CHƯƠNG II : MẠNG TRUY NHẬP QUANG THẾ HỆ SAU
2.2. Xu hướng phát triển của mạng truy nhập quang giai đoạn sau
2.2.2. Mạng toàn quang
Trong truyền thông quang, thông tin được truyền từ một điểm đến điểm khác bằng cách sử dụng ánh sáng như một vật mang và bằng các phương tiện vật lý có thể truyền dữ liệu với tốc độ cao qua một khoảng cách lớn. Vì thế, việc tăng băng thơng hữu ích bằng cách sử dụng các kỹ thuật quang thực sự làm nâng cao được hiệu năng của mạng viễn thông. Dung lượng truyền thơng phụ thuộc vào sóng mang: sóng mang có tần số càng cao thì sẽ càng có khoảng băng thơng hữu ích rộng. Trên thực tế, sóng mang quang có tần số từ 1013 đến 1016 Hz nên sợi quang sẽ có dung lượng rất lớn, cao hơn nhiều so với sợi đồng hay sóng radio. Một lợi ích nữa là các thiết bị quang không chịu ảnh hưởng của nhiễu điện từ trường và có suy hao thấp (khoảng 0.2dB/km).
Lợi ích có được từ việc sử dụng các kỹ thuật quang trong hệ thống viễn thơng cho phép sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị quang và hệ thống sợi quang, trải qua bốn thế hệ
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 16
Thế hệ đầu tiên của hệ thống sợi quang, dựa trên các thành phần GaAs, xuất hiện vào cuối những năm 70 và được sử dụng ở bước sóng 0.85m và là sợi đa mode. Dung lượng của hệ thống này bị giới hạn do tán sắc trong sợi quang đa mode.
Thế hệ thứ hai vào những năm 80 sử dụng bước sóng 1.3μm và sợi đơn mode. Điều này đã làm giảm hệ số suy hao từ 4dB/km xuống 0.5dB/km.LED hoặc LD đã được sử dụng là nguồn sáng. Những thay đổi này đã cho phép tăng dung lượng và khoảng cách truyền dẫn
Thế hệ thứ ba sử dụng bước sóng 1.55μm và các sợi đơn mode dịch tán sắc có hệ số suy hao là 0.2dB/km. Sợi này có thể đạt được tốc độ 2.5Gbps qua một khoảng cách lớn. Một LD được làm bằng InGaAsP hoặc laser DFB được sử dụng làm nguồn sáng.
Thế hệ thứ tư sử dụng các sợi mới được biết đến là sợi quang đơn mode không tán sắc. Hơn thế nữa, nó cịn sử dụng tần số 1.55μm và kỹ thuật WDM. Bộ khuếch đại quang như EDFA và bộ khuếch đại Raman cũng được sử dụng để tăng khoảng cách truyền dẫn. Tốc độ dữ liệu trên bước sóng đạt từ 2.5Gbps đến 10Gbps. Xu hướng nghiên cứu tập trung vào hệ thống sợi quang để giúp cải thiện hơn hiệu năng của mạng, bằng cách phát triển các hệ thống có dung lượng lớn hơn và khoảng cách lớn hơn.
Các mạng quang được phát triển đồng thời với sự cải tiến của sợi quang. Trong nhiều năm, mục đích chính là phát triển các kỹ thuật cho phép truyền dẫn ở tốc độ bit ngày càng cao qua khoảng cách ngày một tăng
Thế hệ mạng quang đầu tiên khai thác những lợi ích của sợi quang trong khi tồn bộ q trình xử lý tín hiệu và chuyển mạch vần được thực hiện trong miền điện. Nhu cầu ngày càng tăng của băng thông cùng với sự tốn kém về đường truyền đã thúc đẩy việc nghiên cứu để tạo ra một phương pháp để tăng việc hỗ trợ tốc độ bit bởi các thành phần quang của kỹ thuật ghép kênh, như ghép kênh phân chia theo thời gian quang (OTDM) và ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM). Điều này giúp tăng dung lượng của mạng đường dài giúp đáp ứng nhu cầu khi lưu lượng tăng lên. DWDM được biết đến là kỹ thuật có tính thương mại tốt nhất đảm bảo sự cân băng giữa giá thành và dung lượng cho mạng backbone và cũng đem lại những lợi ích cho mạng MAN. Tiếp đó, vào những năm cuối của những năm 80, các bộ khuếch đại quang (như EDFA) được giới thiệu giúp cải thiện các hệ thống quang
Thế hệ mạng quang thứ hai được đặc trưng bởi giảm việc sử dụng tín hiệu trong miền điện, đạt đến một mức độ cao hơn về tính minh bạch. Điều này đã giúp tăng tính thơng suốt và có thể giúp mạng có thể cung cấp được nhiều chức năng, như chức năng chuyển mạch và định tuyến. Hơn thế nữa, lớp vật lý của thế hệ mạng quang thứ hai hỗ trợ
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II: Mạng truy nhập quang thế hệ sau
SVTH: Nguyễn Tiến Hiệp Trang 17
các tuyến WDM và thêm/gỡ bỏ chức năng này. Các mạng này có thể đưa ra ba loại dịch vụ đến các lớp mạng cao hơn. Dịch vụ đầu tiên là dịch vụ lightpath, có thể ứng dụng trong mạng WDM, trong đó một bước sóng dành riêng được gán cho một kết nối giữa hai node. Kết nối này có thể được thiết lập và gỡ bỏ tùy vào nhu cầu (chuyển mạch) hoặc là vình viễn. Dịch vụ thứ hai là dịch vụ kênh ảo, một chuyển mạch được thiết lập giữa hai node với một tài nguyên ít hơn. Thứ ba, đó là dịch vụ datagram, mà làm cho nó có thể truyền các gói tin ngắn giữa các node mà không cần phải thiết lập các kết nối cố định.
Vào năm 1998, ITU-T đã giới thiệu khái niệm mạng truyền tải quang OTN, để sử dụng các bước sóng WDM và loại bỏ hiệu ứng nút cổ chai trong miền điện tại các node mạng, do đó tăng dung lượng truyền dẫn và tính thơng suốt của các node. WDM-OTN sử dụng thiết bị rẽ xen quang OADM và kết nối chéo quang OXC tại các node để loại bỏ chuyển đổi quang điện.
Tuy nhiên OTN truyền thống có rất nhiều thiếu sót và khơng thể hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu của mạng quang. Vì thế, vào năm 2001, ITU-T đưa ra kiến trúc cho mạng quang chuyển mạch từ động ASON. Khái niệm về sự chuyển mạch một cách linh hoạt và các cơ chế hợp tác giữa các lớp dịch vụ được giới thiệu. Do đó, các mạng truyền thơng quang, ngồi trở thành một mạng truyền tải quang cũng bao gồm các chức năng chuyển mạch và điều khiển. Theo kiến trúc mạng ASON ba mặt bằng được xác định: mặt bằng giao vận TP, mặt bằng điều khiển CP và mặt bằng quản lý MP. ASON hỗ trợ các kết nổi vĩnh viễn, các kết nối vĩnh viễn mềm và các kết nối chuyển mạch, bao gồm các kết nối điểm – đa điểm một chiều, các kết nối điểm – điểm hai chiều và các kết nối điểm – đa điểm hai chiều. Hơn nữa, ASON đảm bảo các dịch vụ được thông suốt, các dịch vụ quảng bá và các ứng dụng chất lượng cao, bảo vệ một cách hiệu quả và cơ chế khôi phục, điều khiển lưu lượng thời gian thực và quản lý băng thông qua các lớp quang, khả năng tương tác thiết bị tốt và khả năng mở rộng mạng.