Giao thức MAC lai TDM (HTDM) kết hợp TDM và đặt trước theo nhu cầu. Kờnh điều khiển và tất cả cỏc bước súng dữ liệu đều được gỏn khe. Một phần của cỏc khe được phõn bổ cố định trong khi cỏc khe cũn lại được gỏn động bằng cỏch quảng bỏ cỏc gúi tin đặt trước trờn kờnh điều khiển. Giao thức này cú thể được xem là sự thoả hiệp giữa độ mềm dẻo và mào đầu bỏo hiệu. Cỏc khe được gỏn cố định khụng đũi hỏi
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học Chương II. Cỏc mạng WDM nội thị
FT2-TR-FR và kờnh điều khiển dành riờng. Cụ thể hơn nếu phiờn đa hướng cú độ dài và kớch thước nhúm đa hướng nhỏ gúi tin đa hướng được gửi như nhiều đơn hướng sử dụng lược đồ vũng kớn TDM. Tuy nhiờn, nếu độ dài phiờn đa hướng và kớch thước nhúm đa hướng vượt quỏ một ngưỡng nhất định gúi tin đa hướng tương ứng sẽ truyền dẫn chỉ một lần và nú sẽ được nhận bởi tất cả cỏc node đớch mong muốn. Để đạt được điều này, node nguồn tương ứng quảng bỏ một gúi tin điều khiển để giành cỏc bộ thu. Để làm điều này gúi tin đa hướng được truyền dẫn cú thể chiếm khe truyền dẫn đơn hướng vỡ một số node đớch đa hướng cú thể khụng nghe thấy lưu lượng đơn hướn trong khi nhận gúi tin đa hướng.
Một giao thức MAC lai thớch ứng khụng chỉ kiểu lưu lượng mà cũn tải lưu lượng được gọi là giao thức đặt trước lai động (HDRP). Giao thức này là sự kết hợp của cỏc giao thức đặt trước bỏo và truyền và bỏo và chờ. Cụ thể hơn, trong khi lưu lượng đồng bộ luụn luụn truyền dẫn theo kiểu bỏo và chờ cũn kiểu truyền dẫn của lưu lượng khụng đồng bộ là phụ thuộc vào tải: Với tải thấp cỏc node dựng giao thức bỏo và truyền trong khi ở tải cao mỗi node dựng giao thức bỏo và chờ. Kiểu truyền dẫn được lựa chọn bởi mỗi node theo tải lưu lượng trong khi bộ đếm phục vụ như một chỉ thị tốt. Ưu điểm của giao thức MAC lai này là nú loại bỏ trễ vũng ở tải thấp và xung đột bộ thu ở tải cao (chỳ ý rằng xung đột bộ thu nhiều khả năng xảy ra ở tải lưu lượng cao). Hơn thế, giao thức đặt trước bỏo và chờ tố hơn khi dựng cỏc lược đồ phõn bổ cố định như là TDMA vũng kớn cho lưu lượng khụng đồng bộ, nghĩa là lưu lượng khỏch-chủ.
Trong cỏc phần trờn, cỏc bỏo cỏo trước đõy đó được tổng quan lại theo thiết kế và đỏnh giỏ hiệu năng của cỏc giao thức MAC cho cỏc mạng đơn chặng WDM. Phần tổng quan này cố gắng nhấn mạnh cỏc đúng gúp cú liờn quan và cỏc cỏi nhỡn bờn trong trong cỏc bỏo cỏo lớ thuyết. Cũn rất nhiều bỏo cỏo liờn quan đề cập tới cỏc giao thức MAC WDM đơn chặng. Một mạng đơn chặng dựa trờn hai PSC. Cấu trỳc này cho phộp tỏi sử dụng bước súng theo khụng gian phõn cấp dẫn đến truyền dẫn đồng thời một số lượng lớn hơn. Một mạng đơn chặng (logic) đa bước súng dựa trờn mạng ring (vật lớ) cú khả năng điều khiển cụng bằng.
