M Không • Wavelength Blocker( LCD or ES)+Tunalbe Filters/Lasers
1.2.3. Bộ kết nối chéo quang OXC
OADM là phân tử mạng hữu ích để điều khiển các cấu trúc mạng đơn giản nh− cấu trúc tuyến tính trong hình 5.4 hoặc cấu trúc vòng Ring với số b−ớc sóng ít. Với mạng có cấu trúc mắt l−ới phức tạp hơn và số b−ớc sóng sử dụng nhiều hơn, ng−ời ta phải sử dụng một phần tử khác là bộ kết nối chéo OXC. OXC là thiết bị dùng để chuyển mạch các tín hiệu quang tốc độ cao trong mạng sợi quang. Có thể coi OADM là một tr−ờng hợp đặc biệt của OXC.
Nghiên cứu phân bổ tối −u bộ chuyển đổi b−ớc sóng trong mạng AON
LUậN VĂN THạC Sỹ Chuyên ngành: Điện tử-Viễn thông
- 25 -
OXC đ−ợc đặt ở vị trí trung tâm, điều khiển l−u l−ợng lớn. Một OXC cũng là phần tử mạng chính cho phép cấu hình lại các mạng quang, ở đó các lightpath đ−ợc thiết lập và giải phóng theo yêu cầu, chứ không đ−ợc cung cấp một cách cố định.
Có một số cách thực hiện một OXC. Loại thứ nhất thực hiện OXC trên miền điện tử. Sau khi đ−ợc tách kênh qua bộ Demux, tất cả các tín hiệu quang đầu vào đ−ợc chuyển đổi sang tín hiệu điện. Các tín hiệu điện này sau đó đ−ợc chuyển mạch bởi một module chuyển mạch điện tử. Cuối cùng các tín hiệu điện chuyển mạch đ−ợc chuyển đổi trở lại tín hiệu quang bằng cách sử dụng chúng để điều chế các bộ laser và sau đó các tín hiệu quang thu đ−ợc sẽ đ−ợc ghép kênh với nhau tr−ớc khi đ−a vào sợi quang để truyền đi. Loại cấu trúc này gọi là OXC cấu trúc OEO. Các cross-connects dựa trên một quá trình chuyển mạch OEO có hạn chế đó là chuyển mạch điện tử sẽ hạn chế băng thông cực đại của tín hiệu. Tuy nhiên, ta lại dễ giám sát chất l−ợng tín hiệu trong thiết bị OEO, vì tất cả các tín hiệu đ−ợc chuyển đổi sang tín hiệu điện tại nodechuyển mạch. Một −u điểm nữa là các tín hiệu quang đ−ợc tái tạo lại, nên không gây ra tán sắc hay suy hao khi tín hiệu quang đi qua node chuyển mạch. Một OXC điện tử đ−ợc gọi là opaque OXC.
Cách thứ hai để thực hiện OXC là chuyển mạch các tín hiệu quang trong thiết bị toàn quang. Loại OXC này đ−ợc gọi là Transparent OXC hay
Photonic Cross-Connect (PXC). Cụ thể là, qua khối tách kênh quang (Optical Demux)tín hiệu quang đ−ợc tách thành các kênh b−ớc sóng, rồi đ−ợc đ−a đến khối chuyển mạch quang(Optical Switch). Sau chuyển mạch, các kênh quang này đ−ợc ghép kênh, rồi phát vào sợi quang bằng các bộ ghép kênh quang (Optical Mux). Loại cấu trúc OXC này sẽ giữ nguyên đ−ợc các đặc điểm về tốc độ bit và trong suốt với giao thức lớp trên. Tuy nhiên do các tín hiệu này đ−ợc duy trì ở dạng quang, nên khó giám sát chất l−ợng tín hiệu quang.
