Kỹ thuật đa truy nhập trong mạng quang và ứng dụng luận văn thạc sĩ

Kỹ thuật đa truy nhập trong mạng quang và ứng dụng luận văn thạc sĩ Kỹ thuật đa truy nhập trong mạng quang và ứng dụng luận văn thạc sĩ Kỹ thuật đa truy nhập trong mạng quang và ứng dụng luận văn thạc sĩ luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Nguyễn dương luËn văn thạc sĩ khoa học ngành: xử lý thông tin truyền thông xử lý thông tin truyền thông kỹ thuật đa truy nhập mạng quang ứng dụng nguyễn dương 2004-2006 Hà Nội 2006 hà nội 2006 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật đa truy nhập mạng quang ứng dụng ngành: xử lý thông tin truyền thông Mà số: Nguyễn dương Người hướng dẫn khoa học: PGS -TS Đặng văn chuyết hà nội 2006 -i- Lời cam đoan Em xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu thân Các nghiên cứu luận văn dựa tổng hợp lý thuyết hiểu biết thực tế em, không chép Tác giả luận văn Nguyễn Thế Dương -ii- Mục lục Nội dung Trang Lời Mở đầu B Chương 1: phần tử sử dụng mạng quang đa truy nhập 1.1 giới thiệu chung …………………… 1.2 Bé ghÐp h×nh quảng bá 1.3 ghép kênh tách kênh 1.4 ®ièt laze ®iỊu chØnh ®­ỵc b­íc sãng 1.4.1 §iỊu chØnh nhiƯt 1.4.2 Điốt laze điều chỉnh bước sóng sử dụng hốc 1.4.3 điốt laze hồi tiếp phân bố (DFB) hai đoạn 10 1.4.4 Điốt laze phản xạ phân bố Bragg hai đoạn ba đoạn 11 1.5 lọc quang điều chỉnh … 12 Ch­¬ng : Kü thuật đa truy nhập phân chia theo bước sóng - wdma 2.1 Tỉng quan vỊ kü tht WDMA 14 2.2 Mạng WDMA đơn bước 14 2.2.1 M¹ng WDMA quảng bá lựa chọn 14 2.2.2 Mạng WDMA định tuyến theo bước sóng 2.2.3 Các vấn đề liên quan đến hiệu suất thiết kế mạng 25 20 2.2.3.1 Vị trí đệm mạng WDMA đơn bước 25 2.2.3.2 Xuyên kªnh 26 2.3 Mạng WDMA đa bước 29 2.3.1 Kh¸i niƯm chung mạng WDMA đa bước 29 2.3.2 Đặc điểm mạng WDMA đa bước 31 -iii- 2.4 øng dơng m¹ng kü thuật đa truy nhập WDMA 36 2.4 Mạng WDMA ®¬n b­íc 36 2.4.1.1 M¹ng LAMBDANET 36 2.4.1.2 M¹ng RAINBOW 37 2.4.1.3 FOX –Bé kÕt nèi chÐo quang tèc ®é 38 cao…………………………… 2.4.1.4 HYPASS (High performance packet switch 39 system…………… 2.4.1.5 M¹ng RINGGO 42 2.4.2 Mạng WDMA đa bước 43 2.4.2.1 M¹ng Starnet 43 2.4.2.2 M¹ng HORNET 44 Chương : kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo sãng mang phơ – SCMA 3.1 Giíi thiƯu chung 49 3.2 Hiệu suất mạng scma đơn kênh 3.2.1 NhiƠu l­ỵng tư Short noise ……………… 53 3.2.2 NhiƠu nhiƯt cđa m¸y thu 54 3.2.3 NhiƠu c­êng ®é Laser 55 3.2.4 NhiÔu giao thoa quang 55 3.2.5 Tû số tín hiệu tạp âm tổng 58 3.2.6 øng dơng cđa c¸c hệ thống SCMA đơn kênh 55 3.3 Đa truy nhập sóng mang phụ đa kênh 3.3.1 Khái niệm hệ thống SCMA đa kênh 61 3.3.2 Đặc điểm hệ thống SCMA đa kênh 62 3.3.3 Tỷ số tín hiệu tạp âm tæng 64 3.3.4 ứng dụng hệ thống SCMA đa kênh 65 Chương : kỹ thuật đa truy nhËp 51 60 -iv- ph©n chia theo thêi gian – TDMA 4.1 Giíi thiƯu chung 68 4.2 Các khái niệm Kỹ thuật TDMA 4.3 ứng dụng mạng Kü thuËt ®a truy nhËp TDMA 71 4.3.1 ATM-PON (ATM dựa mạng quang thụ động) 71 4.3.2 E- PON (Ethernet dựa mạng quang thụ động) 74 68 Ch­¬ng : kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo m· - cdma 5.1 Tỉng quan kü tht ®a truy nhËp CDMA 78 5.2 Các mạng sử dụng kỹ thuật CDMA 78 5.2.1 M¹ng sư dơng kü tht CDMA tách sóng trực tiếp 5.2.2 Mạng CDMA quang kÕt hỵp 85 5.2.3 Đặc điểm mạng sử dụng kü thuËt CDMA quang 87 78 Ch­¬ng : đề xuất mô hình ứng dụng mạng man Tại bưu điện hà nội 6.1 Hiện trạng mạng viễn thông BĐHN 88 6.1.1 Mạng truyền dẫn 88 6.1.2 Mạng tổng đài 88 6.1.3 M¹ng DDN trun thèng ……………………………………… 6.1.4 M¹ng trun sè liƯu ATM + IP 90 6.1.5 M¹ng truy nhËp băng rộng ADSL & SHDSL 91 6.2 Đánh giá ứng dụng truy nhập quang bđhn 6.3 Dự báo nhu cầu phát triển 96 6.4 Phân tích giải pháp ứng dụng xây dựng mạng 99 6.5 Lựa chọn giải pháp công nghÖ truy nhËp 103 6.6 Mét sè chØ tiêu xây dựng mạng 6.7 Đề xuất cấu hình ứng dụng mạng MAN 107 90 94 105 -v- KÕt luËn 110 Tµi liƯu tham kh¶o 111 Thuật ngữ chữ viết tắt ADSL Asymmetric Digital Sub Line Thuê bao số không đối xứng AON All optical network Mạng toàn quang ADM Add/ Drop Multiplexer Bé ghÐp kªnh xen rÏ APD Avalanche Photodiode Điốt tách sóng thác AR Antireflection Coating Vỏ chống phản xạ ASK Amplitude Shift Keying Khoá dịch biên độ ATM Asynchronous Transfer Mode Mode chuyển giao không đồng B-ISDN Broadband Integrated Digital network BPF BandPass Filter Bộ lọc băng thông BRAS Broadband Access Server Server truy nhập băng rộng CNR Carrier –to- Noise Ratio Tû sè sãng mang trªn nhiễu COT Central Office terminal Thiết bị đầu cuối tổng đài CT Central terminal Thiết bị đầu cuối tập trung DBR Distributed Bragg Reflecter Phản xạ phân bố Bragg DCN Digital Communication network Mạng thông tin số DCS Digital Cross -connect system Bộ nối chéo số Service Mạng số liên kết đa dịch vụ băng rộng DEMUX Demultiplexer Bộ giải ghép (tách) kênh DFB Distributed Feedback Hồi tiếp phân bố DLC Digital loop Carrier Truyền tải mạch vòng số DR Distributed reflector Bộ phản xạ phân bố DSL Digital sub line Đường dây thuê bao số DSLAM DSL access Multiplexer Bộ ghép đường thuê bao số FBG Fiber Bragg grating Cách tử quang Bragg FP-LD Fabry-Perot laser diode Đi ốt la-de Fabry-Perot -vi- FSK Frequency Shift Keying Khoá dịch tần số FTTB Fiber to the Building Cáp quang tới nhà FTTC Fiber to the Curb Cáp quang tới khu dân cư FTTH Fiber to the home Cáp quang tới nhà FTTL Fiber to the loop Mạch vòng cáp quang FTTO Fiber to the office Cáp quang tới công sở FWM Four –Wave Mixing Trén sãng GGL Gain Guided laser Lade điều khiển khuyếch đại GI Graded Index Chỉ sè Gradien GRIN Graded refractive Index ChØ sè chiÕt suÊt Gradien IF Intermediate frequency Trung tÇn IGL Index Guided laser Lade ®iỊu khiĨn chØ sè chiÕt st IM Intensity Modulation §iỊu biÕn c­êng ®é IMD Intermodulation Distortion MÐo ®iỊu chÕ tương hỗ LD Laser diode Điốt lade LED Light Emitting Diode Điốt phát quang LED LO Local Oscillator Dao động néi LOC Large Optical Cavity Hèc céng h­ëng quang réng MAN Metropolitan Area Network Mạng khu vực nội thị MQW Multiple Quantum Well GiÕng l­ỵng tư MUX Multiplexer Bé ghÐp kênh MZ Mach Zehnder Bộ điều Zehnder OA Optical amplifier Bộ khuếch đại quang OADM Optical Add/Drop Multiplexer Bộ ghép kªnh xen rÏ quang OFA Optical fiber amplifier Bé khuÕch đại quang sợi ONI Optical Network interface Giao diện mạng quang ONNI Optical network – to – network Giao diÖn m¹ng –m¹ng interface quang chÕ Mach – -vii- ONU Optical network Unit Thiết bị mạng quang OTN Optical transport network Mạng truyền tải quang OXC Optical Cross connect Nối chéo quang PDS Passive Distribute Service Dịch vụ phân phối thụ ®éng PIN Positive Intrinsic Negative CÊu tróc PIN PON Passive optical network Mạng quang thụ động PSK Phase shift keying Khoá dịch pha RF Radio frequency Tần số vô tuyến RIN Relative Intensity Noise Nhiễu cường độ tương đối RPR Resilient packet ring Mạng vòng chuyển mạch gói tự hồi phục SBS Stimulated Brillouin Scattering Tán xạ Brillouin kích thích SCM Subcarrier Multiplexing GhÐp kªnh sãng mang phơ SDSL Symmetric digital sub line Thuê bao số đối xứng SEL Surface Emitting laser La-de phát mặt SPM Self phase modulation Tự điều chế pha SRS Stimulated Raman Scattering Tán xạ raman kÝch thÝch TDM Time division Multiplexing GhÐp kªnh theo thêi gian TDMA Time division Multiple Access §a truy nhËp theo thời gian TT Tunable transmitter Bộ phát điều chỉnh TR Tunable receiver Bộ thu điều chỉnh FT Fixed tuned transmitter Bộ phát cố định RF Fixed tuned receiver Bộ thu cố định VPN Virtual private network Dịch vụ mạng riêng ảo WDM Wavelength Division Multiplex Ghép kªnh theo b­íc sãng WDMA Wavelength Access WGR Wavelength Grating Router Bộ định tuyến cách tử dẫn sóng WR Wavelength Router Bộ định tuyến bước sóng WRC Wavelength routing Controller Bộ điều khiển định tuyến Division Multiple Đa truy nhập