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học CIII. Mạng MAN đơn chăng lựa chọn bước súng dựa trờn AWG
CHƯƠNG III. MẠNG MAN ĐƠN CHẶNG LỰA CHỌN BƯỚC SểNG DỰA TRấN AWG
3.1. Cỏc yờu cầu mạng
Mạng phải đạt được một số yờu cầu về cấu trỳc và/ hay mức giao thức.Sau đõy chỳng ta liệt kờ cỏc yờu cầu quan trọng phải đạt được khi thiết kế cấu trỳc và giao thức mạng. Đặc biệt chỳ ý tới cỏc mạng metro.
* Độ tin cậy: mạng phải cú khả năng cung cấp chức năng end – to – end , đảm bảo mạng phục vụ người dựng trong một khoảng thời gian đó định.
* Sự tồn tại: mạng phải cú đủ khả năng duy trỡ mức hoạt động chấp nhận được trong suốt quỏ trỡnh xảy ra lỗi mạng ( lỗi node và/hay kết nối) bằng cỏch ỏp dụng một số kỹ thuật bảo vệ và/hay khụi phục, để ngăn chặn hay trỏnh dịch vụ ngừng chạy do lỗi mạng.
* Khả năng thay đổi: Phải cú thể thờm vào hay bớt cỏc node mạng đi một cỏch dễ dàng mà khụng làm ngắt hay cú biểu hiện hoạt động của mạng bị xuống cấp.
* Sự kết nối: sự kết nối mạng làm cho mỗi node cú khả năng truyền thụng với tất cả cỏc node mạng khỏc. Lưu lượng khụng truyền trờn một số lớn cỏc node trung gian để đảm bảo cỏc yờu cầu về tài nguyờn và độ trễ truyền thụng ớt hơn.
* Khả năng phự hợp tương lai: mạng phải cú khả năng hỗ trợ cỏc giao thức tương lai với cỏc tốc độ bit khỏc nhau mà khụng phải thay thế cỏc thành phần mạng.
* Chất lượng dịch vụ: Chất lượng của dịch vụ (QoS) là khả năng mạng cung cấp một số mức đảm bảo cỏc yờu cầu về dịch vụ cho cỏc loại lưu lượng khỏc nhau, vớ dụ nhạy cảm về độ trễ, thời gian thực, và cỏc ứng dụng tương tỏc lẫn nhau. QoS là một đơn vị đo cỏc đặc tớnh (thụng lượng. độ trễ, jitter, suy hao…) của tế bào hoặc gúi.
* Tớnh cụng bằng: tớnh cụng bằng là khả năng mạng phõn phối tài nguyờn cụng bằng và đầy đủ cho tất cả cỏc node cần gửi số liệu. Trong cỏc mạng với sự điều khiển cụng bằng của cỏc kờnh truy nhập mỗi node sẵng sàng gửi số liệu đều cơ hội truyền đi
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học CIII. Mạng MAN đơn chăng lựa chọn bước súng dựa trờn AWG
* Vận hành khai thỏc và bảo dưỡng (OAM) đơn giản: cỏc khớa cạnh quản lý họat động và bảo trỡ (OAM) của mạng nờn càng đơn giản càng tốt để giảm chi phớ mạng và tổng chi phớ.
* Hỗ trợ multicast: mạng phải cú khả năng cung cấp điểm đa điểm để hỗ trợ cỏc ứng dụng multicast như hội nghị video và cỏc trũ chơi đảm bảo tớnh kinh tế và hiệu quả băng thụng.
Thờm vào đú, đặc biệt là mạng đụ thị phải biểu lộ những đặc tớnh sau:
* Tớnh linh hoạt: cỏc mạng metro thu thập nhiều loại tớn hiệu của client khỏc nhau và kết nối chỳng lại tới mạng đường trục. vỡ vậy cỏc mạng metro phải cú khả năng hỗ trợ một dải rộng cỏc giao thức hỗn hợp như ATM, Frame Relay, SONET/SDH, IP, ESCON, IIIPPI, và Fibre Channel. Điều này đũi hỏi mạng phải cú khả năng truyền cỏc gúi cú kớch thước khỏc nhau.
