Cấu trúc song song

b. Cấu trúc song song theo băng (Theo module)

để tăng tắnh kinh tế hơn, cấu trúc song song có thể thay đổi nhỏ bằng cách thiết kế theo từng module như minh hoạ trên hình 2.13. Ở đây, quá trình MUX và DEMUX tắn hiệu được thực hiện theo hai tầng. Tầng thứ nhất MUX tắn hiệu từ sợi quang ựi vào ra thành các băng sóng riêng biệt và tầng thứ hai MUX tắn hiệu thuộc các băng sóng ra thành các tắn hiệu bước sóng riêng rẽ. Như vậy, cấu trúc theo module giúp tăng hiệu quả sử dụng bộ MUX/DEMUX cao hơn và cho ra ựộ suy hao giữa các kênh sóng đồng nhất hơn.

Băng 1 Băng 2 Băng 3 Băng 4 Xen Rắt Mux Demux

Hình 2.13: Cấu trúc song song theo module

c. Cấu trúc nối tiếp

Một kênh ựơn ựược thực hiện xen/rớt từ tập hợp từ các kênh ựi vào OADM. Ta gọi thiết bị này là OADM ựơn kênh SC-OADM (single channel OADM). SC-OADM là yếu tố cơ bản cấu thành nên hệ thống OADM hoàn chỉnh bằng cách ghép nối tiếp nhiều SC-OADM lại với nhau như minh hoạ ở hình 2.14. Trên thực tế, thiết bị kiểu

λ1, λ2, ẦẦλω λ1, λ2, ẦẦλω

λω

λ1 λ2

này có tắnh kinh tế cao hơn so với cấu trúc song song nhưng suy hao thêm vào lớn do mắc nối tiếp các SC-OADM theo nhiều chặng. Việc xen/rớt các kênh mới sẽ làm gián ựoạn các kênh khác. Do ựó cần có kế hoạch phân bố bước sóng trước để hạn chế việc gián ựoạn nàỵ

Xen Rắt

Hình 2.14: Cấu trúc nối tiếp

d. Cấu trúc xen/rớt theo băng sóng

Trong cấu trúc này, một nhóm cố định kênh bước sóng được thực hiện xen/rớt tại một nút mạng OADM. Các kênh ựược thực hiện xen/rớt là các kênh liên tiếp nhau trong một băng sóng, sẽ được lọc bởi một bộ lọc có băng thơng là dải bước sóng. Sau đó chúng ựược ựưa lên mức ghép kênh cao hơn và từ ựó giải ghép kênh thành các kênh bước sóng riêng lẻ như minh hoạ trên hình 2.15. đây là cấu trúc trung hồ giữa cấu trúc song song và cấu trúc nối tiếp mà ta đã mơ tả ở trên. Số lượng tối ựa kênh bước sóng được xen/rớt là tuỳ vào băng thơng của bộ lọc. Số lượng thực tế các kênh xen/rớt là còn tuỳ thuộc vào nhà quản lý hệ thống trang bị bao nhiêu bộ chuyển đổi tắn hiệu tại nút OADM.

Xen Rắt

Hình 2.15: Cấu trúc xen/rớt theo băng sóng

λ1, λ2, ẦẦλω λ1, λ2, ẦẦλω

λ1 λ2

λ1, λ2, ẦẦλω λ1, λ2, ẦẦλω

2.2.8.3. Bộ kết nối chéo quang (OXC) 2.2.8.3.1. Tổng quan 2.2.8.3.1. Tổng quan

đối với một mơ hình mạng đơn giản như mơ hình mạng tuyến tắnh hoặc mơ hình mạng vịng (Ring), OADM là sự lựa chọn tối ưu xét về khắa cạnh kinh tế, công nghệ chế tạo và khả năng ựáp ứng yêu cầu của mạng. Tuy nhiên, trong tương lai khi yêu cầu về khả năng linh ựộng trong việc cung ứng dịch vụ, ựồng thời các dịch vụ đa phương tiện địi hỏi phải đáp ứng được sự tăng băng thơng đột biến thì các mơ hình mạng hiện tại khơng đáp ứng được. Khi đó cần phải triển khai mạng mắt lưới (mesh), với phần tử trung tâm là bộ kết nối chéo quang OXC (Optical Cross Connect).

