Kỹ thuật chuyển mạch burst quang và ứng dụng trong mạng truyền tải thế hệ sau

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THƠNG -o0o - CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc -o0o - ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên : Lưu Thế Chung Lớp : ĐTVT Khoá : 2002 – 2007 Ngành : Điện tử – Viễn thông TÊN ĐỀ TÀI: CHUYỂN MẠCH BURST QUANG VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI THẾ HỆ SAU NỘI DUNG ĐỒ ÁN : - Tổng quan mạng truyền tải quang - Kỹ thuật chuyển mạch burst quang - Mạng truyền tải quang cấu trúc vòng OBS - Nghiên cứu ứng dụng mạng truyền tải hệ sau Ngày giao đề tài: Ngày nộp đồ án: 2007 10/2007 Hà Nội, ngày tháng năm 2007 Giáo vên hướng dẫn Thầy giáo:………………Nam NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… Điểm: (Bằng chữ: ) Ngày tháng năm 2007 Giáo vên hướng dẫn Thầy giáo:…………… Nam NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN: ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………… …… Điểm: (Bằng chữ: ) Ngày tháng năm 2007 Giáo viên phản biện MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .1 LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH QUANG 1.1 Tổng quan mạng truyền tải quang 1.2 Tổng quan chuyển mạch quang 1.2.1 Tầm quan trọng chuyển mạch quang .6 1.2.2 Nguyên tắc chung chuyển mạch quang 1.2.3 Phân loại chuyển mạch quang 10 1.2.3.1 Chuyển mạch kênh quang .10 1.2.3.2 Chuyển mạch gói quang 11 1.2.3.3 Chuyển mạch burst quang 13 CHƯƠNG II: KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH BURST QUANG 16 2.1 Cấu trúc hoạt động mạng chuyển mạch burst quang 16 2.1.1 Cấu trúc mạng chuyển mạch burst quang 16 2.1.2 Cấu trúc node mạng chuyển mạch burst quang 18 2.1.2.1 Cấu trúc node lõi 18 2.1.2.2 Cấu trúc node biên 19 2.1.3 Hoạt động mạng chuyển mạch OBS 21 2.2 Các phương thức điều khiển chuyển mạch burst quang 24 2.2.1 Phương thức điều khiển theo kiểu TAG 24 2.2.2 Phương thức điều khiển theo kiểu TAW 25 2.2.3 Phương thức điều khiển theo kiểu IBT 26 2.2.4 Phương thức điều khiển theo kiểu RFD .26 2.3 Các giao thức sử dụng để đăng ký tài nguyên OBS .27 2.3.1 Giao thức JIT (Just-In-Time) .27 2.3.2 Giao thức JET(Just-Enought-Time) 29 2.4 Một số vấn khác đề liên quan đến chuyển mạch burst quang .35 2.4.1 Các chế đăng ký bước sóng 35 2.4.1.1 Thiết lập giải phóng rõ ràng 35 2.4.1.2 Thiết lập rõ ràng giải phóng ước lượng .36 2.4.1.3 Thiết lập ước lượng giải phóng rõ ràng .36 2.4.1.4 Thiết lập giải phóng ước lượng 36 2.4.2 Thời gian trễ 36 2.4.2.1 Không đăng ký 37 2.4.2.2 Đăng ký chiều 37 2.4.2.3 Đăng ký hai chiều 37 2.4.3 Tranh chấp giải tranh chấp mạng OBS 38 2.4.3.1 Phương pháp sử dụng đệm quang .38 2.4.3.2 Phương pháp chuyển đổi bước sóng 40 2.4.3.3 Phương pháp định tuyến đổi hướng 40 2.4.3.4 Phương pháp phân mảnh burst 41 CHƯƠNG III: MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG CẤU TRÚC VÒNG OBS .43 3.1 Giới thiệu chung 43 3.2 Kiến trúc mạng node mạng vòng OBS 43 3.2.1 Kiến trúc mạng vòng OBS 43 3.2.2 Kiến trúc node mạng mạng vòng OBS .45 3.3 Hoạt động bước sóng điều khiển mạng vịng OBS .47 3.4 Các giao thức truy nhập mạng vòng OBS .49 3.4.1 Nguyên lý truy nhập mạng vòng OBS .50 3.4.2 Giao thức quay vòng lựa chọn với ngẫu nhiên (RR/R) 52 3.4.3 Giao thức quay vòng phục vụ kiên trì (RR/P) 54 3.4.4 Giao thức quay vịng phục vụ khơng kiên trì (RR/NP) 57 3.4.5 Giao thức quay vòng thẻ (RR/Token) 59 3.4.6 Giao thức quay vịng có xác nhận (RR/ACK) 61 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG OBS TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU 64 4.1 Giới thiệu mạng hệ sau .64 4.2 Mạng truyền tải quang hệ sau 69 4.3 Chuyển mạch nhãn đa giao thức có sử dụng OBS 71 4.4 OBS vấn đề tối ưu hóa hệ thống hàng đợi 73 4.5 Các kiến trúc OBS hệ .75 4.6 OBS hỗ trợ điều khiển luồng 77 4.7 Khả ứng dụng OBS mạng truyền tải hệ sau 78 KẾT LUẬN .79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .80 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACK API AQM ATM BBM BHP DFDP DFSDP DR DWDM DXC FCFS FDL FDDI FIFO FRP HDTV IBT IM IN IP ISPs JET JIT LAN LCFS LIB MAN MPLS MUX NGN OADM Acknowlegment Application Program Interface Active Queue Management Asynchronous Transfer Mode Buffered Burst Multiplexer Burst Header Packet Deflecr First, Drop Policy Deflect First, Segment and Drop Policy Delay Reservation Dense WDM Digital Cross connect First Come, First Served