* Hiệu quả về chi phớ: do số ớt cỏc khỏch hàng chia sẻ chi phớ nờn cỏc mạng metro nhạy cảm về chi phớ hơn cỏc mạng đường trục. Vỡ thế, khi triển khai cỏc thành phần mạng, cấu trỳc và node mạng phải mang tớnh kinh tế và đơn giản. Cỏc giao thức khụng thực hiện hoạt động phức tạp
* Tớnh hiệu quả: để đạt được cỏc giới hạn về chi phớ, cỏc tài nguyờn trong mạng metro (bước súng, mỏy thu phỏt) phải được sử dụng 1 cỏch hiệu quả.
* Khả năng nõng cấp: cỏc nhà cung cấp thiết bị ngày càng tăng việc sử dụng cỏc proxy caches trong mạng metro để giảm thời gian đàm thoại. Để đối phú với việc lưu lượng gia tăng cục bộ , mạng metro phải cú khả năng dễ dàng nõng cấp. Cỏc kỹ thuật tiờn tiến như: mỏy thu phỏt cú thể điều chỉnh với miền điều chỉnh rộng hơn và thời gian điều chỉnh ngắn hơn, phải được sử dụng mà khụng làm ngắt dịch vụ mạng hay phải cài đặt lại.
3.2. Kiến trỳc mạng
3.2.1. Cỏc nguyờn lý cơ bản
3.2.1.1. Lỏt phổ quang học
Giả thiết khụng bị suy hao, chỳng ta xem xột một AWG 2x2 để giải thớch. Lỏt phổ của tớn hiệu băng rộng. Hỡnh 3.1. biểu diễn một trường hợp trong đú 6 bước súng bước súng bằng nhau được đưa và được đưa vào cổng vào trờn của AWG. Cỏc bước súng cú nguồn gốc từ 6 diốt laze khỏc nhau được đưa vào cổng vào AWG sau khi qua một bộ kết hợp 6x1. Tớn hiệu băng rộng cú phổ từ 10-100nm bao phủ một hay nhiều FSR của AWG. Trong hỡnh minh hoạ của vớ dụ, phổ băng rộng được coi là trải rộng trờn tất cả 6 bước súng. Hỡnh 5.1. cho thấy, theo chu kỳ thỡ AWG định tuyến mọi bước
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học CIII. Mạng MAN đơn chăng lựa chọn bước súng dựa trờn AWG
súng chẵn tới cựng cổng đầu ra AWG. AWG cắt lỏt phổ băng rộng theo cỏch mà mỗi FSR, một lỏt được định tuyến tới một trong hai cổng đầu ra AWG. Sau đú, bằng cỏch sử dụng một nguồn quang băng rộng, điều khiển để cú thể được phỏt quảng bỏ tới tất cả cỏc cổng ra của AWG và đến cỏc bộ thu vỡ thế sẽ cú phổ dạng lỏt. Núi chung, dựng R.FSRs của AWG cơ bản, sẽ cú R lỏt cắt tại mỗi cổng ra AWG, trong đú R≥1. Tất cả cỏc lỏt này đều mang cựng thụng tin điều khiển. Do đú, bờn nhận gắn với cổng ra AWG được tự do chọn 1 trong R lỏt để nhận thụng tin điều khiển.
Như trong hỡnh 3.1, mụ tả cỏc bước súng và chồng lấn phổ của cỏc tớn hiệu băng rộng. Điều này cho phộp bỏo hiệu trong băng, tức là một bộ thu là đủ để thu cả bước súng và cỏc lỏt cắt tương ứng của tớn hiệu băng rộng ban đầu. Khụng cần thờm một bộ thu để giảm chi phớ cho mạng. Tuy nhiờn, cả hai tớn hiệu phải được phõn biệt ở bộ thu.
Hỡnh 3.1. Lỏt phổ vủa 1 tớn hiệu băng rộng 2x2 AWG λ Tớn hiệu băng rộng FSR FSR FSR 1 2 5 3 4 6 Hỡnh 3.2. Tỏi sử dụng cỏc bước súng và tớn hiệu băng rộng 2x2 AWG λ Tín hiệu băng rộng λ λ FSR FSR FSR 1 2 5 3 4 6 λ
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học CIII. Mạng MAN đơn chăng lựa chọn bước súng dựa trờn AWG
cần chỳ ý rằng cú thể xảy ra xung đột trong bộ thu. Một mỏy thu nào đú cú thể cựng 1 lỳc nhận cả hai tớn hiệu dữ liệu và điều khiển, nhưng cả hai phải cựng bắt nguồn từ một cổng vào AWG. Nếu như hạn chế theo 1 lỏt ở phớa thu cho cỏc bước súng mà xuất phỏt từ cựng cổng vào AWG thỡ cú thể mất hoàn toàn tất cả bước súng và lỏt cũn lại.
