Bài giảng Mạng chuyển mạch gói quang

Slide 1 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 42010 Chapter 3Mạng chuyển mạch gói quang 3 1 Giới thiệu mạng chuyển mạch gói quang 3 2 Ghép kênh quang theo thời gian 3 3 Thực hiện đồng bộ 3 4 Xử lý mào đầu quang ( Optical Header Processing) 3 5 Chuyển mạch nhóm quang (Optical Burst Switching) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 42010 Chapter 3Mạng chuyển mạch gói quang 3 1 Đặt vấn đề Bộ chuyển mạch gói quang có thôn.

4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.1 Giới thiệu mạng chuyển mạch gói quang 3.2 Ghép kênh quang theo thời gian 3.3 Thực đồng 3.4 Xử lý mào đầu quang ( Optical Header Processing) 3.5 Chuyển mạch nhóm quang (Optical Burst Switching) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.1 Đặt vấn đề Bộ chuyển mạch gói quang có thơng lượng cao định tuyến điện tử: ƒ Electronic router có thơng lượng cao khoảng Tb/s; với tốc độ 10 Gb/s cổng ƒ Chuyển mạch quang có thơng lượng tới nx10-100 Tb/s; với tốc độ 40 - 160 Gb/s kênh Sơ đồ khối chuyển mạch gói Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.2 Ghép kênh quang theo thời gian 3.2.1 Ghép kênh quang mức bit (bit-interleaved multiplexing) Sơ đồ nguyên lý ghép kênh quang mức bit Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.2.1 Ghép kênh quang mức bit (bit-interleaved multiplexing) Nguyên lý hoạt động ghép kênh quang mức bit Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.2.1 Ghép kênh quang mức bit (bit-interleaved multiplexing) Nguyên lý hoạt động tách kênh quang mức bit Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.2.2 Ghép kênh quang mức gói tin (packet-interleaved multiplexing) Sơ đồ nguyên lý ghép kênh quang mức gói tin (gồm bit) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.2.2 Ghép kênh quang mức gói tin (packet-interleaved multiplexing) Nguyên lý hoạt động ghép kênh quang mức gói tin • Việc làm trễ (delay) thực sợi quang có độ dài thích hợp (1m Sq ≈ ns) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.2.2 Ghép kênh quang mức gói tin (packet-interleaved multiplexing) Nguyên lý hoạt động nén làm trễ xung quang giai đoạn j Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.2.2 Ghép kênh quang mức gói tin (packet-interleaved multiplexing) Nguyên lý hoạt động tách kênh quang mức gói tin Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.3 Thực đồng - Ta cần đồng xung tín hiệu đến local clock; hai xung tín hiệu đến hay xung bắt đầu khung Sơ đồ nguyên lý khối đồng (synchronizer) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter Sơ đồ nguyên lý khối đồng sử dụng delay line 2x2 switch Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.4 Xử lý mào đầu quang ( Optical Header Processing) Sơ đồ khối chuyển mạch gói tồn quang 1x2 Ba khối chức chuyển mạch: • Khối xử lý mào đầu quang • Khối nhớ flip-flop quang • Khối chuyển đổi bước sóng Hanoi University of Technology Dạng gói tin sử dụng gồm: • Phần mào đầu tin • Khoảng bảo vệ • Phần tải tin • Phần gói tin Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter Bộ xử lý mào đầu toàn quang [1] Để xử lý mào đầu quang, Header Processing Unit (HPU) sử dụng cấu trúc SLALOM (Semiconductor Laser Amplifier in Loop Mirror) với nguyên lý hai xung tương quan quang Bộ HPU tạo xung tương quan quang đầu với mẫu mào tin phù hợp, dùng để định tuyến gói tin Năng lượng quang vào SLALOM chia làm hai: • Tín hiệu liệu truyền CW (Clock-wise) • Tín hiệu liệu truyền CCW (Counter Clock-wise) Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter Nguyên lý hai xung tương quan SLALOM • T : khoảng cách hai xung bit mào • τ: biểu diễn dịch chuyển tương