tổng quan mạng toàn quang

1. Tổng quan mạng toàn quang 4 1.1 Các kiểu mạng toàn quang 4 1.2 Kiến trúc mạng toàn quang 6 1.2.1 Kiến trúc chức năng (functional architecture) 6 1.2.1.1 Lớp mạng kênh quang (Optical Channel Layer Network) 7 1.2.1.2 Lớp mạng ghép kênh quang 7 1.2.1.3 Lớp mạng truyền dẫn quang 8 1.2.2 Kiến trúc mạng (network architecture) 8 1.2.1.1 Kiến trúc AT&T/MIT-LL/DEC AON 8 1.2.1.2 Kiến trúc Bellcore’s AON 13 2. Các linh kiện và thiết bị cơ bản trong mạng toàn quang 14 2.1 Sợi quang 14 2.2 Bộ phát/thu tín hiệu quang 16 2.3 Bộ lọc và bộ ghép kênh quang 17 2.4 Bộ chuyển mạch quang 18 2.5 Bộ chuyển đổi bước sóng 19 2.5.1 Chuyển đổi bước sóng O-E 20 2.5.2 Chuyển đổi bước sóng toàn quang 20 2.6 Bộ khuếch đại quang 21 2.7 Cấu trúc mạng DWDM 24 2.7.1 Thiết bị đầu cuối OLT 26 2.7.2 Bộ ghép/xem OADM 27 2.7.3 Bộ kết nối chéo quang OXC 30 3. Một số công nghệ quan trọng trong mạng AON 36 3.1 Công nghệ kênh quang 36 3.1.1 Kênh quang 36 3.1.2 Đường dẫn bước sóng và đường dẫn bước sóng ảo 43 3.2 Công nghệ chuyển mạch kênh quang 44 3.2.1 Cấu trúc chuyển mạch WP 47 3.2.2 Cấu trúc hệ thống chuyển mạch WP/VWP 47 3.2.3 Cấu trúc chuyển mạch ma trận đầy đủ 49 3.3 Công nghệ chuyển mạch gói quang 50 4. Kết luận 54 4.1 Ứng dụng của mạng toàn quang 54 4.2 Những hạn chế 56 4.3 Kết luận và khuyến nghị 57 1 MỞ ĐẦU Sự bùng nổ của mạng Internet, sự phát triển số lượng người sử dùng, sự phát triển của các ứng dụng và dịch vụ mới trên nền IP, đó là những gì mà chúng ta đã chứng kiến trong vòng gần một thập kỉ qua. Xét về mặt kỹ thuật, để đáp ứng được sự phát triển đó, hạ tầng mạng truyền dẫn bao gồm mạng đường backbone và mạng truy nhập đã và đang phải nâng cao dung lượng bằng cách chuyển dần sang mạng truyền dẫn cáp sợi quang. Mạng truyền dẫn quang đã đáp ứng được rất nhiều yêu cầu về dung lượng (tối đa 50Tbps), chi phí xây dựng và tính bảo mật thông tin. Hai công nghệ quan trọng gần đây giúp tăng dung lượng hệ thống là WDM và khuêch đại sợi quang EDFA. Từ khoảng năm 1986 trở lại đây có rất nhiều các dựán xây dựng mạng đường trục cáp quang biển quốc tếđược triển khai, đã giúp tăng cường khả năng trao đổi thông tin giữa các quốc gia, lãnh thổ trên thế giới. Tiếp đến là các mạng đường trục trên đất liền ở các quốc gia được xây dựng trên nền tảng truyền dẫn sợi quang. Vào đầu năm 1988, các công nghệ SONET và SDH là những chủ đề nóng được đề cập đến như là những chuẩn ghép kênh cho các mạng đường trục trong tương lai. SONET và SDH là các chuẩn thiết kế từ đầu cho các hệ thống TDM (chiếm đa số vào những năm 1980). Sử dụng TDM, một luồng dữ liệu ở tốc độ cao hơn được tạo ra trực tiếp bằng cách ghép các kênh có tốc độ bit thấp hơn. Thực tế đã có rất nhiều các hệ thống SDH/SONET đã và vẫn đang được triển khai. Các hệ thống TDM dung lượng cao hoạt động ở tốc độ OC-192 hoặc 10Gbps. Tuy nhiên ta sẽ gặp khó khăn khi muốn chuyển lên tốc độ OC-768 hoặc lớn hơn do hạn chế tần số hoạt động của linh kiện điện tử. Đến năm 1997, công nghệ WDM được đánh giá là công nghệ ghép kênh số một giúp tăng dung lượng hệ thống lên hàng trăm lần, giảm chi phí đầu tư. Công nghệ WDM cho phép ghép nhiều kênh tốc độ bít khác nhau trên cùng một sợi quang bằng cách đặt các kênh trên các bước sóng khác nhau. Hiện nay