Chuong 1 mang quang WDM

1 Contents 1.1 Dẫn nhập 1.1.1 Sự phát triển mạng truyền dẫn quang 1.1.2 Kỹ thuật ghép kênh chia bước sóng (Wavelength Division Multiplexr) 1.2 Tổng quan mạng quang WDM 1.2.1 Topo mạng quang WDM 1.2.2 Kiến trúc phân lớp mạng quang WDM 1.2.3 Các thành phần mạng quang 10 1.2.4 Các kiểu chuyển mạch mạng quang WDM 12 1.2.4.1 Mạng chuyển mạch kênh quang (Optical Circuit- Switched NetWork) 12 1.2.4.2 Mạng chuyển mạch gói quang (Optical Packet-Switched Network) 13 1.2.4.3 Mạng chuyển mạch chùm quang (Optical Burst-Switched Network) 14 1.2.5 Công nghệ IP qua WDM (IP over WDM) 15 1.2.6 Thiết kế mạng WDM 17 1.3 Bài toán phân phối định tuyến bước sóng (Routing and Wavelength Assignment) 20 1.3.1 Các kiểu toán RWA 21 1.3.1.1 Định tuyến phân phối bước sóng tĩnh (SLE) 21 1.3.1.2 Định tuyến phân phối bước sóng động (DLE) 24 1.3.2 Các phương pháp tiếp cận để giải toán RWA 25 1.3.3 Minh họa toán định tuyến phân phối bước sóng tĩnh 26 1.4 1.3.3.1 Mô tả toán 26 1.3.3.2 Lời giải toán minh họa 27 Kiến trúc IP/WDM 32 1.4.1 Tổng quan truyền số liệu mạng quang 32 1.4.2 Kiến trúc IP/WDM (Xu hướng tích hợp Internet quang) 33 Tài liệu tham khảo 37 Lượng thông tin trao đổi bên hệ thống thông tin ngày tăng lên nhanh Bên cạnh gia tăng số lượng, dạng lưu lượng truyền thông mạng thay đổi Dạng liệu chủ yếu lưu lượng Internet Phần lớn nhu cầu truyền liệu tiếng nói Số lượng người sử dụng Internet ngày đông thời gian lần truy cập thường kéo dài nhiều lần gọi điện thoại Thêm vào nhu cầu cần sử dụng băng thông lớn, đường truyền tốc độ cao chi phí thấp Mạng thông tin quang đời đáp ứng nhu cầu Sợi quang có băng tần lớn, có đặc tính truyền truyền dẫn mạnh vật dẫn truyền dẫn vật lý lý tưởng để thực truyền dẫn thông tin với tốc độ cao, dung lượng lớn, độ xác cao Việc áp dụng công nghệ cáp quang vào mạng truyền thông giải vấn đề nhờ khả nó: Dải thông khổng lồ (gần 50Tbps); Suy giảm tín hiệu không đáng kể (khoảng 0,2dB/km); Sự biến dạng tín thấp; Chỉ cần nguồn điện thấp; Vật liệu chế tạo sẵn có; Chỉ cần không gian nhỏ; Giá thành thấp Sự đời sợi cáp quang tạo thách thức cho tiếp tục phát triển công nghệ cáp quang để sử dụng cáp quang tất yêu cầu truyển thông mạng năm tới Mục đích việc thiết kế mạng quang để khai thác khả dải thông cực lớn sợi quang để giải tắc nghẽn mạng truyền thông đa người sử dụng, thông qua giao thức kiến trúc mạng Trong mạng quang, để giải vấn đề trên, người ta đưa vào kỹ thuật ghép kênh như: Kỹ thuật ghép kênh chia bước sóng (WDM), Kỹ thuật ghép kênh chia theo thời gian (TDM), Kỹ thuật ghép kênh chia mã (CDM) [4] Trong đó, WDM kỹ thuật ghép kênh ưa chuộng cho mạng truyền thông quang tất trang bị người sử dụng đầu cuối cần để hoạt động tốc độ bit kênh WDM mà chọn cách tùy ý, thí dụ tốc độ xử lý điện tử cao Đặc điểm bật hệ thống WDM tận dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên băng thông rộng với suy giảm tín hiệu thấp, nâng cao rõ rệt dung lượng đường truyền hệ thống, đồng thời hạ giá thành sản phẩm xuống mức thấp Ở kỷ 21 này, phát triển hệ thống WDM công nghệ chuyển mạch quang tạo nên mạng thông tin - mạng thông tin toàn quang Một mạng toàn quang, liệu truyền tải hoàn toàn miền quang gói tin điều khiển xử lý miền điện, mục tiêu hướng tới tương lai gần mà xây dựng Hiện công nghệ chuyển mạch quang đề xuất chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch gói quang chuyển mạch chùm quang, công nghệ có ưu nhược điểm riêng Riêng chuyển mạch chùm quang dung hòa ưu nhược điểm hai loại chuyển mạch công nghệ hứa hẹn tương lai 1.1 Dẫn nhập 1.1.1 Sự phát triển mạng truyền dẫn quang Đầu thập kỷ 90, nghiên cứu chuyển mạch quang tử giới tập trung vào ATM chuyển mạch quang gói, dùng khóa quang cao tốc, thực chuyển mạch quang tử miền thời gian Nhưng loại chuyển mạch quang không phát triển nhanh chóng được, linh kiện nhớ quang chưa phát triển, nhận biết đầu tín hiệu ATM quang Phương pháp thường dùng sử dụng phân luồng, tín hiệu quang phân thành phận nhỏ, chuyển đổi thành tín hiệu điện, nhận dạng đầu tín hiệu điện, điều khiển khóa quang động tác Tuy nhiên làm tính suốt quang [2] Cuối năm 90, triển vọng ứng dụng hệ thống truyền dẫn quang WDM khả quan Trên sở hệ thống WDM điểm nối điểm, lấy định tuyến bước sóng làm sở, người ta đặt chỗ dây kết nối WDM giao thiết bị đấu chéo quang (OXC) lấy bước sóng làm đơn vị nối chéo dây tín hiệu quang, thiết bị ghép kênh tách nhập quang (OADM) để nhập vào tách Khi đó, lớp vật lý đường dây kết nối quang tạo thành hình thành lớp quang Trong lớp quang này, kênh bước sóng dây kết nối quang gần nối với nhau, hình thành kênh quang vượt qua nhiều OXC OADM, hoàn thành việc truyền tin tức từ đầu đến cuối, đồng thời kênh quang thiết lập giải phóng kênh theo nhu cầu cách linh hoạt Hiện nay, lớp quang mạng toàn quang WDM đời ý Tóm lại, mạng thông tin quang WDM có ưu điểm sau đây:  Có thể nâng cao dung lượng truyền dẫn quang lượng lưu thoát điểm nút, đáp ứng với yêu cầu mạng thông tin cao tốc băng rộng tương lai  OXC OADM suốt tốc độ khuôn dạng tín hiệu, xây dựng mặt truyền dẫn quang suốt cho nhiều loại khuôn dạng thông tin  Lấy tuyến bước sóng làm sở, thực tái định tuyến động mạng tự động khôi phục có cố, tạo thành mạng truyền quang có tính linh hoạt có sức sống Hình 1.1 ví dụ mạng định tuyến bước sóng (wavelength-routing network) Mạng thiết lập kênh quang đến người sử dụng, thiết bị cuối SONET hay định tuyến IP (IP router) Các kênh quang kết nối