Tổng quan về công nghệ chuyển mạch gói quang trong mạng truyền dẫn quang

Giữa chuyển mạch kênh và gói

Gần đây, chuyển mạch burst quang được nghiên cứu trở lại và được biết đến như một giải pháp kế tiếp của chuyển mạch gói quang. Sự bùng nổ lưu lượng mạnh mẽ trong mạng Internet, sự phát triển nhanh chóng các lớp lưu lượng là những vấn đề quan trọng cần phải được xử lý.

Giữa chuyển mạch gói và chuyển mạch burst

Chuyển mạch burst quang là chuyển mạch hứa hẹn nhiều triển vọng, nó sẽ thay thế các chuyển mạch hiện tại, và sẽ mang tính thương mại cao hơn chuyển mạch gói quang, nó tránh được hai vấn đề chính là: Tốc độ chuyển mạch cao và bộ đệm quang. Trong thời gian tới, chuyển mạch burst rừ ràng sẽ hấp dẫn hơn chuyển mạch gói quang, và trong cuộc đua đường dài chuyển mạch burst dường như là đối thủ mạnh nhất của chuyển mạch gói quang.

Giới thiệu chung

Vai trò của mạng chuyển mạch gói quang

Và bước tiếp theo, mạng thế hệ mới cần phải tận dụng được kĩ thuật WDM bằng cách thực hiện các chức năng quang trong điều khiển và quản lí các tín hiệu hàng megabit, như thế sẽ làm giảm sự phức tạp trong hệ thống điện và giảm giá thành. Như vậy tầng chuyển mạch gói quang sẽ kết nối, lấp khe trống giữa tầng điện đang tồn tại và các kênh quang ở đường trục, đồng thời cho phép chuyển mạch gói nhanh các kết nối đổi tần ở tốc độ cao hơn nhiều so với tầng điện mà không ảnh hưởng trực tiếp lên kết nối chéo.

Đặc tính lưu lượng của chuyển mạch gói quang

• Đặc tính lưu lượng của chuyển mạch không có chức năng tách - ghép
• Đặc tính lưu lượng của chuyển mạch với chức năng tách ghép

Tính modul nhận được bằng cách thêm cột vào Shufflenet chuẩn nghĩa là có k và M thì khi thêm cột thì nhận được tổng số node là (k + c). Với mạng trong hình 12 đã được thêm vào một cột và có số node là 12. Kiểu kết nối theo hình trụ của Shufflenetworks nhận được sự phối hợp địa chỉ theo cách thông thường, cho phép khả năng tự định tuyến và lựa chọn định tuyến trả lời từ tắc nghẽn và lỗi mạng. Hơn nữa, vấn đề quan trọng của đặc tính lưu lượng sẽ trình bày ở sau. Các mạng đó đảm bảo số lượng nhỏ các hop giữa các node thu và phát. Trước khi truyền sự mô tả, phân tích rất quan trọng để xác định mạng và kích cỡ chuyển mạch ưa thích. Mạng nội hạt và mạng trung tâm ít khi có hơn 250 node. Thông qua các ví dụ đó chúng chỉ ra kích cỡ mạng ưa dùng. = 8), để đảm bảo như là số bước sóng yêu cầu được hoạt động và cũng chắc chắn mức độ phức tạp của thực thể mạng thấp. Với liên quan tới giả thuyết thứ hai, chỉ ra sự phối hợp định tuyến thích ứng đơn giản cho điều khiển tắc nghẽn ở mạng sóng ánh sáng đa hop Shufflenet mà ở đó giả sử đúng nếu thuật toán định tuyến thích ứng được thực hiện với Shufflenetwork.

Bộ đệm trong chuyển mạch gói quang .1 Các kỹ thuật đệm

Cách phân tích này tuy có hạn chế vì lưu lượng trên thực tế là không đều, mang tính chất bùng nổ (có thời điểm rất lớn), song lại dễ phân tích và dễ so sánh tương quan giữa các loại cấu hình đệm khác nhau, do đó ta chọn kiểu lưu lượng này để phân tích. Kiểu đệm gói này rất hay được sử dụng trong chuyển mạch gói điện vì nó có khả năng đồng bộ các gói tin ở đầu vào, tuy nhiên cũng cần giải quyết hiện tượng tắc nghẽn đầu vào HoL (head_ of _ line), giới hạn thông lượng lớn nhất là 58% cho lưu lượng hợp nhất.

Chuyển mạch lựa chọn và quảng bá

Các bộ chuyển đổi bước sóng cố định sẽ mã hoá luồng gói tin ở đầu vào, do đó các gói trên mỗi đầu vào được xuất hiện dưới mỗi bước sóng riêng biệt. Hơn nữa, vì tất cả các gói đều quảng bá tới mọi đầu ra, với mọi độ trễ có thể, nên chuyển mạch này có thể hoạt động quảng bá gói tin, và thực hiện ưu tiên gói.