theo b­íc sãng -viii- b­íc sãng WT Wavelength terminal ThiÕt bị kết cuối bước sóng XPM Cross Phase Modulation Điều chÕ ngang (chÐo) pha danh mơc b¶ng B¶ng 2.1 Quan hệ số nút mạng (N) số bước (h) xuất phát từ 33 nút nguồn giản đồ ShuffleNet (p,k) Bảng 2.2 Một số thông số đại diện biểu đồ ShuffleNet 34 Bảng 2.3 Các tham số thử nghiệm mạng HORNET 45 B¶ng 6.1 Kü tht trun dÉn từ tổng đài đến thuê bao 104 Bảng 6.2 Kỹ thuật truyền dẫn từ thuê bao đến tổng đài ……………… 104 Danh mơc h×nh vÏ H×nh 1.1 H×nh 1.2 H×nh 1.3 H×nh 1.4 H×nh 1.5 H×nh 1.6 H×nh 1.7 H×nh 1.8 H×nh 1.9 H×nh 1.10 H×nh 1.11 H×nh 2.1 Hình 2.2 Một số cấu kiện quang thụ động Bé ghÐp h×nh 8x8 tạo 12 ghép sợi đơn mode Các ghép hình Sơ đồ khối hệ thống WDM Thiết bị ghép tách kênh hỗn hợp (MUX-DEMUX) Xuyên kênh Điốt laze điều chỉnh sử dụng hốc Laser MAGIC §ièt laze hồi tiếp phân bố hai đoạn Sơ đố cấu trúc diode laze phản xạ phân bố Bragg Sơ đồ khối lọc quang điều chỉnh Mạng WDMA hình đơn bước quảng bá lựa chọn Sơ đồ chuyển đổi trạng thái kết hợp với số bước sóng sử dụng 2 4 9 10 11 12 15 17 -98- Trong thêi gian qua việc sử dụng mạng máy tính đà trở thành hoạt động hàng ngày hầu hết doanh nghiệp, trường học, viện nghiên cứu Nhu cầu truyền sè liƯu tèc ®é cao sÏ xt hiƯn d­íi nhiỊu hình thức, xuất phát từ nhiều đối tượng khác như: - Các doanh nghiệp nhà khai thác cung cấp dịch vụ thông tin- viễn thông: Vietel, Saigon Postel, Công ty Viễn thông điện lực, FPT, Netnam - Các Công ty, Tổng Công ty lớn có nhu cầu khả xây dựng trung tâm liệu, trao đổi thông tin thường xuyên: Ngân hàng, bảo hiểm - Các cao ốc hoạt động hình thức trung tâm thương mại, trung tâm giao dịch, điểm cho thuê văn phòng , điểm tập trung nhiều doanh nghiệp chủ thể cung cấp mặt dịch vụ điện, nước, truyền thông - Trường đại học, viện nghiên cứu, công viên phần mềm, trung tâm máy tính Theo kênh bán hàng truyền thống, dịch vụ truyền số liệu cung cấp thẳng tới người dùng cuối trường học, viện nghiên cứu, ngân hàng, bảo hiểm, công ty thương mại Tuy nhiên điều kiện kinh doanh dịch vụ bán lại thông qua nhà khai thác cung cấp dịch vụ khác doanh nghiệp viễn thông mới, thông qua đại lý bán lẻ dịch vụ chủ đầu tư cao ốc, khách sạn Ngoài có đối tượng khách hàng có nhu cầu truyền số liệu cao ngân hàng (trên địa bàn thành phố có 40 ngân hàng, 27 ngân hàng ®ang thuª 182 ®­êng trun sè liƯu) Tuy nhiªn ngân hàng đà đầu tư lớn vào hệ thống thiết bị truyền số liệu có yêu cầu cao độ tin cậy, độ ổn định hệ thống nên dự đoán tương lai gần họ không chuyển đổi hạ tầng truyền số liệu * Nội mạng Bưu điện TP Hà nội: - Tương tự doanh nghiệp lớn khác, Bưu điện TP Hà nội có nhu cầu sử dụng mạng truyền số liệu tốc độ cao để kết nối trung tâm dự liệu phục vụ hoạt động sản xuất kinh doanh nội đơn vị Do khối lượng liệu lớn, mức độ tin học hoá hàm lượng kỹ thuật công việc cao, cầu băng thông độ tin cậy hệ thống lớn -99- - Tương tự nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khác đặc biệt sau đưa hệ thống phân tải hệ thống mạng ADSL vào hoạt động, Bưu điện TP Hà nội nhu cầu kết nối ®­êng trơc ®a ®iĨm (c¸c ®iĨm Access Server víi POP, c¸c DSLAM víi DSLAM HUB, DSLAM HUB víi BRAS ) víi tèc ®é cao cì nx100Mbps, thËm chÝ cì nx1Gbps lớn Nhu cầu cao dịch vụ giá trị gia tăng Video on Demand, hội nghị truyền hình Theo định hướng chung Tổng Công ty, Bưu điện TP Hà nội tổ chức xây dựng cấu trúc mạng MAN có hạ tầng thông tin hợp dựa ưu điểm công nghệ chuyển mạch gói, đáp ứng hội tụ thoại số liệu để triển khai dịch vụ cách đa dạng nhanh chóng Để đạt mục tiêu này, mạng cần dựa tảng truyền dẫn chuyển mạch gói có băng thông lớn cỡ nx1Gbps, độ tin cậy lớn, khả kết nối linh hoạt 6.4 phân tích giải pháp áp dụng xây dựng mạng man Nhìn chung mạng MAN thực chất mạng cung cấp đa dịch vụ phạm vi nội vùng (thảnh phố /tỉnh) Vai trò tương tự vai trò nhà cung cấp dịch vị Internet có điểm khác xây dựng để hướng tới đối tượng