I HC QUC GIA HÀ NI
I HC CÔNG NGH


THUNH TUYN
C SÓNG MNG CÁP QUANG

I HC QUC GIA HÀ NI
TI HC CÔNG NGH

 THUNH TUYN
C SÓNG MNG CÁP QUANG

KHOÁ LUN TT NGHII HC H CHÍNH QUY
Ngành: Công ngh thông tin Cán b ng dn: TS. Nguyn Minh Hng
2

Mục lục

Tóm tt 1
Lời mở đầu 4
Bảng kí hiệu – chữ viết tắt 6
 thng mng quang 7
1.1. Gii thiu chung 7
1.2. Lch s và s phát trin 8
1.3. ng quang 8
1.3.1. m 9
1.3.2. m 9
1.4. Si quang 10
 12
2.1. Gii thiu chung 12
2.2. Nguyên lý hong 13
2.2.1. Tng quan 13
2.2.2.  hong 14
2.2.3. m, v tn tng gii quya h thng WDM 15
2.3. nh tuyc sóng 16
2.3.1. Gii thiu chung 16
2.3.2. Tng quan v nh tuyc sóng (RWA) 16
 19
3.1. Gii thiu 19
3.2. Thut toán gen trên máy tính 19
3

3.3. n ca thut toán gen 22
3.3.1. Quá trình lai ghép (phép lai) 22

quang, nó cho phép truyng thi nhiu kênh khác nhau theo mt si quang bng cách
m s dng mc sóng khác nhau.
nh tuyc sóng RWA ( Routing and Wavelength Asignment ) là mt
trong nhng v  quan trong nht ca mng WDM. Trong mng quang mt lightpath
    t kt ni gia hai node trong mng (có th qua nhng node trung
gian). Trong mng WDM hai lightpath có th s dng chung m c sóng min là
chúng không s dng cùng mt s c sóng khác nhau s
dng có liên quan rt ln chi phí xây dn lí m t
ra là làm th  gim thiu s c s dc
    u trong khóa lun này là s dng thut toán gen (Genetic Algorithm)
 gim thiu s c sóng khác nhau c s dng.
Khóa lun g i n c mô t  
: Hệ thống mạng quang.  gii thiu tng quan v mt h
thng mng quang bao gm lch sm ca mng quang và cu trúc ca si quang.
 2: Mạng quang WDM    gii thiu v mng WDM v
nguyên lý ho ng và các khái nim chung v nh tuyc sóng trong mng
WDM
 : Thuật toán gen    gii gii thiu tng quan v s dng
thut toán di truyn trên máy tính và các phép toán trong thut toán di truyn
 Thuật toán gen trong bài toán định tuyến và phân bước sóng mạng
quang mô t chi tit vic áp dng thunh tuyn
  c sóng mng WDM
5

 : Thực hiện mô phỏng. Mô phng li thut toán trong mt s mô hình
mng ví d.
 6: Kết luận
6

Bảng kí hiệu – chữ viết tắt

                 
     mng
8

      mng  
mng  
1.2. Lch s và s phát trin
a thông tin quang là kh n bit ci v
chuy ng, hình dáng và màu sc ca s vt. Tit h thng
  u ch  n xut hin là các ng       
     n báo quang. Thit b này s dng khí quyn làm môi
ng truyn dn, do u ng cu kin thi ti gii quyt hn ch
 n báo vô tuyn có kh c hin i thông
tin gia nh i g i nhn  xa nhau.
 i phát minh ra h thn thoi  t
thit b quang thoi có kh     ng ca máy hát thành ánh sáng. Tuy
nhiên, s phát trin tip theo ca h th b  i ca h thng vô
tuyn.
Nhng nghiên cu hi i v thông tin quan c b u bng s phát minh
thành công c    ng khuyn ngh c
vic ch to s tn tht th to ra các si quang
trong su   suy hao truyn dn kho  c c  i thành công này,
các nhà khoa h       gi   u tin hành các hong nghiên
cu, phát trin, và kt qu là các công ngh mi v gim suy hao truyn dn, 
   c phát trin thành công trong nhng na, trong nh
70, Laser bán dn có kh c hing liên tc  nhi c ch to.
Tui th c
Da trên các công ngh si quang và Laser bán dn gi    gi mt khi
ng ln các tín hiu âm thanh/d lim cách xa hàng 100 km bng mt
s  t si tóc