OXC là thành phần chắnh cho phép cấu hình lại mạng quang, mà ở ựó các lightpath (đường quang) có thể thiết lập và kết thúc khi cần thiết chứ không phải ựược cung cấp cố ựịnh. OXC ựược cấu trúc với mạch tắch hợp rất lớn và khả năng kết nối hàng ngàn ựầu vào và ựầu ra tạo nên chức năng chuyển mạch và ựịnh tuyến. OXC là thiết bị cần thiết để có thể tiếp nhận nhiều bước sóng khác nhau ở các đầu vào và ựịnh tuyến cho các bước sóng này đến cổng ra thắch hợp. để thực hiện ựược ựiều này, cần xây dựng OXC có các khối chức năng sau:

+ Chuyển mạch sợi: Khả năng ựịnh tuyến tất cả các bước sóng khác nhau trên một sợi quang ở ựầu vào ựến một sợi quang khác ở ựầu rạ

+ Chuyển mạch bước sóng: Khả năng chuyển mạch các bước sóng cụ thể từ một sợi quang ở ựầu vào tới nhiều sợi quang khác ở ựầu rạ

+ Chuyển ựổi bước sóng: Khả năng nhận và chuyển ựổi các bước sóng ở ựầu vào thành các tần số quang khác ở ựầu rạ

2.2.8.3.2. Chức năng

Một OXC có các chức năng sau:

Cung cấp dịch vụ: Một OXC có thể dùng để cung cấp các ựường quang trong mạng một cách tự động, mà khơng cần sự can thiệp của nhà quản lý hệ thống, chẳng hạn như khả năng ựáp ứng thêm kênh bước sóng nếu nhu cầu băng thơng tăng lên.

Bảo vệ: Chức năng quan trọng của bộ OXC là bảo vệ các ựường quang khi sợi bị ựứt hoặc thiết bị gặp sự cố trong mạng. Bộ OXC là phần tử mạng thơng minh mà nó có thể phát hiện sự cố trong mạng và nhanh chóng định tuyến lại các ựường quang.

Trong suốt ựối với tốc ựộ truyền dẫn bit: Là khả năng chuyển mạch các tắn hiệu với tốc ựộ bit và ựịnh dạng khung truyền khác nhaụ

Giám sát thực hiện, ựịnh vị lỗi: OXC cho thấy tham số của một tắn hiệu ở những nút trung gian, OXC cho phép kiểm tra thiết bị và giám sát các tắn hiệu đi xun qua nó.

Chuyển đổi bước sóng: Bước sóng ở đầu vào i, chuyển mạch ựể ựến ựầu ra j, có thể cũng được chuyển đổi thành bước sóng khác.

Ghép và nhóm tắn hiệu: Cho phép hoạt động với các tắn hiệu khách hàng có tốc độ bắt khơng tương ứng với tốc độ bắt của tắn hiệu truyền trong lớp kênh quang.

2.2.8.3.3. Cấu trúc bộ OXC

Một bộ OXC có thể chia thành hai phần: phần lõi chuyển mạch và phần cổng giao diện. Phần lõi thực hiện chức năng kết nối quang trong khi phần cổng giao diện thực hiện giao tiếp với tắn hiệu khách hàng. Chú ý rằng thơng thường thì là các card chứa các bộ chuyển ựổi quang - ựiện - quang, hoặc bộ chuyển ựổi quang - ựiện, tuy nhiên ựối với cấu hình phần lõi chuyển mạch là tồn quang thì phần lõi được nối trực tiếp với các bộ MUX/DEMUX của các OLT hoặc OADM mà không cần qua bộ chuyển ựổi quang - ựiện - quang ở phần giao diện. Các cấu hình cho OXC ựược minh hoạ bởi hình 2.17.

Hình 2.17: Các cấu hình cho OXC (a) Lõi chuyển mạch ựiện. (a) Lõi chuyển mạch ựiện.