phục vụ chủ yếu liên kết trao đổi lưu lượng mạng cục LAN dung lượng kích cỡ mạng lớn Qui mô mạng MAN cở thể bao phủ toàn thành phố mạng để liên kết vài khu nhà (chung cư, khu công nghệ/công nghiệp, quan tổ chức, trường đại học, viện nghiên cứu) với Thiết bị mạng MAN xây dựng quản lý nhiều tổ chức khác với nhà cung cấp dịch vụ mạng MAN Có thể thấy công nghệ chủ yếu để áp dụng cho việc xây dựng mạng MAN là: Công nghƯ SDH (SDH trun thèng, SDH-NG); C«ng nghƯ WDM; C«ng nghƯ RPR; C«ng nghƯ Gigabit Ethernet, C«ng nghƯ IP… Tuy nhiên, vấn đề đặt cho nhà khai thác cung cấp dịch vụ mạng MAN sở mục tiêu xây dựng mạng cần phải lựa chọn công công nghệ phù hợp để áp dụng vào việc xây dựng mạng Trên sở công nghệ mạng lựa chọn, nhà khai thác mạng xây dựng cấu hình mạng thích hợp, lựa chọn thiết bị phù hợp để xây dựng mạng đáp ứng với mục tiêu đề Sau ta phân tích đặc điểm, ưu nhược điểm khả áp dụng công nghệ có khả áp dụng cho việc xây dựng mạng MAN -100- ã Công nghệ SDH/SDH-NG a Đặc điểm công nghệ Công nghệ SDH công nghệ truyền dẫn áp dụng phổ biến mạng nhà cung cấp dịch vụ giới Công nghệ SDH xây dựng sở hệ thông phân cấp ghép kênh đồng TDM với cấu trúc phân cấp ghép kênh STM-N cho phép cung cấp giao diện truyền dẫn tốc độ từ vài Mbít/s tới vài Gigabít/s Đặc tính ghép kênh TDM phân cấp ghép kênh đồng công nghệ SDH cho phép cung cấp kênh truyền dẫn có băng thông cố định độ tin cậy cao với việc áp dụng cho chế phục hồi bảo vệ, chế quản lý hệ thống theo cấu trúc tô-pô mạng phù hợp đà chuẩn hóa tiêu chuẩn ITU-T Từ trước tới công nghệ truyền dẫn SDH xây dựng chủ yếu cho việc tối ưu truyền tải lưu lượng thoại Theo dự báo phân tích thị trường mạng viễn thông, doanh nghiệp có gia tăng mạnh mẽ loại hình dịch vụ truyền liệu có xu hướng chuyển dần lưu lượng dịch vụ thoại sang truyền tải theo giao thức truyền liệu Trong đó, sở hạ tầng mạng SDH có khó có khả đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng gia tăng tương lai gần Do yêu cầu đặt cần phải có sở hạ tầng truyền tải để đồng thời truyền tải lưu lượng hệ thống SDH có lưu lượng loại hình dịch vụ chúng triển khai Đó lý việc hình thành hướng công nghệ SDH, SDH hệ SDH-NG Công nghệ để tạo SDH-NG tập hợp chung khái niệm khái niệm truyền liệu qua mạng SDH DoS (data over SDH) DoS cấu truyền tải lưu lượng cung cấp số chức giao diện nhằm mục đích tăng hiệu việc truyền liệu qua mạng SDH Mục tiêu quan trọng mà hướng công nghệ nói cần phải thực phối hợp hỗ trợ lẫn để thực chức cài đặt/chỉ định băng thông cho dịch vụ cách hiệu mà không ảnh hưởng tới lưu lượng truyền qua mạng SDH Điều có nghĩa mạng đảm bảo chức hỗ trợ truyền tải lưu lượng dịch vụ mạng có triển khai loại hình dịch vụ Thêm vào đó, SDH-NG cung cấp chức đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS với mức độ chấp nhận cho loại hình dịch vụ mới; mềm dẻo linh hoạt việc hỗ trợ truyền tải lưu lượng -101- truyền tải giao thức khác qua mạng Cơ cấu DoS bao gồm giao thức chính: Thủ tục đóng khung tổng quát GFP (generic framing procedure), kỹ thuật liên kết chuỗi ảo VC (virtual concatenation) cấu điều chỉnh dung lượng ®­êng th«ng LCAS (link capacity adjustment scheme) b ­u ®iĨm - Cung cấp kết nối có băng thông cố định cho khách hàng - Độ tin cậy kênh truyền dẫn cao, trễ truyền tải thông tin nhỏ - Các giao diện truyền dẫn đà chuẩn hóa tương thích với nhiều thiết bị mạng - Thuận tiện cho kết nối truyền dẫn điểm -điểm; quản lý dễ dàng - Thiết bị đà triển khai rộng rÃi c Nhược điểm - Công nghệ SDH xây dựng nhằm mục đích tối ưu cho truyền tải lưu lượng chuyển mạch kênh, không phù hợp với truyền tải lưu lượng chuyển mạch gói - Do cấu trúc ghép kênh phân cấp nên cần nhiều cấp thiết bị để ghép tách, phân chia giao diện đến khách hàng - Khả nâng cấp không linh hoạt giá thành nâng cấp đắt - Khó triển khai dịch vụ ứng dụng Multicast - Dung lượng băng thông giành cho bảo vệ phục hồi lớn - Phương thức