Môn học tín chỉ: MẠNG THÔNG TIN QUANG
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính
Viện Khoa học kỹ thuật Bưu điện - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
20/03/2012
2
NỘI DUNG MÔN HỌC
 Chương 1: Tổng quan mạng thông tin quang
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT
 Chương 2: Các thành phần cơ bản của mạng thông tin quang
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT
 Chương 3: Mạng thông tin quang ghép bước sóng
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT
 Chương 4: Mạng định tuyến bước sóng
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT
 Chương 5: Công nghệ mạng quang thế hệ sau
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT
20/03/2012
3
CHƯƠNG 4: MẠNG ĐỊNH TUYẾN BƯỚC
SÓNG
4.1. Khái quát định tuyến và gán bước sóng trong mạng WDM
4.2. Định tuyến và gán bước sóng trong mạng quang
4.3. Kỹ thuật gán kênh và định tuyến bước sóng tĩnh
4.4. Kỹ thuật gán kênh và định tuyến bước sóng động
20/03/2012
4
4.1. KHÁI QUÁT ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN
BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM
4.1.1. Sơ lược định tuyến và gán bướcsóngtrongmạng WDM
Trong mạng thông tin quang định tuyếnbước sóng, ngườisử dụng liên lạcvới
nhau qua các kênh thông tin toàn quang đượcgọi là các kênh quang

4.1. KHÁI QUÁT ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN
BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM (tiếp)
 Các kênh quang không thể thiếtlập đượcvìnhững ràng buộcvề đường đivà
bước sóng đượcgọilàbị nghẽn, do vậyvấn đề tối ưumạng tương ứng với
việcgiảmthiểuxácsuấttắc nghẽnnày
 Hai kênh quang chia sẻ cùng mộttuyếntruyềndẫnsẽ không được gán cùng
mộtbước sóng. Trường hợpmạng liên tụcbước sóng, các Kênh quang sẽ hoạt
động với cùng mộtbước sóng trên những sợi quang mà nó đi qua, trường hợp
này gọi là kênh quang thỏa mãn ràng buộc tính liên tụcbước sóng (Hình 4.1)
 Tuy nhiên nếu các nút chuyểnmạch đượctrangbị các bộ chuyển đổibước
sóng, thì điềukiệnràngbuộcvề tính liên tụcbước sóng không còn và một
kênh quang có thể chuyển sang nhiềubước sóng khác nhau trên lộ trình từ
nguồn đến đích củanó
 Để việc định tuyếnvàgánbước sóng trong mạng quang WDM đạthiệuquả,
cầntiếnhànhmôhìnhhoáhệ thống. Mộtmạng quang WDM có thể đượcmô
hình hoá dướidạng các mô hình vô hướng hoặcmôhìnhhữuhướng
20/03/2012
7
4.1. KHÁI QUÁT ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN
BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM (tiếp)
Hình 4.1: Định tuyến kênh quang trong mạng liên tục bước sóng
20/03/2012
8
4.1. KHÁI QUÁT ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN
BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM (tiếp)
 Mô hình vô hướng: Trong mô hình này, mạng quang được mô hình hoá như
một đồ thị vô hướng G = (V,E), vớiVlàtập các đỉnh và E là tập các cạnh nối
liềncácđỉnh. Mỗi đường liên kết quang trong sơđồmạng đượcbiểudiễnbởi
mộtcạnh vô hướng trong đồ thị G, và mỗinútmạng đượcthể hiệnbởimột
đỉnh của đồ thị G. Mộtyêucầukếtnối đượcthể hiệnbởihai

lý của nó (OXC, các bộ chuyển đổibước sóng, các liên kếtsợi quang, số bước
sóng trên sợi quang, …), mà còn phụ thuộcvàoviệcnóđượcquảnlýnhư thế
nào, nên việcgiải quyếtbàitoánRWAphảigiúpchomạng đạt đượchiệusuất
tốtnhấtvới các điềukiệnràngbuộcvề mặtvậtlý
 Để gửidữ liệutừ nguồn đến đích, một đường dẫncũng như các bướcsóng
dùng để truyềndữ liệuphảixácđịnh và đócũng là kếtquả của bài toán RWA
20/03/2012
11
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG
TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp)
 Bài toán RWA được định nghĩanhư sau: Cho trướcmộtkiếntrúcmạng và
mộttập các yêu cầukếtnốitừ nút nguồns
i
đếnnútđích d
j
,xácđịnh đường
dẫnvàbước sóng cho mỗiyêucầukếtnối
 Mục tiêu của bài toán RWA là phân cấp các tài nguyên mạng cho các yêu cầu
kếtnối sao cho mạng đạt đượchiệusuất cao nhất
 Trong các mạng quang WDM, ngườisử dụng đầucuối liên lạcvới nhau qua
các kênh WDM toàn quang gọilàcácđường dẫn quang hay kênh quang. Mỗi
kênh quang có thểđi qua nhiềuliênkếtquangtừ nguồn đến đích và truyềntải
dữ liệutrêncácbước sóng giống hoặc khác nhau
 Nếu không có các bộ chuyển đổibướcsóngở các nút mạng trung gian, thì một
kênh quang phải đượcthiếtlậpvới cùng mộtbước sóng trên tấtcả các liên kết
quang dọctheođường dẫntừ nguồn đến đích, yêu cầunàygọilàyêucầuliên
tụcbước sóng (WCC) và mạng loạinàygọilàmạng liên tụcbước sóng
20/03/2012
12
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG

4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG
TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp)
Hình 4.3(a): Mạng WDM liên
tục bước sóng
Hình 4.3(b): Mạng WDM
chuyển đổi bước sóng
20/03/2012
14
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG
TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp)
 Tuy nhiên mộtkếtnốicũng có thể sử dụng cùng mộtbước sóng (như kếtnối
từ nút 5 đếnnút7sử dụng 
2
)tùythuộcvàothuậttoángánbước sóng và tài
nguyên mạng sẵncó
 Trong mộtmạng không có bộ chuyển đổibước sóng, các kênh quang phảisử
dụng cùng mộtbướcsóngtừ nguồn đến đích. Khi có mộtkếtnối đến, bộđịnh
tuyếnbước sóng (WR) sử dụng giảithuật đã đượcthiếtlậptrước để chọnmột
cổng ra và mộtbước sóng tương ứng
 Sự chọnlựabước sóng đóng vai trò quan trọng đốivớitoànbộ xác suấttắc
nghẽn, vì vậymộtWRphải tìm ra đường đi cho yêu cầuthiếtlậpkênhquang
và gán mộtbước sóng sao cho tốithiểuhóaxácsuấttắc nghẽn. Chứcnăng này
có tầm quan trọng chủ yếu trong việcthiếtkế các mạng toàn quang
 Về cơ bản, bài toán RWA có thể phân thành hai loại: Loạithứ nhấtdànhcho
dạng lưulượng cốđịnh, loạithứ haidànhchodạng lưulượng thay đổi
20/03/2012
15
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG
TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp)
4.2.1. Bài toán dành cho lưulượng cốđịnh (S-RWA)

 Thông thường để giảibàitoánRWAtrongmạng quang sẽ phải xem xét hai
yêu cầu:
20/03/2012
17
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG
TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp)
Hình 4.4: Mạng quang WDM định tuyến theo bước sóng
20/03/2012
18
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG
TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp)
+Yêucầuvề tính liên tụcbướcsóng(WCC):Mộtkênhquangphảisử dụng
cùng mộtbướcsóngtrêntấtcả các liên kếtdọctheotuyếncủanótừ nút nguồn
đếnnútđích (nếumạngkhôngcóchứcnăng chuyển đổibước sóng). Yêu cầunày
minh họa trong Hình 4.4 thể hiệnmỗi kênh quang vớimộtmàuriêng(tương ứng
với các bước sóng khác nhau) dọctheotấtcả các liên kếtthuộctuyếncủanó
+Yêucầucấpphátkênhphânbiệt (DCA): Hai kênh quang s
ử dụng cùng một
liên kếtsợi quang phải đượccấp phát các bước sóng khác nhau. Vì WDM sử
dụng kỹ thuật ghép tầnsố trong miền quang của các sóng mang khác nhau, nên
thuậttoánđịnh tuyếnphải đảmbảorằng các kênh quang đượcthiếtlậpthoả mãn
yêu cầu DCA. Trong Hình 4.4, yêu cầunàyđượcthoả mãn vì hai kênh quang
dùng chung mộtliênkết đượcthể hiệncómàukhácnhau(bước sóng khác nhau).
Các giảithuật định tuyếnvàgánbước sóng đượcxemxétmột cách khác nhau
trong trường hợpmạ
ng có và không có chứcnăng chuyển đổibước sóng
20/03/2012
19
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG
TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp)