đối SOA • τe : thời gian khơi phục SOA (~ ns) Xảy ba khả năng: ƒ T - 2τ > τe (hình a): Xung tín hiệu CCW nằm hai xung CW, xung KĐ ko bão hồ khơng có xung tương quan tạo ƒ T - 2τ│< τe (hình b): Chỉ có xung tương quan tạo xung CCW bão hoà lúc với xung thứ hai tín hiệu CW ƒ 2τ - T > τe (hình c) : Khơng có xung tương quan tạo ƒ Xét mẫu bit mào đầu: “FF0FF” “00000”: bit tương ưng với thời gian T Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter Chuyển mạch gói tồn quang: kết thực nghiệm Tốc độ liệu gói tải tin 2.5 Gbit/s, sử dụng hai mẫu mào tin: ƒ Header1 có mẫu bit mào: “FF0FF00” ƒ Header2 có mẫu bit mào: “0000000” Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter Dạng tín hiệu thu hai cổng chuyển đổi bước sóng Header1: “FF0FF00” Header2: “0000000” • Giả sử gói tin với Header1 gửi tới đầu vào SLALOM, tạo xung tương quan đầu SLALOM, gói tin định tuyến theo bước sóng λ1 • Nếu gói tin với Header2 gửi tới đầu vào SLALOM, khơng có xung tương quan đầu SLALOM, gói tin định tuyến theo bước sóng λ2 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter Bộ xử lý mào đầu toàn quang nhiều đầu ra: Kết thực nghiệm Gói tải tin bị triệt trung bình 14.39 dB Gói tải tin bị triệt trung bình 14.44 dB Cơng suất quang đầu vào trung bình –1.73 dBm 2τ1 = 4.8 ns cho HPU1 2τ2 = 6.4 ns cho HPU2 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications Mạng chuyển mạch gói quang 4/2010 Chapter Bộ xử lý mào đầu tồn quang kết hợp với tiền xử lý ¾ Đơn giản hóa dạng gói tin sử dụng ¾ Xử lý gói mào tin với cơng suất thấp, hiệu suất cao ¾ Giảm bớt cấu trúc chuyển mạch gói quang, nâng cao khả tích hợp [1] H J S Dorren et al., “Optical packet switching and buffering by using all-optical signal processing methods,” IEEE Journal of Lightwave Technology, vol 21, pp 2-12, 2003 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.5 Chuyển mạch nhóm quang (Optical Burst Switching) Sơ đồ ngun lý chuyển mạch nhóm quang • Vấn đề đặt ra: thời gian thiết lập kết nối lớn thời gian truyền gói tin • Ngun lý: - Thiết lập đường truyền trước, chiếm băng thông truyền gói tin - Gói tin điều khiển truyền bước sóng khác với liệu nhằm thiết lập đường truyền T- khoảng cách thời điểm truyền gói tin điều khiển liệu cần chọn cho tối ưu, d - thời gian trễ xử lý Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter ƒ Ưu điểm Optical Burst Switching (OBS): ™ Truyền riêng gói tin điều khiển (mào đầu) liệu, có khỏang trễ thời gian nên tốc độ xử lý không yêu cầu khắt khe chuyển mạch gói quang ™ Gói tin mào đầu chuyển trước nên định tuyến chuyển mạch có đủ thời gian thiết lập cấu hình trường chuyển mạch định tuyến ⇒ tốc độ thiết lập cấu hình phù hợp với khả cơng nghệ tương lai gần ™ Giải pháp định tuyến OBS lựa chọn hiệu chuyển mạch gói quang ™ OBS kết hợp ưu điểm chuyển mạch gói chuyển mạch kênh Tài liệu tham khảo chương 3: [2] R Ramaswani, K Sivarajan, “Optical Networks: A practical Perpective”, Morgan Kaufmann, 2nd edition, 2002, ISBN 1-55860-655-6 Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications ... mạch gói quang Chapter 3.4 Xử lý mào đầu quang ( Optical Header Processing) Sơ đồ khối chuyển mạch gói tồn quang 1x2 Ba khối chức chuyển mạch: • Khối xử lý mào đầu quang • Khối nhớ flip-flop quang. .. Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter 3.5 Chuyển mạch nhóm quang (Optical Burst Switching) Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch nhóm quang • Vấn đề đặt ra: thời gian thiết... Faculty of Electronics and Telecommunications 4/2010 Mạng chuyển mạch gói quang Chapter Chuyển mạch gói tồn quang: kết thực nghiệm Tốc độ liệu gói tải tin 2.5 Gbit/s, sử dụng hai mẫu mào tin: ƒ