cung cấp phức tạp, thời gian cung ứng kết nối dài ã Công nghệ RPR a Đặc điểm công nghệ Công nghệ RPR thực chất công nghệ mạng xây dựng nhằm mục đích thỏa mÃn yêu cầu truyền tải lưu lượng dạng liệu mạng MAN Thực tế công nghệ Ethernet công nghệ SDH thực độc lập giải pháp lý tưởng để thực mạng MAN; SDH có nhiều ưu điểm xây dựng mạng theo cấu trúc Ring lại hiệu truyền tải lưu lượng dạng liệu Ethernet truyền tải lưu lượng dạng liệu cách hiệu lại khó triển khai với cấu trúc mạng Ring không tận dụng ưu diểm mà cấu trúc mang lại -102- Điểm chủ yếu công nghệ RPR kiến tạo giao thức phân lớp MAC (Media Acces Control) Giao thức áp dụng nhằm mục đích tối ưu hoá việc quản lý băng thông hiệu cho việc triển khai dịch vụ truyền liệu vòng ring RPR hoạt động phía so với Gigabit Ethernet SDH thực chế bảo vệ với giới hạn thời gian bảo vệ 50 ms Các nút mạng RPR vòng ring thu gói tin địa hoá gửi đến nút chức rớt chèn gói tin gửi từ nút vào vòng ring Các gói tin địa nút chuyển qua Một chức quan trọng RPR lưu lượng vòng ring truyền tải theo mức ưu tiên High, Medium, LOW tương ứng với mức chất lượng dịch vụ QoS Hiện giao thức RPR đà chuẩn hoá tiêu chuẩn IEEE 803.17 Viện kỹ thuật Điện Điện tử Hoa kỳ đà có nhiều hÃng sản xuất thiết bị đà tung sản phẩm RPR thương mại b ưu điểm - Thích hợp cho việc truyền tải lưu lượng dạng liệu cấu trúc ring - Cho phép xây dựng mạng ring cấu hình lớn (tối đa đến 200 nút mạng) - Hiệu suất sử dụng dung lượng băng thông lớn thực nguyên tắc ghép kênh thống kê dùng chung băng thông tổng - Hỗ trợ triển khai dịch vụ multicast/broadcast - Quản lý đơn giản (mạng cấu hình cách tự động) - Phương thức cung cấp kết nối nhanh đơn giản - Công nghệ đà chuẩn hóa c Nhược điểm - Giá thành thiết bị thời điểm đắt - RPR thực chức bảo vệ phục hồi cấu hình ring đơn lẻ Với cấu hình ring liên kết, có cố nút liên kết ring với RPR không thực chức phục hồi lưu lượng kết nối thông qua nút mạng liên kết ring - Công nghệ chuẩn hóa khả kết nối tương thích kết nối thiết bị hÃng khác chưa cao d Khả áp dụng -103- - Công nghệ RPR phù hợp với việc xây dựng mạng cung cấp kết nối với nhiều cấp độ thỏa thuận dịch vụ kết nối khác giao diện - Công nghệ RPR phù hợp cho việc truyền tải lưu lượng Ethernet sở giải pháp Ethernet over RPR ã Công nghệ WDM a Đặc điểm công nghệ WDM công nghệ truyền tải sợi quang đà xây dựng phát triển từ năm 90 kỷ trước WDM cho phép truyền tải luồng thông tin sè tèc ®é rÊt cao (theo lý thuyÕt dung lượng truyển tải tổng cộng đến hàng chục ngàn Gigabít/s) Nguyên lý công nghệ thực truyền đồng thời tín hiệu quang thuộc nhiều bước sóng khác sợi quang Băng tần truyền tải thích hợp sợi quang phân chia thành bước sóng chuẩn với khoảng cách thích hợp bước sóng (đà chuẩn hóa tiêu chuẩn G.692 ITU-T), bước sóng truyền tải luồng thông tin có tốc độ lớn (chẳng hạn luồng thông tin số tốc độ 10Gbít/s) Do đó, công nghệ WDM cho phép xây dựng hệ thống truyền tải thông tin quang có dung lượng gấp nhiều lần so với hệ thống thông tin quang đơn bước sóng Hiện tại, sản phẩm hệ thống truyền dẫn WDM đà sản xuất nhiều hÃng sản xuất thiết bị viễn thông đà triển khai mạng nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông giới b ưu điểm - Cung cấp hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng yêu cầu bùng nổ lưu lượng loại hình dịch vụ - Nâng cao lực truyền dẫn sợi quang, tận dụng khả truyền tải hệ thống cáp quang đà xây dựng c Nhược điểm - Giá thành thiết bị đắt d Khả ứng dụng - ứng dụng phù hợp cho nơi cần tận dung lực truyền tải sợi quang - Nâng cấp dung lượng, thay hệ thống truyền tải quang có -104- - ứng dụng cho nơi mà cần dung lượng hệ thống truyền tải lớn (mạng lõi, mạng đường trục) 6.5 lựa chọn giải pháp công nghệ truy nhập Trong chương 2,3,4,5 đà phân tích trình bầy phương pháp mạng ứng dụng kỹ thuật ®a truy nhËp WDMA, TDMA, CDMA vµ SCMA chóng ta rút nhận xét: * Mạng quang CDMA phức tạp