DUY TRÌ TRONG MẠNG QUANG WDM

Tổng quan về công nghệ WDM, Bảo vệtrong mạng truyền tải quang WDM, Phục hồi mạng và phân bổlại tài nguyên

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC DUY TRÌ TRONG MẠNG QUANG WDM Người thực hiện: Nguyễn Trọng Cường Hà Nội 2005 NGUY ỄN TR ỌNG C Ư ỜNG DU Y TR Ì TRONG M ẠNG QUANG W DM D01VT gáy THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: DUY TRÌ TRONG MẠNG QUANG WDM Người thực hiện : Nguyễn Trọng Cường Lớp : D2001VT Người hướng dẫn : TS. Bùi Trung Hiếu Hà Nội 2005 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THƠNG I -----o0o----- CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc -----o0o----- ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên sinh viên: Nguyễn Trọng Cường Lớp: D2001VT Khố: 2001-2006 Ngành: Điện tử - Viễn thơng Tên đề tài: Duy Trì Trong Mạng Quang WDM Nội dung đồ án: • Tổng quan về cơng nghệ WDM • Bảo vệ trong mạng truyền tải quang WDM. • Phục hồi mạng và phân bổ lại tài ngun. Ngày giao đề tài: 27/07/2005 Ngày nộp đồ án : 27/10/2005 Hà Nội, ngày tháng năm 2005 Giáo viên hướng dẫn TS. Bùi Trung Hiếu THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Điểm: (Bằng chữ: ) Hà Nội, ngày tháng năm 2005 Giáo viên hướng dẫn TS. Bùi Trung Hiếu THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Điểm: (Bằng chữ: ) Hà Nội, ngày tháng năm 2005 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN i THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ADM Add Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ AOTN All Optical Transport Network Mạng truyền tải tồn quang APD Avalance Photodiode Diơt tách sóng thác APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động ARC Alarm Reporting Control Điều khiển báo cảnh báo ASE Amplified Spontaneous Emission Phát xạ tự phát được khuyếch đại AST Alarm Status Function Chức năng trạng thái cảnh báo ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền khơng đồng bộ CTP Connection Termination Point Điểm đầu cuối kết nối DEMUX Demultiplexer Bộ tách kênh DLE Dynamic Lightpath Establishment Thiết lập tuyến quang động DLP Dedecated Line Protection Bảo vệ đoạn riêng DPP Dedecated Path Protection Bảo vệ tuyến riêng DP-WSHR Dedecated-Path-Switched WDM self-healing ring Ring WDM tự hồi phục chuyển mạch bảo vệ tuyến riêng EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Bộ khuyếch đại sợi có pha tạp Erbium FWM Four-Wave Mixing Trộn bốn bước sóng HP Higher order Path Tuyến bậc cao IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU International Telecommunications Union Liên minh viễn thơng quốc tế LC Link Connection Kết nối tuyến LOS Loss Of Signal Mất tín hiệu LP Lower order Path Tuyến bậc thấp LSA Link State Advertisement Thơng báo trạng thái tuyến MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MP λ S MultiProtocol Labda Switching Chuyển mạch bước sóng đa giao thức MS Multiplex Section Đoạn ghép kênh M-WSHR Multiple WDM Self Healing Ring Protection Bảo vệ đa ring WDM tự hồi phục MUX Multiplexer Bộ ghép kênh NZ-DSF Non-ZeroDispersion Shifted Fibre Sợi dịch tán sắc khác khơng THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN ii OA Optical Amplier Bộ khuếch đại quang OADM Optical Add/Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ quang OBPSR Optical Bi-directional Protection Switching Ring Ring chuyển mạch bảo vệ tuyến