Đệm vòng lặp đa bước sóng

Chuyển mạch này cũng là mô phỏng của đệm đầu ra, nên có xác suất mất tế bào và độ trễ trên đường dây trễ như chuyển mạch đệm đầu ra với độ sâu bộ đệm bằng với số lần quay vòng lớn nhất.

Chuyển mạch gói quang dùng chung bộ nhớ

Ta thấy trong tất cả các kiến trúc chuyển mạch đơn tầng, SMOP cho suy hao công suất thấp nhất vì kiến trúc chuyển mạng hình cây rất thông minh và xuyên âm nhỏ. Đó là các kiểu đệm gói tin trong chuyển mạch đơn tầng, sau đây ta xét chuyển mạch đa tầng Kiến trúc chuyển mạch đa tầng sử dụng đệm bằng nhiều tầng đường dây trễ.

Chuyển mạch đa tầng

Khi xây dựng mô hình này, một cổng SOA và hai bộ khuyếch đại EDFA (mỗi EDFA cho một chuyển mạch 4 x4) đều cần sử dụng để bù lại suy hao, và cũng như SMOP, tất cả chuyển mạch không gian đều có kiến trúc hình cây. Tuy nhiên vì dung lượng đệm đơn tầng rất nhỏ, nên kiến trúc này chỉ áp dụng cho các ứng dụng chấp nhận xác suất mất gói lớn, và do đó nó hạn chế hơn so với kiến trúc chuyển mạch đường dây trễ logarit nói trên.

Kiến trúc định tuyến thực nghiệm gói quang có khả năng hoán đổi nhẵn OPERA

Chức năng định tuyến và chuyển tiếp gói trong ONIR's bao gồm khôi phục và cập nhật tiêu đề với tốc độ đường truyền, chuyển mạch bước sóng nhanh, chuyển mạch quang không gian và xử lí chuyển tiếp gói. Trong hầu hết ứng dụng chuyển mạch gói, tiêu đề chứa địa chỉ đích hoặc chỉ số mạch ảo, các thông tin này đều được chuyển tới bộ xử lý điều khiển định tuyến kết hợp với nhận dạng (ID) node hiện thời để thiết lập ra vị trí node mới.

Kiến trúc chuyển mạch gói

• Chuyển mạch dựa trên trường chuyển mạch không gian
• Chuyển mạch định tuyến bước sóng
• Chuyển mạch lựa chọn và quảng bá

Cổng SOA thứ nhất sẽ xác định có luồng gói tin nào cần tới mạch lặp không, còn SOA thứ hai sẽ xác định có luồng gói tin nào trên mạch lặp chuyển trực tiếp tới đầu ra, hay bị trễ gay thời điểm đó. Điểm khác nhau chính là chuyển mạch ở trên có một tập hợp các đường dây trễ có thể trễ đệm một số gói tin trên nhiều bước sóng tại một thời điểm, nên hoạt động chuyển mạch thực hiện độc lập sau khi đệm, còn chuyển mạch trong WASPANET thì mỗi đầu ra của khối ghép AWGM thứ nhất có một bộ đệm riêng, nên hoạt động chuyển mạch diễn ra đồng thời với đệm.

Node chuyển mạch gói quang

Hiện nay, việc đáp ứng độ lớn bộ đệm là một vấn đề khó chủ yếu trong chuyển mạch gói quang, vì vậy, những kiến trúc chuyển mạch hiệu năng cao đều dựa trên khả năng tối thiểu độ phức tạp của chức năng đệm quang. Đồng bộ thô không đồng chỉnh vị trí gói tin một cách chính xác song độ lệch thời gian nhỏ hơn khe giữa các gói tin rất nhiều, do đó khắc phục được jitter thời gian giữa các gói trên các tuyến truyền quang khác nhau.

Mạng kết nối quang với bộ định tuyến IP terabit

Trong khi một gói được ghép lại thì các mào đầu IP được gửi tới bộ lọc gói đầu ra (OPF) sau đó phương tiện chuyển tiếp đầu ra (OFE) với cách quét bảng định tuyến IP khác để quyết định gói này được đưa đến giao diện đi ra nào. Trong khi một gói bắt đầu phân đoạn, mào đầu gói tin IP được lấy ra và gửi tới IPF để thực hiện lọc đầu vào, sau đó tới IFE để xử lý quét bảng IP, các đầu ra nơi mà các thông tin được gửi đến (gọi là kiểu đa hướng - MP) của gói vào một FIFO MP.