với công nghệ chưa hoàn toàn thực * Các mạng quang ứng dụng kỹ thuật đa truy nhập TDMA SCMA giải pháp tốt để xây dựng cấu trúc MAN LAN Công nghệ phù hợp với ứng dụng mạch vòng nội hạt thông qua mạng quang thụ động : Mạng A-PON, mạng E-PON ứng dụng mang tính chất quảng bá CATV.v.v (cấu trúc, ứng dụng mạng đà trình bày mục 3.2.6 ; mục 3.3.3 ; mục 4.3.1 4.3.2) * Như chương ®· ph©n tÝch, cho ®Õn thêi ®iĨm hiƯn kü thuật đa truy nhập phân chia theo bước sóng WDMA thích hợp cho việc xây dựng cấu trúc MAN với lý : ã Kỹ thuật đáp ứng nhu cầu băng thông lớn ã Công nghệ đà tương đối hoàn thiện chuẩn hoá ã Được nhiều hÃng viễn thông lớn giới hỗ trợ phát triển công nghƯ nh­ : Cisco, Nortel, Siemens * So s¸nh yếu tố liên quan đến lực truyền dẫn mạng truy nhập: Bảng 6.1 Kỹ thuật truyền dẫn từ tổng đài đến thuê bao (downstream) Kỹ thuật truyền dẫn Tốc độ truyền dẫn Dung lượng Đầu tư ban đầu Khả cung cấp dịch vụ TDM SCM WDM 2,5Gb/s Cao Thấp Tất dịch vụ Băng rộng > 2,5Gb/s Võa ThÊp > 10Gb/s RÊt cao Cao TÊt dịch vụ băng rộng Chỉ cung cấp dịch vụ CATV Bảng 6.2 Kỹ thuật truy nhập từ thuê bao đến tổng đài (uptream) Kỹ thuật truy nhập WDMA SCMA TDMA CDMA -105- Yêu cầu kỹ thuật Dung lượng Cao Võa ThÊp RÊt cao RÊt cao Võa Cao Kh¶ cung cấp dịch vụ Tất dịch vụ băng rộng Chỉ cung cấp dịch vụ CATV Tất dịch vụ băng rộng Rất cao Tất dịch vụ băng rộng Từ bảng 6.1 6.2 ta thÊy viƯc lùa chän kü tht WDM ¸p dơng cho việc xây dựng mạng MAN cho phép cung cấp tất dịch vụ băng rộng với dung lượng tốc độ cao Do vậy, kỹ thuật lựa chọn để tối ưu hoá dung lượng truyền dẫn từ tổng đài đến thuê bao truy nhập từ thuê bao đến tổng đài Kỹ thuật WDM khắc phục hạn chế kỹ thuật TDM tăng dung lượng truyền dẫn là: Không bị hạn chế tốc độ xử lý phần tử điện tử, không đòi hỏi nhiều trình xử lý phức tạp làm tăng chi phí thiết bị giảm độ tin cậy chung toàn hệ thống ảnh hưởng trực tiếp đến phần tử thu phát quang giảm độ nhạy thu, dịch tần phổ phát, cạnh tranh mode Với khả ghép nhiều luồng tín hiệu có tốc độ bit khác để tăng dung lượng, đồng thời cho phép giảm bớt tán sắc tuyến truyền dẫn quang Cũng từ kết phân tích chương ta thấy mạng chuyển mạch gói HORNET (Cấu trúc mạng đa chặng, sử dụng phương thức đa truy nhập theo bước sãng vµ thêi gian - T/WDMA) lµ hoµn toµn phï hợp cho việc xây dựng MAN chuyển mạch gói dung lượng cao Xét nhu cầu lưu lượng chuyển mạch gói vài năm tới địa bàn Hà Nội ta thấy triển khai cấu hình mạng HORNET 16 nót m¹ng sư dơng b­íc sãng, tèc độ liệu bước sóng 2.5 Gb/s (tốc độ mạng 10 Gb/s) phù hợp (Công nghệ cấu trúc mạng HORNET đà trình bày mục 2.4.2.2) 6.6 số tiêu xây dựng mạng Mạng MAN xây dựng tổ hợp công nghệ truyền dẫn, công nghệ chuyển mạch, định tuyến lựa chọn Do ta nói lựa chọn giải pháp công nghệ xây dựng mạng MAN dựa tổ hợp công nghệ truyền dẫn, chuyển mạch để đạt tiêu chí cụ thể đề trước xây dựng mạng Để xác định công nghệ lựa chọn trước hết cần phải -106- xác định tiêu chí chủ yếu cho việc xây dựng mạng Các tiêu chí chủ yếu là: Năng lực truyền tải mạng, giá thành mạng, khả nâng cấp mở rộng Năng lực truyền tải mạng tiêu quan trọng cần đạt xây dựng mạng Nó cấu thành số yếu tố trễ mạng, khả bảo vệ, thông lượng, hiệu suất băng thông, độ khả dụng mạng ã Trễ mạng: Bao gồm tượng trễ bảo vệ phục hồi, trễ truyền tải thông tin truyền qua nhiều thành phần mạng Cấu trúc tô pô mạng, kích cỡ mạng cường độ lưu lượng truyền tải mạng yếu tố ảnh hưởng lớn đến trễ mạng Công nghệ Ethernet có thời gian trễ phục hồi ngắn trễ truyền tải lớn Trong công nghệ RPR, Hornet có giá trị trễ truyền tải nhỏ so với NG SDH áp dụng chức chuyển gói ã Thông lượng: Thông lượng định nghĩa tổng số lưu lượng có ích truyền tải thành công tổng số lưu lượng cần truyền tải khoảng thời gian xác định Lưu lượng có ích xem lưu lượng thực ứng dụng truyền vào mạng mà không tính đến lưu lượng định dạng khung truyền tải, lưu lượng tin quản lý, điều khiển