Nghiên cứu phân bổ tối −u bộ chuyển đổi b−ớc sóng trong mạng AON
LUậN VĂN THạC Sỹ Chuyên ngành: Điện tử-Viễn thông
- 26 -
Một loại OXC thứ ba kết hợp cả hai loại trên, gọi là translucent OXC. Trong cấu trúc này, có một tầng chuyển mạch bao gồm một khối chuyển mạch quang và một khối chuyển mạch điện. Các tín hiệu quang đi qua tầng chuyển mạch có thể đ−ợc chuyển mạch bằng khối chuyển mạch quang hoặc khối chuyển mạch điện. Trong hầu hết các tr−ờng hợp, khối chuyển mạch quang hay đ−ợc sử dụng hơn do tính trong suốt của nó. Khi tất cả các giao diện của khối chuyển mạch quang đều bận, hoặc do tín hiệu quang cân đ−ợc tái tạo thông qua quá trình chuyển đổi O/E/O thì khối chuyển mạch điện đ−ợc sử dụng. Nh− vậy node Translucent OXC có khả năng kết hợp cả hai −u điểm đó là trong suốt với tín hiệu quang và khả năng tái tạo, giám sát chất l−ợng tín hiệu quang
OXC làm việc trực tiếp với các phần tử mạng SONET/SDH cũng nh−
các bộ IP Router và các chuyển mạch ATM, các thiết bị đầu cuối WDM và các bộ OADM nh− chỉ ra trong hình 1.13. Một số ng−ời coi OXC nh− là một bộ chuyển mạch kết nối chéo với các thiết bị đầu cuối OLT xung quanh. Ta có thể xây dung mạng sử dụng các thiết bị OXC và OLT từ các nhà sản xuất khác nhau. OXC cung cấp nhiều chức năng nh− sau:
•Cung cấp dịch vụ: Một OXC sẽ cung cấp các lightpath còn gọi là dịch vụ, trong một mạng lớn một cách tự động mà không phải bằng tay. Khả năng này trở nên quan trọng khi giải quyết số b−ớc sóng lớn hơn trong một node hoặc với số node trong mạng lớn. Nó cũng khá quan trọng khi các lightpath trong mạng cần đ−ợc cấu hình lại để đáp ứng với sự thay đổi l−u l−ợng. Các OXC có thể cấu hình từ xa đảm nhận chức năng này.
Nghiên cứu phân bổ tối −u bộ chuyển đổi b−ớc sóng trong mạng AON
LUậN VĂN THạC Sỹ Chuyên ngành: Điện tử-Viễn thông
- 27 -
Hình 1.13:Kết nối OXC với các phần tử khác
•Bảo vệ lightpath: Bảo vệ lightpath khi sợi bị đứt và khi thiết bị gặp sự có trong mạng là những chức năng quan trọng nhất đ−ợc mong đợi từ bộ kết nối chéo. Bộ kết nối chéo là một phần tử mạng thông minh. Nó có thể phát hiện ra sự cố trong mạng và nhanh chóng định tuyến lại các lightpath. Các bộ kết nối chéo cho phép nâng cao hiệu quả sử dụng băng thôngcho các mạng mesh.
•Trong suốt đối với tốc độ bit: Khả năng chuyển mạch các tín hiệu với tốc độ bit và các định dạng khung tùy ý là một thuộc tính mong muốn của các OXC.
•Thực hiện chuyển đổi b−ớc sóng: Ngoài việc chuyển mạch một tín hiệu từ cổng này sang cổng khác, OXC cũng có thể kết hợp thêm khả năng chuyển đổi b−ớc sóng bên trong.
Nghiên cứu phân bổ tối −u bộ chuyển đổi b−ớc sóng trong mạng AON
LUậN VĂN THạC Sỹ Chuyên ngành: Điện tử-Viễn thông
- 28 -
Hình 1.14:Một số cấu trúc OXC đ−ợc triển khai
Hình 1.14 là một số cấu trúc của OXC đ−ợc triển khai trong thực tế. Hình 1.14a mô tả một OXC gồm một lõi chuyển mạch điện bao quanh bởi các bộ chuyển đổi quang-điện (O/E). OXC hoạt động với các OLT thông qua các giao diện quang phi WDM, tiêu biểu ở 1310nm. OLT có các bộ tiếp sóng để chuyển tín hiệu này b−ớc sóng WDM thích hợp, hoặc tự OXC có thể có các laser b−ớc sóng riêng biệt hoạt động với các OLT mà không cần những bộ tiếp sóng giữa chúng. Hình 1.14b,d mô tả các OXC với một lõi chuyển mạch quang. Sự khác nhau chính nằm ở chỗ các OXC làm việc với những thiết bị WDM. L−u ý rằng các cấu hình 1.14a,b và c đều có chuyển đổi b−ớc sóng và tái sinh tín hiệu trong bản thân OXC hoặc sử dụng các bộ tiếp sóng gắn vào các OLT. Để khả năng phục hồi tín hiệu, và chuyển đổi b−ớc sóng, cầu hình ở hình 1.14d đ−ợc bổ sung để thêm vào bộ kết nối chéo lõi điện tử nh− trong hình 1.15. Cấu hình này cho phép hầu hết các tín hiệu đ−ợc chuyển mạch
Nghiên cứu phân bổ tối −u bộ chuyển đổi b−ớc sóng trong mạng AON
LUậN VĂN THạC Sỹ Chuyên ngành: Điện tử-Viễn thông
- 29 -
trong miền quang, tối thiểu chi phí và tối đa dung l−ợng mạng, trong khi cho phép ta định tuyến các tín hiệu xuống lớp điện khi cần thiết.
