Đồ Án Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM

Lời Mở Đầu
Giao thức Internet IP đã trở thành giao thức chuẩn phổ biến cho các dịch vụ mạng mới, do đó lưu lượng IP sẽ tăng nhanh và thay thế các loại giao thức khác. Trong khi mạng chuyển mạch gói IP được xem là cơ sở hạ tầng mạng của thế hệ sau thì công nghệ quang ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplex) được coi là công nghệ cốt yếu cho mạng lõi đáp ứng nhu cầu bùng nổ dịch vụ IP. Với dung lượng truyền dẫn lớn nhờ WDM và khả năng cấu hình mềm dẻo của chuyển mạch quang OXC đã cho phép xây dựng mạng quang động hơn, nhờ các kết nối băng tần lớn (luồng quang) có thể thiết lập theo yêu cầu. Do vậy, việc tích hợp mạng IP và quang là xu thế tất yếu tạo nên mạng lõi Internet quang- cơ sở mạng thế hệ sau. Tuy nhiên, một trong những thách thức quan trọng là vấn đề điều khiển các luồng quang này- tức là phát triển các cơ chế và thuật toán cho phép thiết lập các luồng quang nhanh, khả năng khôi phục lỗi khi có sự cố, cũng như kỹ thuật truyền lưu lượng IP trên mạng WDM
Trọng tâm của đồ án, tập trung nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM, tức là làm thế nào để truyền lưu lượng IP trên mạng quang một cách hiệu quả nhất. Có nhiều giải pháp được đưa ra để giải quyết vấn đề kỹ thuật lưu lượng như thực hiện cơ chế định tuyến tích hợp, phương pháp thiết kế topo mạng tối ưu Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp này, đồ án đã chọn phương pháp tái cấu hình topo logic tối ưu tuyến quang dùng thuật toán di truyền GA (Generic Algorithm) để giải quyết vấn đề kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM. Các nội dung được trình bày trong đồ án hầu hết đều có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, bổ trợ cho nhau. Với phương pháp thực hiện đồ án là nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phỏng bằng cách sử dụng ngôn ngữ lập trình Matlab. Nội dung cụ thể của đồ án cụ thể như sau:
- Chương 1: Tổng quan về IP và mạng WDM.
- Chương 2: Tổng quan về mạng IP/WDM
- Chương 3: Kỹ thuật lưu lượng trong trong mạng IP/WDM.
- Chương 4: Giải pháp thực hiện kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM.
- Chương 5: Kết quả mô phỏng.
Note : Có file Code Mo Phong bằng Matlab đính kèm + Lý Thuyết (full)
MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan về IP và mạng WDM
1.1 Giới thiệu chương 1
1.2 Tổng quan về IP . 1
1.2.1 Giới thiệu chung về IP . 1
1.2.2 Các giao thức định tuyến trong IP 1
1.2.3 Định tuyến trong IP 2
1.3 Tổng quan về mạng WDM 3
1.3.1 Giới thiệu chung về mạng WDM 3
1.3.2 Ưu nhược điểm của mạng WDM . 4
1.3.3 Nguyên lý hoạt động của WDM 5
1.3.4 Các thành phần trong mạng WDM . 6
1.3.4.1 Thiết bị đầu cuối OLT 6
1.3.4.2 Bộ ghép xen /rớt quang OADM 7
1.3.4.3 Bộ kết nối chéo quang OXC 10
1.3.4.4 Bộ khuếch đại quang 12
1.3.4.5 Bộ chuyển đổi bước sóng 14
1.3.5 Cấu trúc mạng WDM . 15
1.3.5.1 Cấu trúc mạng WDM điểm-điểm 15
1.3.5.2 Cấu trúc mạng WDM định tuyến bước sóng quang . 16
1.4 Kết luận chương . 18