mạng Lưu lượng sinh phần tiêu đề khung liệu tin quản lý điều khiển mạng thay đổi tuỳ theo công nghệ khác nhau, thông thường chiếm 15 % tổng số lưu lượng cần truyền phụ thuộc vào kích cỡ gói số liệu ã Độ dự phòng tính khả dụng: Độ dự phòng tính khả dụng hai yêu cầu quan trọng cần phải đạt mạng MAN cách thực có thĨ ¸p dơng b»ng nhiỊu c¸ch kh¸c ë nhiỊu phân lớp mạng khác phối hợp phân lớp Dự phòng thiết bị mạng ứng dụng phạm vi toàn mạng nhằm đảm bảo tính khả dụng mạng, rút ngắn thời gian hỏng hóc trung bình Xét khía cạnh cấu trúc tô pô giải pháp công nghệ áp dụng để triển khai mạng việc ứng dụng giao thức mạng giao thức định tuyến IP, thuật toán định tuyến hình cây, giao thức chuyển mạch vòng ring hướng BHSR, giao thức bảo vệ mạng SCCP, giao thức bảo vệ đoạn chia sẻ vòng ring MS SPRing xem xét áp dụng nhằm cải thiện độ khả dụng mạng Mỗi phương thức trì mạng -107- có công cụ cách thức riêng để thực hiện, nhiên áp dụng phối hợp hoạt động trì mạng vấn đề cần phải xem xét cách thận trọng sở phân tích kỹ chế vận hành mạng dựa vào giải pháp công nghệ áp dụng ã Giá thành mạng: Giá thành xây dựng mạng MAN bao gồm hai phần chủ yếu: giá thành xây dựng mạng sở giải pháp công nghệ lựa chọn giá thành quản lý bảo dưỡng mạng Thực tế xây dựng mạng xảy hai trường hợp: xây dựng mạng có sở hạ tầng mạng truyền dẫn SDH cũ Hai xây dựng mạng cung cấp dịch vụ hoàn toàn Thông thường hay lựa chọn phương án thứ việc tính toán lựa chọn công nghệ, giá thành phải cân nhắc với mục đích giảm thiểu chi phí đầu tư mạng mà đạt yêu cầu ã Tính an toàn dịch vụ: Tính an toàn dịch vụ vấn đề cần phải quan tâm việc xây dựng mạng MAN Giải pháp công nghệ cần đáp ứng khả cung cấp truyền tải lưu lượng người sử dụng mà không ảnh hưởng tới tình trạng cung cấp dịch người sử dụng khác sở hạ tầng mạng Ngoài mạng cần có giải pháp đề phòng tới khả công theo kiểu từ chối dịch vụ phần tử phá hoại nhằm đảm bảo việc tuân thủ điều khoản cam kết người sử dụng ã Sự vững mạng khả cung cấp từ đầu đến cuối: Đảm bảo QoS cho loại hình dịch vụ yêu cầu quan giải pháp công nghệ mạng Cả người sử dụng nhà cung cấp dịch vụ mong muốn tận dụng băng thông cách tối đa đảm bảo thoả thuận ràng buộc với điều khoản cam kết đảm bảo chất lượng Cơ chế đảm bảo chất lượng cần phải kiểm soát thông số chất lượng dÞch vơ nh­ trƠ, jitter, tû lƯ mÊt gãi… nh»m đạt hiệu suất cao sử dụng tài nguyên trì tính liên tục cung cấp dịch vụ có nguy xảy tình trạng tắc nghẽn ã Khả nâng cáp mạng Khả nâng cấp mạng yếu tố cần phải quan tâm xây dựng mạng đưa vào sử dụng, trình phát triển công nghệ phát triển dịch vụ mạng cần phải nâng cấp mở rộng Chi phí nâng cấp mở rộng mạng xem xét dựa tiêu chí sử dụng nhiều -108- sở hạ tầng cũ mạng tốt Ngoài điều cần phải quan tâm xét đến đặc thù nâng cấp mạng Nếu xét việc nâng cấp mạng khía cạnh tăng dung lượng băng thông phát triển dịch vụ hầu hết giải pháp công nghệ đáp ứng yêu cầu Tuy nhiên tương lai ta đoán trước mức độ tác động tích hợp giải pháp công nghệ áp dụng cho mạng MAN tới giá thành thiết bị cần có yêu cầu tính thiết bị cần có yêu cầu tính thiết bị 6.7 Đề xuất cấu hình ứng dụng mạng MAN Dựa mạng cáp sợi quang Bưu điện Hà Nội thiết lập mạng MAN kiểu ring sử dụng công nghệ HORNET 16 nút mạng, bước sóng, tốc độ mạng 10 Gb/s Mạng mang lưu lượng chuyển mạch gói hoạt động song song với mạng SDH đà có Danh sách 16 nút vòng ring MAN Nút 1- 75 Đinh Tiên Hoàng ; Nút - Host Cầu Giấy ; Nút - Host Láng Trung; Nút 4- Host Ngun Du; Nót - Host Yªn Phơ ; Nót 6- Host Hïng V­¬ng ; Nót 7- Host Lạc Trung, Nút - Host Trần Khát Chân; Nút Host Mai Hương ; Nút 10 - Host Giáp Bát ; Nút 11- Host Kim Liên ; Nút 12 Host Ô chợ Dừa; Nút 13- Host Thượng Đình; Nút 14- Host Đức Giang; Nút 15- Host Đông Anh; Nút 16 - Host Nam Thăng Long U Mạng NGN -VTN GE GE POP (Router) GE AN 16 AN MAN 16 nút , bước sóng, tốc độ mạng 10Gb/s AN GE AN GE AN GE -109- Hình 6.5 Sơ đồ triển