đã có thiết bị ghép kênh WDM có khả năng ghép 80 kênh (bước sóng). Với việc chỉ xử lý tín hiệu quang tại các node mạng, đã loại bỏ sự hạn chế của thiết bị điện tử, và đưa ra một mạng mới tên là mạng toàn quang (AON). Mạng toàn quang định tuyến bước sóng được coi là ứng cử viên cho mạng backbone diện rộng thế hệ tiếp theo. Mạng AON được xây dựng từ các thiết bị ghép kênh WDM (kèm theo khả năng xen/tách) và các thiết bị đấu chéo OXC (cross-connect). Hệ thống DWDM có khả năng ghép 32 bước sóng hoặc nhiều hơn trong dải 1550nm, tăng dung lượng trên sợi quang đang có và trong suốt với tốc độ bít. Mạng AON làm việc với các bước sóng khác nhau ở lớp vật lý, ghép kênh WDM và định tuyến theo bước sóng. Nó gồm các node định tuyến bước sóng quang được nối với nhau bằng các kết nối sợi quang. Một lightpath phải được thiết lập giữa hai node định tuyến bất kì trước khi chúng trao đổi thông tin. Mạng sẽ phải xác định tuyến (route/path) nối node này và gán một bước sóng rỗi cho các kết nối dọc theo đường đi. Lightpath chính là một kết nối quang trực tiếp giữa hai node không qua bất kì một thiết bịđiện tử trung gian nào. Để thiết lập 2 một lightpath, thông thường yêu cầu mạng phải phân bổ một bước sóng chung trên tất cả các kết nối dọc theo đường đi của lightpath. Đó chính là yêu cầu về tính liên tục bước sóng, điều khiến cho mạng định tuyến bước sóng khác với các mạng điện thoại chuyển mạch truyền thống. Một yêu cầu sẽ bị từ chối nếu không có bước sóng chung còn rỗi trên toàn tuyến. Một trong những mục tiêu cơ bản của bài toán thiết kế mạng AON định tuyến bước sóng là phải giảm tối thiểu xác suất nghẽn toàn mạng. Bài tiểu luận này đã trình bày về Tổng quan Mạng toàn quang: Kiến trúc của mạng, chi tiết về các thiết bị và linh kiện trong mạng toàn quang, đồng thời cũng nêu lên những công nghệ quan trọng trong mạng toàn quang như chuyển mạch và ghép kênh quang. Nhóm sinh viên thực hiện: - Hoàng Trung Hiếu (CB100629) - Phạm Văn Hồng (CB100637) - Phạm Huyên () - Nguyễn Mạnh Linh () - Nguyễn Sỹ Thanh Sơn () - Hoàng Văn Thắng() 3 1. Tổng quan mạng toàn quang 1.1 Các kiểu mạng toàn quang Mạng toàn quang có thể phân chia thành: Passive Optical Networks (PONs), Transparent Optical Networks (TONs), và Ultra-high-speed Optical Networks (UONs). Các mạng này được thảo luận chi tiết ở mục sau. a. Passive Optical Networks (PONs) PON sử dụng cá thành phần quang thụ động như: cáp quang, directional coupler, star coupler, router thụ động, và bộ lọc. Nhìn chung, PÓN được thiết kể cho truyền thông ở khoảng cách ngắn, bé hơn 30 dặm. Với khoảng cách ngắn, tín hiệu quang không yêu cầu khuyêch đại. Nó loại trừ việc sử dụng tất cả các thành phần tíh cực yêu câu năng lượng điện để xử lý. PONs cũng đáp ứng các yêu cầu về giá thành rẻ, độ tin cậy cao và băng thông lớn. Do vậy, nó được xem như là một giải pháp hấp dẫn cho mạng cục bộ (Local Area Networks – LANs) và mạng Metropolitan Area Networks (MANs). Mạng LANs và MANs toàn quang thụ động có thể được cấu hình sử dụng topo hình sao, cây, bus và vòng. Chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng như: - Fiber to The Curb (FTTC) - Fiber to The Building (FTTB) - Fiber to The Home (FTTF) Thêm vào đó, PONs có thể được sử dụng cùng với các mạng khác để cung cấp tín hiệu quang trong truyền thông điểm – đa điểm. Những mạng này gồm Digital Loop Carrier (DLC) Integrated Access, Wireless Multi-channel Multi-point Distribution System (MMDS), High Dât-rate Digital Subscriber Line (HDSL) và Very High Dât-rate Digital Subscriber Line (VDSL) Sử dụng PON có thể giảm giá thành của DLC bởi việc cung cấp giải pháp feeder cáp quang đa điểm. Hệ thống PON có thể được dùng giữa Central Office và thiết bị đầu cuối ở xa DLC, do đó , nó cung cấp giải pháp vòng cục bộ băng rộng. Các mạng không dây băng rộng yêu cầu mạng feeder băng thông cao từ Central Office ddeens nhiều trạm. Các trạm gốc có thể được kết nối và lưu lượng ngược về Central Office có thể được tăng lên nhờ PON. Theo truyền thống, kiến trúc bus cáp đồng trục tín hiệu analog được sử dụng chính trong mạng CATV (cable television). Các mạng cáp đồng trục yêu cầu bộ khuếch đại giá thành cao và đắt đỏ khi bảo tri, hiện tại được thiết kế choc ho các dịch vụ đơn công. Kiến trúc Hybrid Fiber Coax (HFC) cho phép mạng CATV cung cấp dịch vụ song công. Một cách điển hình, mạng HFC có thể dung cấp dung lượng kênh từ 30 đến 40Mb/s cho downstream, sử dụng kênh analog 6MHz chia sẻ bởi khoảng 100 – 250 hộ. Tuy nhien, HFC có vấn đề với dung lượng upstream, nhưng có thể khắc phục bằng cách triển khai PON giữa trạm head-end 4 và các node quang. Công nghệ PON over HFC cung cấp dịch vụ song công, ít lỗi, cân băng, những yêu cầu cần thiết cho các ứng dụng tương tác băng rộng. PON có thể dùng WDM, Sub-Carrier Multiplexing (SCM), OTDM hoặc sự kết hợp các công nghệ này để truyền dẫn phức hợp các tín hiệu video, voice, dât, bao gồm Plain Old Telephone Service), Integrated Services Digital Network (ISDN), T1/E1, T3/E3, OC-3, OC-12, OC-48 và Truyền hình kỹ thuật số, tương tự. b. Transparent Optical Networks (TONs) TONs cho phép tín hiệu truyền qua các node trong mạng không phụ thuộc vào điều chế tín hiệu, tốc độ dât, và các đặc điểm cụ thể. PONs có thể được xây dựn theo nhiều đường. Tuy nhiên, tính linh động, hiệu năng cao, khả năng từ local đến global là những mục tiêu chính cho việc sử dụng PONs. Trong khi hầu hết các thành phần quang có thể được thiết kế để độc lập với kiểu tín hiệu, những tồn tại về giới hạn truyền dẫn do những yêu cầu về hiệu năng end-to-end cho các dạng tín hiệu và các tốc độ truyền dữ liệu. Các kiểu tín hiệu khác nhau có độ nhạy khác nhau tới suy hao tích lũy như: tán sắc đơn sắc, tán sắc phân cự, nhiễu khuếch đại, nhiễu xuyên kênh, và các tính chất phi tuyến quang học. Xa hơn, nó rất khó hỗ trợ truyền dẫn tín hiệu analog bời vì tính nhạy cảm với phản xạ quang học và những yêu cầu tuyến tính stringent cho laser sử dụng trong bộ chuyển đổi bước song. Do đó, mạng toàn quang trong suốt có thể không hoàn toàn là trong suốt. Để giảm bớt vấn đề này, có một số đề xuất định nghĩa các mức trong suốt trong mạng toàn quang trong suốt. Những mức này là: +) 4T-transparent-trong suốt về dạng điều chế, mã đường dây, tần số đồng hồ, định dạng truyền dẫn +) 3T-transparent- Trong suốt về mã đường dây, hồi phục clock, và định dạng truyền dẫn +) 2T-transparent-Trong suốt về tần số đồng hồ và định dạng truyền dẫn +) 1T- Trong suốt về định dạng truyền dẫn c. Ultra-high speed optical network AONs tốc