hai hướng OBS Optical Bust Switching Chuyển mạch cụm quang OC Optical Carrier Truyền tải quang OC-DPRing Optical Carrier-Dedicated Protection Ring Ring bảo vệ dành riêng ở truyền tải quang OCG Optical Channel Group Nhóm kênh quang OCh Optical Channel Kênh quang OCh- DPRing Optical Channel-Dedicated Protection Ring Ring bảo vệ dành riêng ở kênh quang OCh- SPRing Optical Channel Shared Protection Ring Ring bảo vệ chia sẻ kênh quang O-E-O Optical-Enectronical-Optical Biến đổi quang-điện-quang OMS Optical Multiplex Section Đoạn ghép kênh quang OMS- DPRing Optical Multiplex Section - Dedicated Protection Ring Ring bảo vệ dành riêng ở đoạn ghép kênh quang OMSP Optical Multiplex Section Protection Bảo vệ đoạn ghép kênh OMS- SPRing Optical Multiplex Section – Shared Protection Ring Ring bảo vệ dùng chung ở đoạn ghép kênh quang OS Optical Source Nguồn quang OSNCP Optical Subnet Connection Protection Bảo vệ kết nối mạng con quang OTDM Optical Time Division Multiplexing Ghép kênh quang phân chia theo thời gian OTM Optical Termination Multiplexer Bộ đầu cuối ghép kênh quang OTS Optical Transmission Section Đoạn truyền dẫn quang OXC Optical Crossconnect Nối chéo quang PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã PDH Plesiochronous Digital Hierachy Phân cấp số cận đồng bộ PIN Positive Intrinsic Negative Cấu trúc bán dẫn P-N có lớp tự dẫn bên trong PPS Path Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tuyến QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng bộ SNCP SubNet Connection Protection Bảo vệ kết nối mạng con SNR Signal-Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN iii TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TWP Tuneable Wavelength Path Tuyến bước sóng đường hầm VC Virtual Carrier Mạch ảo VRA Virtual Ring Architecture Kiến trúc Ring ảo VWP Virtual Wavelength Path Tuyến bước sóng ảo WC Wavelength Converter Bộ chuyển đổi bước sóng WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng WP Wavelength Path Tuyến bước sóng WR Wavelength Receiver Bộ nhận bước sóng THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN 1 LỜI NĨI ĐẦU Xã hội phát triển kéo theo nhiều ngành khác phát triển mạnh mẽ, trong đó có viễn thơng và cơng nghệ thơng tin nhằm đáp ứng những nhu cầu ngày càng nhiều và càng cao của con người. Khách hàng ngày càng được cung cấp nhiều dịch vụ mới với chất lượng và tốc độ được cải tiến. Điều đó đồng nghĩa với việc các nhà cung cấp phải cải thiện các cơng nghệ cũ và nghiên cứu các cơng nghệ mới để đảm bảo cung cấp cho khách hàng các dịch vụ: đảm bảo chất lượng mà giá thành thấp. Một trong các giải pháp được đưa ra là cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng (cơng nghệ ghép kênh quang WDM). Khái niệm ghép kênh quang đã xuất hiện từ năm 1958, nhưng mãi đến năm 1997 Tomlinson và Aumiller mới đưa vào ứng dụng đầu tiên trong thực tế. Ghép bước sóng quang hay còn gọi là ghép kênh quang theo tần số là một phương thức truyền dẫn mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và vấn đề quản lý mạng. Chính vì vậy mà phạm vi ứng dụng của nó đã mở rộng một cách nhanh chóng. Các nhà tổ chức thế vận hội Olympic mùa đơng 1992 đã sử dụng tuyến cáp quang ghép bước sóng để truyền các chương trình giữa các địa điểm thi đấu đến thành phố Alberville. Hiện ghép bước sóng quang đã được ứng dụng rộng rãi trên các mạng