Link tải miễn phí luận văn
Tóm tắt: Mạng quang hiện nay ở Việt nam chủ yếu được triển khai dựa theo cấu trúc đa
Ring trên cơ sở công nghệ SDH và WDM. Điển hình mạng quang đường trục của VNPT đã
nâng cấp sử dụng công nghệ WDM cấu hình Ring, và sắp tới cũng sẽ triển khai trong mạng
MAN. Bài báo này đề cập tới bài toán thiết kế mạng Ring tối ưu chi phí tính đến cả các yếu
tố về mặt đường truyền và thiết bị. Phương pháp hàm trọng được đề xuất khá hiệu quả và ví
dụ cụ thể minh hoạ ảnh hưởng của các yếu tố và phân tích áp dụng. Phương pháp này có thể
áp dụng cho các công nghệ khác như RPR và cho thiết kế hay thay đổi các cấu hình Ring ảo
trên mạng WDM trong tương lai.
Abstract: In Vietnam, Optical transport networks are deployed widely and based on
SDH/WDM multi-ring structures. Typically, WDM systems are implemented with flexible,
efficient bandwidth capabilities in North-South optical backbone network, and in future are
going to be deployed in MAN. In this paper, the problem and method for designing optimal
WDM Ring in cost-effective manner are deal with, and a case study is shown to illustrate
how the proposed weighted functions approach solves this problem. This method is able to
be used for designing or reconfiguration of virtual ring such as RPR over WDM.
1. Giới thiệu
Xu thế hiện nay trên thế giới và của ngành Bưu điện là xây dựng mạng NGN với công nghệ
truyền tải quang thế hệ sau dựa trên công nghệ chuyển mạch quang WDM với khả năng
dung lượng cao và chi phí/bit thấp[3]. Hiện nay ở VN, công nghệ WDM đã được triển khai ở
cấp đường trục. Với tốc độ phát triển theo hàm số mũ của các dịch vụ đa phương tiện trên cơ
sở IP, đã thúc đẩy việc áp dụng công nghệ mạng truy nhập băng rộng (xDSL, WiMax,
FTTx…) và sẽ gây ra sự tắc nghẽn trong vùng mạng đô thị (MAN). Trong khi đó, với sức ép
của cạnh tranh, các nhà khai thác mạng không muốn đầu tư quá nhiều vào hạ tầng mạng. Vì
vậy các công nghệ quang mới cần tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có và hiện nay đã phát triển,
ứng dụng các công nghệ có tính kế thừa như NG-SDH, RPR và WDM với cấu hình Ring
trong môi trường mạng MAN. Mạng quang hiện ở Việt nam được triển khai phổ biến với
câu hình Ring rất hiệu quả. Do vậy, vấn đề nổi lên đó là việc thiết kế và khai thác hiệu quả
mạng quang WDM, nhất là đối với mạng MAN có cấu trúc Ring mà hiện đang được triển
khai phổ biến trên thế giới cũng như ở Việt nam.
Theo cách phân loại về hiệu quả sử dụng tài nguyên (băng thông) của mạng quang, thì cấu
hình Ring (SDH hay WDM) gồm có hai loại cấu trúc chủ yếu: DPRing (Dedicated
Protection Ring- vòng bảo vệ riêng hay vòng đơn hướng USHR) và SPRing (Shared
Protection Ring- Vòng bảo vệ dùng chung, hay vòng hai hướng BSHR)[1,2]. Trong đó về
mặt băng thông, SPRing có khả năng tái sử dụng không gian, dung lượng của hệ thống yêu
cầu đối với nhu cầu cho trước phụ thuộc vào mẫu lưu lượng giữa các nút trên RING (cách bố
trí tương đối về lưu lượng giữa các nút trên Ring) và cách phân bổ luồng[2]. Vì vậy, để sử
dụng hiệu quả cấu trúc Ring, việc qui hoạch/ thiết kế mạng Ring cần xác định được cấu trúc
phù hợp và định cỡ mạng đảm bảo thoả mãn yêu cầu về lưu lượng cũng như độ tin cậy và
với chi phí nhỏ nhất tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có.