 Suy hao th c tính này giúp cho vic l t h thng quang d bt phc
t  khuy ng truyn
1.3.2. m
Tuy có nhiu i tr thng mng c
m:
10

 u ni
 Giá thành cao: mc dù giá nguyên liu r  ch to vn còn
hn ch.
1.4. Si quang
Si quang là nhng dây nh và do truyn các ánh sánh nhìn th c và các tia
hng ngoi. Chúng có lõi (Core)  gia, phn bao bc xung quanh lõi gi là áo (Cladding)
và v bc ngoài cùng (Buffer Coating)  ánh sáng có th phn x mt cách hoàn toàn
trong lõi thì chit sut ca lõi phi lt sut ca áo. Hình 1.3 Si quang

V bc  phía ngoài bo v si quang khi b m Lõi và áo c làm
bng thy tinh hay cht do (silicast, cht do, si quang kt tinh) có chit sut khác nhau.
Khi truyn trong si quang, sóng ánh sáng b chi phi bi mt s hing sau:
 Suy gim (Attenuation): suy gim trong si quang do hai nguyên nhân chính là
s hp th ca vt liu và tán x ReyLeng. Hp th vt liu khá nh lên có th
b qua. Tán x ReyLeng là loi tán x làm l ng mnh các ánh sáng có
c sóng ng    làm gim tán x ReyLeng b  dài
c sóng.
 Tán sc (Dispersion): là hi ng các thành phn khác nhau ca tín hiu cn
truy  i t  khác nhau trong si quang. Tán sc gây ra hing giãn
11


Hình 2.1 H thng TDM
13  Truyn d    c sóng WDM (Wavelength Devision
        có th truyn trên
mt si quang, không c truyn dn trên mc sóng.
Hình 2.2 H thng WDM Trong nh            c
u này là 2 công ngh u bc l nhng khuym
:
 Vi SDM khi khong cách truyn xa cn phi lp thêm các b lp và b
khuyu này s t ln do mi sc
lu cn mt s ng b lp, b khuy 
 V       t h th    c bit TDM gây
lãng phí mt s kênh thông tin khi mi khe th  c d tr ngay c khi
không có d li  g        t các khe thi gian
thu gii ghép kênh tín hiu.
WDM chính là tin b ln nht trong công ngh truyn thông quang, nó cho phép
ng ca kênh mà không cg t ng truyn hay dùng thêm các si
quang.
2.2. Nguyên lý hong
2.2.1. Tng quan
14

quang EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier ). Khi dùng b khuy i
EDFA cho h thng mng WDM cm báo các yêu cu sau
-  khuy    i vi tt c   c sóng (mc chiênh
lch không quá 1dB)
- S  i s   c sóng làm vic gây ng
n các mc công sut du ra ca các kênh
- Có kh   n s chênh lch mc công su u chnh
li vác h s khuy i nh m bo khuyi vi tt
c các kênh
 Thu tín hiu: là quá trình s dng b   ly ra tín hiu
2.2.3. m, v tn tng gii quyi ca h
thng WDM
Thc t nghiên cu và tri      c nh   m ca
công ngh 
 m:
-   ông truyn trên si quang s l  ng vi s c sóng
 truyn trên mi si quang
- Có th h tr  nh dng s liu và tho
ESCON, chuyn m
- Thun li khi cho phép truyn d ng thi tín hi ng nht
16

 V  tn t ng gii quyt:
Vi h thng WDM, si quang cung cp cho chúng ta t  truyn
mong mu thông li b gii hn bi t x lý  mi node, do
t x lý  mc thc hin bn t, mà t n t li thp
 t nhin so vi t thông tin truyn trong si quang. y tín hiu
quang trên si khi truyn node s c chuyn thành các tín hi
x  n t(s chuyi quang  c chuyn li thành
tín hi   truym t mng, git

mt si quang  phc gán nh c sóng riêng bit.
Bài toán RWA có th t s hu hc thit
lp trên mng và mt s hu hc sóng. Ta phi
    c sóng gán cho các lighpath sao cho s c sóng s dng là
nh nht. Mc dù nh ti
loi b la ch  s c sóng cn s d 
 thit lp vì nhng rng buc v c
sóng gi là nghn, do vy v  tng vi vic hn ch thp nht mc
xác sut tc nghn này.
Khi hai lightpath mà có tuyn truyn dc gán cùng
m     ng mt lightpath ho ng vi cùng m c sóng trên
nhng s          ng lightpath tha mãn rng buc v tính
liên tc c c sóng. Tuy nhiên nu m c trang b các b chuyc sóng thì
u kin rng buc v tính liên tc c c sóng không còn na, lighpath này có th
chuyn sang s dng nhi       ngu a nó. Mc dù
vy chi phí cho mi b chuyc sóng là rt cao, cho nên các nghiên cu hin nay tp
chung gii quyt bài toán vi s b chuyc sóng ít nht có th hoc không s dng.
Và trong khuôn kh khóa lun này bài toán gii quyt là không s dng b chuyc
sóng.
18