truyền dẫn như hệ thống truyền hình cáp, trong mạng nội hạt, trong mạng truy nhập th bao và chủ yếu là trong các hệ thống cáp quang biển. Ở Việt Nam, mạng lưới truyền tải quang trong những năm qua đã đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng. Nhưng với xu hướng phát triển các dịch vụ đa phương tiện (u cầu băng thơng lớn) thì mạng truyền tải đó sẽ sớm rơi vào tình trạng q tải. Chính vì vậy, cơng nghệ ghép bước sóng quang (WDM) được chọn làm giải pháp để giải quyết vấn đề đó. Tháng 4 năm 1998, Việt Nam bắt đầu triển khai xây dựng trạm cập bờ tuyến cáp quang biển SEA – ME – WE 3 nối 33 quốc gia khác nhau của Châu Á và Tây Âu có tốc độ bit vào cuối năm 1999 lên tới 40 Gbit/s. Đây là tuyến thơng tin quang ứng dụng cơng nghệ ghép bước sóng quang đầu tiên tại Việt Nam. Băng tần truyền dẫn của sợi đơn mode rất rộng. Vì vậy giải pháp ghép kênh theo bước (WDM) sóng sẽ làm tăng dung lượng và giá thành lại thấp. Hơn nữa THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN 2 ghép kênh theo bước sóng còn được áp dụng trong định tuyến và chuyển mạch quang. Để triển khai một hệ thống truyền dẫn WDM cần phải giải quyết rất nhiều các vấn đề đặt ra như là định cấu hình mạng, thiết kế tuyến, bảo vệ mạng, định tuyến và phân bổ bước sóng … Để duy trì hoạt động an tồn mạng thì một trong những vấn đề đặt ra đó là cần phải nghiên cứu vấn đề bảo vệ và phục hồi cho mạng. Vì vậy trong đồ án này em sẽ tìm hiểu những giải pháp bảo vệ, phục hồi phù hợp cho mạng truyền tải quang WDM. Để đạt được mục tiêu đó trong đồ án của em đi vào tìm hiểu những vấn đề chính:  Tổng quan về cơng nghệ WDM  Bảo vệ trong mạng truyền tải quang WDM  Phục hồi mạng và phân bổ lại tài ngun Mặc dù đã hết sức cố gắng, nhưng chắc hẳn các vấn đề nêu ra trong phạm vi đồ án này chưa thể hồn chỉnh về một vấn đề hết sức quan trọng như vậy. Nội dung của đồ án vẫn còn có các vấn đề cần phải xem xét thêm và khơng thể tránh khỏi những khiếm khuyết. Rất mong được các Thầy Cơ giáo chỉ bảo, các bạn sinh viên và các bạn đọc quan tâm tới vấn đề này góp ý, chỉ dẫn thêm. Em xin được cảm ơn sâu sắc Thầy giáo TS. Bùi Trung Hiếu, nguời Thầy đã hết sức tạo điều kiện giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo, giúp em hồn thành đồ án này. Em cũng xin cảm ơn các thày, cơ giáo trong Bộ mơn Thơng tin quang - Khoa Viễn Thơng 1 đã chỉ bảo dạy dỗ truyền cho em kiến thức. Hà Nội, ngày tháng năm 2005 Sinh Viên Nguyễn Trọng Cường THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN [...]... di n quang m SDH WDM/ OTN M ng quang hi n t i WDM/ OTN M ng quang tương lai Hình 1.6 Xu hư ng m ng truy n t i quang trong tương lai 1.3.3.2 Các ph n t trong m ng quang WDM C u trúc chung và các thành ph n chính c a h th ng thơng tin quang WDM ư c th hi n trong hình 1.7 Hình 1.7 C u trúc c a m t h th ng WDM ơn gi n Nói chung, h th ng WDM bao g m ngu n quang, b ghép/tách kênh quang (MUX/DEMUX), s i quang, ... v l p khu ch i quang i quang( OTS – i u ó cho ta th y m i o n ghép kênh quang 10 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Kênh Kênh o n ghép o n khu ch i o n khu ch i K tn i Nút WDM B khuy ch o n ghép o n khu ch i o n khu ch i Nút WDM o n ghép Nút WDM i quang Hình 1.4 Các l p con trong l p quang c a m ng WDM Trong mơ hình phân l p giao th c m ng truy n t i dư i ây thì quan h l p ATM; SDH v i l p WDM là quan h gi... thơng