Bài báo này, đề xuất phương pháp tiếp cận mới trong việc thiết kế cấu trúc Ring tính tới ảnh
hưởng cả về chi phí thiết bị (ảnh hưởng do lưu lượng) và đường truyền. Công nghệ vòng
RPR cũng có đặc điểm giống SPRing là sự kế thừa về khả năng bảo vệ và tái sử dụng không
gian của SDH và khả năng ghép kênh thống kê của Ethernet xử lý ở mức gói [5]. Phương
pháp này có thể áp dụng và phát triển cho mạng Ring các công nghệ khác như RPR hay thiết
kế mạng Ring ảo trên mạng WDM [6].
2. Bài toán và đề xuất phương pháp hàm trọng
Thông thường thiết kế mạng quang đa Ring thường được chia thành 4 giai đoạn, bao gồm :
Bước 1: xác đinh cấu trúc phân cấp mạng: + chia mạng thành các vùng- mỗi vùng là tập các
nút có cấu hình Ring và phân cấp kết nối giữa chúng
Bước 2: Xác định topo kết nối vật lý của từng mạng Ring và điểm kết nối cho mỗi vùng
Bước 3: Định cỡ từng mạng Ring: bao gồm định tuyến, tính toán dung lượng mạng cho từng
loại công nghệ, kiến trúc Ring ứng cử (DPRing và SPRing).
Bước 4: Phân tích và tính toán chi phí so sánh giữa các giải pháp.
Trong bối cảnh hiện nay ở VN, thì việc giải bài toán chia thành các Ring ( bước 1) rất ít
được áp dụng, bởi mạng truyền dẫn được phân cấp theo các tổng đài và phân cấp quản lý
hành chính; và lưu lượng và số nút trong từng cấp này nhỏ, do vậy việc chia được thực hiện
dễ dàng hơn nhờ điều kiện này. Vì vậy trước mắt bài toán điển hình là thiết kế hiệu quả
mạng quang cấu hình Ring đơn. Thông thường hàm mục tiêu là tối thiểu chi phí ( bao gồm
cả chi phí đường truyền và thiết bị) hay tối đa khả năng cung cấp mở rộng sau này.
Thông thường việc xác định topo vật lý Ring thường qui về bài toán tìm chu trình Haminton
nhỏ nhất (TSP- hay bài toán người du lịch) đi qua tất cả các nút có trọng số là chi phí (hay cự
ly) của từng link. Đối với mạng có chi phí đường truyền mà chiếm tỉ trọng lớn (đường trục
hay cấp vùng) thì việc tìm chu trình nhỏ nhất theo cự ly là hợp lý. Nhưng trong môi trường
mạng MAN có khoảng cách trung bình giữa các nút ngắn (<100km), lưu lượng lớn, chi phí
thiết bị chiếm tỷ trọng lớn (trên 70%). Do vậy, trong môi trường này, xác định topo vật lý
cho mạng cấu hình SPRing cần tính đầy đủ đến cả hai chi phí đường truyền và thiết bị (phụ
thuộc vào dạng mẫu lưu lượng, thứ tự các nút trên Ring và cách phân bổ).
Bài toán thiết kế cấu trúc SPRing có thể được mô tả tổng quát là tối thiểu tổng chi phí của
cả tuyến vật lý và thiết bị của mạng cấu hình SPRing. Đây là bài toán NP-khó nếu giải đồng
thời, vì bản thân bài toán TSP và RWA của SPRing là NP-khó. Để đơn giản có thể chia hai
giai đoạn: xác định Ring vật lý tối ưu cho SPRing và RWA cho topo này. Bài toán RWA tối
ưu có thể tham khảo [2]. Tuy nhiên việc xác định topo tối ưu cho SPRing cần tính đến ảnh
hưởng của lưu lượng, RWA và chi phí đường truyền. Sau đây sẽ đưa ra giải pháp cho bài
toán này.
Giả sử cần xác định topo Ring của N nút, với đầu vào: tập các tuyến kết nối giữa các nút có
thể có là Lij (chi phí đường truyền hay cự ly) và tập các nhu cầu lưu lượng luồng quang dij.
Việc xác định Topo vật lý cho SPRing của N nút có thể sử dụng bài toán TSP với các trọng
thích hợp với các phân tích sau:
PxrQW5nZircgKb6