(b) Lõi chuyển mạch quang bao quanh bởi bộ chuyển ựổi O/E/Ọ

(c) Lõi chuyển mạch quang nối trực tiếp ựến các bộ chuyển ựổi tắn hiệu trong thiết bị WDM.

(d) Lõi chuyển mạch quang nối trực tiếp ựến các bộ ghép kênh/phân kênh bên trong OLT.

2.2.9. Ưu ựiểm và nhược ựiểm của công nghệ WDM 2.2.9.1. Ưu ựiểm:

- Tận dụng tài nguyên rất rộng của sợi quang: Công nghệ WDM tận dụng tài nguyên to lớn của sợi quang, làm cho dung lượng truyền dẫn của một sợi quang so với truyền dẫn đơn bước sóng tăng vài chục lần ựến vài trăm lần, từ đó tăng dung lượng truyền dẫn, dẫn tới hạ giá thành, có giá trị ứng dụng và kinh tế caọ Hiện nay hệ thống thông tin sợi quang chỉ truyền dẫn trong một kênh tắn hiệu bước sóng, mà bản thân sợi quang trong khu vực có tổn hao thấp rất rộng, có rất nhiều bước sóng có thể sử dụng. Vì vậy cơng nghệ WDM tận dụng ựược ựộ rộng băng tần rất lớn của sợi quang ựơn mode, do đó ở mức độ rất lớn đã giải quyết vấn ựề dải tần truyền dẫn.

- Truyền dẫn đồng thời nhiều tắn hiệu: Vì trong cơng nghệ WDM sử dụng các bước sóng độc lập với nhau, do đó có thể truyền dẫn những tắn hiệu có đặc tắnh hoàn toàn khác nhau, thực hiện việc tổng hợp và chia các tắn hiệu dịch vụ viễn thông, bao

gồm tắn hiệu số và tắn hiệu tương tự, tắn hiệu PDH và tắn hiệu SDH, truyền dẫn tắn hiệu hỗn hợp đa phương tiện (như tiếng nói, hình ảnh, số liệu, đồ hoạ, văn bản ...).

- Thực hiện truyền dẫn hai chiều trên một sợi quang: Do nhiều phương tiện thông tin dùng phương thức hồn tồn song cơng, nên dùng cơng nghệ WDM có thể tiết kiệm được lượng ựầu tư lớn cho ựường dâỵ

- Nhiều ứng dụng: Căn cứ vào nhu cầu, công nghệ WDM có thể có rất nhiều ứng dụng trong mạng ựường trục ựường dài, mạng phân phối kiểu quảng bá, mạng cục bộ (LAN) nhiều đường địa chỉ..., do đó nó rất quan trọng với ứng dụng mạng.

- Tiết kiệm ựầu tư cho ựường dây: Dùng cơng nghệ WDM có thể ghép nhiều kênh bước sóng truyền dẫn trong sợi quang ựơn mode, khi truyền dẫn ựường dài dung lượng lớn có thể tiết kiệm số lượng lớn sợi quang. Ngồi ra, thuận tiện cho việc mở rộng dung lượng hệ thống thơng tin sợi quang đã xây dựng, chỉ cần hệ thống cũ thì có thể tăng dung lượng mà khơng cần thay đổi nhiều ựối với hệ thống cũ.

- Giảm yêu cầu siêu cao tốc ựối với linh kiện: Do tốc ựộ truyền dẫn tăng lên không ngừng, nên tốc ựộ xử lý tương ứng của nhiều linh kiện cũng phải tăng. Sử dụng công nghệ WDM có thể giảm u cầu rất cao đối với tắnh năng của một số linh kiện, đồng thời có thể truyền dẫn dung lượng lớn.

- Tắnh linh hoạt, tắnh kinh tế và độ tin cậy cao: Sử dụng công nghệ WDM trong việc chọn đường, chuyển mạch và khơi phục mạng, từ ựó có một mạng trong suốt, linh hoạt, kinh tế và có sức sống trong tương laị Ghép kênh bước sóng cũng là biện pháp mở rộng và phát triển mạng lý tưởng, là cách thuận tiện ựể ựưa vào dịch vụ băng rộng mới (vắ dụ IP,...).

