Giới thiệu về chuyển mạch gói quang trong mạng quang WDM

Các cấu hình mạng WDM

Cấu hình vòng

Tất cả các nguồn số liệu đợc kết thúc và trả lời bởi node B, mặc dù vậy tất cả các tín hiệu này đợc truyền trên cùng một kênh (và dĩ nhiên là cùng một bớc sóng). Trong những năm gần đây công nghệ vật liệu phát triển rất nhanh, đã có rất nhiều vật liệu mới đợc tìm thấy, phát triển và ứng dụng vào các mạng thông tin quang.

Các bộ lọc quang

Bộ chọn bớc sóng

Bộ lọc màng mỏng nhiều khoang cộng hởng (TFMF) gồm hai hoặc nhiều khoang cách biệt với nhau bởi các màng mỏng điện môi phản xạ nh hình 2.1. Và nh vậy ta đợc kết quả là tín hiệu đầu vào mạng bốn bớc sóng λ1, λ2, λ3, λ4 còn tại đầu ra ta tách ra đợc tín hiệu ta cần đợc mang trong sóng có bớc sóng λ4.

Bộ lọc điều chỉnh đợc

Hàm truyền đạt công suất TFP(f) là tuần hoàn theo f và các đỉnh băng thông của hàm truyền đạt xảy ra tại các tần số thoả mãn điều kiện fτ=k/2 khi k là số nguyên d-. Nếu ký hiệu chiều dài của khoang là l và chiết suất của khoang là n thì τ=ln/c, trong đó c là tốc độ ánh sáng trong chân không và nh vậy τ thay đổi khi thay đổi n hoặc l.

Bộ ghép và bộ tách kênh quang

Nguyên lý làm việc của cách tử tán xạ

Khi giải ghép kênh (tách bớc sóng) bằng cách tử, nguồn sáng tới gồm nhiều b- ớc sóng từ sợi quang sẽ đợc tách ra thành các tia đơn sắc tơng ứng với các bớc sóng. Ngợc lại khi ghép kênh, một số kênh ứng với các bớc sóng λ1, λ2, λ3, ..λn đến từ các hớng khác nhau có thể đợc kết hợp thành một hớng và đợc truyền dẫn trên cùng một sợi quang.

Coupler hình sao (PSC)

Cả hai thông số này đều nhạy cảm với nhiệt độ, do đó các bộ lọc này yêu cầu nhiệt độ ổn định hoặc có các cơ chế điều khiển nhiệt độ. Kết hợp bộ quay pha và cách tử sợi quang theo cách nh vậy giúp ta có thể tách ghép một bớc sóng tại node xen/rẽ với suy hao rất nhỏ (2 dB). Một thiết bị quan trọng trong hệ thống WDM là một bộ định tuyến bớc sóng kích thớc NxN, nó là một thiết bị kết hợp chức năng của một coupler hình sao và hoạt động tách ghép kênh.

Bé nèi chÐo quang OXC

Các OXCR hoạt động theo nguyên tắc tách các bớc sóng quang từ các tín hiệu quang đầu vào rồi chuyển mạch không gian (chuyển mạch sợi quang), sau đó ghép các bớc sóng lại, không có sự chuyển đổi bớc sóng. Bộ chuyển mạch quang có suy hao và nhiễu xuyên nhỏ sẽ kết nối các bớc sóng quang tới các vị trí mong muốn tại đầu vào của bộ ghép bớc sóng để ghép các bớc sóng này tới sợi quang đầu ra. Tuy nhiên, không phải tại tất cả các node mạng đều có nhu cầu chuyển đổi bớc sóng nên để khai thác có hiệu quả và kinh tế hơn, ta có thể kết hợp cả hai loại thiết bị này trong mạng.

Bộ biến đổi bớc sóng

Kết quả là tia CW đợc khuếch đại một số lợng lớn các bit 0 (không bão hoà) bởi một số lợng nhỏ hơn các bit 1. Rõ ràng là mẫu bit chuẩn của tín hiệu trong bớc sóng ban đầu sẽ đợc truyền tới bớc sóng mới với cực tính đảo ngợc và các bit 0 và 1 đợc trao đổi cho nhau. Công nghệ này đã đợc sử dụng trong nhiều thí nghiệm và có thể làm việc tại các hệ thống có tốc độ lên đến 40 Gb/s.