quang truyền từ điểm nguồn đến điểm đích bước sóng liên kết trung gian Tại điểm trung gian mạng, kênh quang định tuyến chuyển từ liên kết sang liên kết khác Trong vài trường hợp, kênh quang chuyển đổi từ bước sóng sang bước sóng khác dọc theo đường định tuyến Các kênh quang khác mạng định tuyến bước sóng sử dụng bước sóng giống miễn chúng không dùng chung liên kết Điều cho phép bước sóng giống dùng lại phần khác thuộc không gian mạng Hình 1.1 Mạng định tuyến bước sóng WDM Ví dụ: Hình 1.1 có kênh quang Kênh quang B C, D E kênh quang E F không dùng chung liên kết mạng thiết lập để sử dụng bước sóng 1 Tại thời điểm, kênh quang A F sử dụng chung liên kết với kênh quang B C phải sử dụng bước sóng khác Tương tự vậy, hai kênh quang E F phải phân phối bước sóng khác Chú ý rằng, kênh quang phải luôn sử dụng bước sóng giống liên kết đường chúng Đây ràng buộc mà ta phải giải khả chuyển đổi bước sóng mạng Giả sử ta có hai bước sóng sẵn có mạng muốn thiết lập kênh quang điểm E điểm F Không có chuyển đổi bước sóng, ta thiết lập kênh quang Mặt khác, điểm trung gian X thực chuyển đổi bước sóng, ta thiết lập kênh quang sử dụng bước sóng 2 liên kết EX bước sóng 1 XF 1.1.2 Kỹ thuật ghép kênh chia bước sóng (Wavelength Division Multiplexr) Ghép kênh chia bước sóng (WDM) phương pháp tiếp cận mà theo khai thác dải thông lớn quang điện tử cách ghép nhiều kênh WDM từ người dùng đầu cuối khác sợi quang Với WDM, trình truyền, quang phổ chia nhỏ thành số bước sóng (tương ứng với tần số) không trùng nhau, với bước sóng hổ trợ cho kênh giao tiếp đơn hoạt động mức độ mong muốn Như vậy, việc cho phép nhiều kênh WDM tồn sợi quang, với yêu cầu tương ứng dựa việc xây dựng phát triển kiến trúc, giao thức thuật toán mạng thích hợp Những thiết bị WDM dễ dàng vận hành Nhiều thiết bị WDM giới thiệu thị trường ngày phổ biến Sự nghiên cứu phát triển cho thấy loại mạng WDM ứng dụng chủ yếu “mạng xương sống” cho vùng có phạm vi rộng, ví dụ mạng quốc gia hay mạng toàn cầu Các người dùng đầu cuối gắn vào mạng thông qua phận gọi nút chuyển mạch/định tuyến dùng sóng ngắn a Định nghĩa WDM WDM kỹ thuật ghép- chia tầng số (FDM) cho cáp quang Kỹ thuật cho phép đường cáp quang chứa nhiều tín hiệu ánh sáng thay tín hiệu Mỗi tín hiệu ánh sáng chiếm tần số khác WDM nhà cung cấp MCI sử dụng để làm tăng đáng kể tốc độ truyền liệu mạng MCI dùng Quad- WDM (fourwavelength WDM) trục chính, làm tăng gấp bốn lần dung lượng mạng cách bổ sung thêm cáp quang Trục vận hành tốc độ 2.5Gbit/s trước dùng QuadWDM, với tốc độ 10Gbis/s sau dùng Quad- WDM Công nghệ WDM công nghệ sợi quang đồng thời truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệu quang Nguyên lý tín hiệu quang có bước sóng khác đầu vào tổ hợp lại (ghép kênh) phối ghép sợi quang đường dây cáp quang để truyền dẫn, đầu thu tín hiệu có bước sóng tổ hợp phân giải (tách kênh) xử lý thêm bước, khôi phục lại tín hiệu gốc đưa vào đầu cuối khác nhau, công nghệ gọi ghép kênh chia bước sóng quang, gọi tắt công nghệ ghép kênh bước sóng WDM gởi tín hiệu bội thông qua đường cáp với tần số khác Để ý cáp quang có băng thông lớn (25000 GH ), kênh dùng phần nhỏ băng thông Các kênh quang học có băng thông hẹp khó thực nhanh chuyển đổi từ tín hiệu điện sang tín hiệu quang Tuy vậy, kênh bội vận hành tần số khác dồn (multiplex) vào chung sợi cáp quang để sử dụng hiệu Cấu hình WDM điển hình gồm multiplex, nhận đầu vào từ nguồn quang (lên đến nguồn số hệ thống) điều biến tín hiệu tần số khác để chuyển tải qua kênh cáp quang Bộ multiplex đầu tách trả lại (demultiplex) tín hiệu b Các bước sóng chuẩn Hiện nay, vấn đề ghép kênh bước sóng quang dày đặc tín quang tương đối khó khăn số linh kiện quang công nghệ chưa hoàn thiện Vì vậy, người ta gọi ghép kênh bước sóng cửa sổ khoảng cách tương đối nhỏ ghép kênh bước sóng dày đặc (DWDM) DWDM kỹ thuật truyền dẫn sợi quang, kỹ thuật sử dụng bước sóng ánh sáng để chuyển liệu theo bít song song theo chuỗi ký tự DWDM xu thông tin quang học Nó lợi dụng đặc tính băng rộng sợi quang, , cửa sổ bước sóng 1550nm có tổn hao thấp để ghép kênh nhiều đường tín hiệu quang, nâng dung lượng thông tin sợi quang lên cao Hình 1.2 Sơ đồ phổ tổn hao sợi quang Hệ thống WDM chủ yếu sử dụng đoạn bước sóng 1550nm (1.55 m) (Hình 1.2), đồng thời dùng 8, 16 nhiều bước sóng tạo thành hệ thống thông tin quang đôi sợi quang (cũng sử dụng sợi quang), khoảng cách bước sóng 1.6 nm, 0.8 nm thấp hơn, tương ứng với khoảng 200GH , 100GH dải hẹp Việc chọn đoạn bước sóng 1550nm lý do: thứ nhất, tổn hao sợi quang đoạn thấp nhất, thứ hai, khuếch đại quang sẵn có đoạn Trong Hinh 1.2, biểu thị đỉnh nhọn phổ tổn hao bắt nguồn từ OH sợi quang, loại trừ lợi dụng đầy đủ đặc tính tổn hao thấp sợi quang (gọi sợi quang toàn sóng) đoạn sóng 1280 ~ 1620 nm, làm cho phạm vi sử dụng hệ thống ghép kênh bước sóng đạt tới 40 nm, nâng dung lượng truyền dẫn lên cao Trong đó, đoạn 1525 ~ 1565 nm thường gọi đoạn sóng C (C-band), đoạn sóng hệ thống sử dụng, đoạn sóng nghiên cứu phát triển đoạn sóng L (1570 ~ 1620 nm) đoạn sóng S (1400nm) Hiện hệ thống nói chung thường sử dụng bước sóng kênh tín hiệu khoảng cách, tức k*0,8nm, k số nguyên dương Trước đây, khái niệm WDM DWDM thường dùng để phân biệt ghép kênh đơn giản 10/1550 nm với ghép kênh dày đặc đoạn sóng 1550 nm, viễn thông, công nghệ DWDM dùng số trường hợp đặc biệt, ghép kênh 10/1550 nm vượt phạm vi EDFA (bộ khuếch đại trộn Erbium) [4] 1.2 Tổng quan mạng quang WDM