khai MAN ứng dụng công nghệ HORNET mạng Hà Nội Thực chuyển lưu lượng sang MAN theo nguyên tắc sau : * Kết nối tổng đài ATM +IP mạng truyền số liệu, ATM switch BRAS mạng truy nhập băng rộng, kết nối đến mạng lõi NGN VTN đấu chuyển sang MAN * Các tổng đài chưa cã giao diƯn ATM hc giao diƯn IP vÉn sư dụng mạng SDH * Khi lắp đặt nâng cấp tổng đài sang hệ NGN, lắp đặt ATMswitch cho mạng truy nhập băng rộng ADSL, lắp đặt tổng đài truyền số liệu ATM+IP đấu nối đến MAN không qua mạng SDH Hiện thiết bị băng rộng mạng mạng lõi ATM, nhiên có khả cung cấp giao diện Gigabit Ethernet (GE), ta cã thĨ chän giao diƯn kÕt nèi ®Õn MAN GE hoàn toàn phù hợp tương thích với thiết bị có mạng U -110- Kết luận Đề tài bao gồm chương bắt đầu việc nghiên cứu phần tử ứng dụng mạng quang đa truy nhập, tiếp đến chương 2, 3, 4, tập trung vào việc phân tích công nghệ đa truy nhập cuối chương đề xuất mạng MAN ứng dụng mạng Viễn thông Bưu điện Thành phố Hà Nội Qua việc nghiên cứu phân tích kỹ thuật đa truy nhËp WDMA, TDMA, SCMA, CDMA chóng ta nhËn thÊy: Ngoại trừ kỹ thuật đa truy nhập theo mà CDMA khó khả thi thương mại thời điểm tồn hạn chế định mặt công nghệ (như khả tạo xung ánh sáng cực ngắn có chu kỳ tới pico femto giây), kỹ thuật đa truy nhập lại có bước phát triển mạnh mẽ Công nghệ truy nhập TDMA, SCMA phát triển mạnh theo hướng ứng dụng mạch vòng nội hạt thông qua mạng quang thụ động : Mạng A-PON, mạng E-PON ứng dụng mang tính chất quảng bá CATV.v.v Công nghệ WDMA phát triển mạnh theo hướng ứng dụng cho LAN, MAN chuyển mạch gói, công nghệ phù hợp cho việc phát triển mạng Viễn thông đại Chương luận văn đề xuất mạng MAN ứng dụng cho mạng chuyển mạch gói địa bàn Hà Nội Tuy nhiên công nghệ chưa chuẩn hoá chưa thương mại hoá nhiều thị trường việc nghiên cứu đề xuất mang nhiều định tính, hướng đề tài nghiên cứu tính toán mối quan hệ kích thước mạng, số bước sóng, số nút mạng, giao thức chất lượng dịch vụ chuyển tải qua mạng MAN -111- Tài liệu tham khảo [1] [2] [3] [4] Denis J.G.Mestdagh,“Fundamentals of Multiaccess Optical Fiber Network ”, 1995 ARTECH HOUSE, INC Vũ Văn San, Hệ thống thông tin quang tập , Nhà xuất Bưu điện, 12 2003 Vũ Văn San, Hệ thống thông tin quang tập , Nhà xuất Bưu điện, 12 2003 Ramaswamin, R, et, al “Tunability needed in multi - channel networks: Transmiter, Receivers or both ?.” IBM R Research Report , RC16237 (# 72046), oct 1990 [5] Lu , J, et, al “ On the performance of wavelength division multiple access networks” 1992 [6] Ulrich Killat “Access to B-ISDN via PONs –ATM communication in Practice” 1996 [7] National communication systems –technical information Bulletin 00-7 “All optical network –AON ” may 2000 [8] Erik weis , T-Nova Systems GmbH – EURESCOM Project P1117 “Future access Networks –FAN” may 2003 [9] EURESCOM Project P614 “Implementation Strategies for advanced access networks” April 1999 [10] Milan Mihailo Kovacevic “HONET: An integrated services wavelength division optical network” 1995 [11] Martin Maier “ Architecture and Access protocol for wavelength – selective single-hop packet switched MAN” Berlin 2003 -112- [10] Christophe Jelger “Characterisation of a wavelength division Multi-ring network” Dep of Electrical & Electronic Eng University of Wales Swansea 9-2001 ... thức mạng ứng dụng kỹ thuật WDMA Chương nghiên cứu kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo sóng mang phụ SCMA tìm hiểu đặc điểm kỹ thuật đa truy nhập sóng mang phụ đơn kênh, kỹ thuật đa truy nhập. .. pháp kỹ thuật, số kỹ thuật đa truy nhập quang nhằm tạo së cø khoa häc cho viƯc thiÕt kÕ vµ øng dụng mạng quang đa truy nhập, nội dung luận văn bao gồm: Chương giới thiệu số phần tử sử dụng mạng quang. .. thuộc vào loại cấu trúc mạng WDMA lựa chọn Mạng đa truy nhập sử dụng kỹ thuật ghép bước sóng phân làm hai loại : Mạng WDMA đơn bước (còn gọi mạng WDMA toàn quang) mạng WDMA đa bước Trong mạng