quan trọng trong định tuyếnvìnóxácđịnh nhiều thông số có ảnh hưởng trực
tiếp đếngiải pháp định tuyếnnhư chiềudàikếtnối, sốđường dẫn không giao
nhau, Kích cỡ củamạng là một thông số quan trọng có liên quan chặ
tchẽ
đếnkiếntrúcmạng, bao gồmkíchcỡ củakếtnối(số sợi quang) cũng như các
nút mạng và có tác động mạnh đến các thông số hoạt động củamạng
20/03/2012
21
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG
TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp)
 Chứcnăng nút mạng: Chứcnăng nút mạng xác định các khả năng cho quá
trình định tuyến. Có hai loạinútmạng cơ bảnlàkếtnối chéo (OXC) và bộ
ghép kênh xen/rẽ (ADM). Cả hai loạinútmạng này đềucócácbiếnthể với
các chứcnăng khác nhau liên quan đến chuyểnmạch, chuyển đổibướcsóng
(không chuyển đổi, chuyển đổi hoàn toàn hoặc chuyển đổimộtphần)
 Chứcnăng truyềndẫn: Có nhiều thông số kỹ thuậtmôtả chứcnăng truyềntải
ảnh hưởng đếnvấn đề định tuyến. Ví dụ,một thông số quan trọng là băng
thông củakếtnối. Với các mạng WDM, tổng dung lượng bằng tích số giữatốc
độ bít củamỗikênhvàsố kênh bước sóng trên mỗikếtnối. Số kênh bước
sóng trên mỗikếtnốixácđịnh b
ởitíchsố giữasố sợi quang trên mộtkếtnối
và số bướcsóngtrênmộtsợi quang. Một thông số kỹ thuật khác là khoảng
cách truyềndẫncóthểđạt đượcvớimộttốc độ bít nào đó. Việc này liên quan
đếnsố bộ lặpsử dụng để đạt đượchiệusuấttruyềndẫnnàođó. Các thông số
này có ảnh hưởng rấtlớn đến chi phí mạng và chứcnăng định tuyến
20/03/2012
22
4.2. ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG
TRONG MẠNG QUANG WDM (tiếp)
 Giảithuật cho quá trình định tuyến: Tất nhiên là giảiphápđịnh tuyến đóng vai

Định tuyếnvàgánbước sóng tĩnh (S-RWA) thường sử dụng trong trường hợp
biếttrướctrạng thái lưulượng trong mạng và có tính ổn định, sự thay đổichỉ diễn
ra trong các khoảng thờigiandài
S-RWA thích hợpchocungcấpkênhquangchomộttập các kếtnốigầnnhư cố
định. Vì các kếtnốinàyđượcxemnhư không thay đổitrongmộtthờigiandài,
nên cầntối ưu hoá cấp phát tài nguyên mạng (liên kếtsợi quang vậtlý,bước sóng
sử dụng, …) cho mỗikếtnối. Bài toán định tuyếnnàysẽ giảiquyếtviệcthiếtlập
các kênh quang cho mộttập các yêu cầukếtnối đượcbiếttrước
Trong định tuyếnvàgánbướcsóngtĩnh, đường dẫnvàbước sóng đượcxácđịnh
trướcchotừng kếtnối, không phụ thuộcvàosự thay đổi thông tin trạng thái đang
diễnratrênmạng. Khi đường dẫnvàbước sóng đãxácđịnh, các bộđịnh tuyến
đượclậptrìnhđể thiếtlập các kênh quang đã định trước
20/03/2012
25
4.3. KỸ THUẬT GÁN KÊNH VÀ ĐỊNH
TUYẾN BƯỚC SÓNG TĨNH (tiếp)
 Bài toán này phải gán các bước sóng khác nhau xác định trướcchocáckênh
quang dùng chung sợi quang và các bướcsóngđãcấp phát cho mộtkếtnốisẽ
sử dụng khi cầnthiếtlậplạikếtnối đó
 Như vậy định tuyếnvàgánbước sóng tĩnh có độ tậndụng bướcsóngthấpvì
ngay cả khi hai kếtnốidùngchungsợi quang không xảyrađồng thời, thì
chúng vẫnphảisử dụng các bước sóng khác nhau
 Định tuyếntĩnh là mộtphương pháp dựa trên dung lượng, nó qui định dung
lượng có thể liên lạccủamộtnútmạng bằng cách xác định các kênh quang để
mỗinútcóthể liên lạc cùng mộtlúcvớimọi nút khác mặcdùviệckếtnối
đồng thờinhư vậyhầunhư không xảy ra trong thựctế
 Giải bài toán S-RWA sẽđưaramộttập các kênh quang tạonênmột liên kết
logic (hay liên kết ảo) giữa các nút mạng. Liên kết ảonàydựa trên liên kếtvật
lý của các liên kếtsợi quang và OXC