Mạng quang WDM mạng máy tính bao gồm tập hợp điểm nút tập hợp đường sợi quang nối điểm nút Kết cấu điểm nút chia làm hai phần: phần quang phần điện Bộ phận quang khóa định tuyến bước sóng ghép/tách kênh bước sóng quang ma trận khóa quang tạo thành, làm cho kênh quang chọn trực tiếp thông qua điểm nút truyền dẫn quang, nối chéo với đường dây kết nối khác, nối chỗ vào luồng hay luồng đến; Phần điện bao gồm thiết bị ghép tách OADM thiết bị nối chéo OXC Nó thông qua số thiết bị phát/thu quang nối đến phần quang điểm nút Ở đây, đường thông quang đường nối hai điểm nút tuyến quang hai chiều Trong mạng quang WDM, để tận dụng tài nguyên băng tầng mạng việc sử dụng biến đổi bước sóng biện pháp cần thiết Bộ biến đổi bước sóng thiết bị quan trọng để giải vấn đề định truyến bước sóng Trong mạng có sử dụng biến đổi bước sóng, đường kết nối khác sử dụng bước sóng khác để xây dựng kênh quang, từ nâng cao tính linh hoạt mạng, loại trừ xung đột bước sóng kênh quang Sử dụng biến đổi bước sóng thực việc sử dụng lại bước sóng, kết việc chọn tuyến có hiệu hơn, giảm xác suất nghẽn mạng, từ nâng cao tính linh hoạt khả mở rộng mạng quang WDM 1.2.1 Topo mạng quang WDM a Topo vật lý: Topo vật lý mạng quan hệ kết nối vật lý điểm nút mạng, tập hợp điểm nút sợi quang [ ] Các dạng topo vật lý mạng quang WDM: Hình 1.3 Các dạng topo vật lý  Hình tuyến tính: Tất điểm nút mạng nối với theo kiểu đường dây không khép kín Đối với dạng này, điểm nút đầu thực chức ghép kênh bước sóng, điểm nút thiết bị ghép/tách quang (OADM) Ưu điểm loại kết cấu đơn giản, thay đổi linh hoạt, nhiên tính tồn tương đối điểm nút đường dây kết nối bị cố mạng hoạt động  Hình sao: Trong mạng có điểm nút có kết nối vật lý đến tất điểm nút khác điểm nút khác kết nối vật lý với Điểm nút gọi điểm nút trung tâm, điểm nút khác gọi điểm nút phụ thuộc Ở dạng này, điểm nút trung tâm, thông tin nút phụ thuộc phải chuyển tiếp qua nút trung tâm, điều tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý tông hợp băng tầng mạng Tuy nhiên điểm nút trung tâm gặp cố mạng không hoạt động Mạng dạng đòi hỏi nút trung tâm phải có khả xử lý mạnh  Hình cây: Mạng hình kết hợp topo hình topo hình tuyến tính  Hình vòng: Trong mô hình tuyến tính, dùng đường dây kết nối cáp quang để nối điểm đầu điểm cuối lại với tạo thành topo hình vòng  Hình lưới: Giữa tất điểm nút mạng có hai đường dây kết nối vật lý khác Nếu hai tất điểm nút có kết nối vật lý với thành mạng hình lưới lý tưởng Tuy nhiên so với topo khác, topo hình lưới có độ tin cậy cao nhất, kết cấu phức tạp, việc điều khiển quản lý tương đối phức tạp Thường sử dụng cho mạng đường trục có yêu cầu cao tính tin cậy b Topo logic: Topo logic phân bố dịch vụ điểm nút mạng Nó quan hệ mật thiết với topo vật lý [2] Topo logic thưòng có loại kết cấu sau:  Hình sao: Trong kết cấu hình (Hình 1.4), có điểm nút trung tâm, phụ trách kết nối với điểm nút khác Như vậy, liên hệ thông tin điểm nút khac phải chuyển tiếp qua điểm nút trung tâm Điều không thuận tiện cho thông tin điểm nút Trong trường hợp có điểm nút trung tâm, mật hiệu lực làm cho toàn mạng bị tê liệt, tính tin cậy tương đối thấp Để tăng cường tính tin cậy, cấu hình hai điểm nút trung tâm Trong cấu hình này, tất điểm nút phụ thuộc có liên hệ thông tin với hai điểm trung tâm, đồng thời hai điểm nút trung tâm với có liên hệ thông tin Hình 1.4 Cấu hình topo logic  Tôpô kiểu cân bằng: Cấu hình tôpô logic kiểu tồn mạng tôpô vật lý hình tuyến hình vòng Trong kết cấu này, quan hệ kết nối dịch vụ tồn điểm nút có kết nối vật lý Như vậy, thông tin điểm nút kết nối vật lý phải thông qua tất điểm nút trung gian chuyển tiếp thực Về chất, phương thức thông tin điểm nối điểm, hình thức tổ hợp liên kết đôi, tính linh hoạt thông tin quang Thông thường sử dụng trường hợp có dịch vụ hai điểm nút gần  Tôpô hình lưới: Nếu hai điểm nút tuỳ chọn tạo nên cặp điểm nút, tôpô logic hình lưới, việc đảm bảo tất điểm nút mạng xây dựng kết nối thông tin ra, tuyệt đại phận cặp điểm nút tồn kênh thông tin trực tiếp c So sánh topo vật lý topo logic Như nói trên, tôpô vật lý mạng ghép kênh bước sóng điểm nút đường dây kết nối điểm nút mạng, tôpô vật lý có liên quan trực tiếp với việc định tuyến đặt đường cáp quang, nhiên tôpô vật lý theo kịp cải tiến dịch vụ Sử dụng liên quan mật thiết khái niệm kênh quang tạo thành tôpô logic với phân bố dịch vụ điểm nút, thay đổi tôpô logic từ cấu hình phần mềm [2] Khác tôpô vật lý tôpô logic là:  Cơ sở tôpô vật lý kết nối vật lý điểm nút; Cơ sở thiết kế tôpô logic quan hệ kết nối logic điểm nút, mà sở thực quan hệ kết nối vật lý điểm nút  Trong mạng quang, tôpô vật lý phản ánh quan hệ kết nối lớp môi trường vật lý, mức độ phức tạp tôpô vật lý có quan hệ mật thiết với số lượng đầu dây điểm nút mạng; Tôpô logic phản ánh kết nối lớp kênh quang mạng, truyền dẫn chức xử lý, độ phức tạp tôpô có quan hệ trực tiếp với số lượng đầu dây điểm nút, số lượng bước sóng ghép kênh, chức kết cấu mạng  Thiết kế tôpô vật lý có mục đích nhằm đáp ứng nhu cầu dịch vụ mạng, trình thiết kế thực cho phân bố địa lý điểm nút mạng quan hệ kết nối vật lý điểm nút tối ưu; Mục đích thiết kế tôpô logic dựa vào tôpô vật lý có để nâng cao tiêu vận hành kinh doanh mạng, tối ưu hóa chức mạng lớp kênh quang 1.2.2 Kiến trúc phân lớp mạng quang WDM Trong mạng quang người ta đưa vào lớp gọi lớp quang Lớp quang lớp chủ (server) cung cấp dịch vụ đến khách (client) Lớp quang nằm lớp vật lý lớp liên