3.2.1.2. Trải phổđiện
Sự lan rộng phổđiện tử
Sơ đồ khối trong hỡnh 3.3 mụ tả sự truyền và nhận đồng thời một bước súng cho trước và lỏt tương ứng trong cựng khoảng băng thụng. Để truyền dữ liệu, chỳng ta sử dụng một đi-ốt laze (LD). Điều khiển phỏt quảng bỏ bằng việc sử dụng một nguồn quang băng rộng. Như mụ tả trờn hỡnh vẽ, dữ liệu điều biến bởi LD, trong khi tớn hiệu điều khiển được trải ra trước khi điều biến với nguồn quang băng rộng. Tớn hiờuh điều khiển được trải rộng trong một vựng điển tử bằng phương phỏp kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS). Cả dữ liệu và tớn hiệu điều khiển được kết hợp và sau đú được định tuyến qua mạng dựa vào AWGtiết hơn. Ở đầu ra của mạng dựa vào AWG, một đi-ốt quang (PD) được chỉnh tới cựng bước súng như LD. PD tỏch bước súng và lỏt tương ứng của tớn hiệu băng rộng gốc và chuyển đổi tớn hiệu quang kết hợp sang miền điện.
Mạng dựa trên AWG LD Nguồn quang băng rộng Bộ trải phổ PD Bộ dải trải phổ Điều khiển Dữ liệu Dữ liệu Điều khiển Dữ liệu Điều khiển f Công suất
Điện Quang Điện
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học CIII. Mạng MAN đơn chăng lựa chọn bước súng dựa trờn AWG
Kết quả cú được phổ điện từ như hỡnh vẽ. Tốc độ điều biến và cụng suất đưa vào của tớn hiệu băng rộng phai phự hợp sao cho tớn hiệu điều khiển cú (i) một bước súng nhỏ hơn và (ii) cụng suất nhỏ hơn cụng suất tớn hiệu dữ liệu. Tớn hiệu điều khiển đó trải phổ coi như một tớn hiệu nhiễu băng hẹp trong miền thời gian, trong miền mà mức cụng suất nhỏ thấp hơn mức cụng suất của dữ liệu. Vỡ mức cụng suất nhỏ hơn và băng thụng hẹp của tớn hiệu điều khiển (trải phổ),tớn hiệu dữ liệu khụng bị truyền sai và cú thể được thu mà khụng yờu cầu bất kỡ quỏ trỡnh xử lớ nào (trừ khi từ một số bộ phận lọc thụng cao đơn giản). Để lấy được thụng tin điều khiển, một phần dữ liệu kết hợp và tớn hiệu điều khiển (trải phổ) được lọc thụng thấp và sau đú giải trải phổ chuỗi trực tiếp. Việc trải phổ trực tiếp được thực hiện bằng cỏch ghộp cỏc tớn hiệu được lọc với chuỗi trải phổ tương ứng, sau đú là sự kết hợp và lấy mẫu. Theo cỏch này, cụng suất của tớn hiệu điều khiển được nõng lờn cao hơn cụng suất của tớn hiệu dữ liệu, vỡ vậy cho phộp tỏch thụng tin điều khiển.
Sự trải phổ của thụng tin điều khiển cú 2 ưu điểm.Thứ nhất, tớn hiệu trải phổ xuất hiện như nhiễu và chỉ cú cỏc node cú chuỗi trải phổ đỳng mới cú thể gửi và nhận thụng tin điều khiển. Điều này trỏnh được tin tặc tham gia vào lưu lượng điều khiển, dẫn đến an ninh mạng được cải thiện. Thứ hai, bằng việc dựng nhiều hơn một chuỗi trải phổ, tức là truy nhập phõn chia theo mó (CDMA), cỏc node mới cú thể dễ dàng nhập vào mạng. Điều này làm cho mạng cú thể thay đổi bằng cỏch sử dụng thờm cỏc chuỗi trải phổ phụ thờm khi số node tăng lờn. Hơn nữa, bằng việc kết hợp CDMA và WDMA, mức độ trựng hợp nờn hiệu quả mạng tăng lờn.