Trong mt mng không có b chuy c sóng, các lightpath phi s dng cùng
mc sóng t ngun t có nhu cu cho vic chuyn d liu, b nh tuyn
phi s dng gii thuc thit lp t  chn m
ng. S la ch     i vi toàn b xác sut tc nghn.
Vì vy mt b nh tuyn cn ph      u thit lp lightpath và thc
hic sóng sao cho ti thiu hóa xác xut tc nghn. Chm quan
trng trong vic thit k mng toàn quang.
c chia làm hai lo
 ng mng c i vi loi mng này thì

t nhiên. Xuyên sut quá trình tin hóa t nhiên, các th h m  c sinh ra, b
xung thay th th h    nào phát tring s tn
ti. Cá th nào không thích c vng s b i. S i ca môi
  ng l y quá trình tic li, ting tr li
góp ph ng
Các các th mi sinh ra trong quá trình tin hóa nh s lai ghép  th h cha m.
Mt cá th mi s mang nhng th trng ca cha  m (di truy    mang
nhng trng thái hoàn toàn mt bin). Di truyt bi có vai trò
     n hóa, dù r t bin xy ra vi xác xut nh  o vi
hing di truyn. Các thut gii tin hóa tuy có nhm khác biu mô
ph   t bin, sinh sn và chn lc t nhiên.
3.2. Thut toán gen trên máy tính
Vi kh        gii c rt nhic
kia không th gi c. Mc dù vy, vn còn mt s l gii thut
20

h gii chúng. Trong s ng xuyên gp phi trong
các ng dng thc t.
Bài toán t c xem li gii pháp (tt nht) trong
không gian (vô cùng ln) các gii pháp. Khi không gian tìm kim ln cn phi dùng
nh  t trí tu nhân tc bit. Thut toán gen (GA) là mt trong nht
t thut toán mô t các hing t nhiên: k thu tranh sinh t ci
tin li gii và kho sát không gian li gii. Khái nim k thu tranh sinh tc
gii thích qua ví d v s tin hóa ca qun th th 
Có mt qun th th, trong s  có mt s con nhanh nh    
nhng con khác. Nhng chú th nhanh nhn và thông minh có xác sut b cht
nh n t làm nhng gì tt nht có th: to thêm nhiu th t
nhiên mt s th chm chp, kém thông minh cng vn sng sót bi may mn. Qun th
nhng chú th sng sót s bu sinh sn. Vic sinh sn này s to ra mt hn hp tt v
 u di truyn tht s th chm chp có con vi nhng con th nhanh, mt

khác là GA duy trì và x lý mt tp các li gii (mà ta gi là mt qun th). Tt c các
 x lý mm trong không gian tìm kim. Chính vì th, GA mnh
  m hin có rt nhiu.
Ta so sánh GA vi mm hic s dng rng rãi là leo
i:
     t lp và áp dng cho mm duy nhm hin
hành trong không gian tìm kim). Trong m c lp, m m mc chn t lân
cn cm hin hành (vì th c gm lân cn hay
tìm kim cc b). Nm mi cho giá tr (ca hàm mc tiêu) tm mi s tr
 m hin hành. Nu không mt lân cm khác s c chn và th. Quá trình
s dùng nu khong ci thic cho li gii hin hành.
     i ch cung cp các giá tr tc b và nhng giá tr
này ph thuc rt nhim khua, không có thông tin sn có v sai s
i ca li gic.
 c giá tr tt có thc
thc hin nhiu ln, mi ln vi mt tp hm khu khác nhau (nhm này
22

không cn chn ngu nhiên  mt tp h  m kh u ca mt ln thc thi ph
thuc nhiu vào kt qu ca nhng li gi
   cp, GA thc hin tin trình tìm kim li gii t    ng,
bng cách duy trì mt qun th các li gii,  y s i thông
tin ging này. Qun th tri qua quá trình tin hóa:  mi th h li tái sinh các
li gii tt, còn các li gii xu thì b loi b phân bit các li gii khác nhau, hàm
mng.
Cu trúc ca mt gii thut di truyn  vi cu trúc ca bt kì m
tin hóa nào.  c lp gi s t, thut toán gen duy trì mt qun th các li gii (các
nhim sc th) P(t) = {x
1
, x