Luận văn:Nghiên cứu kỹ thuật lập lịch biểu chế độ ngủ để tiết kiệm năng lượng trong các mạng quang thụ động TDM

Chia sẻ: Nguyen Vang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

76
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kiến trúc mạng viễn thông ngày càng phát triển mạnh mẽ cùng với sự phát triển của hệ thống thông tin quang, cung cấp tốc độ rất cao để truyền dữ liệu có dung lượng lớn. Một số thuận lợi của hệ thống thông tin quang là: dung lượng băng thông cao, truyền dẫn cự ly xa, đáng tin cậy

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu kỹ thuật lập lịch biểu chế độ ngủ để tiết kiệm năng lượng trong các mạng quang thụ động TDM

1 2 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG TR N TH PHƯƠNG HOÀI NG C Ngư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS. NGUY N VĂN TU N NGHIÊN C U K THU T L P L CH BI U CH Đ NG Đ TI T KIÊM NĂNG LƯ NG TRONG CÁC M NG Ph n bi n 1: TS. NGUY N LÊ HÙNG QUANG TH Đ NG TDM Ph n bi n 2: TS. NGUY N HOÀNG C M Chuyên ngành: K thu t ñi n t Mã s : 60.52.70 Lu n văn ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 11 tháng 11 năm 2012 Có th tìm hi u lu n văn t i: Đà N ng - Năm 2012 - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng.
3 4 Më ®Çu Vì v y, cùng v i xu th chung c a th gi i, lu n văn ñã nghiên c u tìm hi u m t k thu t l p l ch nh ch ñ ng ñ ti t ki m năng 1. Tính c p thi t c a ñ tài. lư ng trong m ng quang th ñ ng ghép kênh phân theo th i gian Trong nh ng năm g n ñây, nhu c u v băng thông ñ i v i các (TDM-PON). d ch v vi n thông ñã gia tăng m t cách ñáng k . Theo các chuyên 2. M c ñích nghiên c u gia [3] thì s gia tăng nhanh c a các m ng x y ra, s d n ñ n nh ng - Tìm hi u các k thu t ti t ki m năng lư ng qua ch ñ ng thách th c m i ñ i v i ngành công nghi p vi n thông ñó là s ph i trong các m ng quang th ñ ng ghép kênh phân theo th i gian. ñ i m t v i m t s tiêu th năng lư ng gia tăng c a các m ng. Do Nghiên c u và ñưa ra nh ng ñ c ñi m riêng c a m i k thu t. ñó, các gi i pháp năng lư ng m c th p ñang tr thành m t ñ tài - Nghiên c u m t k thu t l p l ch bi u qua ch ñ ng mà ch y u trong cu c chi n ch ng l i s nóng d n lên c a trái ñ t và ñư c xem như là “k thu t ng nhanh”. Trong ñó ñ dài c a các chu trong c vi c ñi u khi n s tiêu th năng lư ng ho t ñ ng. Đ ng kỳ ng ñ i v i m i ONU (b k t n i ñ u cu i) ñư c tính toán b ng th i nh ng nhà khai thác và khách hàng ngày càng quan tâm hơn phương pháp th ng kê d a trên vi c giám sát các l n ñ n liên ti p các công ngh có th ch u ñ ng ñư c v m t môi trư ng. Do ñó, các gi a các khung hư ng xu ng. h i ñ ng tiêu chu n hóa và các nhà cung c p thi t b ñã b t ñ u tính - L p lưu ñ thu t toán và xây d ng chương trình mô ph ng ñ n vi c ti t ki m năng lư ng là m t trong s nh ng vi c ph i làm b ng Matlab ñ ñánh giá hi u qu ti t ki m năng lư ng c a k thu t ñ u tiên c a h , ñ cung c p các gi i pháp vi n thông “xanh” cho l p l ch bi u qua ch ñ ng này. m t tương lai g n. 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u Hi n nay, hi u su t năng lư ng c a các m ng vi n thông ñang a. Đ i tư ng nghiên c u: nh n ñư c s chú ý nhi u hơn so v i trong quá kh vì nh ng - K thu t l p l ch bi u qua ch ñ ng ñư c xem như là “k nguyên nhân khách quan. Theo th ng kê [3] ñư c ñưa ra vào năm thu t ng nhanh”. 2009 thì năng lư ng ñi n chi m 30% trong t ng s năng lư ng ñư c b. Ph m vi nghiên c u: tiêu th trên th gi i, trong ñó m ng vi n thông (h u h t dùng năng - Nghiên c u lý thuy t v các k thu t ng trong các m ng lư ng ñi n) chi m trên 8% t ng năng lư ng ñi n tiêu th , tương quang th ñ ng TDM. ñương 2.5% năng lư ng tiêu th trên th gi i. Và trong m ng vi n - Nghiên c u lý thuy t v m t k thu t l p l ch bi u qua ch ñ thông thì riêng m ng truy nh p ñã chi m trên 50% lư ng ñi n tiêu ng . th . Nh ng con s này ñư c d báo là s gia tăng r t nhanh trong - Mô ph ng b ng chương trình Matlab c a k thu t l p l ch này nh ng năm ti p theo vì s phát tri n không ng ng ngh c a các ñ ñánh giá ñư c hi u qu ti t ki m năng lư ng d a trên s tiêu th m ng vi n thông. năng lư ng theo th i gian.