kết liệu Lớp quang cung cấp kênh quang đến lớp khách [4] Một lớp quang bao gồm lớp tạo thành sau:  Lớp kênh quang (OCH): Tương ứng với kênh quang, truyền dẫn suốt tín tức dịch vụ đầu đến cuối kênh quang (định tuyến tin tức) phân phối bước sóng Có tính chủ yếu: cung cấp lớp kênh quang kết nối kiểu tái định tuyến linh hoạt; có khả xử lý thông tin phụ kênh quang đảm bảo chắn tính hoàn chỉnh tín hiệu phối hợp lớp kênh quang Khi phát sinh cố, thông qua việc định tuyến lại 10 cắt chuyển dịch vụ công tác sang định tuyến bảo vệ cho trước để thục đấu chuyển bảo vệ khôi phục mạng  Lớp đoạn ghép kênh quang (OMS): Tương ứng với kết nối , cung cấp chức kết nối mạng cho tín hiệu nhiều bước sóng bao gồm: chức xử lý thông tin phụ đoạn ghép kênh quang để đảm bảo chắn tính hoàn chỉnh tín hiệu phối hợp đoạn ghép kênh quang nhiều bước sóng; cung cấp chức đo thử giám sát đoạn ghép kênh quang để đảm bảo khả thao tác quản lý  Lớp đoạn truyền dẫn quang (OTS): Cung cấp cho tín hiệu quang chức truyền dẫn loại sợi quang (như G.652, G.655…) bao gồm chức quản lý giám sát khuếch đại quang, tán sắc sợi quang … lớp đoạn truyền dẫn quang 1.2.3 Các thành phần mạng quang Trong mạng WDM, điểm nút trung gian bao gồm điểm nút nối chéo quang (OXCs), ghép kênh tách ghép (OADM) điểm nút hỗn hợp (điểm nút có đồng thời chức OXC OADM),… Trong mạng quang, linh kiện quan trọng thiết bị nối chéo quang (OXC), coi ghép tách kênh quang (OADM) chức đơn giản kết cấu OXC [ ] a Thiết bị nối chéo quang (OXC) OXC có hai chức chức nối chéo kênh quang chức ghép tách đường chỗ Chức làm cho kênh quang tách để đưa vào mạng địa phương sau trực tiếp đưa vào DXC lớp SDH thông qua biến đổi quang, kênh điện DXC xử lý Đồng thời cho phép kênh quang địa phương nhập vào ghép kênh truyền đến đầu đường kết nối Khi đánh giá kết cấu OXC cần xét đến tiêu tính chủ yếu sau:  Trợ giúp kênh bước sóng hay kênh bước sóng ảo: Tùy theo OXC có cung cấp chức biến đổi bước sóng hay không, kênh quang chia thành kênh bước sóng kênh bước sóng ảo Kênh bước sóng tương ứng với trường hợp OXC chức biến đổi bước sóng kênh quang sợi quang khác phải sử dụng bước sóng Kênh bước sóng ảo tương ứng với trường hợp OXC có chức biến đổi bước sóng  Đặc tính nghẽn: Có ba đặc tính nghẽ mạng chuyển mạch: tuyệt đối không nghẽn, không nghẽn cấu hình lại loại có nghẽn Vì dung lượng truyền kênh quang lớn, nghẽn có ảnh hưởng lớn tính hệ thống, tốt kết cấu OXC tuyệt đối không nghẽ  Tính module kết nối: Xét tới tăng trưởng lưu lượng thông tin giá thành xây dựng OXC, kết cấu OXC cần phải có tính module Như lưu lượng nhỏ chì OXC cần giá thành nhỏ cung cấp tính liên kết đầy đủ Khi lưu lượng tăng 23 tính số học luồng Đây toán NP đầy đủ Khi quy mô mạng tương đối nhỏ, trực tiếp sử dụng thuật toán quy hoạch tuyến tính để tìm lời giải cho số bước sóng nhỏ mà mạng cần Theo nhu cầu mở rộng quy mô mạng, thời gian tính toán tăng theo số mũ, với mạng lớn tính toán tối ưu số bước sóng mạng phải sử dụng thuật toán gợi ý (heuristici) b Bài toán phân phối bước sóng tĩnh (Static Wavelength-Assignment) Việc phân phối bước sóng đến kênh quang khác với yêu cầu làm tối ưu số bước sóng cần sử dụng ràng buộc tính liên tục bước sóng (wavelength-continuity) tương đương với toán tô màu (graph-coloring) đồ thị kênh, số lượng bước sóng cần thiết số đỉnh sắc đồ thị kênh Với giả thiết cho phương án định tuyến, xác định đồ thị kênh mạng sau: - - Xây dựng đồ thị kênh cho kênh quang hệ thống đỉnh điểm đồ thị Các cạnh vô hướng đỉnh đồ thị tương ứng kênh quang giao thuộc kết nối sợi quang vật lý - Màu đỉnh đồ thị xác định cho đỉnh gần kề có màu giống c Thuật toán Heuristic Thuật toán heuristic đưa để phân phối kênh quang mạng định tuyến bước sóng Mỗi cặp điểm nút gán cho kênh quang đơn qua mạng thuật toán cố gắng cực tiểu số lượng yêu cầu kênh bước sóng sợi quang để định tuyến lưu lượng qua kiến trúc vật lý định trước Trong thuật toán này, đầu tiên, tuyến đường truyền dẫn ngắn xác định cặp điểm nút tuyến đường gán cho yêu cầu kênh quang Bằng cách này, tổng lưu lượng vận chuyển lưu lượng vẩn chuyển trung bình qua tuyến đường bước sóng nhỏ Vì thường tồn nhiều một đường truyền ngắn cặp điểm nút nên cân số lượng đường truyền tất liên kết cách chọn tuyến đường hợp lý từ khả Vì vậy, thay đường truyền ngắn luân phiên tiến hành cho kênh quang số lượng kênh quang, liên kết nạp nhiều đường truyền luân phiên thấp hớn đường truyền trước Khi thay có thể, định tuyến kênh quang hoàn tất, phân phối bước sóng cho tuyến đường diễn Phân phối bước sóng tiến hành chẳng hạn theo cách bước sóng gán cho vài mục kênh quang kênh quang với đường tuyền dài gán cho bước sóng mục nhỏ khả dụng qua tuyến đường trước kênh quang khác Nguyên nhân cách giải đường truyền dài việc tìm bước sóng tựdo cho nhiều liên kết khó Một thuật toán heuristic khác thuật toán định tuyến heuristic phân phối bước sóng (HRWA), thuật toán cực tiểu số lượng bước sóng yêu cầu Thuật toán bắt đầu với việc tìm đường truyền ngắn cho cặp nút nguồn- đích chọn tuyến đường ngắn mà cực tiểu yêu cầu bước sóng Sau đó, số lượng bước sóng yêu cầu 24 giảm xuống việc định tuyến lại số kênh quang Bước lặp lại cải tiến không xa Những kết mô cho thấy HRWA thực tốt từ quan điểm thời gian tính toán cực đại bước sóng dùng lại đến giải pháp ILP [4] Đối với định tuyến VWP WP, hai thuật toán heuristic tương tự đề (mà chúng sử dụng việc định tuyến lại để cựu tiểu hàm mục tiêu) Trong thuật toán này, liên