độ siêu cao sử dụng các đặc điểm về tốc độ rất cao của các hiện tượng quang học để truyền tải các xung quang siêu ngắn (hoặc solitons), ở 100 Gb/s hoặc lớn hơn trên khoảng cách rất dài. Một số các công nghệ chủ chốt cần thiết cho việc xây dựng các mạng toàn quang AONs tốc độ siêu cao bao gồm các xung quang siêu ngắn, ghép kênh, truyền dẫn siêu nhanh của solitons, phục hồi đồng hồ, và các bộ đệm quang. Các xung quang siêu ngắn có thể được tạo ra bằng cách sử dụng các bộ laser bán dẫn tăng ích-chuyển mạch và Mode-Locked Laser (MLLs). Thông thường, AONs tốc độ siêu cao sử dụng OTDM Có hai đặc tính vật lý của sợi quang điều khiển việc thiết kế mạng quang. Thứ 5 nhất là tán sắc đơn sắc. Đây là tính chất tuyến tính của tất cả các sợi quang gây ra khiến cho ánh sáng với tần số khác nhau có vận tốc khác nhau. Xung ánh sáng có xu hướng trải rộng ra và khiến cho khó có thể khôi phục dòng bit. Tính chất thứ hai đó là khi ánh sáng truyền trong sợi quang, nó gây ra những thay đổi cực nhỏ được định nghĩa bởi năng lường và hình dạng của xung, gọi là hiệu ứng Kerr. Giải pháp là format các xung này một cách đặc biệt để tận dụng hai đặc điểm nay. Điều này dẫn đến tán sắc được cân bằng và hiệu quả nén triệt tiêu nhau. Các xung mất năng lượng dẫn đến mất độ sáng trong sợi quang. Khi năng lượng tiêu hao, nén phi tuyến dừng lại và xung bắt đầu trải rộng. Điều nay yêu cầu các sợi quang bù tán sắc để nén lại xung ánh sáng. Trong OTDM, phục hồi clock là rất cần thiết để ước lượng chính xác thông tin định thời trong tín hiệu đến ở đầu cuối nhận tín hiêu. Nó cho phép receiver đồng bộ với luồng thông tin đến. Hai kỹ thuật phục hồi clock được đề xuất cho mạng toàn quang tốc độ siêu cao sử dụng OTDM. Trong kỹ thuật thứ nhất, một đồng hồ quang cục bộ có tốc độ điều khiển bời nguồn RF được khóa tới dòng xung OTDM dến. Trong kỹ thuật thứ hai, Nonlinear Optial Loop Mirror (NOLM) được sử dụng như cảm biến phase bit quang. NOLM bao gồm một coupler fiber 3-db với hai cộng tham gia xuyên suốt chiều dài sợi quang. Sau khi đồng hồ quan đươc khôi phục, bộ tách kênh cần đệm các slot mong muốn hoặc header của tín hiệu quang đến sử dụng thiết bị lưu trữ quang. Xa hơn, nó cần giảm tốc độ dât nhawmcf giao tiếp tin hiệu mong muốn với receiver cho việc xử lý dât kế tiếp. Tuy nhiên, bộ nhớ quang random access không tồn tại, thay vào đó, ta sử dụng các line hoặc loop quang delay như là bộ đêm quang. Mạng toàn quang tốc đọ siêu cao có nhiều bước tiến về hiệu năng, tuy nhiên nhiều công nghệ cần thiết để hỗ trợ các chức năng trong mạng toàn quang tốc độ siêu cao mới chỉ có trong phòng thí nghiệm. Do vậy mạng toàn quang tốc độ siêu cao được xem như là một giải pháp với mục tiêu về lâu dài. 1.2 Kiến trúc mạng toàn quang 1.2.1 Kiến trúc chức năng (functional architecture) ITU-T đã phát triển kiến trúc truyền tải chức năng cho các mạng truyền tải quang. Kiến trúc chức năng truyền tải được quy định trong khuyến nghị G.872. Kiến trúc truyền tải mô tả những chức năng AON từ 1 quan điểm cấp độ mạng. Nó dựa vào tài khoản cấu trúc phân lớp của 1 mạng quang, thong tin đặc tính client, sự kết hợp phân lớp client/server, cấu trúc lien kết mạng, và chức năng lớp mạng. Chức năng lớp mạng bao trùm truyền dẫn tín hiệu quang, đa phép