5 6 4. Phương pháp nghiên c u OLT và ONU. Sau cùng s sơ lư c v các tiêu chu n cho m ng Phương pháp nghiên c u xuyên su t là k t h p nghiên c u lý TDM-PON. thuy t và mô ph ng b ng chương trình Matlab c a k thu t l p l ch 1.2. M ng PON ñ ñánh giá ñư c hi u qu ti t ki m năng lư ng. Mô hình c a PON ñư c mô t như trong Hình 1.2. 5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài Đ tài “Nghiên c u k thu t l p l ch bi u ch ñ ng ñ ti t ki m năng lư ng trong các m ng quang th ñ ng TDM” s m ra ñư c m t cái nhìn c th v các k thu t ti t ki m năng lư ng trong m ng quang th ñ ng. Qua ñó, ñánh giá ñư c kh năng s d ng hi u qu các thi t b ñ u cu i trong m ng quang th ñ ng. Đ c bi t Vi t Nam hi n nay, m ng FTTx ñang phát tri n r t m nh m . Vì tính kinh t , m t s Công ty Vi n thông t i Vi t Nam ñã ñang và s s d ng m ng quang th ñ ng PON, thay cho m ng ch ñ ng AON vào các ki n trúc m ng cáp quang FTTx. 6. K t c u lu n văn K t c u lu n văn g m 4 chương như sau: Chương 1: M NG QUANG TH Đ NG. Hình 1.2: M ng PON Chương 2: CÁC K THU T TI T KI M NĂNG LƯ NG NH 1.3. M ng PON ghép kênh phân chia theo th i gian CH Đ NG TRONG M NG QUANG TH Đ NG TDM. Trong m ng TDM-PON, các tín hi u ñư c ghép theo mi n th i Chương 3: K THU T L P L CH BI U CH Đ NG . gian và ñư c phân b trên toàn m ng nh các b chia năng lư ng Chương 4: MÔ PH NG VÀ ĐÁNH GIÁ K T QU . th ñ ng ñư c ñ t t i các nút m ng. Chương 1: M NG QUANG TH Đ NG 1.4. Các tiêu chu n cho m ng TDM-PON 1.1. Gi i thi u chương 1.4.1. B-PON Chương này s trình bày v m ng truy nh p PON, và m ng 1.4.2. E-PON TDM-PON. Trong m ng TDM-PON s khái quát v các cơ ch 1.4.3. G-PON ghép kênh ñ i v i truy n hư ng xu ng và hư ng lên, khái quát v 1.5. K t lu n chương c u trúc chung c a các kh i thi t b trong TDM-PON như là kh i Chương 1 ñã trình bày các ưu ñi m n i tr i c a m ng PON so v i m ng AON. Chương cũng ñã trình bày v m ng TDM-PON,
7 8 trong ñó ghép kênh phân chia theo th i gian là phương pháp ñư c K thu t làm m t năng lư ng trong ONU d a trên th c t là ưu tiên hi n nay cho vi c chia s kênh quang trong m ng truy nh p m t vài ch c năng c a ONU có th không ho t ñ ng ho c ít nh t là khi mà nó cho phép m t bư c sóng ñơn hư ng lên và ch m t b không c n thi t trong m t th i gian nào ñó và do ñó ta có th ti t ki m ñư c m t lư ng năng lư ng c t gi m. thu phát ñơn OLT ñã làm cho gi i pháp này có ưu th hơn v chi 2.3.2. K thu t ONU ng không sâu phí ñ u tư. K thu t ONU ng không sâu ra l nh cho ñ u phát ONU có th t t ngu n trong các chu kỳ th i gian nào ñó trong khi ñ u thu Chương 2: CÁC K THU T TI T KI M NĂNG LƯ NG NH ONU v n ph i luôn luôn có ngu n. CH Đ NG TRONG M NG QUANG TH Đ NG TDM 2.3.3. K thu t ONU ng sâu K thu t ng sâu ñư c mô t như sau: b thu phát và h u h t 2.1. Gi i thi u chương các ch c năng c a ONU t t hoàn toàn trong toàn b th i gian khi Chương này s trình bày các n i dung sau: tr ng thái ti t ki m năng lư ng. Ch m t s ch c năng cơ b n v n 1. Phân lo i các k thu t ti t ki m năng lư ng trong m ng còn ho t ñ ng theo tùy ch n, ch ng h n như ch c năng phát hi n TDM-PON. ho t ñ ng và m t s ch c năng ñ nh th i c c b . 