Phần tử phát và thu quang .1 Bộ phát

Bộ khuếch đại quang

Một trong những hạn chế của EDFA đối với hệ thống WDM là phổ khuếch đại không đồng đều (đợc chỉ ra trong hình 2.19), các bớc sóng khác nhau sẽ đợc khuếch đại với các hệ số khác nhau, đặc biệt là sự tồn tại của đỉnh khuếch đại tại b- ớc sóng 1530 nm. Ngoài ra, trong trờng hợp sử dụng EDFA liên tiếp trên đờng truyền cần phải xem xét đến tạp âm trong các bộ khuếch đại quang, tạp âm trong bộ khuếch đại quang phía trớc sẽ đợc khuếch đại bởi bộ khuếch đại quang phía sau. Loại thiết bị khuếch đại mới này đã giúp giảm thiểu đi các vấn đề nảy sinh đối với mạng truyền dẫn WDM dùng sợi tán sắc dịch chuyển, mà ở đó, vấn đề xuyên kênh tăng rất nhanh bởi tán sắc và khoảng cách kênh bớc sóng gần nhau tại vùng bớc sóng 1550 nm.

Giới thiệu chung về chuyển mạch gói quang

Mạng OPS

Định dạng gói tin

Trong trờng hợp thứ nhất, việc sắp xếp gói và điều khiển đồng bộ đầu vào là khá dễ dàng thực hiện do tiêu đề của mỗi gói đầu vào có trễ cố định (tơng đơng với một khe thời gian). Khe thêi gian Khe thêi gian. Tải tin Tiêu đề Tải tin. a) Tiêu đề lệch khỏi giới han khe thời gian b) Tiêu đề và tải tin di động trong khe thời gian. Mã hoá sử dụng ở mức độ bít là ghép kênh phân chia theo mã (OCDM-Optical Code Division Multiplexing) còn ở mức độ bít sẽ sử dụng khoảng cách giữa các xung quang (OPI- Optical Pulse Interval) và trộn tốc độ (Mixed Rate). Với sự phát triển vợt bậc của công nghệ, định tuyến có thể thực hiện đợc với bộ phối ghép phơng hớng LiNbO3, khóa quang InP hoặc sử dụng bộ biến đổi bớc sóng, các bộ lọc quang, lới dẫn sóng quang (AWG) hoặc công nghệ xử lý cực nhanh tín hiệu….

Giải pháp chống xung đột

Một số loại bộ biến đổi bớc sóng đợc đa ra nh dùng đặc tính điều chế tăng ích chéo nhau của bộ khuếch đại bán dẫn (SOA-XGM) hoặc dùng điều chế pha của bộ khuếch đại quang bán dẫn (SOA-XPM) hay công nghệ trộn tần.  Bộ biến đổi bớc sóng dựa vào điều chế pha giao nhau trong SOA (XPM-SOA) Khi tín hiệu quang chiếu vào trong SOA, sự biến đổi của phần tử mang tin sẽ dẫn đến biến đổi SOA trên hai mặt: Một là tăng ích của SOA thay đổi, hai là hệ số khúc xạ của SOA thay đổi. FWM trong WDM là một quá trình biến đổi thông số , tạp âm của bớc sóng mới ngợc pha với tín hiệu gốc, hơn nữa quá trình biến đổi này sẽ không dẫn đến tạp âm phụ, trừ khi sử dụng môi chất phi tuyến tính có nguồn.

Trờng chuyển mạch

Cụ thể, các gói tin xảy ra xung đột tại một cổng ra sẽ đợc gửi lại tới một cổng ra khác, nếu tại cổng này vẫn xảy ra xung đột thì gói lại đợc gửi tới một cổng ra khác nữa. Trong chuyển mạch sử dụng bộ đệm quang với FDL hồi tiếp thì khi một gói tin đi ra khỏi FDL có thể đợc đa quay lại FDL nhiều lần nếu nh tại đầu ra vẫn còn xung. Trong trờng chuyển mạch không có sự biến đổi bớc sóng, do đó mỗi gói đợc ấn định cho một bớc sóng riêng biệt tại đầu vào sẽ xuất hiện ở đầu ra với cùng một bớc sóng.