kênh, giám sát, định tuyến, đánh giá hoạt động và khả năng sống sót của mạng. Phạm vi hiện tại của kiến trúc chỉ giới hạn cho tín hiệu số. Hơn nữa, kiến trúc chỉ dành cho WDM. Các kỹ thuật đa ghép kênh quang khác như OTDM, OCDM cần được nghiên cứu thêm. 6 Các kiến trúc vận chuyển chức năng sử dụng các phương pháp mô hình hóa mô tả trong ITU-T Khuyến nghị G.805, - Kiến trúc chức năng chung của mạng chuyển vận. Theo phương pháp này, các mạng truyền tải quang học bị chia thành những lớp mạng chuyển vận độc lập. Mỗi tầng mạng có thể được phân chia một cách riêng biệt trong một cách phản ánh cấu trúc nội bộ của lớp mạng. Hình 1 mô tả lớp cấu trúc của mạng truyền tải quang. Chúng bao gồm một lớp kênh mạng quang, một phần ghép kênh quang học lớp mạng, và truyền một phần quang học tầng mạng. Hình 1. Layered Structure of Optical Transport Network 1.2.1.1 Lớp mạng kênh quang (Optical Channel Layer Network) Lớp mạng kênh quang cung cấp kết cuối mạng end –to –end của các kênh quang cho sự truyền đạt minh bạch thông tin client của những định dạng khác nhau, chẳng hạn như truyền dẫn số đồng bộ SDH, cận đồng bộ PDH và chế độ truyền bất đối xứng ATM. Để cung cấp mạng ent –to –end, những khả năng sau đây được bao gồm trong lớp mạng kênh quang: Kết nối kênh quang sắp xếp lại cho định tuyến mạng linh động Xử lý mào đầu kênh quang để đảm bảo tính toàn vẹn của kênh quang đáp ứng thông tin Kênh quang giám sát các chức năng để kích hoạt những hoạt động cấp độ mạng và các chức năng quản lý như là cung cấp kết nối, trao đổi thông số QoS, và tính sống sót của mạng. 1.2.1.2 Lớp mạng ghép kênh quang Nó cũng cấp chức năng cho mạng của 1 tín hiệu quang đa bước song. Khả năng sau đây của mạng được bao hàm trong mục này: Phần ghép kênh quang kết nối sắp xếp lại cho linh hoạt mạng định tuyến đa bước sóng ; · Xử lý mào đầu phần ghép kênh quang để đảm bảo tính toàn vẹn của phần ghép kênh quang đa bước sóng tương thích thong tin. 7 Ghép kênh quang giám sát các chức năng để đảm bảo cấp độ phiên các hoạt động và các chức năng quản lý như là cung cấp kết nối phiên đa ghép kênh và tính sống sót cảu mạng 1.2.1.3 Lớp mạng truyền dẫn quang Phần này cung cấp chức năng cho truyền dẫn tín hiệu quang trên phương tiện quang của những kiểu khác nhau như là sợi quang đơn mode và đa mode. Chức năng này cũng bao gồm khả năng cho giám sát khuếch đại quang hoặc các trạm lặp. 1.2.2 Kiến trúc mạng (network architecture) Kiến trúc mạng quang đang trong giai đoạn phát triển. Tất cả phải được xem xét bởi NS/EP để đảm bảo tính tương thích của nó. Một trong số đó được trình bày dưới đây. 1.2.1.1 Kiến trúc AT&T/MIT-LL/DEC AON Tổ hợp được sản xuất bởi công ty American Telephone and Telegraph (AT&T), Digital Equiment Corporation (DEC), và Massachusetts Instude of Technology Lincoln Laborary (MIT-LL) đã phát triển hai mạng trên cơ sở WDM và OTDM. Những kiến trúc được kiểm tra theo ứng dụng NS/EP. a. Kiến trúc cơ sở WDM Kiến trúc cung cấp mở rộng qua bước sóng sử dụng lại và Time Division Multiplexing (TDM). Như đã thể hiện trong hình, kiến trúc sơ đồ ba mức (Ví dụ, Level-0 (L-0), Level-1 (L-1), và Level-2 (L-2) của mạng con. Mỗi mạng con là một mạng toàn quang hoạt động độc lập. 8 Ở mức thấp nhất của sơ đồ là các mạng con L-0, mỗi