การเลือกวงแหวน การจัดเส้นทาง และการจัดสรรความยาวคลื่นในโครงข่ายแบบหลายความยาวคลื่น ที่มีการป้องกันโครงข่ายเชื่อมโยงหนึ่งเสียหาย

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ใช้สำหรับการจัดสรรวงแหวน เส้นทาง และความยาวคลื่นในโครงข่ายแบบหลายความยาวคลื่นที่มีโครงสร้างแบบวงแหวนหลายวงเพื่อให้โครงข่ายสามารถรองรับความต้องการทราฟฟิกได้ทั้งในสภาวะการใช้งานปกติและสภาวะเมื่อเกิดความเสียหายจากข่ายเชื่อมโยงหนึ่ง การจัดสรรวงแหวน เส้นทาง และความยาวคลื่นในโครงข่ายแบบวงแหวนหลายวงจะใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์แบบ Integer Linear Programming (ILP) เพื่อใช้ในการหาต้นทุนของโครงข่ายซึ่งวัดจากจำนวนเส้นใยแก้วนำแสงน้อยที่สุดที่ใช้รองรับความต้องการทราฟฟิกของโครงข่าย โดยงานวิจัยนี้แบ่งโครงข่ายแบบวงแหวนหลายวงออกเป็น 2 แบบตามลักษณะของวิธีที่ใช้ในการรองรับทราฟฟิก แบบแรกทราฟฟิกแต่ละทราฟฟิกระหว่างคู่โนดต้องส่งจากโนดต้นทางไปยังโนดปลายทางโดยใช้วงแหวนเพียงวงเดียว ส่วนแบบที่สองทราฟฟิกแต่ละทราฟฟิกระหว่างคู่โนดสามารถส่งจากโนดต้นทางไปยังโนดปลายทางโดยใช้วงแหวนมากกว่าหนึ่งวง ซึ่งหมายความว่าทราฟฟิกจะถูกส่งผ่านจากวงแหวนหนึ่งไปยังอีกวงแหวนหนึ่งที่อยู่ติดกันได้ วัตถุประสงค์ของวิทยานิพนธ์นี้ คือ วิเคราะห์และเปรียบเทียบต้นทุนที่ต้องจัดสรรให้กับวิธีการออกแบบโครงข่ายแบบวงแหวนหลายวงทั้ง 2 แบบ ซึ่งในกระบวนการออกแบบได้ทำการวิเคราะห์ถึงอิทธิพลของอุปกรณ์แปลงผันความยาวคลื่น และจำนวนความยาวคลื่นมากที่สุดที่สามารถมัลติเพลกซ์ได้ในเส้นใยแก้วนำแสง (M) ว่ามีผลอย่างไรต่อต้นทุนโครงข่าย นอกจากนี้วิทยานิพนธ์นี้ยังมีวัตถุประสงค์เพื่อเปรียบเทียบต้นทุนระหว่างโครงข่ายแบบวงแหวนหลายวงกับโครงข่ายแบบเมช จากการทดสอบโดยการจำลองแบบด้วยโครงข่ายตัวอย่างพบว่า วิธีการออกแบบโครงข่ายแบบวงแหวน หลายวงแบบที่สองมีต้นทุนที่ต่ำกว่าแบบแรก แต่ข้อด้อยของแบบที่สอง คือ มีความซับซ้อนมากกว่า และเมื่อศึกษาถึงผลของอุปกรณ์แปลงผันความยาวคลื่น พบว่า ในสภาวะที่ต้องมีการเผื่อความจุสำรอง อุปกรณ์แปลงผันความยาวคลื่นเป็นอุปกรณ์ที่มีความจำเป็นต่อโครงข่ายแบบวงแหวนหลายวงสำหรับค่า M บางค่าเท่านั้น ส่วนค่าของ M จะส่งผลต่อจำนวนเส้นใยแก้วนำแสงและจำนวนวงแหวนที่จัดสรรให้กับโครงข่ายดังนี้คือ เมื่อค่า M เพิ่มขึ้นส่งผลให้จำนวนเส้นใยแก้วนำแสงและจำนวนวงแหวนลดลง นอกจากนั้น จากการเปรียบเทียบต้นทุนกับโครงข่ายแบบเมชพบว่า ในสภาวะปกติต้นทุนของโครงข่ายแบบวงแหวนหลายวงทั้ง 2 แบบมีค่าทัดเทียมกับโครงข่ายแบบเมช แต่ในสภาวะที่ต้องมีการเผื่อความจุสำรองพบว่าโครงข่ายแบบวงแหวนหลายวงทั้ง 2 แบบจะมีค่าสูงกว่าต้นทุนที่ได้จากการออกแบบโครงข่ายแบบเมชไม่เกิน 19 % อย่างไรก็ตาม โครงข่ายแบบวงแหวนหลายวงก็ยังถือว่าเป็นวิธีการออกแบบที่มีการป้องกันความเสียหายได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพโดยใช้อุปกรณ์ทางแสงที่ไม่ซับซ้อน แสดงให้เห็นว่า วิธีการออกแบบโครงข่ายแบบวงแหวนหลายวงที่เสนอสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติได้อย่างมีประสิทธิภาพ