การออกแบบโครงข่าย WDM บนพื้นฐานของโครงสร้างแบบวงแหวนหลายวง โดยใช้ฮิวริสติกอัลกอริทึม

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอการออกแบบและพัฒนาฮิวริสติกอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพสำหรับใช้ในการออกแบบโครงข่าย WDM บนพื้นฐานของโครงสร้างแบบวงแหวนหลายวง เพี่อให้ได้ระบบที่สามารถรองรับความต้องการทราฟฟิกทั้งในสภาวะการใช้งานปกติและสภาวะที่เกิดความเสียหายที่ข่ายเชื่อมโยงหนึ่งข่าย ในงานวิจัยนี้ได้พัฒนาอัลกอริทึมขึ้นทั้งหมด 4 แบบ คือ แบบ Local Search (LS), Simulated Annealing (SA), Tabu Search (TS) และ Tabu Search โดยประยุกต์ร่วมกับแบบ Local Search (TabuLS) จากผลการศึกษาพบว่าแต่ละวิธีมีสมรรถนะ, จำนวนพารามิเตอร์การค้นหา และความซับซ้อนของอัลกอริทึมที่แตกต่างกันไป วิธีที่ให้ผลตอบดีที่สุด คือ วิธี SA แต่จุดด้อยของวิธีนี้ก็คือซับซ้อนมาก ในทางกลับกันวิธี LS เป็นวิธีที่เรียบง่าย แต่ผลตอบที่ได้ไม่ดีเท่าวิธี SA เนื่องจากกระบวนการค้นหาคำตอบถูกจำกัดอยู่เฉพาะบริเวณบางแห่ง ส่วนวิธี TS เป็นวิธีที่สามารถค้นหาคำตอบในบริเวณที่กว้างขวาง จึงให้ชุดของคำตอบที่หลากหลาย แต่กระนั้นผลตอบที่ได้ยังคงด้อยกว่าวิธีอื่น ๆ วิธีสุดท้าย คือ วิธี TabuLS เกิดจากการนำกระบวนการค้นหาคำตอบของวิธี LS และ TS รวมเช้าด้วยกัน ผลการทดสอบพบว่าวิธี TabuLS ให้ผลตอบที่ใกล้เคียงกับวิธี SA มาก โดยที่ทั้งเวลาในการค้นหาคำตอบ, จำนวนพารามิเตอร์ และความซับซ้อนของอัลกอริทึมตํ่ากว่าวิธี SA มาก งานวิจัยนี้ได้แยกวิธีจัดสรรความจุสำรองเป็น 2 วิธี ในวิธีแรกเส้นใยแสงสำหรับรองรับทราฟฟิกปกติและสำหรับการเผื่อความจุสำรองจะถูกจัดสรรความจุแยกจากกัน ขณะที่ในวิธีที่ 2 เส้นใยแสงชุดเดียวกันสามารถใช้รองรับทราฟฟิกทั้ง 2 ส่วนได้ จากผลการทดสอบพบว่าวิธีที่ 2 สามารถลดปริมาณเส้นใยแสงที่ต้องการได้ดีกว่าวิธีแรก ทั้งเมื่อในวิธีจัดเส้นทางสำรองแบบ Path Protection หรือ Span Protection วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ยังได้ศึกษาและวิเคราะห์ผลของปัจจัยอื่น ๆ ที่มีต่อการออกแบบโครงข่าย ได้แก่ปริมาณและรูปแบบของทราฟทิเก, Connectivity ของโครงข่าย, จำนวนความยาวคลื่นที่มัลติเพลกซ์ในเส้นใยแสง จากผลการศึกษาพบว่าปัจจัยเหล่านี้ส่งผลร่วมกันให้ต้นทุนของโครงข่ายรวมทั้งชุดของวงแหวนที่เลือก มีค่าแตกต่างกันไปในแต่ละกรณี โดยที่ต้นทุนของโครงข่ายจะมีค่าสูงขึ้นถ้าโครงข่ายมี Connectivity ตํ่า ต้นทุนของโครงข่ายยังมีค่าสูงขึ้นเมื่อทราฟฟิกหรือจำนวนความยาวคลื่นที่มัลติเพลกซ์ในเส้นใยแสงมีค่าสูงขึ้น นอกจากนั้น จากการเปรียบเทียบต้นทุนของโครงข่ายกับต้นทุนที่ได้จากกรรมวิธีโครงสร้างแบบเมช พบว่าในสภาวะปกติต้นทุนของโครงสร้างแบบวงแหวนมีค่าทัดเทียมกับโครงสร้างแบบเมช แต่ในสภาวะที่ต้องมีการเผื่อความจุสำรองพบว่าต้นทุนของโครงสร้างแบบวงแหวนสูงกว่าโครงสร้างแบบเมชมาก ท้ายที่สุดได้มีการศึกษาถึงความสำคัญ ของอุปกรณ์แปลงผันความยาวคลื่น พบว่าอุปกรณ์แปลงผันความยาวคลื่นเป็นอุปกรณ์ที่ไม่มีความจำเป็นสำหรับโครงข่าย WDM ที่ใช้โครงสร้างแบบวงแหวนหลายวง