kết bao gồm nhiều sợi quang thuật toán cố gắn cực tiểu đường truyền quang qua kết nối co giãn hệ thống (nghĩa tổng số lượng đầu sợi quang yêu cầu điểm nút) Điều có nghĩa mục tiêu cực tiểu số lượng sợi quang trung bình quản lý định tuyến bước sóng Trong số mạng yêu cầu cho việc thấy rõ hoạt động (hoặc hiệu chi phí) định tuyến bước sóng Trong lược đồ VWP, kênh quang cài đặt ban đầu mà chúng phân phối phạm vi mạng (nghĩa liên kết nên số kênh quang) Sau đó, liên kết sử dụng bước sóng hiệu (nghĩa có giá trị số lượng kênh quang sử dụng liên kết mod số lượng bước sóng sợi quang lớn) xác định Tiếp đó, kênh quang mà chúng sử dụng số cực đại liên kết định tuyến lại Sự định tuyến lại thực vài lần kết thúc thuật toán Ngay tuyến đường xác định, yêu cầu sợi quang cho liên kết xác định số kênh quang chia cho số bước sóng Thuật toán định tuyến WP bắt đầu với thuật toán định VWP để xác định tuyến đường cho kênh quang Sau đó, tất kênh quang chia cho số lớp nhỏ chẳng hạn hai kênh quang số lớp cách ngẫu nhiên bước sóng phân phối theo số lớp (nghĩa bước sóng phân phối = số lớp mod số bước sóng) Cuối cùng, tất bước cho tập tuyến đường ban đầu khác thực lặp lại vài lần việc phân phối với giá trị hàm mục tiêu thấp lựa chọn việc định tuyến kênh quang Những mô cho thấy lược đồ định tuyến WP chịu co giãn hệ thống nối chéo đường truyền quang lớn lược đồ định tuyến VWP Hơn nữa, khác biệt lược đồ định tuyến WP định tuyến VWP tăng lên số bước sóng tăng lên Đó lược đồ WP, nhiều bước sóng lại không xác định liên kết chẳng hạn số bước sóng ghép lại tăng lên sợi quang đơn 1.3.1.2 Định tuyến phân phối bước sóng động (DLE) Trong RWA động, yêu cầu kênh quang điểm nút đưa đến cách ngẫu nhiên Điều có nghĩa yêu cầu kênh quang thiết lập theo yêu cầu Do vấn đề lấy tối ưu tài nguyên (như bước sóng) làm mục tiêu không phản ánh yêu cầu thực tế, vào đặc điểm dịch vụ động, phải chọn tiêu tính phục vụ làm mục tiêu tối ưu vấn đề RWA động [2] Hàm mục tiêu: Khi xây dựng kết nối (thiết lập kênh quang phân phối bước sóng), chọn phương án có tổn hao nhỏ (khả huỷ bỏ yêu cầu nhỏ nhất), có nghĩa điều kiện tài nguyên mạng có hạn (số bước sóng xác định trước), hỗ 25 trợ xây dựng kết nối kênh quang đến mức tối đa (tức số kết nối thiết lập lớn nhất), giảm tối đa chi phí thiết lập mạng Bài toán RWA dù thuộc dạng toán tĩnh hay động giải cách chia nhỏ thành hai toán để giải cách tách biệt: toán định tuyến (Routing) toán phân phối bước sóng (Wavelength Assignment)  Bài toán định tuyến: Giải toán định tuyến xác định đường qua mạng từ điểm nút nguồn đến điểm nút đích cho kênh quang Đối với toán RWA tĩnh, đường thông thường đường ngắn Với toán RWA động, việc xác định đường ngắn nhất, vấn đề trách tắc nghẽn hay làm giảm tối ưu xác xuất tắc nghẽn phải đặt lên hàng đầu  Bài toán phân phối bước sóng: Bài toán phân phối bước sóng thực việc phân phối bước sóng cho kênh quang cho hai kênh quang qua sợi quang mạng có bước sóng khác số bước sóng sử dụng Các giải thuật heuristic với phân phối bước sóng: Random Assignment, First-Fit, LeastUsed, Most-Used, Min-Product, Least-Loaded, Max-Sum, Relative Capacity Loss 1.3.2 Các phương pháp tiếp cận để giải toán RWA Bài toán RWA bao gồm nhiều phần khác nhau, thường giải cách tách biệt để làm đơn giản hóa toán Về khía cạnh định tuyến (routing), có phương pháp định tuyến bản: fixed routing, fixed-alternate routing, adaptive routing [2]  Fixed routing: Trong định tuyến bố trí trước, có lộ trình cố định cặp nguồn đích Khi có yêu cầu kết nối, mạng cố gắng thiết lập kênh quang theo lộ trình đưa Nếu bước sóng sẵn có liên kết lộ trình đó, kết nối bị huỷ bỏ  Fixed- alternate routing: Trong định tuyến fixed-alternate, node trì bảng định tuyến chứa danh sách có thứ tự đường cố định đến node đích Ví dụ, tuyến đường xếp dựa độ dài (path length), bao gồm: first-shortest-path, secondshortest-path, third-shortest-path,… Lộ trình thực yêu cầu kết nối chọn từ tập đường cố định kênh quang tương ứng thiết lập  Adaptive routing: Trong định tuyến adaptive, lộ trình đường dựa bước sóng sẵn có thời kết nối Bất kỳ lộ trình khả thi từ node nguồn đến node đích 26 thích hợp lộ trình thực tế yêu cầu kết nối Việc chọn lộ trình phụ thuộc vào sách mạng sử dụng, chọn đường có chí phí nhỏ hay đường mà khả tắc nghẽn Bài toán WA phần khác toán RWA Nói chung dễ giải vấn đề định tuyến, phụ thuộc vào kết thực tế cách giải định tuyến Tuy nhiên, thường có tác động trở lại đến kết thực giải thuật RWA tính toán trọn vẹn 1.3.3 Minh họa toán định tuyến phân phối bước sóng tĩnh Nội dung phần minh họa toán RWA thông qua việc đưa toán cụ thể sử dụng thuật toán đơn giản để giải toán trường hợp định tuyến phân phối bước sóng tĩnh có ràng buộc tính liên tục bước sóng 1.3.3.1 Mô tả toán Cho mạng Hình 1.8 Trong tập đỉnh tập nút mạng, tập cạnh tập kết nối nút mạng, I tập yêu cầu kết nối Hình 1.8 Các yêu cầu kết nối mạng quang WDM Bài toán đặt tìm định tuyến tối ưu số bước sóng nhỏ dựa kiến trúc mạng ma trận lưu lượng Ma trận lưu lượng λ: 27 1.3.3.2 Lời giải toán minh họa a Bài toán tìm đường ngắn nhất: Cho đơn đồ thị liên thông, có trọng số G = (V, E) Tìm khoảng cách d(u0, v) từ u0 đến đỉnh v G đường ngắn từ u0 đến v Ở ta sử dụng thuật toán Dijkstra nhà toán học người Hà Lan E Dijkstra đưa năm 1960 Phương pháp thuật toán Dijkstra là: xác định đỉnh có khoảng cách đến u0 từ nhỏ đến lớn Trước tiên, ta có d(u0, u0) = Trong đỉnh v  u0 kề với u0, tìm đỉnh có khoảng cách