mạng là một mạng LAN hiệu năng cao. Người dùng truy nhập mạng L-0 qua đầu cuối quang (Optical Terminal – OT). Mỗi OT được kết nối tới mạng con L-0 sử dụng cặp cáp quang. Mỗi mạng con L-0 chia sẻ nội bộ bước sóng với sự mở rộng sử dụng lại bước sóng của các mạng L-0 khác nhau. Ở mức giữa của sơ đồ là mạng con L-1 hoặc các mạng metro (Metropolitan Area Network - MAN). Mỗi MAN liên kết với nhiều mạng con L-0 và cung cấp bước sóng sử dụng lại theo các mạng con L-0 khác nhau qua định tuyến bước sóng thụ động. Ở mức cao nhất của sơ đồ là mạng con L-2. Mạng này là một mạng diện rộng (Wide Area Network - WAN), bao gồm nhiều node kết nối theo mô hình mesh. Nó liên kết với các mạng con L-1 bằng các bộ định truyến và bộ chuyển đổi bước sóng. Mỗi mạng con cung cấp ba dạng dịch vụ tới mạng con hoặc các OT ở lớp dưới nó. Những dịch vụ này được phân loại thành dịch vụ Type-A, Type-B, Type-C và thực hiện các chức năng: • Dịch vụ Type-A: Mỗi dịch vụ cung cấp đường quang riêng cho kết nối point-to-point, point-to-multipoint và multipoint-to-multipoint. Với mỗi dạng, qua dịch vụ Type-A, đầu cuối quang có thể cung cấp point-to-point OC-192 và point-to-multipoint video đa điểm. Một “virtual” được chia sẻ phương tiện LAN, V-LAN, có thể được cấu hình qua multipoint-to- multipoint kênh A. Đầu cuối quang trên kết nối V-LAN qua giao thức đa truy nhập như slotted ALOHA. ALOHA là một phương thức truy nhập đa kênh, được phát triển bởi trường đại học HAWAII. • Dịch vụ Type-B: Nó là dịch vụ TDM đặt lịch, trong suốt với khe thời gian của nó và hữu dụng cho các ứng dụng băng thông thấp. Một người sử dụng có thể truyền dữ liệu trong nhiều tốc độ và định dạng khác nhau trong một khe hay một nhóm khe, tuy nhiên, chúng nên được cài đặt một kết nối cụ thể để đảm bảo khản năng hồi phụ của tín hiệu ở đầu nhận. Dịch vụ Type- B, hỗ trợ kết nối point-to-point, point-to-multipoint, multipoint-to- multipoint, song công, và đơn công. Những dịch vụ mà đầu cuối quang cung cấp qua kênh B bao gồm kết nối OC-3, mạng Ethernet hoặc Fiber Distributed Data Interface (FDDI). • Dịch vụ C: là một dịch vụ gói dữ liệu không đặt lịch. Trong dịch vụ này, một gói thông tin có thể được truyền trong một gói dữ liệu cụ thể và nhiều định dạng khác nhau trên một bước sóng. Dịch vụ này không trong suốt nếu nó phải phục vụ kết nối chung giữa tất cả các người dùng trong mạng toàn quang. Nó có thể được sử dụng cho sự tự cấu hình của mạng, quản lý và điều khiển mạng, mạng báo hiệu. Nó được sử dụng chính cho việc phân chia tài nguyên, hoạt động mạng, quản trị, và duy trì. Mỗi mạng con có một “người đặt lịch/chia vệc” để điều khiển các chức năng bao gồm cả cấp phát bước sóng và khe thời gian cho các điểm truy nhập (Access Point – AP). Những AP có giao tiếp quang giữa các OT và mạng toàn quang. “Người 9 đặt lịch” có thể được thực thi trong một hay nhiều OT hoặc trong node riêng, được kết nối tới mỗi mức của mạng con. Một thuật toán phân tán được sử dụng để chọn một OT là “Người chia việc” giữa các OT. Nếu một “người đặt lịch” bị hỏng, thuật toán phân tán sẽ thực hiện lại. Trên cơ sở các mức của mạng con, việc đặt lịch (schedule) được chia làm ba mức: level-0 (L-0), level-1 (L-1), level-2 (L-2) theo chức năng được thực hiện ở các mức