3.2.2 Kiến trỳc mạng và node mạng
Cấu trỳc mạng đề xuất cú dạng biểu đồ như trong hỡnh 3.4. Cú N node mỗi node gắn với mạng dựa vào AWG qua hai sợi cỏp quang, trong đú N ≥ 2. Mỗi node dựng một sợi để truyền và sợi kia để thu.
Mạng dựa trờn AWG Node 1 Node 2 Node N
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học CIII. Mạng MAN đơn chăng lựa chọn bước súng dựa trờn AWG
Hỡnh 3.5. mụ tả mạng và cấu trỳc node chi tiết hơn. Mạng dựa vào một AWG D ì D, trong đú D ≥ 2. Ở mỗi cổng vào AWG cú gắn một bộ kết hợp Sx 1 khụng nhạy với bước súng, trong đú S ≥ 1. Tại mỗi cổng ra AWG, cỏc tớn hiệu được phõn phối bởi một bộ tỏch Sx1 khụng nhạy với bước súng. Ngoài yờu cầu về bộ khuếch đại quang, mạng khụng bao gồm thiết bị họat động nào (vớ dụ cụng tỏc và bộ chuyển bước súng) vỡ vậy nú hoàn toàn thụ động. Như vậy, ta cú mạng tin cậy và cỏc họat động vận hành quản lý và bảo dưỡng mạng (OAM) được đơn giản húa rừ rệt vỡ tất cả cỏc thành phần tớch cực (node) được đặt ở ngoại vi mạng. Thờm vào đú, việc hỗ trợ truyền trong suốt với cỏc bước súng tạo ra mạng quang linh hoạt và phự hợp với tương lai cú thể hỗ trợ cỏc giao thức hiện cú và cỏc giao thức trong tương lai . Như ở phần trước thỡ cả hai bộ phận chia và kết hợp đều phải khụng nhạy về bước súng để thu thập và phõn phối tất cả cỏc gúi từ/đến node S tham gia mà khụng phụ thuộc vào bước súng. Điều này cũng cú thể phỏt multicasting quang (gửi đến 1 nhúm) nơi một gúi cú thể được nhận bởi tất cả cỏc node tham gia cú cựng bộ chia. Bộ kết hợp và bộc chia cung cấp thờm cỏc cổng cú nhiều node tham gia tại mỗi cổng AWG, như vậy cú nhiều hơn một bước súng cú thể đồng thời được sử dụng tại mỗi cổng AWG, giả sử rằng mỗi node được trang bị một mỏy thu phỏt đơn. (Hoặc, vài mỏy thu phỏt gắn với cựng một bộ tỏch /ghộp cú thể
AWG DxD Sx1 Sx1 1xS 1xS Node S Node (D-1)S Node N = DS Node 1 Node S Node (D-1) +1 Node N=DS Hỡnh 3.5 Kiến trỳc của mạng và node mạng Node 1 1 1 PD Giải trải phổ Dữ liệu Điều khiển Trải phổ Nguồn quang
băng rộng LD Dữ liệu Điều khiển NodeN Bộ chia Bộ kết hợp
Đồ ỏn tốt ngiệp Đại học CIII. Mạng MAN đơn chăng lựa chọn bước súng dựa trờn AWG
thuộc về một node. Node này sau đú sẽ cú thể gửi và nhận dữ liệu trờn vài bước súng cựng 1 lỳc. Những node được trang bị nhiều mỏy thu phỏt như vậy cú thể họat động như một server để xử lý với số lượng lớn lưu lượng cục bộ tại những vựng núng ). Bộ phận kết hợp/chia ở cỏc cổng AWG khỏc nhau khụng cần thiết phải cú cựng độ S. Vớ