k1 đến u0 nhỏ Giả sử u1, ta có d(u0, u1) = k1 Trong đỉnh v  u0 v  u1 kề với u0 u1, tìm đỉnh có khoảng cách k2 đến u0 nhỏ Giả sử u2 Ta có: d(u0, u2) = k2 Tiếp tục tìm khoảng cách từ u0 đến đỉnh G Giả sử có p đỉnh, ta có : = d(u0, u0) < d(u0, u1) < d(u0, u2) < < d(u0, un) Thuật toán Dijkstra i := S := V \ {u0} L(u0) := 0, L(v) := +∞ ,v S Nếu p = xuất d(u0, u0) kết thúc Với đỉnh v  S kề với ui L(v) := min(L(v), L(ui) + m(ui, v)) Trong m(ui,v) trọng số đường từ ui đến v Xác định k = L(v) v  S Nếu L(vj) = k xuất d(u0,uj) 28 ui+1 := vj S := S \ {ui+1} i := i+1 Nếu i = p – kết thúc Nếu không quay lại bước b Bài toán tô màu đồ thị: Định nghĩa: Một đồ thị gọi phẳng vẽ mặt phẳng mà cạnh cắt (ở điểm điểm mút cạnh) Hình vẽ gọi biểu diễn phẳng đồ thị  Tô màu đồ thị Mỗi đồ mặt phẳng biểu diễn đồ thị, miền đồ biểu diễn đỉnh; cạnh nối hai đỉnh, miền biểu diễn hai đỉnh kề Đồ thị nhận cách gọi đồ thị đối ngẫu đồ xét Rõ ràng đồ mặt phẳng có đồ thị đối ngẫu phẳng Bài toán tô màu miền đồ tương đương với toán tô màu đỉnh đồ thị đối ngẫu cho hai đỉnh liền kề có màu, mà ta gọi tô màu đỉnh đồ thị Số màu cần dùng để tô màu đồ thị G gọi sắc số đồ thị G ký hiệu χ(G) c Thuật toán Greedy RWA Phần giới thiệu thuật toán đơn giản để đạt cấu hình topo logic thích hợp topo vật lý mạng dựa vào yêu cầu kênh quang Thuật toán sử dụng phương pháp tìm đường ngắn Dijkstra để tìm đường ngắn S từ điểm đến điểm [5] Trong đó, hàm mô tả thuật toán dùng để xếp đường theo thứ tự Chỉ tiêu để xếp số bước nhảy bổ sung, nghĩa đường sử dụng bổ sung bước nhảy mức ưu tiên thấp Chỉ tiêu thứ hai độ dài đường đi, đường dài xếp trước đường ngắn Nếu hai đường có hai tiêu thứ tự xác định điểm nút khác đường đi: đường có số điểm nút nhỏ xếp trước Tiêu chuẩn cuối cần thiết để đảm bảo trật tự rõ ràng Thuật toán 1: S đường ngắn Đặt L = f(si, di) danh sách căp nút có yêu cầu thiết lập kênh quang Tìm đường ngắn cho cặp (si, di)  L, lưu (si, di, pi) vào danh sách X, pi đường tương ứng Đặt len(pi) độ dài đường pi (số bước nhảy) Đặt sp(pi) = sp(si,di) độ dài đường ngắn từ si đến di 29 Đặt idx(pi) = (N + 1)[len(pi) – sp(pi)] – len(pi) + len ( pi)  pi(j)(N + 1)-j j 1 Trong pi(j) số nút nút thứ j đường pi Sắp xếp danh sách X = {(si,di,pi)} tăng dần theo idx(pi) Return X Thuật toán 2: Greedy RWA Sử dụng thuật toán để tìm đường ngắn cho yêu cầu kênh quang Xây dựng đồ thị phân phối bước sóng G Trong đỉnh tương ứng với kênh quang hai kênh quang sử dụng chung kết nối tương ứng với hai đỉnh kề Sử dụng thuật toán tô màu đồ thị để tô màu điểm nút G Return: đường bước sóng chọn Thuật toán giải toán RWA theo hai phần Đầu tiên sử dụng thuật toán đường ngắn mô tả để thu tuyến đường cho yêu cầu kênh quang sau phân phối kênh bước sóng cho chúng cách sử dụng thuật toán tô màu đồ thị d Kết đạt Áp dụng thuật toán, từ tập yêu cầu kênh quang mà trận lưu lượng ta thu đáp án cuối bao gồm ma trận định tuyến F (Hình 1.9) tập bước sóng chọn 30 Hình 1.9 Ma trận định tuyến Từ kết ta tiến hành phân phối bước sóng cho kênh quang cho hai kênh quang sử dụng bước sóng liên kết sợi quang Để phân phối bước sóng, ta tiến hành xây xựng đồ thị G = (V, E) sau: - Mỗi kênh quang tương ứng với đỉnh đồ thị Hai kênh quang sử dụng chung liên kết sợi quang tương ứng với hai đỉnh kề đồ thị G Tiến hành tô màu đồ thị cho hai đỉnh kề có màu khác Trong đồ thị topo mạng trên, ta có kênh quang (1,6,7), (6,7,10), (1,5,8,9), (3,4,8,7), (5,8,7), (4,8) (9,8,7) Ta xây dựng đỉnh đồ thị theo kênh quang Kênh quang (1,6,7) (6,7,10) sử dụng chung đường kết nối quang vật lý (6,7), vậy, có cạnh nối đỉnh (1,6,7) (6,7,10) Tương tự với kênh quang lại tiến hành tô màu cho đồ thị ta kết hình Hình 1.10 31 Số màu nhỏ cần thiết số bước sóng cần sử dụng tương ứng toán phân phối bước sóng Do đó, màu khác đại diện cho bước sóng khác nhau, màu sử dụng để tô màu cho đỉnh tương ứng với bước sóng phân phối cho kênh quang Hình 1.10 Đồ thị kênh quang Như vậy, ta thu kết đồ thị cuối sau: Hình 1.11 Kết định tuyến phân phối bước sóng • Nhận xét: - Các tuyến đường định theo ma trận định tuyến - Số bước sóng sử dụng nêu 32 1.4 Kiến trúc IP/WDM 1.4.1 Tổng quan truyền số liệu mạng quang Khi công nghệ thông tin quan phát triển, mạng truyền dẫn quang trở thành phương tiện truyền dẫn mạng viễn thong, phương pháp để truyền dẫn số liệu thay đổi mạng viễn thông [3] Cho đến người ta tạo nhiều giải pháp liên quan đến vấn đề làm truyền tải gói IP qua môi trường sợi quang Và nội dung chúng tập trung vào việc giảm kích thước mào đầu phải đảm bảo cung cấp dịch vụ chất lượng khác biệt (nhiều cấp dịch vụ), độ khả dụng bảo mật cao Có hướng giải cho vấn đề trên, là: giữ lại công nghệ cũ (theo tính lịch sử), phát triển tính phù hợp cho lớp mạng trung gian ATM SDH để truyền tải gói IP mạng WDM, tạo công nghệ giao thức MPLS, GMPLS Đối với kiến trúc mạng IP xây dựng theo ngăn mạng sử dụng công nghệ ATM, SDH WDM, có nhiều lớp liên quan nên đặc trưng kiến trúc dư thừa tính chi phí cho khai thác bão dưỡng cao Hơn nữa, kiến trúc trước sử dụng để cung cấp tiêu đảm bảo cho dịch vụ thoại thuê kênh Vì vậy, không phù hợp cho dịch vụ chuyển mạch gói mà thiết kế tối ưu cho số liệu truyền tải lưu lượng IP bùng nổ Một số nhà cung cấp tổ chức tiêu chuẩn đề xuất giải pháp cho khai thác IP kiến trúc mạng đơn giản, lớp WDM nơi cung cấp băng tần truyền dẫn Những giải pháp cố gắng giảm mức tính dư thừa, giảm mào đầu giao thức, đơn giản hóa công việc quản lý qua truyền tải