2. Tìm hi u k thu t ti t ki m năng lư ng hi n ñ i trong m ng 2.3.4. K thu t ONU ng nhanh TDM-PON, trong ñó s ñi vào trình bày: Khi tr ng thái ti t ki m năng lư ng, ONU ñi xuyên qua m t - Các ñ c ñi m c a tr ng thái ng chu i các chu trình ng , m i chu trình ñư c c u thành b i m t gi c - Các h n ch c a vi c b o toàn năng lư ng nh b ng và m t chu kỳ ho t ñ ng. Trong su t các chu kỳ ng , ONU v n thu phát ONU hành như th nó ñang ch ñ ng sâu, nghĩa là nó hoàn toàn t t - Kho ng th i gian c a tr ng thái ng ngu n, ngo i tr m t vài ch c năng ñ nh th i và phát hi n ho t - Các ñi u ki n kích ho t tr ng thái ng ñ ng thì v n còn ho t ñ ng. Thay vào ñó, trong su t các chu kỳ ho t - Các ñi u ki n kích ho t tr v tr ng thái ho t ñ ng ñ ng, ONU ho t ñ ng bình thư ng. - Các phương pháp thông báo h tr ch ñ ng 2.4. So sánh các k thu t ti t ki m năng lư ng trong m ng - Các gi i pháp c i thi n th i gian th c d y c a TDM-PON ONU. 2.5. K thu t ti t ki m năng lư ng hi n ñ i trong m ng TDM- 2.2. T ng quan PON 2.3. Phân lo i các k thu t ti t ki m năng lư ng trong m ng 2.5.1. Các ñ c ñi m c a tr ng thái ng TDM-PON - ONU v n tiêu th m t lư ng năng lư ng ngay c trong 2.3.1. K thu t làm m t năng lư ng trong ONU su t chu kỳ ng .
9 10 - N u m t d ch v hư ng xu ng b t ñ u trong khi ONU v n - Đo lưu lư ng ch y qua ONU. còn ng , d li u nh n ñư c s ñư c lưu tr trong b ñ m t i OLT - Giám sát các thông báo ñi u khi n l p trên ch báo s ch m ñ vi c truy n ñi sau ñó không có gói d li u nào b m t. Theo cách d t và b t ñ u c a lưu lư ng. này lưu lư ng hư ng xu ng s có m t th i gian tr (ñ tr ) gia tăng, - Giám sát các ch báo bên ngoài c a h th ng. ñư c gi i h n bên trong chu kỳ ng . - D a vào kho ng khung hư ng xu ng. 2.5.2. Các h n ch c a vi c b o toàn năng lư ng do b thu phát - D a vào chi u dài x p hàng hư ng xu ng c a lưu lư ng t i ONU OLT. Chuy n ti p c a ONU t tr ng thái ng sang tr ng thái ho t - D a trên trung bình ñư c làm ph ng hàm mũ ñư c tính trên ñ ng (th c d y) không ph i là t c th i nhưng nó ñòi h i m t lư ng kho ng th i gian gi a các khung. th i gian h u h n. Th i gian này m t ph n là do s tái ñ ng b hóa 2.5.5. Các ñi u ki n kích ho t tr v tr ng thái ho t ñ ng gi a OLT và ONU. Vi c mong mu n tr v tr ng thái ho t ñ ng (th c d y) c Vì v y, k thu t ch ñ ng nên xem xét ñ n ñ tr khi th c trong trư ng h p lưu lư ng ñ n t phía m ng (hư ng xu ng) và d y thông qua b thu phát ONU. trong trư ng h p lưu lư ng ñ n t phía ngư i s d ng (hư ng lên). 2.5.3. Kho ng th i gian c a tr ng thái ng 2.5.6. Các phương pháp thông báo h tr ch ñ ng Chi u dài c a chu kỳ ng nên ñư c xác ñ nh như là m t k t - Quá trình chuy n ñ i gi a các tr ng thái ho t ñ ng và ng qu cân ñ i gi a các yêu c u QoS và s b o toàn năng lư ng mong c a ONU có th ñư c kh i t o b i OLT ho c b i chính ONU. mu n. Có th xác ñ nh chi u dài chu kỳ ng theo 3 cách: - Có th ñi u khi n chuy n ñ i tr ng thái b ng cách s d ng các b ñ nh th i (t i OLT ho c t i ONU) ñư c n p s n trư c m t Đ dài khung x 8 - Th i gian ch = (2.1) giá tr th i gian nh t ñ nh, vi c kích ho t quá trình chuy n ñ i x y Băng thông x T l ra khi chúng h t h n. Gi i pháp th hai không cho phép tính linh - Chu kỳ ng là hàm c a th i gian ñ n liên ti p c a khung. ho t nhi u nhưng ít ñòi h i phí t n truy n thông gi a OLT và ONU. - Chu kỳ ng là hàm trung bình ñư c làm ph ng hàm mũ c a 2.5.7. Các gi i pháp c i thi n th i gian th c d y c a ONU các l n ñ n liên ti p. Các tác gi trong [7] ñ xu t hai gi i pháp khác nhau ñ cài 2.5.4. Các ñi u ki n kích ho t tr ng thái ng ñ t kh i CDR nh m ñ t ñư c th i gian ph c h i ñ ng h ng n hơn Đi u ki n thư ng ñư c thông qua khi bư c vào tr ng thái ng và do ñó c i thi n ñư c th i gian t n thêm khi ONU th c d y. là s v ng m t các thông báo ñư c g i xu ng (t OLT ñ n các 2.6. K t lu n chương ONU) ho c ñư c g i hư ng lên (t ngư i s d ng ñ n OLT), có N i dung chương trình bày t ng quan v các k thu t ti t ki m nghĩa là không có d ch v ho t ñ ng. năng lư ng trong m ng TDM-PON bao g m: k thu t làm m t năng Các phương pháp ñ kích ho t ONU vào tr ng thái ng : lư ng trong ONU, k thu t ONU ng không sâu, k thu t ONU ng
11 12 sâu và k thu t ONU ng nhanh. Nhìn chung, m i k thu t ñ u có 3.2. T ng quan ng d ng riêng trong t ng tình hu ng riêng c a nó. 3.3. Sơ ñ ho t ñ ng K thu t ONU ng nhanh nhìn chung là k thu t n nh t c v Sơ ñ ho t ñ ng ñ h tr vi c l p l ch ng theo ba ti n trình như ñư c phác h a trong Hình 3.1. m t ti t ki m năng lư ng l n s b o toàn lưu lư ng so v i các k OLT ONU OLT ONU OLT ONU thu t trên. B i vì khi ng thì ONU ng theo k thu t ng sâu nên SLEEP SLEEP SLEEP kh năng ti t ki m năng lư ng là r t cao và trong khi ONU ng , OLT v n ñ m lưu lư ng có gán ñ a ch c a t ng ONU c th ñ n ACK ACK NACK nó, nên cơ ch này ñã b o toàn ñư c lưu lư ng cho các ONU. TSLEEP TSLEEP WAKEUP Chương cũng ñi sâu tìm hi u k thu t ti t ki m năng lư ng hi n ñ i trong m ng TDM-PON. Thông qua k thu t này, lu n văn ñã WAKEUP làm rõ ñư c các thu c tính, phương pháp, ñi u ki n ñ làm nên m t k thu t ti t ki m năng lư ng hi n ñ i thông qua ch ñ ng trong m ng TDM-PON. Lu n văn cũng ñã cho th y các h n ch c a vi c (a) ONU ch p (b) ONU ng t (c) ONU t ch i nh n yêu c u chu kỳ ng vì yêu c u ng vì s b o toàn năng lư ng do b thu phát ONU ph i th c hi n các nhi m ng g p lưu lư ng có m t c a lưu vào hư ng lên lư ng hư ng lên v ñ ng b khi m i th c d y nên gây ra tr l n, và lu n văn cũng Hình 3.1: Ba ti n trình c a sơ ñ ho t ñ ng nêu ra các gi i pháp ñ c i thi n các h n ch này. 3.4. Cơ ch ñi u khi n Cơ ch ñi u khi n ch u trách nhi m v vi c kích ho t hư ng Chương 3: K THU T L P L CH BI U CH Đ NG ñ n các yêu c u ng và vi c tính toán ñ dài các chu kỳ ng . Trong c hai k thu t ñ u ph i ñ i phó v i vi c giám sát các l n ñ n liên 3.1. Gi i thi u chương ti p c a các khung hư ng xu ng mà ñư c g n ñ a ch ñ n m t ONU Chương này s ñi vào trình bày cách th c ho t ñ ng c a m t k c th . thu t l p l ch ng mà ñư c xem như là ng nhanh. Bao g m các n i 3.4.1. D ñoán các chu kỳ r i dung chính như sau: S d ng phương pháp th ng kê ñ d ñoán th i gian ñ n liên - Các ti n trình trong sơ ñ ho t ñ ng ti p k ti p trên cơ s tác ñ ng quá kh c a lưu lư ng hư ng xu ng. - Cơ ch ho t ñ ng g m: d ñoán các chu kỳ r i, l p l ch các chu kỳ ng , các tính năng b sung ñ c i thi n hi u su t c a k thu t ng .
