Đồ Án Định tuyến và gán bước sóng trong mạng WDM (Routing and Wavelength Assignment)

Mục lục
CHƯƠNG 1 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG. 1
1.1. Giới thiệu chương 1
1.2. Giới thiệu về thông tin quang 2
1.2.1. Sự phát triển của thông tin quang 2
1.2.2. Những ưu điểm của hệ thống thông tin quang 3
1.2.3. Cấu trúc và các thành phần chính của hệ thống thông tin quang 5
1.3. Sợi quang 7
1.3.1. Sợi dẫn quang 7
1.3.2. Sự truyền ánh sáng trong sợi quang. 8
1.3.3. Các thông số của sợi quang. 10
1.3.3.1. Suy hao của sợi quang 10
1.3.3.1.1. Định nghĩa 10
1.3.3.1.2. Đặc tuyến suy hao 11
1.3.3.1.3. Các nguyên nhân gây suy hao trên sợi quang 12
1.3.3.2. Tán sắc ánh sáng 13
1.3.4. Ảnh hưởng của tán sắc đến dung luợng truyền dẫn trên sợi quang 14
1.4. Kết luận chương 14
CHƯƠNG 2 15
GIỚI THIỆU MẠNG WDM. 15
2.1. Giới thiệu chương 15
2.2. Nguyên lí hoạt động của hệ thống WDM 17
2.3. Ưu điểm của hệ thống WDM 18
2.4. Vấn đề tồn tại của hệ thống WDM và hướng giải quyết trong tương lai 19
2.5. Chuyển mạch quang 19
2.6. Các thành phần chính của hệ thống WDM 21
2.6.1. Thiết bị đầu cuối OLT 21
2.6.2. Bộ ghép kênh xen/rớt quang OADM 22
2.6.3. Bộ khuếch đại quang 26
2.6.4. Giới thiệu về bộ kết nối chéo quang OXC 29
2.6.4.1. Chức năng OXC 29
2.6.4.2. Phân loại OXC 32
2.7. Sự chuyển đổi bước sóng 34
2.8. Kết luận chương. 36
CHƯƠNG 3 37
ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG. 37
3.1. Giới thiệu chương 37
3.2. Giới thiệu về định tuyến và gán bước sóng (Routing and Wavelength Assignment - RWA). 37
3.3. Định tuyến bước sóng 39
3.4. Định tuyến (Routing) 41
3.4.1. Giới thiệu 41
3.4.2. Phân loại định tuyến 42
3.4.3. Lí thuyết đồ thị 43
3.4.3.1. Đồ thị vô hướng. 44
3.4.3.2. Đồ thị có hướng. 44
3.4.3.3. Đồ thị hỗn hợp 45
3.4.4. Các thuật toán cơ bản trong định tuyến 46
3.4.4.1. Thuật toán trạng thái liên kết LSA 46
3.4.4.1.1. Bài toán 46
3.4.4.1.2. Thuật toán 47
3.4.4.1.3. Chứng minh 47
3.4.4.1.4. Các bước thực hiện 48
3.4.4.1.5. Ví dụ về thuật toán Dijkstra 48
3.4.4.2. Thuật toán định tuyến vectơ khoảng cách DVA 50
3.4.4.2.1. Thuật toán 51
3.4.4.2.2.Chứng minh 52
3.4.5. Kết luận 53
3.5. Gán bước sóng 53
3.6. Sự thiết lập đường ảo (Virtual path) 55
3.7. Phân loại mạng quang WDM 56
3.7.1. Mạng single- hop 56
3.7.2. Mạng Multi- hop 57
3.8. Giải thuật cho vấn đề định tuyến và gán bước sóng với lưu lượng mạng thay đổi DRWA 58
3.9. Kết luận chương 59
CHƯƠNG 4 60
THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 60
4.1. Giới thiệu chương 60
4.2. Giới thiệu về ngôn ngữ Visual C++ 60
4.3. Lưu đồ thuật toán 60
4.4. Kết quả mô phỏng 62
4.5. Kết luận chương. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Hệ thống thông tin quang ra đời cùng với những ưu điểm vượt trội của nó đã và đang áp dụng rộng rãi trên mạng lưới thông tin toàn cầu. Hiện nay, các hệ thống thông tin quang truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp, băng rộng đáp ứng yêu cầu của mạng số tích hợp dịch vụ ISDN. Vì thế, hệ thống thông tin quang sẽ là mũi đột phá về tốc độ truyền dẫn và cấu hình linh hoạt cho các dịch vụ viễn thông cấp cao.
Đối với hệ thống thông tin quang, môi trường truyền dẫn chính là sợi quang, nó thực hiện truyền ánh sáng mang tín hiệu thông tin từ phía phát tới phía thu. Định tuyến và gán bước sóng trở thành chức năng không thể thiếu được trong mạng quang WDM. Vấn đề đặt ra là định tuyến đường đi cho ánh sáng và gán bước sóng cho nó trên mỗi tuyến như thế nào để đạt được một mạng tối ưu.
Trong đồ án kĩ thuật thông tin này, em xin trình bày về đề tài định tuyến và gán bước sóng trong mạng WDM (Routing and Wavelength Assignment). Đồ án được chia thành bốn chương:
 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang.
 Chương 2: Giới thiệu về hệ thống WDM.
 Chương 3: Định tuyến và gán bước sóng trong mạng WDM.
 Chương 4: Thực hiện mô phỏng định tuyến cho đường đi ánh sáng lightpath.
Đề tài “Định tuyến và gán bước sóng trong mạng WDM” của đồ án này đã phân tích sự cần thiết của chức năng định tuyến và gán bước sóng trong mạng quang WDM, trở thành chức năng không thể thiếu trong việc điều hành mạng quang.
Phương pháp nghiên cứu của đề tài: dựa vào chức năng của định tuyến và gán bước sóng trong WDM, thực hiện mô phỏng chức năng định tuyến trong mạng. Ánh sáng đi trong sợi quang phải đi qua nhiều node mạng trung gian để tới node đích, tức là qua các tuyến trung gian. Việc định tuyến với tiêu chí tối ưu hàm mục tiêu là các tham số quen thuộc như băng thông, độ trễ, chi phí tuyến, . Vì thế dùng thuật toán tìm đường ngắn nhất Dijkstra để thực hiện mô phỏng định tuyến tối ưu mạng.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Phòng đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, đồng thời động viên trong thời gian em nghiên cứu đề tài này. Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong khoa Điện Tử Viễn Thông đã nhiệt tình dạy dỗ, cung cấp trang bị cho em những kiến thức quí báu, cám ơn gia đình đã động viên em trong suốt thời gian vừa qua, cám ơn các bạn đã góp những ý kiến chân thành góp phần giúp em hoàn thành đồ án.