2.2.9.2. Nhược ựiểm:

- Chưa khai thác hết băng tần hoạt động có thể có của sợi quang (chỉ mới tận dụng ựược băng C và Băng L)

- Q trình khai thác và bảo dưỡng cịn phức tạp

- Nếu hệ thống sợi quang ựang là sợi DSP theo chuẩn G.653 thì rất khó triển khai WDM vì xuất hiện hiện tượng trộn bốn bước sóng khá gay gắt.

2.3. KỸ THUẬT đỊNH TUYẾN TRONG MẠNG WDM 2.3.1. Giới thiệu 2.3.1. Giới thiệu

định tuyến là quá trình chọn lựa các ựường ựi từ mạng này ựến mạng khác. Thông tin về những con ựường này có thể là được cập nhật tự ựộng từ các router khác hoặc là do người quản trị mạng chỉ ựịnh cho router.

định tuyến ựược coi là thành phần cốt yếu của kiến trúc mạng, thiết kế mạng và ựiều hành mạng của mọi mạng thông tin, là thành phần không thể thiếu trong mạng viễn thông. Các yếu tố thúc đẩy cho q trình thay đổi và phát triển ựịnh tuyến mạng chủ yếu do nhu cầu cải thiện hiệu năng mạng, các dịch vụ mới ựưa vào khai thác và sự thay đổi cơng nghệ mạng.

định tuyến ựể chỉ sự lựa chọn ựường ựi trên một kết nối mạng ựể thực hiện việc gửi dữ liệụ định tuyến chỉ ra hướng, sự dịch chuyển của các gói dữ liệu được đánh địa chỉ từ mạng nguồn đến đắch thơng qua các node trung gian, thiết bị chuyên dùng là bộ ựịnh tuyến (router). Tiến trình định tuyến thường chỉ hướng ựi dựa vào bảng định tuyến, đó là bảng chứa các lộ trình tốt nhất đến các đắch khác nhau trên mạng. Vì vậy việc xây dựng bảng ựịnh tuyến, ựược tổ chức trong bộ nhớ của router, trở nên vơ cùng quan trọng cho việc định tuyến hiệu quả.

Trong mạng quang ựịnh tuyến bước sóng, người sử dụng liên lạc với nhau qua các kênh thơng tin quang được gọi là các lightpath. Lightpath là đường đi của tắn hiệu ánh sáng từ nguồn đến đắch dưới dạng quang thông qua các kết nối trung gian. Một lightpath có thể kéo dài qua nhiều tuyến truyền dẫn ựể cung cấp một kết nối chuyển mạch giữa hai node mà có thể chứa một luồng lưu lượng lớn giữa chúng.

Khi các lightpath thực hiện việc mang thông tin từ một node nguồn ựến một node ựắch nào đó thì nó cần được định tuyến và gán bước sóng.

2.3.2. Phân loại ựịnh tuyến

Có nhiều cách phân loại định tuyến, có thể đưa ra một số loại định tuyến như sau:

2.3.2.1. Dựa vào chức năng thắch nghi với trạng thái hiện thời của mạng 2.3.2.1.1. định tuyến tĩnh 2.3.2.1.1. định tuyến tĩnh

Hệ thống ựịnh tuyến tĩnh là hệ thống mà sự định tuyến ln giữ cố ựịnh, ựộc lập với trạng thái hiện thời của mạng cũng như lưu lượng người dùng. định tuyến tĩnh được dựa trên sự dự đốn hơn là dựa vào các hoạt ựộng thực tế của người dùng và mạng. Phương pháp ựịnh tuyến tĩnh sử dụng một bảng định tuyến để lưu trữ thơng tin về các đắch có thể đến và làm sao có thể đến được đó. Vì cả máy tắnh và router ựều phải chuyển dữ liệu nên cả hai ựều có các bảng định tuyến. để chuyển dữ liệu đi thì trước hết phải tìm thơng tin trong bảng định tuyến.

