể hai kết quả (6-7-9, 0-1-2-7, 1-6-8-9-4) và (1-6-7-9, 0-1-2-7, 6-8-9-4),
mỗi trail được hiển thị bằng các nút được thăm.


22

STAR
Nhận CC đia qua MN
Recard Odd De gree
Pick one unproosseed
Arbilrarity Pick ter o Odd Nodes
and find a trail between them

Validtrail

on the subgrph by RDFS
Save as trail candidsdate
Re mone trail from sutgraph
Re fining
Perform Trail – Fomation
AllCCs

END

0

1

2

1

8

8

7

4

9 Del – trail 0-1-2-7

Del trail 6-7-9

0

1

2

8

8

7

4

9

Del trail 6-7-9

Hình 2.6 Sự hình thành M – Trail

0
8

4

1

2

8

7

9

8

8

4

9


23

2.2.3.4 Trau chuốt các Trail
Để thỏa mãn một on-trail MN, một m-trail hợp lệ phải kết thúc ở MN trừ khi
một trail đóng (chu trình). Đối với một trail mở, hoặc trail chia tách hoặc trail lặp có
thể được sử dụng để tạo lightpath giám sát. Nếu trail trải qua MN đơn, trail chia tách
được điều chỉnh để nhận được một trail mở. Mặt khác, trail lặp có thể được sử dụng để
trở thành trail mở trong một trail đóng, giống như on-trail đa phức MNs có thể chia sẻ

tình trạng thông tin của trail.
Mặc dù chúng ta chỉ tập trung vào một MN tại một thời điểm trong việc gán mã
ngẫu nhiên, mã ngẫu nhiên hiệu quả được tính dựa trên tất cả các on-trail MNs. Hơn
thế nữa nếu một trail phục vụ nhiều MNs, LACTs của tất của các on-trail MN sẽ được
cập nhật một cách phù hợp nhất. Trong trường hợp này, chia sẻ trail là được nhúng tự
nhiên trong thuật toán của chúng tôi.
1) Chia tách trail (Trail Splitting) : Chia tách trail thường cắt một trail mở thành
hai m-trails tại những on-trail MN đơn, giống như cả m-trails có thể kết thúc tại MN.
Hình 2.4a cho ta 1 ví dụ điển hình của trail splipping.
2) Lặp trail (Trail Looping): Đường ngắn nhất giữa 2 nút bậc lẻ được tìm thấy.
Sau đó một vòng lặp có thể thu được bằng cách đi qua những đường ngắn nhất hai lần
và những trail mở nguyên gốc một lần. Hình 2.4b chỉ ra cách trail lặp hoạt động.
Sau trail tách và trail lặp, đổi bít được biểu diễn để kiểm tra thông tin được lấy
từ m-trail hợp lệ hay không có thể được tăng hơn. Đặc biệt, mỗi lần 1 bít của đoạn mã
trail được bật. Một liên kết có thể nối (0

1 ) hoặc tách (1

0) đoạn liên kết hiện tại

được tao. Sự thay đổi được giữ lại nếu thông tin lấy được tăng lên và trail vẫn hợp lệ.
Đổi bít kết thúc khi tất cả các bít của đoạn mã trail được kiểm tra.


24
2.3 Định vị lỗi dựa vào m-tree
2.3.1 Phát biểu bài toán
2.3.1.1 Thiết kế m-tree
Khái niệm về m-trees làm cho việc sử dụng khả năng phát sóng trong vòng một
nút mạng trong suốt. Có nghĩa là phát một tín hiệu quang đi qua một nút có thể được

nhân đôi và chuyển tiếp lớn hơn hai hoặc nhiều sợi đi. Chức năng này luôn có sẵn
trong các mạng WDM hiện tại. Thật vậy, thông thường sử dụng chất liệu dựa trên bước
sóng chọn lọc công nghệ chuyển mạch (WSS) cho phép phát sóng và chọn cấu trúc.
Chất liệu chuyển đổi như vậy có thể cung cấp cho việc quảng bá (multicasting) và cơ
sở xem tất cả các kênh đầu vào quản bá một cách thực sự không. Một tín hiệu giám sát
không phải là đối tượng để đạt được giới hạn kể từ khi nó được khuếch đại một cách
đồng đều. Nó phải được lưu ý rằng nó là không nhạy cảm với sự truyền yếu kể từ khi
chỉ thông tin cần thiết tại màn hình là sự có mặt / vắng mặt điện quang học.
Hai thuộc tính liên kết, cụ thể là "liên kết vào" và "liên kết ra". Các liên kết vào
của một sợi đề cập đến các sợi mang tín hiệu ban đầu trước khi được lặp lại, trong khi
liên kết ra của một sợi dùng để chỉ một sợi mang theo một bản sao duy nhất các tín
hiệu được lặp lại. Tuy nhiên thuộc tính này chỉ là tương đối. Ví dụ, các 'liên kết b' là
liên kết vào của ‘liên kết c’ nhưng lại là liên kết ra của 'liên kết a' như được mô tả trong
hình 2.8. Ngược lại, với các m-trails có thể sử dụng nhiều kênh giám sát quang mỗi
liên kết trên các bước sóng khác nhau, m-tree sử dụng của một đơn kênh quang theo
mỗi liên kết. Hơn thế nữa, các tín hiệu giám sát quang học được thực hiện bởi cùng
bước sóng trên tất cả các liên kết mạng. Điều này không chỉ làm giảm tỷ lệ chặn của
mạng do thiếu các nguồn tài nguyên mạng, nhưng cũng làm giảm ngăn chặn tỷ lệ do
các ràng buộc bước sóng liên tục.


25

Hình 2.7. m - tree: Thuộc tính liên kết vào/ra
Trong cách tiếp cận m-tree, chỉ cần một diot laser duy nhất là đủ để theo dõi tất
cả các mạng. Điốt laser này được đặt tại một nút và truyền tín hiệu giám sát một hướng
duy nhất của mình trên một liên kết duy nhất được gọi là "ngọn của cây" (head of the
tree). Tại một nút dọc theo một liên kết đầu vào, tín hiệu giám sát có thể bị dừng và
chuyển tiếp qua một liên kết ra duy nhất, nhân bản và gửi qua hai hay nhiều liên kết ra.
Qua việc định nghĩa, một tín hiệu giám sát chấm dứt tại một nút nên giám sát tại nút

đó. Hơn nữa, người ta có thể lựa chọn để giám sát các tín hiệu giám sát tại các địa điểm
khác nhau trong mạng trong. Để có thể phân biệt giữa các lỗi liên kết duy nhất khác
nhau. Một liên kết với một màn hình được triển khai vào cuối mỗi liên kết được gọi là
một "lá của cây". Tóm lại, đối với một mạng lưới gồm: |E| liên kết, các phương pháp
m-tree đòi hỏi một điốt laser duy nhất, |E| kênh giám sát quang học, và ít hơn |E| quang
màn hình để định vị mà không cần bất kỳ sự không rõ ràng cho mỗi liên kết lỗi trong
mạng. Cần lưu ý rằng số của các kênhgiám sát mà m-tree yêu cầu bằng số lượng các
kênh giám sát được yêu cầu bởi cách giám sát dựa vào liên kết (link – based
monitoring approach), điều này tương ứng với số lượng tối thiểu theo lý thuyết của các
kênh giám sát cần thiết cho định vị lỗi rõ ràng.
Chúng ta hãy xem xét một ví dụ nhỏ để thấy được một cái nhìn chi tiết hơn về
các khái niệm m-trees. Hãy xem xét nút 5 và liên kết 7 của mạng trong hình 2.9 Một