tương ứng: • Scheduling mức 0: “Người phân lịch” L-0 đảm nhiệm chức năng sau:  Xác thực, ủy quyền, và các dịch vụ yêu cầu cho kết nối Type-A, Type-B, Type-C từ AP trong mạng toàn quang L-0 của nó;  Phân phối và lựa chọn thông tin thời gian cần thiết cho việc thiết lập kết nối Type-B;  Duy trì một schedule chính xác cho tất cả các bước sóng và cập nhật schedule khi kết nối được cài đặt hoặc bị ngắt;  Lựa chọn thông tin tài khoản; và  Kết nối với “người phân lịch” L-1 của nó, đảm bảo các chính sách điều khiển và quản lý, và thực hiện một vài chức năng phụ trợ như ánh xạ tên tới địa chỉ (name-to-address mapping). • Scheduling mức 1: Hỗ trợ thêm cho các chức năng của “người phân lịch” L-0, một “người phân lịch” L-1 phải thực hiện chức năng sau:  Xác thực, ủy quyền và đáp ứng các yêu cầu cho kết nối L-0 và L-1;  Cung cấp chức năng matchmaker để thiết lập một đường bước sóng từ một thành phần L-0 AON của nó tới cái khác;  Thiết lập kết nối Multicast sử dụng tần số cặp, hình sao chọn lọc;  Kết nối giữa “người chia việc” L-2 của nó để cấp phát đường ánh sáng khi cần thiết;  Cung cấp thông tin thời gian để các L-0 AON của nó để thiết lập kết nối Type-B. • Level-2 Scheduling: Bổ sung cho các trọng trách của “người chia việc” L-0 và L-1, “người chia việc” L-2 phải xác thực, ủy quyền và giải quyết các yêu cầu từ kết nối liên tuyến với L-1. Trong kiến trúc sơ đồ này, khi một OT cần thiết lập một kết nối, nó gửi một kết nối đến “người phân lịch” L-0. Yêu cầu kết nối bao gồm nhiều tiêu chuẩn như dạng của yêu cầu dịch vụ, địa chỉ của OT yêu cầu, độ lưu thông mong muốn và độ ưu tiên. Khi nhận được một yêu cầu kết nối, “người phân lịch” xác định đích ở trong mạng L-0 AON của nó hay không. Nếu đích ở trong mạng L-0 AON của nó, 10 [...]... sợi quang đơn mode loại bỏ tán sắc giữa các mode bằng cách giảm đường kính của lõi sợi quang Tuy nhiên, hiện tượng tán sắc (Chromatic Dispersion)-do sự tồn tại nhiều thành phần hài trong phổ tín hiệu quang truyền trong sợi quang gây nên- lại là yếu tốảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng truyền quang Một số loại sợi quang đơn mode chuẩn, do ITU-T khuyến nghị hay được dùng trong các mạng truyền dẫn quang. .. c ∆λ λ2 Hình 7 Phổ suy hao của sợi quang Có hai loại sợi quang là sợi quang đơn mode(SMF) và sợi quang đa mode (MMF) Nhược điểm chính của sợi quang đa mode là do hiện tượng tán sắc giữa các mode (Iinter-mode Dispersion), làm giảm giá trị tích BR*D ( BR- Bit Rate; D – Distance) xuống chỉ còn vài chục Mb/s/Km Sử dụng sợi quang có chiết suất bậc (Step- Index), và sợi quang chiết suất giảm dần (Graded-... định 2.4 Bộ chuyển mạch quang Các mạng thông tin quang trước đây sử dụng chuyển mạch điện tử tại các node mạng Tuy nhiên ngày nay tốc độ của chuyển mạch điện tử không thể đáp ứng với yêu cầu về tốc độ bit, và hiệu suất sử dụng băng thông của sợi quang Chuyển mạch điện tửở các node trung gian trong mạng cũng làm gia tăng trễ Những yếu tố này đã thúc đẩy sự phát triển của mạng toàn quang trong đó các thành... nữa là các tín hiệu quang được tái tạo lại, nên không gây ra tán sắc hay suy hao khi tín hiệu quang đi qua node chuyển mạch Một OXC điện tửđược gọi làopaque OXC Cách thứ hai để thực hiện OXC là chuyển mạch các tín hiệu quang trong