IP lớp WDM (lớp mạng quang) hiệu tốt Tất chúng liên quan đến việc đơn giản hóa ngăn giao thức, số chúng có số kiến trúc có nhiều đặc tính hứa hẹn giải pháp gói SONET/SDH (POS), Gigabit Ethernet (GbE) Dynamic Packet Transport (DPT) Tuy nhiên, giải pháp gói Gigabit Ethernet (GbE) Dynamic Packet Transport (DPT) thường sử dụng cho lớp truy nhập Các kiến trúc khác giải pháp tích hợp truyền tải IP quang biểu diễn Hình 1.12 33 Hình 1.12 Ngăn giao thức kiểu kiến trúc Tùy giải pháp tích hợp truyền tải IP quang, tín hiệu dịch vụ đóng gói qua tầng khác Đóng gói hiểu cách đơn giản trình dịch vụ lớp đưa xuống lớp chúng thêm tiêu đề đuôi theo khuôn dạng tín hiệu định nghĩa lớp Các phương thức tích hợp IP quang sử dụng để truyền tải số liệu là: - Kiến trúc IP/PDH/WDM Kiến trúc IP/ATM/SDH/WDM Kiến trúc IP/ATM/WDM Kiến trúc IP/SDH/WDM Kiến trúc IP/DPT/WDM Kiến trúc IP/NGSDH/WDM Kiến trúc IP/MPLS/WDM Kiến trúc IP/WDM Tuy nhiên, loại bỏ lớp trung gian mạng trở nên đơn giản việc truyền dẫn trở nên hiệu Kiến trúc IP/WDM (Xu hướng tích hợp Internet quang) Giai đoạn cuối tương lai mà hệ thống truyền dẫn số liệu hướng tới khả truyền dẫn IP trực tiếp hệ thống truyền dẫn quang DWDM Trong tương lai, thống mạng IP mạng quang nhờ sử dụng định tuyến IP hoạt động tốc độ Bbit/s hay Tbit/s phù hợp với giao diện quang tốc độ cao, thiết bị truyền dẫn DWDM có kích thước cấu hình khác chắc tạo ưu điểm bật Giải pháp đạt tối ưu lớp, nâng cao tối đa hiệu suất truyền dẫn mạng 1.4.2 Mạng chuyển mạch gói IP xem sở hạ tầng cho mạng hệ sau Công nghệ mạng quang ghép kênh bước sóng WDM coi công nghệ cốt yếu cho mạng lõi đáp ứng nhu cầu bùng nổ dịch vụ IP Do việc tích hợp mạng IP quang xu tất yếu tạo nên mạng lõi Internet quang - sở mạng hệ sau Ngoài thách thức băng tần, vấn đề đáp ứng nhanh nhu cầu dịch vụ giảm chi 34 phí khai thác thách thức lớn nhà khai thác mạng ngày nay.[4] Giao thức Internet IP trở thành giao thức chuẩn phổ biến cho dịch vụ mạng mới, lưu lượng IP tăng nhanh thay loại giao thức khác Trong IP xem công nghệ lớp mạng phổ biến công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng cho phép khả dung lượng truyền dẫn lớn cấu hình mềm dẻo chuyển mạch quang OXC (optical crossconect) cho phép xây dựng mạng quang động hơn, nhờ nối kết băng tần lớn (luồng quang) thiết lập cách linh hoạt theo nhu cầu Một thách thức quan trọng vấn đề điều khiển luồng quang - tức phát triển chế thuật toán cho phép thiết lập luồng quang nhanh cung cấp khả khôi phục có cố, đảm bảo tính tương tác nhà cung cấp thiết bị Hiện có hai xu hướng xây dựng mô hình tích hợp mô hình xếp chồng mô hình ngang hàng Mỗi mô hình có đặc điểm, ưu – nhược điểm riêng Mô hình xếp chồng: Trong mô hình này, mạng lõi quang mạng biên tách biệt nhau, sử dụng giao thức khác nhau, ví dụ mạng lõi sử dụng giao thức GMPLS, mạng biên sử dụng giao thức IP MPLS Mạng biên giao tiếp trực tiếp với mạng lõi quang thông qua giao diện UNI Mạng biên yêu cầu kênh quang đến mạng lõi thông qua giao diện này, mạng lõi từ chối yêu cầu chấp nhận yêu cầu Nếu chấp nhận, mạng lõi quang thiết lập kênh quang để đáp ứng yêu cầu Kênh quang thiết lập để truyền liệu hai mạng biên xuyên qua mạng lõi Do mô hình gọi mô hình khách chủ client-server Các mạng miền quang trao đổi thông tin với qua giao diện NNI Tromg mô hình tương ứng 1-1 yêu cầu kết nối từ mạng biên kênh quang đáp ứng mạng lõi, nghĩa nhiều yêu cầu kết nối băng thông thấp sử dụng chung kênh quang để truyền qua mạng lõi Mô hình xếp chồng cho phép đổi lớp quang độc lập với lớp IP cung cấp khả kết nối tương thích cần thiết cho dịch vụ nhanh mà trì tính toàn vẹn thông tin nhà khai thác mạng quang [4] Mô hình có ưu điểm khả tương thích dễ dàng, dễ triển khai tương lai gần Mặc khác tách biệt mạng lõi quang mạng biên nên cho phép đổi độc lập mạng trì tính tương thích Hơn thông tin topology tài nguyên mạng bên mạng lõi quang bảo vệ, ẩn hoàn toàn mạng biên bên Hình bên dươi minh họa cho mô hình xếp chồng 35 Hình 2.7 Mô hình xếp chồng Để xây dựng mạng tích hợp theo mô hình xếp chồng yêu cầu chuẩn hóa hai giao diên: giao diện UNI mạng biên mạng lõi, giao diện NNI mạng lõi quang Giao diện UNI cung cấp chế báo hiệu mạng biên mạng lõi quang nhà cung cấp dịch vụ Còn giao diện NNI cung cấp phương pháp để trao đổi liệu tín hiệu mạng bên mạng lõi  Giao diện UNI: cho phép mạng biên kết nối trực tiếp với mạng lõi quang thông qua giao diện để yêu cầu thiết lập kết nối đến mạng lõi quang sử dụng chế khám phá láng giềng dịch vụ cung cấp.Do đó, thiết bị kết nối với mạng quang phải có khả xác định thiết bị kết nối khác, xây dựng ánh xạ kết nối tin cậy, tự động khám phá dịch vụ mạng quang Điều làm đơn giản, tăng tốc cung cấp dịch vụ giảm bớt đáng kể chi phí hoạt động có liên quan đến mạng lõi quang  Giao diện NNI: cung cấp kết nối liên mạng nhà cung cấp dịch vụ, mạng bên mạng lõi nhà cung cấp dịch vụ thiết bị nhà sản xuất khác bên mạng Các nút mạng thông qua giao diện NNI để trao đổi thông tin định tuyến, tin tín hiệu, thông báo topology mạng Mô hình ngang hàng: Trong mô hình mạng giao thức GMPLS sử dụng toàn mạng, nghĩa chuyển mạch quang định tuyến bình đẳng mặt điều khiển Các thiết bị sử dụng chung thành phần điều khiển thống nhất, giao thức tín hiệu điều khiển để thiết lập đường chuyển mạch xuyên qua mạng 36 Hình 2.8 Mô hình ngang hàng Trong mô hình phân biệt UNI, NNI giao diện Router mặt báo hiệu định tuyến khối lượng lớn thông tin trạng thái điều