13 14 Đ u tiên, gi s các khung ñư c g n ñ a ch c th ñ n m t reset = k − 1 (3.4) ONU ñi ñ n OLT theo phân ph i Poisson. Do ñó, các l n ñ n liên else ti p liên quan s ñi theo phân ph i mũ. 2  2  Bư c ñ u tiên c a phương pháp này là vi c ư c lư ng giá tr ESA(k ) = .iat (k − 1) + 1 − .ESA(k − 1) k − reset + 1  k − reset + 1  trung bình c a phân ph i hi n t i c a các l n ñ n liên ti p. Đi u này 3.4.2. L p l ch các chu kỳ ng th c hi n ñư c nh vào trung bình c ng ñư c tính trong n m u: a. Phương pháp ñ i v i lưu lư ng nh y tr n −1 Khi giá tr ESA n m gi a các ngư ng thr1 và thr2 , thì chu kỳ ∑ iat ( k − j=0 j) k tb = ,k ≥ n −1 (3.1) ng s b ng m t n a c a ESA, n u không nó s b ng T2 . Các n giá tr c a hai m c ngư ng thr1 , thr2 ñư c thi t l p tương ng b ng Trong ñó, k là bi n r i r c ñ m các bi n c ñ n c a các khung 2 *T1 và 2 * T2 . hư ng xu ng mà ñư c g n ñ a ch ñ n m t ONU c th t i OLT và b. Phương pháp ñ i v i lưu lư ng không nh y tr iat (x) là th i gian ñ n liên ti p gi a l n ñ n th ( x − 1) và l n ñ n Vi c tính toán các chu kỳ ng bao g m các yêu c u ng ñư c th x . chia thành hai giai ño n. Giai ño n ñ u tiên chu kỳ ng ñư c gán Bư c th hai là vi c ư c lư ng th i gian ñ n liên ti p k ti p. b ng n a giá tr c a ESA. N u khung lưu lư ng hư ng xu ng Th c hi n ñư c nh vào phương pháp trung bình ñư c làm ph ng m i ñ i v i ONU c th , không ñ n trong su t chu kỳ ng ñ u tiên, hàm mũ. Công th c t ng quát ñ i v i trung bình ñư c làm ph ng thì giai ño n th hai b t ñ u. Đây là chu kỳ ng ñư c thi t l p b ng hàm mũ là: ph n th p hơn m t n a giá tr c a ESA. Nh ng chu kỳ ESA(t ) = c.Y (t − 1) + (1 − c).ESA(t − 1) , t > 0 , ESA(0) = 0 (3.2) ng ng n hơn này sau ñó ñư c l p l ch l i nhi u l n cho ñ n khi m t Trong ñó t là bi n r i r c bi u th các m u th i gian r i r c, c là khung hư ng xu ng m i ñ i v i ONU ñang ng ñ n t i OLT. m t h s ñ c trưng cho c p ñ gi m tr ng s có giá tr t 0 ñ n 1 3.4.3. Các tính năng b sung và Y (t − 1) là quan sát t i th i ñi m t − 1 . a. X lý các l i Bi u th c logic th c hi n cơ ch như ñã mô t ñ d ñoán các b. Giám sát các b ñ m chu kỳ r i ñư c trình bày như dư i ñây: c. Các ONU r i 3.5. K t lu n chương if ( ( k − 1) tb − ( k − 2) tb > ( k − 1) tb Như v y, b ng cách giám sát các l n ñ n liên ti p c a các khung or ( k − 1) tb − ( k − 2) tb > ( k − 2) tb ) hư ng xu ng có g n ñ a ch ñ n m t ONU, và b ng phương pháp ESA(k ) = iat (k − 1) th ng kê ñ tính toán ñ dài các chu kỳ ng , ñã t o nên m t k thu t
15 16 ng mà ñư c xem như là k thu t ng nhanh. V i các tính năng b 4.3.2. Lưu ñ thu t toán mô ph ng k thu t ch ñ ng s d ng sung như x lý l i, giám sát b ñ m, …trong cơ ch ñi u khi n c a phương pháp ñư c ñơn gi n hóa k thu t, ñã cho chúng ta th y ñư c s ch t ch c a k thu t ng a. Đ i v i trư ng h p lưu lư ng nh y tr b. Đ i v i trư ng h p lưu lư ng không nh y tr này. Hơn n a, cơ ch ñi u khi n cũng ñã th c hi n qua hai phương 4.4. Chương trình mô ph ng và ñánh giá k t qu pháp nh ñ có th b o toàn ch t lư ng d ch v khi lưu lư ng nh y Sau khi ch y các chương trình mô ph ng ta nh n th y: tr làm ch , và s ti t ki m ñư c nhi u năng lư ng hơn khi lưu Hình 4.1 cho th y m c th i gian tr i qua trong tr ng thái ng là lư ng không quá nh y v i tr . M c ñích là ñ c i ti n ñư c hi u hàm giá tr trung bình c a các phân ph i các l n ñ n liên ti p. Thu t năng năng lư ng nhưng không nh hư ng nhi u ñ n ch t lư ng d ch ng Tech.1 ñ c trưng cho k thu t 1 ch th k thu t ch ñ ng s v . Đó cũng chính là m c ñích mà m i phương pháp ti t ki m năng d ng phương pháp d ñoán th i gian ñ n liên ti p k ti p. Còn thu t ng Tech.2 ñ c trưng cho k thu t 2 ch th phương pháp ñư c ñơn lư ng trong vi n thông ñ u mong mu n ñ t t i. gi n hóa b ng cách s d ng trung bình s h c là d ñoán c a các l n ñ n liên ti p. Chương 4: MÔ PH NG VÀ ĐÁNH GIÁ K T QU 4.1. Gi i thi u chương Chương này s ñi vào các n i dung sau: - L p hai lưu ñ thu t toán mô ph ng. Trong ñó m t lưu ñ d a trên cơ ch ñi u khi n c a k thu t ng ñã trình bày trong chương 3 và m t lưu ñ d a trên cơ ch trên nhưng ñư c ñơn gi n hóa. - D a trên các lưu ñ thu t toán, mô ph ng b ng Matlab. - Nh n xét, ñánh giá k t qu sau khi ch y chương trình mô ph ng. 4.2. T ng quan 4.3. Lưu ñ thu t toán 4.3.1. Lưu ñ thu t toán mô ph ng k thu t ch ñ ng s d ng Hình 4.1: M c th i gian ng là hàm trung bình c a th i gian ñ n liên ti p phương pháp d ñoán th i gian ñ n liên ti p k ti p Như v y, K thu t 1 có th thích ng nhanh hơn v i các ñi u a. Đ i v i trư ng h p lưu lư ng nh y tr ki n thay ñ i c a lưu lư ng mà không nh hư ng ñ n vi c thi t l p b. Đ i v i trư ng h p lưu lư ng không nh y tr l i giá tr d ñoán c a nó ñ n m t giá tr dư i ngư ng kích ho t vì