thiết bị toàn quang Loại OXC này được gọi là Transparent OXC hay Photonic Cross-Connect (PXC) Cụ thể là, qua khối tách kênh quang (Optical Demux)tín hiệu quang được tách thành... tín hiệu điện thành tín hiệu quang ánh sáng phát ra từ các nguồn này được bơm vào sợi quang để truyền đi Có hai loại linh kiện dùng làm nguồn phát quang hiện nay là LED (Light Emitting Diode) và LASER ( Light Amplification by Stimulated Emission Radiation) Các nguồn phát sáng quang cần có các tính chất vật lý sau : Phù hợp với kích thước sợi quang  Bơm đủ công suất vào sợi quang đểđảm bảo tín hiệu có... năng mở rộng và mô-đun về số lượng các mạng người sử dụng, số lượng các nút, phạm vi địa lý cũng như năng lực mạng tổng hợp Hình 5: Kiến trúc mạng toàn quang đa bước sóng Bellcore Như được thể hiện trong hình vẽ 5, các kiến trúc mạng bao gồm các thiết bị toàn quang có chứa các thiết bị chuyển mạch định tuyến bước sóng Theo tính liên tục bước sóng hạn chế cho các mạng định tuyến bước sóng, hai lightpaths... hiệu ngõ vào 2.6 Bộ khuếch đại quang Trong quá trình truyền cường độ tín hiệu quang bị suy hao do các hiện tượng vật lý trong sợi quang gây nên Ngoài ra các thành phần quang khác, như các bộ ghép nối, mối hàn cũng gây ra suy hao Sau một khoảng cách nhất, suy hao tích lũy làm cho tín hiệu bị yếu dần đến mức dưới độ nhạy của bộ thu quang 21 Do đóđể có thể truyền được tín hiệu quang đi xa, ngoài việc tăng... các thiết bị đầu cuối (OLT), các bộ ghép kênh xen/tách quang (OADM) và các bộ kết nối chéo quang OXC liên kết với nhau qua các kết nối sợi quang Hình vẽ không chỉ ra các bộ khuếch đại quang, được triển khai dọc theo tuyến truyền dẫn nhằm đảm bảo công suất quang tại đầu thu Ngoài ra, trong các OLT, OADM, OXC cũng có thể tích hợp các bộ khuếch đại quang bên trong để bù suy hao ở đây, OLT được triển khai... cáp quang đường trục  NZ-DSF (ITU-T G.655) Là loại sợi quang SMF có hệ số tán sắc lớn hơn một giá trị khác không ở cả vùng 1500nm Hiện tượng tán sắc này làm giảm ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến như: FXM, SPM,XPM xuất hiện trong các hệ thống DWDM Loại sợi quang này phù hợp nhất, hoạt động tối ưu nhất là tại vùng 1500-1600nm 2.2 Bộ phát/thu tín hiệu quang Bộ phát tín hiệu quang Bộ phát tín hiệu quang. .. rồi được đưa đến khối chuyển mạch quang( Optical Switch) Sau chuyển mạch, các kênh quang này được ghép kênh, rồi phát vào sợi quang bằng các bộ ghép kênh quang (Optical Mux) Loại cấu trúc OXC này sẽ giữ nguyên được các đặc điểm về tốc độ bit và trong suốt với giao thức lớp trên Tuy nhiên do các tín hiệu này được duy trìở dạng quang, nên khó giám sát chất lượng tín hiệu quang Một loại OXC thứ ba kết hợp . 1. Tổng quan mạng toàn quang 4 1.1 Các kiểu mạng toàn quang 4 1.2 Kiến trúc mạng toàn quang 6 1.2.1 Kiến trúc chức năng (functional architecture) 6 1.2.1.1 Lớp mạng kênh quang (Optical. Mạnh Linh () - Nguyễn Sỹ Thanh Sơn () - Hoàng Văn Thắng() 3 1. Tổng quan mạng toàn quang 1.1 Các kiểu mạng toàn quang Mạng toàn quang có thể phân chia thành: Passive Optical Networks (PONs),. bộ của lớp mạng. Hình 1 mô tả lớp cấu trúc của mạng truyền tải quang. Chúng bao gồm một lớp kênh mạng quang, một phần ghép kênh quang học lớp mạng, và truyền một phần quang học tầng mạng. Hình