khiển chuyển qua lại lớp IP quang Do khó cho việc kết nối môi trường nhiều nhà khai thác so với mô hình xếp chồng [4] Tuy nhiên mô hình ngang hàng cho phép tích hợp hoàn toàn IP/quang tạo nên mạng Internet quang thống việc sử dụng quản lý mạng hiệu hỗ trợ mạng riêng ảo toàn quang OPVN Trước mắt mô hình áp tại, mô hình ngang hàng hứa hẹn áp dụng tương lai không xa việc cung cấp thành phần điều khiển thông cho toàn mạng sử dụng giao thức GMPLS Điều đòi hỏi phối tổ chức chuẩn hóa nhà sản xuất thiết bị mạng Và giá thành triển khai mô hình cao nên trước mắt lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ 37 Tài liệu tham khảo [1] [2] [3] [4] [5] [6] Học viện công nghệ bưu viễn thông Mạng thông tin toàn quang Nhà xuất Bưu điện, tháng 4- 2001 Học viện công nghệ bưu viễn thông Hệ thống ghép kênh theo bước sóng quang Nhà xuất Bưu điện, tháng 5- 2001 Biswanath Mulkherjee Optical Communication Networks Department of Computer Science University of California, Davis, June 1997 Esa Hyytiä Maximization of Single Hop Trafficwith Greedy Heuristics Networking Laboratary, HUT, 20th December 2002 Joan Serrat, Alex Galis Deploying and Managing IP over WDM Networks Artech House Boston – London, 2003 Semih Bilgen, Altan Kocyigit All - Optical Networking [...]... mạch kênh quang và chuyển mạch gói quang Từ đó hình thành 3 hình thức mạng ghép kênh bước sóng, tức mạng quang WDM chuyển mạch kênh quang (Optical Circuit-Switched Network), mạng quang WDM chuyển mạch gói quang (Optical Packet-Switched Network) và mạng chuyển mạch chùm quang (Optical Burst-Switched Network) 1. 2.4 .1 Mạng chuyển mạch kênh quang (Optical Circuit- Switched NetWork) Mạng quang WDM chuyển... 7 kênh quang là (1, 6,7), (6,7 ,10 ), (1, 5,8,9), (3,4,8,7), (5,8,7), (4,8) và (9,8,7) Ta sẽ xây dựng 7 đỉnh trong đồ thị theo các kênh quang đó Kênh quang (1, 6,7) và (6,7 ,10 ) sử dụng chung một đường kết nối quang vật lý (6,7), vì vậy, có một cạnh nối giữa 2 đỉnh (1, 6,7) và (6,7 ,10 ) Tương tự với các kênh quang còn lại và tiến hành tô màu cho đồ thị ta được kết quả như hình Hình 1. 10  31 Số màu nhỏ nhất... kênh quang Hình 1. 10 Đồ thị kênh quang Như vậy, ta có thể thu được kết quả là đồ thị cuối cùng như sau: Hình 1. 11 Kết quả định tuyến và phân phối bước sóng • Nhận xét: - Các tuyến đường định ra đúng theo ma trận định tuyến - Số bước sóng sử dụng là đã được nêu ở trên 32 1. 4 Kiến trúc IP /WDM 1. 4 .1 Tổng quan về truyền số liệu trong mạng quang Khi công nghệ thông tin quan phát triển, mạng truyền dẫn quang. .. bước sóng, nó biểu hiện là trên kênh quang cùng một bước sóng đồng thời có hai khối quang đến từ hai nguồn khác nhau Để giải quyết xung đột trên dây ra, cần phải có thêm module trễ khối quang Module trễ khối quang do giao diện quang và dây trễ sợi quang hợp thành, chiều dài dây trễ của sợi quang là 1T, 2T,…, (Q -1) T (T là chu kỳ của một khối quang ATM) Khi có hai khối quang cùng tranh chấp một dây ra thì... cần bộ đệm quang: nút trung gian trong mạng quang không yêu cầu phải có bộ đệm quang Các chùm đi qua các nút trung gian mà không chịu bất kì sự trễ nào 1. 2.5 Công nghệ IP qua WDM (IP over WDM) IP qua WDM còn gọi là mạng quang Internet hoặc kết nối mạng quang IP tối ưu, là mạng Internet trực tiếp vận hành trên mạng quang Trong mạng thế hệ mới này, truyền dẫn trưc tiếp gói số IP trên kênh quang nhiều... IP trên quang có thể được sử dụng để truyền tải số liệu sẽ là: - Kiến trúc IP/PDH /WDM Kiến trúc IP/ATM/SDH /WDM Kiến trúc IP/ATM /WDM Kiến trúc IP/SDH /WDM Kiến trúc IP/DPT /WDM Kiến trúc IP/NGSDH /WDM Kiến trúc IP/MPLS /WDM Kiến trúc IP /WDM Tuy nhiên, càng loại bỏ được lớp trung gian mạng càng trở nên đơn giản và việc truyền dẫn càng trở nên hiệu quả Kiến trúc IP /WDM (Xu hướng tích hợp Internet và quang) ... mạng WDM dạng vòng trong đô thị Hơn nữa, cổng 10 -Gbps Ethernet thích hợp để được chuẩn hóa trong tương lai không xa  Mặc dù có nhiều phương pháp truyền các gói dữ liệu giữa lớp IP và lớp WDM nhưng xu hướng phát triển cuối cùng của sự giao tiếp giữa lớp IP và lớp WDM là gói IP được vận chuyển trực tiếp đến lớp quang mà không qua lớp trung gian nào 1. 2.6 Thiết kế mạng WDM a Sự phân cấp của mạng quang WDM. .. 1. 2.6 Thiết kế mạng WDM a Sự phân cấp của mạng quang WDM 18 Nếu trong mạng quang WDM ứng dụng bộ biến đổi bước sóng, thì kết cấu của mạng quang WDM có thể phân cấp cũng có thể không phân cấp Nếu không dùng bộ biến đổi bước sóng thì kết cấu mạng quang WDM là không phân cấp [ ] Kết cấu của mạng quang phạm vi rộng thường có cấp:  Cấp 0: là mạng LAN sợi quang Mạng LAN cấp 0 thường có đường kính mạng nhỏ, độ... đi trên các liên kết sợi quang Điều đó dự báo trước thế hệ mạng quang tiếp theo sẽ sử dụng các bộ định tuyến và các yếu tố chuyển mạch quang để cho phép các kênh quang toàn quang được thiết lập từ một điểm nút nguồn đến một điểm nút đích Hơn nữa, kỹ thuật WDM sẽ cho phép nhiều kênh quang chia sẻ một liên kết sợi quang Thuật ngữ kênh quang WDM tương tự như một xa lộ nhiều làn đường mà nó được sử dụng... trên 1 Gbit/s, nâng cao thêm một bước tốc độ truyền dẫn của mạng Loại mạng IP băng rộng này có thể có đầu dây FR và ATM, lúc này vận hành FR và ATM trên mạng IP, tức FR qua IP hay ATM qua IP b Mô hình phân lớp của mạng quang Internet Hình 1. 6 là mô hình phân lớp của mạng quang Internet, công nghệ IP qua WDM [7] Hình 1. 6 Mô hình phân lớp IP qua WDM Trong đó lớp phối hợp có thể diễn tả như ở Hình 1. 7