17 18 các giá tr trung bình c a các l n ñ n liên ti p khá xa nó. Đ th cũng cho th y khi th i gian ñ n liên ti p trung bình r t cao, hai k thu t có xu hư ng hi n th các hi u năng năng lư ng gi ng nhau. Hình 4.1 cũng cho th y các phương pháp l p l ch ñư c s d ng ñ i v i lưu lư ng nh y tr , và không nh y tr ñưa ra các m c th i gian ng tương t nhau lên ñ n m t th i gian ñ n liên ti p trung bình ~ 100 ms. Trên giá tr này, vi c l p l ch ñư c s d ng cho lưu lư ng không nh y tr ñem l i các hi u năng v năng lư ng t t hơn vì nó có th l p l ch các chu kỳ ng dài hơn m t cách ñáng k so v i phương pháp l p l ch khác khi ñư c mô t b i m t chu kỳ ng t i ña cho phép. Các k t qu ñư c trình bày trong Hình 4.1 ñư c ánh x trong Hình 4.2, bi u th năng lư ng ñư c tiêu th b i m t ONU như là Hình 4.3: S tiêu th năng lư ng là hàm c a th i gian ñ n liên ti p trung bình hàm c a th i gian ñ n liên ti p trung bình c a khung. v i th i gian th c d y ñư c tăng lên thành 5 ms N u th i gian th c d y tăng, thì phương pháp l p l ch ñư c s d ng trong trư ng h p lưu lư ng không nh y tr có k t qu thu n l i ñ i v i các giá tr l n ñ n liên ti p trung bình th p hơn so v i m c 100 ms c a trư ng h p khi chưa tăng th i gian th c d y, như th hi n trong Hình 4.3. Nhưng n u th i gian ñ n liên ti p trung bình th p hơn ~ 60 ms, thì phương pháp ñ i v i lưu lư ng nh y tr thu n l i hơn v m t ti t ki m năng lư ng. Hi n tư ng tương t xu t hi n khi lưu lư ng nh y tr ñòi h i m t dung sai c a tr x p hàng b sung th p hơn. Trong trư ng h p này, chu kỳ có th l p l ch t i ña c a lưu Hình 4.2: S tiêu th năng lư ng là hàm c a th i gian ñ n liên ti p trung bình lư ng nh y tr s ng n hơn , hi u năng năng lư ng s th p hơn. Như v y cũng trong trư ng h p này, l i th c a k thu t linh ho t hơn xu t hi n các giá tr l n ñ n liên ti p trung bình th p hơn. Đi u này ñư c th hi n trong Hình 4.4, ñ t ñư c b ng
19 20 vi c thi t l p ñ tr b sung có th cho phép t i ña ñ i v i lưu lư ng nh y tr là 5 ms: Hình 4.5: Đ tr b sung trung bình là hàm c a th i gian ñ n liên ti p trung bình Hình 4.4: S tiêu th năng lư ng là hàm c a th i gian ñ n liên ti p So sánh các phương pháp l p l ch ñư c s d ng ñ i v i lưu trung bình v i chu kỳ ng t i ña ñư c làm gi m lư ng nh y tr và không nh y tr . Hình 4.5 cho th y phương pháp ñ i v i lưu lư ng không nh y tr d n ñ n ñ tr ít hơn so Như ñã nh n th y trong Hình 4.1, Hình 4.5 cũng cho th y r ng v i phương pháp lưu lư ng nh y tr cho ñ n ~100 ms c a th i gian khi th i gian ñ n liên ti p trung bình dư i ~6 ms, k thu t ch ñ ñ n liên ti p trung bình. Trên 100 ms, tình hu ng chuy n ngư c l i. ng có m t d ñoán d a trên m c trung bình c ng (k thu t) không Các k t qu tương t liên quan ñ n vi c so sánh gi a hai kích ho t b t kỳ chu kỳ ng nào, trong khi k thu t 1 thì có. Dù ñ phương pháp l p l ch s d ng lưu lư ng nh y tr và không nh y tr b sung trung bình khu v c này có th ñư c coi là không ñáng tr cũng ñư c ch ra trong Hình 4.6. ñây ñ tr b sung trong k vì nó th p hơn 1 ms. Ngoài vùng b t ñ u (có th i gian ñ n liên trư ng h p x u nh t ñư c bi u th như là hàm c a th i gian ñ n liên ti p trung bình t ~6 ms ñ n ~10 ms), mà t i ñó k thu t 1 cho ti p trung bình. Hình 4.6 cho th y trong trư ng h p lưu lư ng th y hi u năng ñ tr t t hơn so v i k thu t 2, còn l i thì hai k không nh y tr , k thu t 2 d n ñ n k t qu trong trư ng h p x u thu t hi n th các hi u năng ñ tr tương t nhau như theo sơ ñ . nh t m t ñ tr th p hơn so v i k thu t 1.