Chương 2: Tổng quan về mạng IP/WDM
2.1 Giới thiệu chương 19
2.2 Giới thiệu chung về mạng IP/WDM 19
2.3 Các xu hướng truyền tải trên mạng lưu lượng trên mạng IP/WDM 20
2.3.1 IP/ATM/SONET/WDM . 20
2.3.2 IP/SONET/WDM . 21
2.3.3 IP/MPLS/WDM và IP/WDM 22
2.4 Các kiến trúc mạng IP/WDM . 24
2.4.1 Kiến trúc mạng IP/WDM điểm- điểm . 24
2.4.2 Kiến trúc mạng IP/WDM câú hình lại 25
2.4.3 Kiến trúc mạng IP/WDM chuyển mạch . 26
2.5 Các mô hình mạng IP/WDM 27
2.5.1 Mô hình xếp chồng . 27
2.5.2 Mô hình ngang hang . 28
2.5.3 Mô hình tích hợp . 30
2.6 Kết luận chương 30
Chương 3: Kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM
3.1 Giới thiệu chương 31
3.2 Mục tiêu của kỹ thuật lưu lượng 31
3.3 Kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM . 32
3.3.1 Kỹ thuật lưu lượng IP/MPLS 33
3.3.1.1 Những hạn chế trong kỹ thuật lưu lượng mạng IP 33
3.3.1.2 Kỹ thuật lưu lượng trong mạng MPLS . 33
3.3.2 Kỹ thuật lưu lượng trong mạng WDM 40
3.3.2.1 Định tuyến và gán bước sóng trong mạng WDM . 40
3.3.2.2 Cơ chế bảo vệ lưu lượng trong mạng WDM 41
3.4 Các mô hình thực hiện kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM . 43
3.4.1 Kỹ thuật lưu lượng trên mô hình chồng lấp 43
3.4.2 Kỹ thuật lưu lượng trên mô hình tích hợp . 45
3.5 Tổng kết chương . 46
Chương 4: Giải pháp thực hiện kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/WDM
4.1 Giới thiệu chương 47
4.2 Thiết kế tối ưu topo logic quang . 47
4.2.1 Sự cần thiết của việc thiết kế topo logic quang 47
4.2.2 Giới thiệu về topo trong mạng WDM . 48
4.2.3 Tóm tắt bài toán thiết kế topo logic . 49
4.2.4 Các mục đích của bài toán thiết kế topo logic 50
4.2.5 Các thuật toán thiết kế topo logic 51
4.2.5.1 Thuật toán thiết kế topo logic HLDA 51
4.2.5.2 Thuật toán thiết kế topo logic MLDA 54
4.3 Tái cấu hình topo logic . 56
4.3.1 Tại sao phải tái cấu hình topo logic . 56
4.3.2 Phân tích bài toán tái cấu hình topo logic . 57
4.3.3 Lý thuyết về thuật toán di truyền GA(Generic Algorithm) 58
4.3.3.1 Giới thiệu về thuật toán GA 58
4.3.3.2 Các tính chất đặc thù của thuật toán di truyền . 60
4.3.3.3 Các khái niệm cua thuật toán GA . 60
4.3.3.4 Các thông số của thuật toán GA . 62
4.3.3.5 Sơ đồ thuật toán di truyền GA 63
4.3.4 Ứng dụng thuật toán di truyền vào bài toán tái cấu hình topo logic . 64
4.3.4.1 Mối quan hệ khái niệm của mạng và khái niệm của thuật toán di truyền 64
4.3.4.2 Mã hóa 64
4.3.4.3 Hàm thích nghi 65
4.3.4.4 Tiêu chuẩn kết thúc điều kiện dừng 66
4.3.4.5 Các bước áp dụng thuật toán GA vào bài toán tái cấu hình topo logic . 66
4.4 Kết luận chương 68
Chương 5: Kết quả mô phỏng
5.1 Giới thiệu chương 70
5.2 Chương trình thiết kế topo logic dùng thuật toán HLDA và MLDA 70
5.2.1 Giao diện chương trình mô phỏng . 70
5.2.2 Hướng dẫn sử dụng chương trình . 71
5.2.3 Một số kết quả mô phỏng . 71
5.3 Chương trình tái cấu hình topo logic dùng thuật toán di truyền GA . 75
5.3.1 Giao diện chương trình mô phỏng . 75
5.3.2 Hướng dẫn sử dụng chương trình . 76
5.3.3 Một số kết quả mô phỏng và so sánh 76
5.4 Kết luận chương 83