Hình 1.15:Node mạng kết nối chuyển mạch quang và chuyển mạch điện
Trong hình 1.16, tín hiệu vào trong các đôi sợi quang khác nhau tr−ớc tiên đ−ợc phân kênh bởi các OLT. Tất cả các tín hiệu ở cùng một b−ớc sóng cho tr−ớc đ−ợc gửi đến một bộ chuyển mạch dành cho b−ớc sóng đó, và các tín hiệu từ các ngõ ra của các chuyển mạch đ−ợc ghép lại với nhau bằng các OLT. Trong một node với F đôi sợi WDM và W b−ớc sóng trên mỗi cặp sợi, sự xếp đặt này sử dụng F bộ OLT và W bộ chuyển mạch 2Fx2F. Điều này cho phép bất kì tín hiệu trên bất kì b−ớc sóng nào đ−ợc rớt cục bộ. Ng−ợc lại cấu hình 1.15 sử dụng F bộ OLT và một bộ chuyển mạch 2WFx2WF để cung cấp cùng dung l−ợng. Ví dụ xét F=4 và W=32 là những giá trị thực tế hiện đang dùng. Trong tr−ờng hợp này cấu hình 1.16 sử dụng 4 bộ OLT và 32 bộ chuyển mạch 8x8. Ng−ợc lại cấu hình 1.14b cần 4 bộ OLT và một chuyển mạch 256x256. Nh− đã biết, các bộ chuyển mạch quang càng lớn thì càng khó chế tạo hơn so với những chuyển mạch nhỏ.
Nghiên cứu phân bổ tối −u bộ chuyển đổi b−ớc sóng trong mạng AON
LUậN VĂN THạC Sỹ Chuyên ngành: Điện tử-Viễn thông
- 30 -
Hình 1.16:Cấu trúc OXC cải tiến
Do vậy sử dụng cấu hình 1.16 mạng lại sự lựa chọn với chi phí thấp hơn cho các bộ chuyển mạch quang không nghẽn kích th−ớc lớn hơn. Tuy nhiên, ta không xem xét làm thế nào để tối −u số bộ kết cuối xen/rớt (là các transponder hoặc các giao diện O/E). Cả hai hình 1.15 và 1.16 đều giả thiết có đủ các cổng để kết thúc tất cả WF tín hiệu. Hầu nh− đây là tr−ờng hợp hiếm khi nào xảy ra, vì chỉ một phần l−u l−ợng sẽ cần đ−ợc lấy xuống và các thiết bị kết cuối thì đắt tiền. Nếu thực sự cần WF kết thúc trên một chuyển mạch điện, thì giải pháp tốt nhất là sử dụng cấu hình lõi điện trong hình 1.14a.
Nếu ta có tổng cộng T thiết bị đầu cuối, tất cả đều có các laser chỉnh đ−ợc b−ớc sóng và ta muốn rớt bất cứ tín hiệu nào trong số WF tín hiệu, điều này yêu cầu một chuyển mạch quang TxWF thêm vào giữa những bộ chuyển mạch và các thiết bị kết cuối nh− trong hình 1.17. Ng−ợc lại, với một bộ chuyển mạch không nghẽn kích th−ớc lớn, ta chỉ đơn giản kết nối T thiết bị
Nghiên cứu phân bổ tối −u bộ chuyển đổi b−ớc sóng trong mạng AON
LUậN VĂN THạC Sỹ Chuyên ngành: Điện tử-Viễn thông
- 31 -
kết cuối đến T cổng của bộ chuyển mạch này, tạo ra một chuyển mạch (WF+T)x(WF+T).
Hình 1.17:Cấu trúc OXC mới nhất
Tóm lại sử dụng mô hình 1.16 ta cần phải tính luôn số sợi, phần l−u l−ợng đ−ợc xen/rớt, số bộ kết cuối và các khả năng điều chỉnh cũng nh− các thông số riêng biệt trong thiết kế. Hiện nay các OXC có lõi chuyển mạch điện với toàn bộ dung l−ợng lên đến một vài Tb.s, có khả năng phân luồng xuống tới luồng STS-1 (51Mbps) đã có mặt trên thị tr−ờng. Các OXC với trung tâm chuyển mạch quang với hơn 1000 cổng cũng đang nổi lên nh− các sản phẩm th−ơng mại.
Nghiên cứu phân bổ tối −u bộ chuyển đổi b−ớc sóng trong mạng AON
LUậN VĂN THạC Sỹ Chuyên ngành: Điện tử-Viễn thông
- 32 -