21 22 T = 3 ms T = 90 ms T = 270 ms T = 5 ms T = 150 ms T = 9 ms T = 90 ms Trong t p mô ph ng th hai, k thu t ch ñ ng s d ng Hình 4.8: M c th i gian ng là hàm c a th i gian và th i gian ñ n liên ti p Hình 4.6: Đ tr b sung trong trư ng h p x u nh t là hàm c a th i gian trung bình ñ n liên ti p trung bình Các hi u năng v năng lư ng c a hai k thu t ch ñ ng ñư c mô t b i các phương pháp d ñoán khác nhau có th so sánh Trong t p mô ph ng th hai, k thu t ch ñ ng s d ng ñư c, như trong Hình 4.8. S khác bi t ñáng k duy nh t có phương pháp d ñoán th i gian ñ n liên ti p k ti p và phiên b n th nh n th y ñư c khi th i gian ñ n liên ti p trung bình ñi t ñơn gi n hóa c a nó ñư c áp d ng ñ i v i phân ph i mũ c a các l n 150 ms ñ n 9 ms. Trong trư ng h p này, k thu t 1 ñưa ra m c th i ñ n liên ti p mà ñư c ñ c trưng b i m t giá tr trung bình thay ñ i gian ng th p hơn. theo th i gian. Giá tr trung bình ñư c v trong Hình 4.7 là hàm Hình 4.9 bi u th ti n trình tiêu th năng lư ng. theo th i gian: T = 3 ms T = 90 ms T = 270 ms T = 5 ms T = 150 ms T = 9 ms T = 90 ms Hình 4.8 bi u th ti n trình v m c th i gian ng là th i gian ` ñ n liên ti p trung bình thay ñ i theo th i gian. Hình 4.9: S tiêu th năng lư ng là hàm c a th i gian và th i gian ñ n liên ti p trung bình Hình 4.7: Th i gian ñ n liên ti p trung bình là hàm theo th i gian
23 24 Hình 4.10 v bi u th ti n trình ñ tr b sung trung bình theo T = 3 ms T = 90 ms T = 270 ms T = 5 ms T = 150 ms T = 9 ms T = 90 ms th i gian. T = 3 ms T = 90 ms T = 270 ms T = 5 ms T = 150 ms T = 9 ms T = 90 ms Hình 4.11: Đ tr b sung trong trư ng h p x u nh t là hàm c a th i gian Hình 4.10: Đ tr b sung trung bình là hàm c a th i gian và th i gian ñ n liên và th i gian ñ n liên ti p trung bình. ti p trung bình. Đ th cho th y r ng k thu t 2, t c là phương pháp d 4.5. K t lu n chương ñoán ñư c c u thành b i trung bình c ng, nhìn chung có các hi u Chương 4 ñã l p lưu ñ thu t toán và xây d ng chương trình mô năng ñ tr x u hơn so v i k thu t 1. ph ng cho hai k thu t ch ñ ng s d ng phương pháp d ñoán Hình 4.11 ñã bi u th ti n trình c a ñ tr b sung trong trư ng th i gian ñ n liên ti p k ti p (k thu t 1) và s d ng phương pháp h p x u nh t. ñư c ñơn gi n hóa (k thu t 2). Qua các k t qu t các chương trình mô ph ng, b ng cách so sánh gi a hai phương pháp ñã cho chúng ta th y ñư c, theo th i gian ñ n liên ti p trung bình, nhìn chung k thu t 1 cho th y kh năng ti t ki m năng lư ng t t hơn k thu t 2, b i vì nó làm cho ONU ng trong m t th i gian dài hơn so v i k thu t 2 (theo Hình 4.1 và Hình 4.2). Và hi u năng ñ tr c a k thu t 1 nhìn chung cũng t t hơn so v i k thu t 2 (theo Hình 4.5). Khi th i gian ñ n liên ti p trung bình là hàm theo th i gian thì k thu t 1 và k thu t 2 nhìn chung có s tiêu th năng lư ng trung