tin quang WDM Trên m t s i quang ho c m t h th ng thơng tin quang ta có th ghép bư c sóng quang theo m t hư ng i ho c c hai hư ng i và hư ng v Theo th i gian, khái ni m WDM ư c thay b ng khái ni m DWDM V ngun lý khơng có s khác bi t nào gi a hai khái ni m này, DWDM nói n kho ng cách g n gi a các kênh và ch ra m t cách nh tính s lư ng kênh riêng r (m t kênh) trong h th ng Nh ng kênh quang trong h... thành hai l p quang và i n trong ó h th ng WDM là h t nhân c a “l p m ng quang 11 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN L p m ch i n (như ATM, IP ) B nh tuy n và chuy n m ch ATM L p kênh SDH DXC và ADM L p kênh quang WDM OXC và OADM Hình 1.5 V trí c a h th ng WDM trong m ng truy n t i V i s phát tri n m nh c a các thi t b chuy n m ch quang và chuy n i bư c sóng thì xu hư ng ti n t i m ng tồn quang là khơng... truy n d n trên hai chi u , ng th i ph i s d ng b khu ch i quang hai chi u Nhưng so v i h th ng WDM ơn cơng, h th ng WDM hai chi u gi m ư c s lư ng b khu ch i quang và ư ng dây 20 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN CHƯƠNG II B O V TRONG M NG TRUY N T I QUANG WDM 2.1 S c n thi t ph i b o v t ng quang H at ng bình thư ng c a m t m ng truy n t i quang trong th c t khơng nh ng nh hư ng b i nh ng y u t khách quan... n i quang- i n -quang trên t ng bư c sóng r i m i ghép, và như v y thì t n kém và làm cho h th ng tr nên kém tin c y 1.3.3 C u trúc m ng WDM 1.3.3.1 Mơ hình phân l p Trong d th o khuy n ngh G.otn c a ITU-T thì m ng quang s chia thành ba l p, n m dư i l p o n l p trong mơ hình SDH ư c phân Electronic Layer (L p i n) W OCh - L p kênh quang D OMS - L p o n ghép kênh quang M OTS - L p o n truy n d n quang. .. s i quang m i ư c s d ng m t ph n nh Tuy ngun lý ghép kênh theo bư c sóng WDM r t g n v i ngun lý ghép kênh theo t n s FDM, nhưng các h th ng WDM ch ư c thương m i hố khi m t s cơng ngh x lý tín hi u quang tr nên chín mu i, 9 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN trong ó ph i k n thành cơng trong ch t o các laser ph h p, các b l c quang, và c bi t là các b khu ch i ư ng truy n quang d i r ng (khu ch i quang. .. c mang trên h th ng WDM N u xét n khái ni m phân l p m ng thì h th ng WDM ư c xem như phương ti n v t lý, cùng v i s i quang t o thành l p “kênh quang Dư i góc phát tri n h th ng thì WDM cùng v i thi t b xen/r kênh quang (OADM) và b n i chéo quang (OXC) s t o thành m t l p m ng quang S phát tri n này ti n t i m t m ng truy n d n s d ng kênh bư c sóng hay nói ng n g n là l p m ng quang dư i l p client,... Tuy nhiên, trong hi n tai và tương lai, nhu c u lưu lư ng l n òi h i c n ph i cung c p m t mơi trư ng truy n d n dung lư ng l n, mà cơng ngh ghép kênh theo bư c sóng WDM là m t trong nh ng gi i pháp ư c l a ch n Do v y, vi c xây d ng ch c năng ph c h i m ng WDM t ng quang là v n s ng còn c n ph i gi i quy t khi xây d ng m ng WDM nh m duy trì ho t ng liên t c c a m ng Theo G.872 ITU-T, l p quang ư c... i quang t m th i r i ( ã ư c xác nh trư c) Th c hi n chuy n m ch b o v khơng gian t i b ghép kênh WDM (chuy n m ch s i quang) 2.2.4 B o v kênh quang Hình th c b o v này ư c th c thi l p kênh quang M i kênh quang ư c b o v c l p s d ng m t chuy n m ch riêng, d n n t ng s các chuy n m ch quang l n nhưng cho phép l a ch n các kênh b o v trong b ghép kênh và có th tích h p b o v c a các b phát áp vào trong