Chuyển mạch gói quang: Công nghệ và ứng dụng

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.

Vai trò của mạng chuyển mạch gói quang

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. Chuyển mạch gói quang có thể vẫn chỉ trong phòng thí nghiệm nhiều năm nữa, song với công nghệ phát triển ngày càng cao để đáp ứng cho các phương thức chuyển mạch hiện có như chuyển mạch kênh quang, sẽ tạo bước xúc tiến cho mạng chuyển mạch gói quang ra đời.

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. Để sử dụng kiểu hàng đợi mô tả trong kiến trúc chuyển mạch gói WDM và sự phân tích ảnh hưởng của các bộ chuyển đổi bước sóng khả chỉnh lên hiệu năng, mà được ứng dụng cho hàng đợi đầu ra WDM quang, việc xử lý gói đến tới mỗi hàng đợi mạng phải được tìm thấy.

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

• Chuyển mạch đơn tầng .1 OASIS
• Chuyển mạch đa tầng

Mỗi bộ đếm sẽ điều khiển một số gói trong bộ đệm đầu ra ảo có nguyên tắc truy nhập "vào trước ra trước" FIFO (First In First out), giá trị bộ đếm giảm một khi một gói tin ra khỏi và tăng một khi có một gói tin tới. Mỗi gói tin sẽ được chuyển ra tại một khe thời gian mới trừ. Chuyển mạch không gian. khi bộ đệm rỗng. Nếu nhiều gói muốn tới cùng một đầu ra ở một khe thời gian thì chúng sẽ được đăng kí một độ trễ và được chuyển lần lượt tới bộ đệm. Tổng độ trễ tính bằng khe thời gian được thống kê là giá trị bộ đếm đầu ra. Khi bộ đếm hiện giá trị là b thì gói đến sẽ bị loại trước khi vào trường chuyển mạch vì xảy ra hiện tượng quá tải. Qua quá trình thử nghiệm trên thực tế, người ta thấy OASIS có cùng hiệu năng với chuyển mạch đệm đầu ra với độ sâu của bộ đệm b. a) OASIS sử dụng coupler thụ động Mô hình này được mô tả như hình 3.17. Do đó, nếu kích thước chuyển mạch tăng (số đầu vào và đầu ra tăng) thì độ sâu của bộ đệm cũng tăng, và tỉ lệ mất gói sẽ giảm. Ngoài ra, tốc độ bit cũng ảnh hưởng tới hiệu năng vì nhiễu bộ khuyếch đại quang bán dẫn SOA tăng nhanh với tốc độ bit. Bộ khuyếch đại quang bỏn dẫn SOA được sử dụng như một thành phần của bộ tách kênh tích cực, hai bộ SOA có thể bù suy hao khi tách và ghép kênh, nhưng nhiễu do nó sinh ra làm giảm hiệu năng quang của chuyển mạch. b) OASIS sử dụng AWG.

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.

Kiến trúc chuyển mạch KEOPS

Mục tiêu của KEOPS là nâng chức năng chuyển mạch lên miền quang, khi đó mới có thể thích ứng hoạt động chuyển mạch của bộ định tuyến với truyền dẫn WDM, do đó kết hợp được băng thông và định tuyến chuyển tiếp. KEOPS đã đưa ra mạng gói trong suốt quang, trong suốt cả về tốc độ truyền dẫn và giao thức, do đó hệ thống này rất dễ mở rộng và dễ khắc phục lỗi thiết bị để thiết lập lại cấu hình trong những lúc cần thiết.

Kiến trúc chuyển mạch WASPNET

Các cổng quang đa bước sóng ở mỗi đầu ra đường dây trễ sẽ chọn gói thuộc về một khe thời gian thích hợp với trạng thái hàng đợi, các cổng quang cũng có thể chặn đồng thời tất cả các bước sóng. Trong WDM chuyển mạch WASPNET có khả năng tại mỗi sợi vào được kết nối tới một bộ phân kênh mà gói được gửi đi với bước sóng i mức i, và mỗi đầu ra nhận được bằng cách ghép trỗn các đầu vào của các mức.

Mạng ứng dụng cho chuyển mạch gói quang .1 Chuyển mạch gói quang trong suốt

• Mạng kết nối quang với bộ định tuyến IP terabit

Vấn đề trước, bao gồm cả chuyển mạch và truyền dẫn được đánh địa chỉ trong miền quang, truy cập băng thông sợi quang lớn, đó là sự liên quan tới xử lý định tuyến/ chuyển tiếp gói phức tạp xuất hiện tại mức mào đầu gói bất kể kích cỡ kèm theo của thực thể dữ liệu. 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.