25 26 bình tương ñương nhau (Hình 4.9), nhưng hi u năng ñ tr c a k th c hi n ch v i phương pháp l p l ch ñ i v i lưu lư ng nh y tr . thu t 1 t t hơn k thu t 2 (Hình 4.10). B ng cách này, m t ph n nh c a năng lư ng ti t ki m s b m t, nhưng s ñ t ñư c m t s c i thi n khá ý nghĩa trong các hi u năng K T LU N VÀ HƯ NG PHÁT TRI N Đ TÀI ñ tr . Ngư c l i, n u c n ph i ti t ki m năng lư ng càng nhi u 1. K t lu n càng t t, k thu t 1 s bao g m c hai phương pháp l p l ch, ñ i v i Lu n văn ñã nghiên c u tìm hi u m t k thu t ch ñ ng các d ch v nh y tr và không nh y tr . nhanh dành cho m ng TDM-PON, ñó là k thu t s d ng phương 2. Hư ng nghiên c u ti p theo pháp d ñoán th i gian ñ n liên ti p k ti p ñ t t ONU. M c tiêu là Th nh t, trên quan ñi m lý thuy t, s phát tri n c a k nh m c i ti n ñư c hi u năng năng lư ng mà không tác ñ ng quá thu t ch ñ ng ñ i v i m ng TDM-PON c n ph i nghiên c u v nhi u ñ n ch t lư ng d ch v . hình d ng lưu lư ng. S n m b t c th hơn v tính năng th c t c a K t qu c a các mô ph ng b ng Matlab (Hình 4.2 và Hình 4.9) lưu lư ng s mang l i m t s tr giúp quan tr ng trong vi c thi t k cho th y r ng n u khung ñ n theo m t phân b Poisson, thì k thu t phương pháp ti t ki m năng lư ng nh ch ñ ng . V i vi c bi t 1 nhìn chung d n ñ n vi c ti t ki m năng lư ng cao hơn k thu t ñư c hình d ng c a lưu lư ng, m t vài gi i pháp có th ñem l i k t d a trên phương pháp d ñoán ñư c ñơn gi n hóa (k thu t 2). Đi u qu không phù h p và b lo i. Đ ng th i, vi c bi t ñư c ñ c tính này càng tr nên rõ ràng hơn khi t c ñ lưu lư ng th p hơn. Ngư c c a lưu lư ng s g i ý trong vi c khai thác nh ng thu n l i c a vi c l i, k thu t 2 thư ng ít t o nên ñ tr b sung trong lưu lư ng hơn ti t ki m năng lư ng. k thu t 1. Tình hình này thay ñ i khi các l n ñ n liên ti p c a Th hai, nên có cơ ch phát hi n s hi n di n các d ch v nh y khung theo phân b hàm mũ có giá tr trung bình thay ñ i theo th i tr . Vì khi ñ chuy n ñ i gi a hai phương pháp l p l ch (nh y tr và gian. Trong trư ng h p này, k thu t 1 cho th y có hi u năng ñ tr không nh y tr ) ñư c mô t , thì c n ph i nh n d ng khi các ng t t hơn k thu t 2 (Hình 4.10). Đi u này x y ra là nh có phương d ng nh y tr ñang ho t ñ ng. Các d ch v , ch ng h n như ñi n pháp d ñoán ñư c ch p nh n trong k thu t 1 thích ng nhanh hơn tho i video (VoIP) ho c trò chơi tr c tuy n, ñòi h i m c ñ tương khi thay ñ i các tình tr ng lưu lư ng. tác cao. Đ ño tính tương tác, c n giám sát lưu lư ng hư ng lên. Riêng ñ i v i m t s trư ng h p ñ c bi t mà t i ñó th i gian Đi u này có th ñ t ñư c b ng cách ki m tra n i dung c a các b n ñ n liên ti p trung bình c a khung có th ñư c so sánh v i chu kỳ tin ñư c g i b i các ONU. M t cách khác ñ giám sát lưu lư ng ng t i ña cho phép khi các d ch v nh y tr làm ch , phương pháp hư ng lên có th ch d a vào vi c ñ m s khung. S khung hư ng l p l ch ñư c s d ng trong trư ng h p lưu lư ng nh y tr ñáp ng lên thu ñư c qua m t chu kỳ th i gian có th ñư c ño t i OLT. Sau t t hơn v các yêu c u QoS. Hơn n a, cũng không làm gi m sút quá ñó, con s này có th ñư c so sánh v i s lư ng khung hư ng nhi u ñ n các hi u năng ti t ki m năng lư ng. Như v y, n u s tiêu xu ng. N u chúng có th so sánh ñư c, thì m t d ch v tương tác th năng lư ng không quá nghiêm tr ng, k thu t 1 có th ñư c cao ñang ho t ñ ng.