Với ựịnh tuyến tĩnh, ựường dẫn ựược chọn trước cho mỗi cặp nguồn Ờ đắch của các node trong mạng. Các giải thuật ựịnh tuyến chi phắ tối thiểu có thể được sử dụng. Kế hoạch ựịnh tuyến tĩnh ựược sử dụng hầu hết ở các mạng truyền thống, trong kế hoạch ựịnh tuyến này chủ yếu với mục đắch làm giảm các hệ thống chuyển mạch phải ựi qua với yêu cầu kết nối ựường dàị

Kỹ thuật ựịnh tuyến tĩnh bộc lộ một số nhược ựiểm như:

+ Quyết ựịnh định tuyến tĩnh khơng dựa trên sự ựánh giá lưu lượng và topo mạng hiện thời

+ Các bộ định tuyến khơng phát hiện ra các bộ định tuyến mới, chúng chỉ có thể chuyển thơng tin đến các bộ định tuyến ựược chỉ ựịnh trước của nhà quản lý mạng.

2.3.2.1.2. định tuyến ựộng

định tuyến ựộng lựa chọn tuyến dựa trên thông tin trạng thái hiện thời của mạng. Thơng tin trạng thái có thể đo hoặc dự đốn và tuyến đường có thể thay đổi khi topo (hình thù) mạng thay đổi hoặc lưu lượng mạng thay ựổị

định tuyến động thể hiện tắnh linh hoạt và dễ dàng mở rộng mạng. Tuy nhiên định tuyến động lại địi hỏi bộ nhớ và tài ngun tắnh tốn trong mạng cho việc thu thập các thông tin thời gian thực và ựưa ra các quyết ựịnh ựiều khiển.

2.3.2.2. Dựa vào phạm vi ựịnh tuyến 2.3.2.2.1. định tuyến trong 2.3.2.2.1. định tuyến trong

định tuyến xảy ra bên trong một hệ thống ựộc lập (AS - Autonomous System), các giao thức thường dùng là RIP (Rauter Information Protocol), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), EIGRP (Enhanced IGRP), Ầ

2.3.2.2.2. định tuyến ngoài

định tuyến xảy ra giữa các hệ thống ựộc lập (AS), liên quan tới dịch vụ của nhà cung cấp mạng sử dụng giao thức ựịnh tuyến ngoài rộng và phức tạp. Giao thức thường dùng là BGP (Border Gateway Protocol)

Hình 2.19: định tuyến trong và định tuyến ngồi

2.3.3. Xây dựng và duy trì cơ sở thơng tin định tuyến

Thơng tin định tuyến trong một mạng cần ựược thu nhập và duy trì một cách hợp lý. Trong mạng WDM, phương pháp thường ựược sử dụng là OSPF (tuyến ngắn nhất ựược chọn ựầu tiên). để ựồng bộ những bản sao của cơ sở trạng thái liên kết, một cơ chế làm tràn tin cậy (reliable flooding) ựược phát triển cho OSPF sử dụng các bản tin: LSU (Link State Update - cập nhật trạng thái liên kết) và LSA (Link State Acknowledgement - Xác nhận trạng thái liên kết).

Xét một mạng có 6 node như hình 2.20. Trong hình 2.20(a), node A quan sát thấy một thay ựổi trong trạng thái liên kết và bắt ựầu làm tràn thay ựổi trạng thái liên kết, sử dụng các gói tin cập nhật trạng thái liên kết. Node A gửi LSU tới các node cạnh nó: B, C và F. Trong hình 2.20(b), node B, C và F bắt ựầu chuyển tiếp bản tin ựược làm tràn tới tất cả các node cận kề của nó, ngoại trừ node mà nó vừa nhận bản tin từ đó (node A). Hình 2.20(c) chỉ ra vịng tiếp theo, khi node D và E làm tràn LSỤ để báo lại rằng LSU đã đến đắch an tồn, node nhận sẽ gửi một LSA tới node ựã gửi ựị Chú ý rằng nếu node nhận nhận ựược từ node gửi cùng LSU mà nó đã gửi, nó sẽ hiểu rằng node gửi ựã nhận ựược một LSỤ Từ đó nó sẽ khơng gửi đi một LSA, điều