Fiber Delay Line Fiber Distributed Data Interface First In, First Out Fast Reservation Protocol High Difinition Television In-Band-Terminal Input Module Intelligent Network Internet Protocol Internet Service Providers Just Enought Time Just In Time Local Area Network Last Come, First Served Label Information Base Metro Area Network Multi Protocol Label Switching Multiplexer Next Generation Network Optical Add/Drop Multiplexer Thông tin xác nhận Giao diện trình ứng dụng Quản lý hàng đợi tích cực Chế độ truyền tải khơng đồng Bộ ghép burst có đệm Gói tiêu đề burst Đổi hướng trước, sách loại bỏ Đổi hướng trước, sách phân mảnh loại bỏ Đăng ký trễ WDM mật độ cao Kết nối chéo số Đến trước, phục vụ trước Đường dây trễ quang Giao diện liệu phân bố cáp Vào trước, trước Giao thức đăng ký trước Truyền hình độ phân giải cao Tên giao thức Module đầu vào Mạng thông minh Giao thức Internet Nhà cung cấp dịch vụ Internet (tên giao thức) (tên giao thức) Mạng nội hạt Đến sau, phục vụ trước Cơ sở thông tin nhãn Mạng đô thị Chuyển mạch nhãn đa giao thức Bộ ghép kênh Mạnh hệ Bộ xen rẽ quang OBS ODL ODD OLS OM OPR OPS OSM OSN OXC PSE RFD RR/ACK Optical Burst Switching Optical Delay Line Only Destination Delay Optical Lable Switching Output Module Optical Packet Routing Optical Packet Switching Optical Switching matrix Optical Switching node Optical Cross-Connect Primitive Switching Element Reserve-a-fixed-Delay Round-Robin With Acknowlegment Round-Robin With NonRR/NP Persistent service RR/P Round-Robin With Persistent service Round-Robin With selection RR/R Random RR/Token Round-Robin With Token RS Random Selection SCU Switching Control Unit SDH Synchronous Digital Hierarchi SONET Synchronous Optical Network TAG Tell Ang Go TAW Tell And Wait TCP Transfer Control Protocol TDM Time Dvision Multiplexing Wavelength Add/drop Division WADM Multiplexing WAN Wide Area Network WDM Wavelength Division Multiplexer WR-OBS Wavelength-Route OBS Chuyển mạch Burst quang Đường dây trễ quang (tên giao thức) Chuyển mạch nhãn quang Module đầu Định tuyến gói quang Chuyển mạch gói quang Ma trận chuyển mạch quang Nút chuyển mạch quang Kết nối chéo quang Phần tử chuyển mạch sơ cấp Đăng ký trễ cố định Giao thức quay vịng có xác nhận Giao thức quay vịng phục vụ khơng kiên trì Giao thức quay vịng phục vụ kiên trì Giao thức quay vịng với lựa chọn ngẫu nhiên Giao thức quay vòng với thẻ Lựa chọn ngâu nhiên Khối điều khiển chuyển mạch Ghép kênh cận đồng Mạng quang đồng (tên giao thức) (tên giao thức) Giao thức điều khiển truyền dẫn Ghép kênh phân chia theo thời gian Bộ xen rẽ theo bước sóng Mạng điện rộng Bộ ghép kênh phân chia theo bước sóng OBS định tuyến theo bước sóng LỜI NĨI ĐẦU Cuối thể kỷ 20 nhiều nhà khai thác viễn thông giới chứng kiến biến động lớn chất lưu lượng truyền tải mạng Lưu lượng phi thoại dần lấn át lưu lượng thoại truyền thống Nguyên nhân sâu xa vấn đề tốc độ phát triển vượt bậc lưu lượng Internet gia tăng không ngừng số người sử dụng nhà cung cấp dịch vụ Internet làm cho Internet ngày trở nên hữu dụng Các gọi truyền thống bị thay gọi số liệu với đặc tính lưu lượng “bùng nổ”, thời gian gọi dài có tính bất đối xứng (lưu lượng đường lên khác với lưu lượng đường xuống…), tạo nên thách thức cho nhà khai thác mạng Kiến trúc mạng IP ngày xây dựng theo kiểu xếp chồng giao thức công nghệ ATM, SDH WDM Do có nhiều lớp liên quan nên đặc trưng kiến trúc dư thừa tính năng; chi phí liên quan đến vận hành khai thác cao Hơn nữa, kiến trúc trước sử dụng để cung cấp tiêu đảm bảo cho dịch vụ thoại thuê kênh, không thiết kế phù hợp cho mạng số liệu Do khơng thật thích hợp ứng dụng hoạt động dựa cơng nghệ chuyển mạch gói đặc biệt ứng dụng có nguồn gốc IP Một số nhà cung cấp tổ chức tiêu chuẩn đề xuất giải pháp khai thác IP kiến trúc mạng đơn giản, lớp WDM nơi cung cấp băng tần truyền dẫn vô lớn Những giải pháp cố gắng giảm tối đa tính dư thừa, thông tin mào đầu giao thức, đơn giản hố cơng việc quản lý qua truyền tải IP lớp WDM (lớp mạng quang) hiệu tốt Việc loại bỏ lớp mạng trung gian kiến trúc mạng truyền tải IP gắn liền với phát triển công nghệ chuyển mạch quang Sự mở rộng chức chuyển mạch quang tới lớp cao tạo kiến trúc mạng vơ đơn giản, mục tiêu hướng đến tương lai; kiến trúc mạng gồm hai lớp: IP/quang Hiện sản phẩm chuyển mạch bước sóng quang thương mại hố Chuyển mạch burst quang (OBS), chuyển mạch gói quang (OPS)